Устройство для сопряжения с общей магистралью вычислительной системы Советский патент 1984 года по МПК G06F3/04 

прямым выходам соответствующих разрядных триггеров передающего регистра, входы синхронизации которых соединены с выходом третьего приемного усилителя блока управления,а инверсные выходы - с первыми входами соо ветствующих элементов И третьей группы, вторые входы которых подключены к выходу четвертого приемного усилителя блока управления,а выходы - к управляющим входам соответствующих передающих усилителей группы, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второй группы и первым входам соответствующих элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ третье группы, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами разрядных триггеров передающего регистра, а вторые входы - с выходами соответствующих приемных

1

14

усилителей группы, первые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второй группы образуют группу -информационных входов устройства, а вторые входы подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ второй группы, выход -го элемента И второй группы соединен с первым входом ()-ro элемента ИЛИ второй группы и вторым входом (-1)-го элемента И второй группы, второй вход первого элемента И первой группы и третий вход М-го элемента И первой группы соединены соответственно с выходами М-го и первого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы, первый вход первого элемента ИЛИ второй группы и второй вход М-го элемента ИЛИ второй группы подключены соответственно к выходам М-го и первого элементов И второй группы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ С ОБЩЕЙ МАГИСТРАЛЬЮ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, содержащее приемный и передающий регистры, передающих усилителей, группу приемных усилителей, входы которых соединены с выходами передающих усилителей группы и группой информационных входов-выходов устройства , а выходы - с группой информационных входов приемного регистра, группа выходов которого является группой информационных выходов устройства, и блок управления, включающий четыре приемных усилителя, элемент НЕ, первый формирователь импульса и триггер, вход сброса которого через первый приемный усилитель соединен с входом сброса устройства, входы второго, третьего и четвертого приемных усилителей блока управления являются соответственно первым и вторым входами синхронизации и входом задания режима устройства, о т л, ичающеес.я тем, что, с целью повьшения достоверности обмена, в него введены две группы элементов ИЛИ, три группы элементов И и три группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а в блок управления - элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второй формирователь импульса, причем выход первого приемного усилителя блока управления соединен с входом сброса передающего регистра, выход второго приемного усилителя блока управления соединен с входами первого и второго формирователей импульса и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блока управления, второй вход которого является входом задания типа абонента устройства, счетные входы разрядных триггеров приемного регистра соединены с выходом триггера блока управления , информационным входом соединенного с шиной питания положительной полярности, а входом синхронизации - через элемент НЕ с выходом (П первого формирователя импульса блока управления и первыми входами элеменс тов ИЛИ первой группы, выходы которых соединены с входами синхронизации соответствующих разрядных триггеров приемного регистра, а вторые входы - с выходами соответствующих элементов И первой группы, первые входы которых соединены с ВЫХОДОМвторого формирователя имЭд пульса блока управления, первый и второй входы 1 -го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы (i 1 ,М) . соединены соответственно с выходом i-го приемного усилителя группы и выходом i -го разрядного триггера приемного регистра, а выход - с вторым входом (i+1)-ro элемента И первой группы и третьим входом (i-l)-ro элемента И первой группы, выход элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ блока управления соединен с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых подключены к

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах, построенных по принципу общей магистрали.

Известны устройства для сопряжения с общей магистралью содержащие группу блокрв сопряжения, информационные входы и выходы первого блок

сопряжения являются информационными входами и выходами для подключения устройства к ЭВМ, информационные входы и выходы остальных блоков сопряжения являются информационными входами и выходами для подключения устройства к абонентам, информационные входы - выходы всех блоков сопряжения объединены, адресные входы - выходы для подключения устройства к ЭВМ соединены с адресными йходами - выходами ;т;ля подключения устройства к абонентам, управляющие входы - выходы для подключения устройства к ЭВМ соединены с управляющими входами - выходами для подключения устпойства к абонентам и с управляющими входами всех блоков сопряжения, блок сопряжения

содержит блок управления и блок передачи информации, входы блока управления являются управляющими входами блока сопряжения, выходы блока управления соединены с управляющими входами блока передачи информации , информационные входы выходы блока передачи информации являются информационными входами выходами блока сопряжения, информационные входы и информационные выходы блока передачи информации являются информационными входами и информационными выходами блока :опряжения,

При этом блок управления содержит триггеры, элементы И-НЕ, НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый регистр, выходы которого соединены с входами адресного компаратора и с входами второго регистра, выходы которого через дешифратор подключены к управляющим входам блока передачи информации, включающего в себя регистры, коммутатор,триггеры,приемные и передающие элементы l .

Недостаток этих устройств состоит в низкой достоверности передачи ин3формации при однократных отказах эл ментов шин. Наиболее близким к преяпагаемому по технической сущности является ус ройство для сопряжения с общей нагистралью вычислительной системы,со держащее группу передающих усилител входы которых через передающий регистр подключены к информационному входу устройства, управляющий вход к соответствующему выходу узла управления, а группа выходов через шинь(,данных магистрали - к входам приемных усилителей группы, выходы которых соединены с входами регистр приоритета, схемы сравнения адреса через приемньй регистр с информационным выходом устройства входы узла управления соединены соответственно с выходами схемы сравнения адреса, узла выборки, .приемных усилителей группы- и управляющими входа ми устройства, второй .выход узла управления подключен через формирователь импульса к управляющим входам приемного регистра и регистра приоритета, а входы - выходы - к соответствующим управляющим шинам магистрали. Блок управления содержит группы приемных и передающих усилителей два триггера, два элеме 1та НЕ, четыре элемента И, элемент ИЛИ и элемент задержки J . Недостаток этого устройства состоит в низкой достоверности обмена, так как в нем исключена возможность правильной передачи инфор мации при повреждениях шин магистрали. Целью изобретения является повы шение достоверности обмена информа цией. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее приемный и передающий регистры,гру пу передающих усилителей, группу приемных усилителей, входы которых соединены с выходами передающих усилителей группы и группой информ . ционных входов - выходов устройств а выходы - с группой информационны входов приемного регистра, группа выходов которого является группой информационных выходов устройства, и блок управления, включающий четы приемных усилителя, элемент НЕ, первый формирователь импульса и 44 триггер, вход сброса которого через первый, приемный усилитель соединен с входом сброса устройства, входы второго, третьего и четвертого приемных усилителей блока управления являются соответственно первым и вторым входами синхронизации и входом задания режима устройства, введены двегруппы элементов ИЛИ, три группы элементов И, три группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а в блок управления - элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второй формирователь импульса, .причем-выход первого приемного уси лителя блока управления соединен с :входом сброса передающего регистра, выход второго приемного усилителя блока управления соединен с входами первого и второго формирователей импульса и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блока управления,второй вход которого является входом задания типа абонента устройства, счетные входы разрядных триггеров приемного регистра соединены с выходом триггера блока управления, информационным входом соединенного с шиной питания положительной полярности, а входом синхронизации через элемент НЕ с выходом первого формирователя импульса блока управления и первыми входами элементов ИЛИ первой группы, выходы которых соединены с входами синхронизации соответствующих разрядных триггеров приемного регистра, а вторые входы - с выходами соответствующих элементов И первой группы, первые входы которых соединены с выходом второго формирователя импульса блока управления, первый и второй входы -го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы (1,М) соединены соответственно с выходом 1 -го приемного усилителя группы и выходом i -го разрядного триггера приемного регистра, а выход - с вторым входом (i+1)-ro элемента И первой группы и третьим входом (i-l)-ro элемента И первой группы, вьпсод элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ блока управления соединен с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых подключены к соответствующим прямым выходам соответствующих разрядных триггеров передающего регистра, входы синхронизации которых соединены с выходом третьего приемного усилителя блока управления, а инверсные выходы - с первыми входами соответствующих эле ментов И третьей группы, вторые вхо ды которых подключены к выходу четвертого приемного усилителя блока управления, а выходы - к управлякщи входам соответствующих передающих усилителей группы, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих элементов ИСКЛКНАЮЩЕЕ ИЛИ второй группы и первым вхо дам соответствуют9 х элементав ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ третьей группы, выход которых соединены с соответствующим информа1щонными входами разрядных триггеров переданидего регистра, а вторые входы - с выходами соответствующих приемных усилителей группы первые входы элементов ИСКПЮЧАЩЕЕ второй группы образуют группу иИ- . формационных входов устройства,а вторые входы подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ второй группы, выход / -го элемента И второй группы соединен с первым вхо дом {Ч+1)-го элемента ИЛИ второй группы и вторым входом (-)-го элемента ШШ второй группы, второй вход первого элемента И первой груп пы и третий вход-М-го элемента И первой группы соединены соответстве но С выходами М-го и первого элемен тов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ первой группы, первый вход первого элемента ИЛИ второй группы и второй вход М-го элемента ИЛИ второй, группы подключены соответственно к выходам М-го и первого элементов И второй группы На фиг.1 приведена блок-схема системы с использованием устройства на фиг.2 - функциональная схема бло ка управления; на фиг.З - блок-схем передачи информации, на фиг.4 - фун циональная схема приемного уэла; на фиг.5 - то же, передающего узла| на ниг.б и 7 - временные диаграммы,поясняющие работу устройства. Система (фиг.1) содержит группу устройств 1, объединенных 4ерез магистраль 2, в которую входят шина 3 адреса, шина 4 данных и пгана 5 управления . Шина 5 управления содержит линию 6 занятости магистрали, линию 7 сопровождения адреса, линию в Запись и линию 9 Ответ от абонента Шина 10 входных и выходных линий предназначена для подключения к магистрали ЭВМ, шины 11 - для подключения абонентов.. Устройство 1 содержит блок 12 управления и блок 13 передачи информации, вход 14 сброса, входы 15 и 16 синхронизации, вход 17 задания режима и вход 18 задания типа абонента, выходы 19-25 которыми блок 12 соединяется с управляющими входами блока 13, информационные входы 26 и выход 27. К шине 4 данных устройство подключено информационным входом - выходом. Вход 18 устройства 1, подключаемого к магистрали ЭВМ соединен с шиной 28 Земля, а входа 19,через которые к магистрали подключаются абоненты - с шиной 29 питания положительной полярности. Блок 12 управления (фиг.2) первый приемный , состоящий из элементов НЕ ЭО и 31, второй приемный усилитель (элемент НЕ) 32, элемент НЕ 33, третий и четвертый приемные усилители (элементы НЕ) 34 и 35, триггер 36, формирователи 37 и 38 импульса и элемент ИСЮШЧАКЯЦЕЕ ИЛИ 39, щину 40 питания положительной полярности, Бпок 13 передачи информации (фиг.З) содержит группы приемных 41 и перёдакнщх 42 усилителей, осуществляющих инвертирование своих входных сигналов, а также группы приемных 43 и передакнцих 44 узлов. На фиг.З показаны выходы 45 приемных усилителей 41, входы 46 управления передающих усилителей 42, входы 47 и 48 и выход 49 приемного узла 43, входы 50 и 51 и выход 52 передающего узла 44. Количество приемных и передающих усилителей 41 и 42 и количество приемных и передакиций узлов 43 и 44 равно разрядности щины 4 данных. Каждый приемный узел 43 содержит (фиг.4) триггер 53 приемного регистра, элемент ШШ 54 первой группы, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ.ИЛИ55 первой группы и элемент И 56 первой группы. Каждый передаю8р1й узел 44 содерит (фиг.5) триггер 57 передающего егистра, элемент ШШ.58 второй групы, элементы И 59 и 60 второй и ретьей групп, элементы ИСКПЮЧАЩЕЕ ИЛИ 61 и 62 второй и третьей группы, выход 63, Временные диаграммы (фиг.6) ллюстрируют процесс передачи информации из ЭВМ к абоненту (режим Запись). Эпюры отображают сигналы 64 - занятости магистрали, переда ваемый по линии 6; 65 - на шине 3 ад реса, 66 - Запись на линии 8; 67 - на HcnpkfeHbtx линиях шины 4 данных; 68 и 69 - на отказавшей линии шины 4 данных 70 - на линии 7 сопро вождения адреса; 71 - на выходе одного из триггеров 57 (связанного с отказавшей линией шины 4 данных) , 72 и 73 - на выходах формирователей 37 и 38. 74 - на выходе 20 блока 12 J 75 - в приемном регистре состоящем из триггеров 53 76 - на линии 9 передачи ответа от абонента. Временные диаграммы, приведенные на фиг.7, поясняют процесспередачи информации от одного из абонентов (режим Чтение) в ЭВМ. Эпюры отображают сигналы 77 - занятости магистрали, передаваемый по линии 6/ 78 - на шине 3 адресал, 79 - сопровождения ащреса на линии 7 80 разрешения выдачи информации на входе 17 заданного устройства 1 81 - на исправных линиях шины данных,- 82 и 83 - на отказавшей линии шины 4 данных; 84 - на линии 9 перед чи ответа в ЭВМ} 85 - на.выходе одного из триггеров 57 (связанного с отказавшей линией данных); 86 и 87 - на выходах формирователей импульсов 37 и 38; 88 - на выходе 20 блока 12; 89 -в приемном регист ре, состоящем из триггеров 53. Устройство работает следующим образом.Устройство обеспечивает коррекцию одиночных {и некоторых групповых) отказов шины 4 данных без использования дополнительных линий передачи контрольных разрядов. В рамках расгсматриваемых примеров предполагается, что .шины 3 и 5 магистрали 2 абс лютно надежны, т.е. отказы могут возникнуть только к шине 4 данных.. Под отказом линии шины 4 данных понимается событие (например, npq6o выходного транзистора одного из передающих элементов, подключенных к этой линии), при котором на отказав шей линий постоянно поддерживается низкий или высокий потенциал. Попыт ка передачи по отказавшей линии противоположного потенциала приводи к перегрузке выходного каскада исправного элемента-передатчика. При лительных перегрузках, связ&нных, например, с большой частотой обращений к магистрали, элемент-передатчик может выйти из строя, что, в свою очередь, может привести к отказу других передатчиков в той же микросхеме и т.д. Поэтому, помимо коррекции ошибки, устройство обеспечивает быстрое отключение передакяцего элемента от линии в случае обнаружения перегрузки. Коррекция ршибки производится следующим образом-. Предположим, что ЭВМ подготовила; для выдачи в шину .данных 8-разрядныЙ код 01011110. . Пусть при попытке выдачи этого кода в шину 4 данных в четвертом (нумерация разрядов от единицы,слева направо) разряде (линии) не удалось создать-высокий потенциал (логическую единицу), т.е. к абонентам выслан код О100111О. При этом все абоненты принимают в приемные регистры код, содержащий ошибку в четвертом разряде, т.е. в триггер 53 четвертого узла 43 будет записан нулевой сигнал. Абонент, опознав свой адр.ес на шине 3, вьщает в линию 9 ответный сигнал, по которому устройство 1, связанное с ЭВМ, инвертирует два соседних разряда, а именно третий и пятый, в результате чего в шину 4 данньпс выдается код 01100110. Абоненты, увидев, что на данном этапе обмена (к моменту снятия сигнала сопровождения адреса) два бита проинвертированы, инвертируют в своих приемных регистрах бит, расположенной между ними, а именно четвер тьй , в результате чего в триггерах 53 формируется код без ошибки 01011110. Процесс коррекции при чтении аналогичен процессу коррекции при записи отличия состоят в последователь кости управляюпц1х сигналов и в направлении передачи информации. Процесс записи (фиг.6) начинается с установки низкого потенциала на линии 6 занятости магистрали (эпюра 64) со стороны ЭВМ (шина 10). Сигнал на линии 6 оповещает всех абонентов о начале обмена (при наличии нескольких активных устройств этот сигнал препятствует одновременному захвату магистрали несколькими устройствами). 91 После установки сигнала занятости магистрали в линии 6 ЭВМ выставляет на шине 3 код, однозначно определяющий адресуемый элемент, в который посылаются данные (эпюра 65). Одновр менно на линии 8 (эпюра 66) устанавливается низкий потенциал (при выполнении операции Чтение на линии 8 поддерживается высокий потенциал). {изкий потенциал с линии 8 поступает на вход 17 устройства, связанно1 о с ЭВМ, и, пройдя через усилитель 35 на выход 25, поступает на входы элементов И 60. В исходном состоянии триггеры 57 сброшены и сигнал с выхода 25 открьшает по входам 46 усилители 42, в результате чего информация с входом 26 поступает в шину 4 (эпюра 67). Так как одна из линий шины данных через низкое сопротивление отказавшего элемента привязана к шине Земпя (эпюра 68), то при попытке вьщачи высокого потенциала в эту линию ее потенциал возрастает лишь незначительно (эпюра 69), а соответствующий усилитель 42 работает в режиме, близком к режиму короткого замыкания по выходу. Через некоторое время, достаточное для окончания переходных процессов в шине 3 адреса, шине 4 данны и в линии 8 (например, через 150 не) из ЭВМ в линию 7 выдается сигнал сопровождения адреса (эпюра 70), передний фронт которого (переход от высокого потенциала к низкому) указывает на наличие информации на указанных вьш1е линиях. К моменту выдачи этого сигнала передающие узлы 44 знают, удалось ли вьщать в шину 4 данных нужную информацию. В рассматриваемом примере потенциал одной из линий шины 4 данных зафиксирован на уровне, близком к уровню Земля, следовательно, на входы соответствующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 62 поступают разноименные сигналы, и на информационном входе триггера 57 формируется логическая единица. этой единицы в триггер 57 производится в момент, близкий к моменту вьщачи сигнала в линию 7, которьй проходит через усилитель 34 на выход 24 и на вход синхронизации триггеров 57. Сигнал на выходе триггера 57 показан на эпюре 71. Устройства 1 всех абонентов прини мают информацию с шины 4 в свои приемные регистры, состоящие из триггеров 53. Эта информация в данном примере содержит одиночную ошибку. Триггер 53 работает в двух режимах: при наличии логического нуля на линии 20 - в режиме приема информации с выхода 45, а при наличии единицы на линии 20 - в режиме инвертирования старого содержимого независимо от значения сигнала на выходе 45. В момент формирования синхронизирующего сигнала на входе синхронизации триггера 53 реализуется первый режим (эпюра 74). Синхронизирующий сигнал проходит через усилитель 32, формирователь 37, элементы ИЛИ 54. По окончании сигнала на выходе формирователя 37 триггер 36 устанавливается в единичное состояние, т.е. все триггеры 53 готовятся к последующей отработке инвертирования одного из битов по единичному сигналу на выходе 20. Первоначально, до формирования сигнала занятости на линии 6, триггеры 36 и 57 находятся в сброшенном состоянии за счет действия сигнала на выходе 19. Один из абонентов опознает свой адрес, выставленный на шине 3, и посыпает в ЭВМ ответный сигнал lio линий 9 (эпюра 76). Получив ответный сигнал, устройство 1, связанное с ЭВМ, инвертирует информацию на двух линиях, между которыми заключена отказавшая линия. Сигнал инвертирования из линии 9 поступает через усилитель 32 и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на выход 23 блока 12 и далее на элементы И 59. Триггер 57, соответствующий отказавшей линии и включенный сигналом с выхода элемента ИСЮШЧАЮЩЕЕ ШШ 62, разрешает одноименному элементу И 59 вьодачу сигнала на выход 52.. Этот сигнал поступает на входы 50 и 51 и с помощью элементов ИЛИ 58 инвертирует выходной сигнал элементов ИСКЛКЬ ЧАЮЩЕЕ ШШ 61 соседних узлов 44. Через некоторое время, достаточное ля окончания переходных процессов в шине 4. ЭВМ снимает сигнал сопроождения адреса с линии 7 (эпюра 70, ереход из О в 1). По снятию того сигнала во всех устройствах 1, связанных с абонентами,, формируетг я импульЬ на выходе формирователя 8, которьй по выходу 22 поступает

на один из входов элемента И 56. В разряде, содержащем ошибку, на два других входа элемента И 56 поданы логические единицы с соседних узлов, так как в последних зарегистрировано несовпадение старой и новой информац с помощью элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 55. Поскольку на выходя 20 присутствует логическая единица (епюра 74) а на вход синхронизации триггера 53 ошибочного разряда подан импульсный сигнал цепи от элемента И 56 через элемент ИЛИ 54, состояние этого триггера 53 меняется на противоположное, т.е. ошибка корректируется.

После этого выбранный абонент снимает ответный сигнал (эпюра 76, переход из О в 1), а ЭВМ снимает адрес, данные и сигнал Запись, после чего снимается сигнал занятоети магистрали (эпюра 64). Снятие сигнала занятости влечет за собой сброс триггеров 36 и 57, после чего устройство готово для нового сеанса обмена.

Процесс чтения информации от абонента к ЭВМ поясняется диаграммами , показанными на фиг.7.

ЭВМ захватывает магистраль 2, выдает адрес и сигнал сопровождения (эпюры 77, 78 и 79), после чего один из абонентов подключает свои передающие элементы к магистрали (эпюра 80) и выдает информацию (эпюра 81) в шину 4, Потенциал одной из линий, как и прежде, фиксируется на уровне, .близком к потенциалу Земля (эпюры 82,83). Абонент вьщает сигнал подтверждения данных (эпюра 84), после чего перегруженньй усилитель 42 . выключается, а ЭВМ принимает информацию, содержащую ошибку (эпюра 89), и снимает сигнал сопровождения адреса. После этого абонент инвертирует два разряда,- соседние с ошибочным, и с некоторой задержкой, доста.точной для установления нового кода на шине 4 данных, снимает ответный сигнал (эпюра 84) , в результате чего в приемном регистре формируется правильный код (эпюра 89). Абонент с некоторой задержкой, гарантирующей надежный прием данных ЭВМ, снимает информацию с шины 4 данных и отключается от этой шины (эпюра 80). После этого снимается сигнал эанятости и сбрасываются триггеры 36 и 57.

Таким образом, устройство позволяет повысить достоверность обмена информации в результате коррекции одиночных (и некоторых групповых) отказов магистрали.

f

ff

22

Ж

25

PutJ

li-Ъ