Многоканальное устройство для подключения абонентов к магистрали Советский патент 1984 года по МПК G06F3/04 

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для сопряжения оборудования вычислительных систем с магистралью обмена данными. Известно устройство для подключения абонентов к магистрали, содержащее блок согласования, усилители, элементы И и ИЛИ, узел выборки. Линия выборки последовательно проходит через все устройство, образуя замкнутую петлю, начало и конец ко торой подключены к ЭВМ. С помощью уз ла коммутации устройство подключено к прямой или к обратной ветвям этой петли, чем определяется его приоритет в магистрали l. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является многоканальное устройство для подклю чения абонентов к общей магистрали, содержащее блок согласования уровне а в каждом канале схему сравнения, три элемента И, элемент НЕ, регистр адреса, два элемента ИЛИ, пять усилителей-приемников и три усилителяпередатчика, причем в каждом канале первый вход схемы сравнения через первый усилитель-приемник соединен с адресным выходом блока согласования уровней, вторые входы - с выходом регистра адреса, а выход с первым входом первого элемента И через элемент НЕ с первыми входами второго и третьего элементов И, вто рые входы первого и второго элементов И соединены с выходом первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к второму входу третьего и третьему входу первого элементов И, первый вход первого элемента ИЛИ через первый усилитель приемник соединен с выходом выборки блока согласования уровней, первый вход первого элемента ИЛИ каждого кансша соединен через второй усилитель-приемник того же канала с выхо дом первого усилителя-передатчика предшествующего канала, входом подключенного к вьпсоду первого элемента И предшествующего канала, выход первого элемента И последнего канала через первый усилитель-передатчик соединен с входом возврата выборки блока согласования уровней, выход второго элемента И каждого канала со€ динен через усилитель-пер датчик с входом сигнала логического подключения блока согласования уровней, выход третьего элемента И каждого канала подключен через усилитель-передатчик к входу третьего усилителя-приемника предшествующего канала, подключенного к первому входу второго элемента И предшествующего канала, подключенного к первому входу второго элемента И предшествующего канала, вторые входы первого и второго элементов ИЛИ через четвертый и пятьй усилители-приемники соединены соответственно с первым и вторым входами управления выборкой блока согласования уровней 2. Недостаток известного устройства состоит в низком быстродействии устройства и ограниченных функциональных возможностях, исключающих возможность выключения отдельных каналов без нарушения работы устройства. Целью изобретения является повьшение быстродействия устройства. Лоставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее в каждом канале три элемента И, усилитель-приемник, выходом подключенный к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выходом подключенного к информационному входу усилителя-передатчика, а вторым входом - к первому входу второго элемента И, выход второго элемента ИЖ соединен с третьим входом первого элемента И и вторым входом второго элемента И, в кajкдый канал введены переключатель, триггер, третий элемент ИЛИ и три элемента И, причем первые вход и выход переключателя 1 -го канала (,M) соединены соответственно с вторыми выходом и входом переключателя i -го канала, первые вход и выход переключателя первого канала являются соответственно входом сигнала выборки и выходом сигнала выборки устройства, второй выход переключателя М-го канала соединен с вторым входом переключателя того же канала, в 1 -ом канале третьи выход и вход переключателя соединены соответственно с входом усилителя-приемника и выходом усилителяпередатчика, управляющим входом подключенного к четвертому выходу переключателя, выход первого элемента И соединен с вторым выходом первого элемента ИЖ, первые входы второго-пятого элементов И соединены с i-ым входом сигнала разрешения выборки устройства и нулевым входом триггера, выходы третьего, четвертого и пятого элементов И подключены соответственно к первому, второму и третьему входам третьего элемента ИЛИ, а вторые входы - соответственно к выходу усилителя-приемника, выходу третьего элемента ИЛИ -му входу сигнала идентификации адреса устройства, единичный вход триггера соединен с выходом третьег элемента ИЛИ, а выход - с t -ым выходом сигнала разрешения подключени устройства и первым входом шестого элемента И, второй и третий входы которого являются 1 -ми входами сигнала отсутствия работы абонента и сигнала отсутствия требования .абонента или .сравнения адреса устройства, а выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого является i -ым входом сигнала автономной работы устройства, а третий вход соединен с выходом второго элемента И и -ым выходом сигнала распространения выборки устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема многоканального устройства и функциональная схема одного из каналов; на фиг.2 - схема переключателя.

Многоканальное устройство содержит (фиг.1) каналы 1-4, а в каждом канале переключатель 5, узел 6 согласования усилитель-приемник 7, усилитель-передатчик 8, элементы И 9-J4, первый, третий и второй элементы ИЛИ; 15-17 и триггер 18. На фиг.1 показано также соединение каналов 1-4 в системе и обозначены первые входы 19, вторые выходы 20 и входы 21 и первые выходы 22 каналов, а также линии связи с абоненто одного канала: вход 23 сигнала идентификации адреса, вход 24 сигнала разрешения выборки, выход 25 сигнала разрешения подключения, вход 26 сигнала отсутствия работы абонента, вход 27 сигнала отсутствия требования абонента или сравнения адреса, вход 28 сигнала автономной работы, выход 29 сигнала распространения выборки.

Переключатель 5 (фиг.2) содержит переключательный элемент 30, группы

контактов Р1-РЗ реле (обмотки реле не показаны).

Устройство работает следующим 5 образчом.

В исходном состоянии на входах 19, 21, 23 и 24 присутствуют уровни логического нуля. На входе 28 в режиме работы в системе присутствует уроO вснь логического нуля, а в автономном режиме - уровень Логической единицы. На входах 26 и 27 в исходном состоянии и в автономном режиме присутствуют уровни логической еди5 ницы. Триггер 18 сброшен в нулевое состояние уровнем логического нуля с входа 24, следовательно, на выходе 25, а также на выходах 20, 22, 29 уровни логического нуля. В переключа0 теле -5 (фиг.2) положение контактов Р1-РЗ реле показано для случая, когда питание выключено, а положение пере- . ключательного элемента 30 - для случая, когда устройство подключено к

5 прямой ветви петли выборки. В этом случае (когда питание выключено) приоритетный сигнал выборки, поступающий на вход 19 устройства, проходит через верхнюю группу контак0 тон переключатепьного элемента -30, замкнутые контакты Р1, среднюю группу контактов переключательного элемента 30 и далее на выход 20. Сигнал обратной выборки, поступающий

на вход 21, проходит через нижнюю группу контактов переключательного элемента 30 на выход 22. Таким образом, переключатель 5 при выключенном питании канала обеспечивает

Q обходный путь приоритетному сигналу выборки, т.е. отключенный канал не влияет на работу других каналов. При включенном питании контакты РГи РЗ разомкнуты, а контакты Р2 - заМкну, ты. В этом случае сигнал выборки с входа 19 через верхнюю группу контактов переключательного элемента 30 и замкнутые контакты Р2 поступает на вход усилителя-приемника 7, а сигнал выборки с выхода усилителяпередатчика 8 через среднюю группу контактов переключательного элемента 30 - на выход 20. Путь прохождения сигнала обратной выборки не иэменится. Контакты РЗ служат дпя

подключения к управляющему входу усилителя-передатчика 8 уровня логического нуля при переключения питания канала для исключения .вьща51чи сигналов помехи и линию выборки. Изменение положения переключательного элемента 30 с верхнего на нижнее приведет к изменению приоритета канала, так как в этом случае оно будет подключено к обратной ветви петли линии выборки. В этом случае на вход усилителя-приемника 7 канала поступает сигнаш обратной выборки а с выхода усилителя-передатчика 8 канала сигнал вьщается на выход 22. В дальнейшем работа каналов (например, канала 2) рассматривается в режиме системной работы (на выходе 28 - уровень логического нуля) при подключении к прямой ветви петли линии выборки (переключательный элемент 30 - в верхнем положении). Подключение абонента к магистрали через канал 2 может осзпцествляться как -по инициативе ЭВМ, так и по требованию абонента. В первом случае ЭВМ вьщает на информационные шины магистрали адрес абонента в сопровождении сигнала идентификации адреса. Эта информация доступна всем або нентам. Абонент, получив сигнал иден тификации адреса, передает его на вход 23 своего канала 2, где он поступает на вход элемента И 13 и сравнивает адрес, вьщанный ЭВМ, со своим адресом. В случае сравнения адресов абонент блокирует элемент И 14, выдавая уровень логического нуля на вход 27. Если же адрес не опознан, то на выходе 27 уровень логической единицы остается. Через промежуток времени, достаточный для опознания абонентом свое го адреса, ЭВМ выдает сигналы выборки и разрешения выборки. Сигнал разрешения выборки доступен одновременно всем абонентам. Абонент, этот сигнал, передает его на вход 24. Здесь он поступает на входы триг гера 18 и на выходы элементов И 9-13. Сигнал выборки последовательно проходит через все каналы 1-4 в зависимости от их приоритета, Он поступает на вход 19 канала и далее через переключатель 5 на вход усилителя-приемника 7, с выхода которого этот сигнал поступает на вход элемента И 11, а через элемент ИЛИ 15 на вход элемента И 9. Таким образом если канал 2 имеет высший приоритет То сигналы выборки и разрешения выборки поступают к нему одновремен 7 но. При этом срабатывают элементы И 11 и 13, и с их выходов сигналы в виде уровней логической единицы поступают через элемент ИЛИ 16 на вход элемента И 12, который тоже срабатывает и выдает уровень логической единицы на вход элемента ИЛИ 16, обеспечивая тем самым самоблокировку от снятия сигнала идентификации или кратковременных пропаданий сигнала выборки при подключении, отключении или изменении приоритета в это время в других каналах 1,3,4. Если же канал 2 имеет не высший приоритет, то сигнсШ разрешения выборки придет раньше, чем сигнал выборки. В этом случае в канале 2 сработает только элемент И 13, сигнал с выхода которого через элемент ИЛИ 16 поступит на вход элемента И 12. С выхода элемента И 12 сигнал в виде уровня логической единицы поступит на вход элемента ИЛИ 16, как и ранее. В обоих случаях сигнал с выхода элемента ИЛИ 16 поступает также и на единичный вход триггера 18, переводя его тем самым в единичное состояние. С выхода триггера 18 сигнал разрешения подключения поступает на выход 23 и далее в абонент, а также на вход элемента И 14. Таким образом, при подключении абонентов по инициативе ЭВМ сигнал разрешения подключения вьщается на все абоненты одновременно. Если абонентом опознан свой адрес, то элемент И 14 закрыт и блокирует сигнал с выхода триггера 18. Получив с выхода 25 сигнал разрешения подключения, абонент вьщает в магистраль сигнал работы абонента и одновременно инверсию этого сигнала на вход 26 и далее на вход элемента И 14, блокируя этот элемент по другому входу. В ответ на сигнал работы абонента ЭВМ снимает сигнал идентификации адреса, в результате чего абонент снимает сигнал с входа 23 и устанавливает уровень логической единицы на входе 27. Однако состояние канала 2 не изменится, так как элемент И 14 заблокирован уровнем логического нуля по входу 26, а закрытие элемента И 13 не повлияет на входной сигнал элемента ИЛИ 16, так как на его входе будет уровень логической единицы с выхода элемента И 12. Далее абонент обменивается данными с ЭВМ через общую магистрал в соответствии с заданным алгоритмо Если же абонентом адрес не опознан, то на входе 27 остается уровен логической единицы и сигнал с выхода триггера 18 пройдет через элемент И 14 и далее через элемент ИЛИ 17 поступит на входы элементов И 9 и 10. Элемент И 10 сработает и на его выходе появится уровень логической единицы, поступающий через элемент ИЛИ 17 снова на вход элемен та И 10, чем исключается его закрытие при снятии сигналов с других входов элемента ИЛИ 7, Сигнал с выхода элемента И 10 поступает также на выход 29 и далее в абонент, сигнализируя тем самым абоненту, что сигнал разрешения подключения с выхода 25 абонентом отвергнут и теперь не может быть им использован до повторного получения этого сигна ла даже при изменении внутреннего состояния абонента. При наличии сигнала выборки (этот сигнал в зави симости от приоритета канала 2 може придти и значительно позже сигнал разрешениявыборки) на выходе элемента И 9 появится сигнал распростр . нения выборки, который поступает на вход усилителя-передатчика 8 и дале через переключатель 5 на вход 20. Кроме того, этот сигнал с выхода эл мента И 9 дублирует сигнал выборки в случае его кратковременных исчезновений при включении, отключении или изменении приоритета других устройств. Если же ни один абонент не опознает своего адреса, то сигна выборки, пройдя через все устройств вернется в ЭВМ сигналом обратной выборки, что сигнализирует об отсутствии абонента с данным адресом. Таким образом, в процессе подклю чения абонента по инициативе ЭВМ в каждом канале анализируются сигна лы идентификации адреса и разрешени выборки. При их одновременном присутствии в абонент вьщается сигнал разрешения подключения, не дожидаяс поступления на канал сигнала выборк В результате этого время подключени любого абонента к общей магистрали по инициативе ЭВМ будет одинаково для всех абонентов и равно времени подключения абонента с высшим приоритетом. Кроме того, сокращается интервал времени между сигналом обратной выборки, возвращающимся в ЭВМ при отсутствии абонента с заданным адресом,и сигналом выборки,вь(цанным ЭВМ,за счет того,что в каналах 2,3 и 4 этот сигнал с усилителя-приемника 7 через элемент ИЛИ 15 поступает на элемент И 8,на других входах которого к этому времени уже будет уровень логической единицы. В результате этого на входе элемента И 9 появится сигнал распространения выборки, поступающий через усилительпередатчик 8 и переключатель 5 на выход 20 и далее на вход 19 следующего канала (или на вход 21 в канале 4, подключенньпЧ последним к прямой ветви петли линии выборки).Этот путь короче полного пути прохождения сигнала выборки через канал (при несравнении адреса): с усилителя- приемника 7 через элементы И 11, ИЛИ 16 на вход триггера 18 и далее с его выхода через элементы И 14, ИЛИ 17, И 9 на вход усилителяпередатчика 8. Таким образом, во всех последующих каналах (кроме первого, где сигнал выборки проходит по полному пути) задержка сигнала выборки меньше. Рассмотрим теперь работу устройства при подключении абонента к общей магистрали по требованию абонента . В этом случае абонент выставляет в общей магистрали сигнал требования абонента и одновременно устанавливает на входе 27 уровень логического нуля, блокируя элемент И 14, чем запрещается выдача сигнала распространения выборки. В ответ на требование абонента ЭВМ вьщает сигналы выборки и разрешения выборки, которые поступают в устройство, как описано. Так как в этом случае сигнал идентификации адреса на входе 23 отсутствует, то элемент И 13 будет закрыт и триггер 18 может быть приведен в единичное состояние при наличии на входах элемента И 11 только обоих сигналов выборки и разрешения выборки, которые с выхода элемента И 11 через элемент ИЛИ 16 поступают на вход триггера 18 и на вход элемента И 12 и далее опять на вход элемента ИЛИ 16 для исключения кратковременных исчезновений сигнала выборки. С единичного выхода триггера 18 сигнал разрешения подключения распространяется так же, как и при подключении по инициативе ЭВМ: если есть требование абонента на под ключение, то элемент И 14 закрыт, а по сигналу разрешения подключения абонент вьщает сигнал работы абонента и далее функционирует по заложенн му в нем алгоритму. Если требования абонента нет, то сигнал разрешения подключения через элемент И 14, элемент ИЛИ 17, элемент И 9, усилительпередатчик 8, переключатель 5, выход 20 выдается сигналом распространения выборки на вход следующего по приоритету канала. Кроме того, с выхода элемента И.ПИ 17 через элемент И 10 на выход 29 вьщается в абонент сигнал о том, что абонент отказался от подключения к магистрали и следЗ|Тощее подключение возможно только, когда ему вновь будет вьщан сигнал разрешения подключения. Следовательно, сокращение времени подключения абонентов по ини-. циативе ЭВМ не вносит никаких дополнительных задержек при подключении по требованию абонентов. Таким образом, многоканальное устройство обеспечивает повьшение быстродействия за счет сокращения времени подключения абонента по инициативе ЭВМ и времени возвращения в ЭВМ сигнала выборки при отсутствии абонента с заданным адресом без изменения алгоритма работы абонента с общей магистралью. Так как, например, в системе ЕС ЭВМ в операции подключения абонента по инициативе ЭВМ занят процессор, то оба получаемых выигрьша во времени позволяют не только увеличить Лропускную способность общей магистрали, но и сократить затраты времени центрального процессора на инициализацию операций ввода-вывода, что ведет к увеличению его производительности .

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ АБОНЕНТОВ К МАГИСТРАЛИ, содержащее в каждом канале три элемента И, усилитель-приемник, выходом подключенный к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выходом подключенного к информационному входу усилителя-передатчика, а вторым входом - к первому входу второго элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого элемента И и вторым входом второго элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в каждый его канал введены переключатель, триггер, третий элемент ИЛИ и три элемента И, причем первые вход и выход переключателя -го канала (i 2,М) соединены соответственно с вторыми выходом и входом переключателя i -1-го канала, первые вход и выход переключателя первого канала являются соответствен-но входом сигнала выборки и выходом сигнала выборки устройства, второй выход переключателя М-го канала соединен с вторым входом переключателя того же канала, в i -ом канале третьи выход и вход переключателя соединены соответственно с входом усилителяприемника и выходом усилителя-передатчика, управляющим входом подключенного к четвертому выходу переключателя, выход первого элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, первые входы второго-пятого элементов И соединены с i -ым входом сигнала разрешения выборки устройства и нулевым входом триггера, выходы третьего, четвертого и пятого элементов И подключены соответственно к первому, второму и третьему вхо(Л дам третьего элемента ИЛИ, а вторые . входы - соответственно к выходу усилителя-приемника, выходу третьего элемента ИЛИ и i -му входу сигнала идентификации адреса устройства, единичный вход триггера соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а выход - с ч -ым выходом сигнала раз4; со решения подключения устройства и nepBbiM входом шестого элемента И, второй и третий входы которого являются 1 -ми входами сигнала отсутствия работы абонента и сигнала отсутствия требования абонента или сравнения адреса устройства, а выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого является 1 -ым входом сигнала автономной работы устройства, а третий вход соединен с выходом второго элемента И и t-ым выходом сигнала распространения выборки устройства.

ппаагаа а ts tsntta оюятИ апаяпагз

Фие

Фнг:2