Устройство для сопряжения ЭВМ с магистралью ввода-вывода периферийных устройств Советский патент 1985 года по МПК G06F13/14 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных система управления (АСУ) и системах сбора иформации с увеличенным числом периферийных подсистем, подключенных к адресному пространству общей шины ЭВМ, предназначенному для подключения внешних устройств.

Известно устройство дпя сопряжения периферийной системы с ЭВМ, содержащее дешифратор, регистр управ;ления, блок выполнения прерывания, блок обмена, блоки усиления, вьтолняющие роль приемопередатчиков сигна лов между ЭВМ и периферийной системой, первый из которых соединен с общей шиной ЭВМ, второй - с магистралью периферийной системы, выходы первого блока усиления соединены соответственно с первьочи входами блока выполнения прерывания, дешифратора, регистра управления второго блока усиления, первьй и второй, входы первого усилителя соединены соответственно с первыми выходами блока выполнения прерывания и второго блока усиления, вторые вход и выход которого соединены с первыми входом и выходом блока обмена, вторые вход и выход блока обмена соединены соответственно с выходом дешифратора и вторым входом регистра управления fl j. Недостаток этого устройства COCTO ит в ограниченном классе решаемых задач, поскольку оно из-за ограниколичества адресов адресченности общей шины ЭВМ, ного пространства отведенных под внешние устройства, позволяет подключить к общей шине ЭВМ не более восьми таких устройств к каждому из которых может быть подключено до восьми периферийных подсистем, содержащих до шестнадцати периферийных устройств, каждое из которых может иметь до шестнадцати регистров. Однако Б современных условиях постоянного роста потока информации во всех отраслях народного хозяйства, где в сфере управления уже используются или будут использоваться ЭВМ, такое количество периферийных подсистем, подключенных к одной общей шине ЭВМ через устройства сопряжения, не может удовлетворить необходимой потребности в сборе, накоплении, хранении и обработке информации без значительных дополнительных затрат на новое оборудование

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для сопряжения ЭВМ с общей шиной, содержащее два блока усилителей, входы-выходы которых являются соответственно первым и вторым

входами-выходами устройства, коммутатор и блок прерываний, выходами соединенные соответственно с первым и вторым входами первого блока усиления, третий вход и первый, второй и третий выходы соединены соответственно с первыми выходами и входом дешифратора, с первыми входами регисра данных и регистра управления и блка прерывания, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами коммутатора, первыми выходом и входом второго блока усиления и выходом регистра управления, выход регистра данных подключен к второму входу второго блока усиления, третий вход и первый выход которого соединены соответственно с первыми выходом и входом блока синхронизации и первым и вторым входами блока управления обменом пеовьй выход которого подключен к третьему входу блока прерывания, второй выход - с вторым входом.регисра управления, а третий вход - с выходом дешифратора и управляющими входами регистров данных и управления, коммутатора и блока синхронизации, вторые вход и выход которого соединены соответственно с выходом и третьим входом регистра управления Г2. Недостаток известного устройства состоит в больших аппаратурных затратах. Цель изобретения - сокращение аппаратурных затрат. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее дешифратор, блок црерьгоаний, мультиплексор, первый и второй блоки усиления, входы-выходы которых являются соответственно первым и вторым входами-выходами устройства, причем первые вход и выход блока прерываний соединены соответственно с первыми выходом и входом первого блока усиления, вторые вход и выход которого подключены соответственно к первому и второму входам дешифратора, а третий вход - к выходу мультиплексора, первым управляющим входом соединенного с вторым выходом дешифратора, а первым информационным входом с первым выходом второго блока усиления и вторым входом блока прерываний, введены регистр адреса и селектор адреса, причем третий выход первого блока усиления соединен с информационнь1ми входами селектора адреса и регистра адреса, первым входом второго блока усиления и третим входом блока прерываний, второй и третий выходы которого подключены /соответственно к второму информационному и второму управляющему входам

мультиплексора, управляющий вход и выход селектора адреса соединены соответственно с четвертьгм выходом первого блока Усиления и вторым входом дешифратора, третьи вход и выход которого подключены соответственно к третьему выходу и четвертому входу блока прерываний, а четвертые вход и выход - соответственно к вторым выходу и входу второго блока усиления, третьими выходом и входом соединенного соответственно с третьим и четвертым информационными входами мультиплексора и вькодом регистра адреса, управляющий вход которого подключен к пятому выходу дешифратора.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 и 3 - функциональные схемы блока прерываний и селектора адреса; на фиг. 4-9 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит (фиг. 1) пер- вый блок 1 усиления, содержащий магистральные приемопередатчики, подключенйые через щины 2 первого входавыхода устройства к интерфейсу Общая шина ЭВМ, блок 3 прерываний, мультиплексор 4, регистр 5 адреса, селектор б адреса, дешифратор 7, второй блок 8 усиления, содержащий магистральные приемопередатчики и подключенный шинами второго входавыхода устройства через магистраль 9 к входам-выходам внешних устройств (ВУ) 10. На фиг. 1 показаны внутренние шины устройства: шины 11 данные адреса, шина 12 адреса ВУ, шины 13 данных ВУ, шины 14 состояния ВУ, шины 15-17 выходов и шины (линии) 18-21 входов блока 3 прерываний.

шину 22 входного сигнала синхронизации устройства от ЭВМ, шины 23-25 первого, второго, четвертого и пятого входов дешифратора 7, шины 2629 первого, второго, четвертого и пятого выходов дешифратора 7. .Кроме того, на фиг. 1 обозначены шины магистрали 9 внешних устройств; двунаправленная шина 30 данных, шина 31 адреса ВУ, шина 32 состояния ВУ, шина 33 сигнала Ввод, щина 34 сигнала Вывод, шина 35 входного сигнала синхронизации устройства от ВУ,

Блок 3 прерываний содержит (фиг. 2) триггер 36 разрешения прерывания, триггер 37 подготовки прерывания, триггер 38 требования прерывания, элементы И 39-42, шифратор 43 адреса прерывания.

На фиг. 2 показаны шина 44 входного сигнала предоставления прерывания (ППР) и шина 45 сигнала Вывод, образующие первый вход блока, шина 4 выходного сигнала предоставления прерывания и шина 47 йыходного сигйала требования прерывания (ТПР), образующие первый выход блока.

Селектор 6 адреса содержит (фиг. 3) дешифратор 48, регистр 49, шину 50 сигнала выбора устройства и шину 51 кода операции, содержащегося в младших разрядах адреса.

Устройство осуществляет обмен данными между ЭВМ и внешними (периферийными) устройствами 10 в режиме программного обмена и в режиме прерывания программы, используя стандартные циклы Вывод адреса ВУ (фиг. 4), Чтение регистра состояния (фиг. 5), Вывод данных (фиг. 6), Вьшод данных (фиг. 7), Запись регистра состояния (фиг.8), Предоставление прерывания (фиг. 9)

В рассматриваемом ниже варианте совмещенной Общей шине (например, для микроэвм типа Электроника-60) каждый цикл содержит адресную часть цикла и информационную часть цикла.

Адресная часть цикла инициируется ЭВМ, которая вьщает на щины 11 адрес устройства и на шину 22 сигнал СИА нулевого уровня, отрицательный фронт которого уведомляет о том, что на шинах 11 установлен адрес (фиг. 4-9). После адресной части цикла ЭВМ вццает режим работы в ин-. формационной части цикла: либо сигнал Вьшод (на шине 23), задаюлрй режим передачи слова данных от ЭВМ (фиг. 4, 6 и 8), либо сигнал Ввод (на тинах 23 и 18), задающий режим приема данных в ЭВМ (фиг. 5, 7 и 9) Во всех случаях положительный фронт сигнала СИА на шине 11 указывает на завершение цикла. В режиме программного обмена используются циклы Вывод адреса ВУ и Чтение регистра состояния, а затем либо цикл Ввод данных, либо цикл Вывод данных. Режим прерывания программы реали зуется циклами, устанавливающими возможность прерывания ЭВМ; т.е. последовательностью циклов, Вывод адреса , Запись регистра состояния и Предоставление прерывания а затем в программном режиме опре- деляет конкретное ВУ 10, затребовавшее обслуживания. Устройство работает следующим образом. Программньй режим ЭВМ выставляет адрес устройства на шины 11 и сигна СИА на шину 22. Дешифратор 48 анали зирует старшие разряды адреса, содержащие код адреса устройств, под ключенных к общей шине. Если имеет место обращение ЭВМ к данному уст.ройству, то дешифратор 48 формирует сигнал Устройство выбрано (УВ) на своем выходе, запоминаемьй в регист ре 49 и транслируемьй на шину 50. Младшие разряды адреса, содержащие код операции, по сигналу на шине 22 запоминаются в регистре 49 и транслируются на шину 51. Сигналы с шин 50 и 51 поступают на дешифратор 7, который ожидает сигнала Вывод на шине 23 при реализации информационной части цикла Запись адреса ВУ (фиг. 4). ЭВМ вьщает на шины 11 сло во данных, содержащее адрес ВУ 10, с которым лселает произвести обмен, и сигнал Вывод. Получив сигнал В вод дешифратор 7 формирует на шине 29 сигнал разрешения записи адреса ВУ в регистр 5, сигнал подтверждения приема (СИП) на шину 26. Адрес ВУ с выхода регистра 5через блок 8 поступает на шины 31. ВУ 10, опознавшее свой адрес, выставляет на шину 32 признаки своего состояния. которые через блок 8 поступают на ш ну 14. В своем состоянии устройство ожидает от ЭВМ реализации цикла Чтение регистра состояния . 266 После адресной части этого цикла ЭВМ выставляет на шине 23 сигнал Ввод, по которому дешифратор 7 формирует сигнал на шине 27 для передачи через мультиплексор 4 состояния шины 14 на шины 2 и сигнал СИП на шине 26, уведомляющий ЭВМ о том, что состояние заданного ВУ 10 на шинах 2 после чтения состояния ВУ 10 ЭВМ снимает сигналы Ввод и СИА подтверждая завершение цикла (фиг. 5). Затем ЭВМ реализует цикл обмена данными. При выводе данных из ЭВМ, последняя в информационной части цикла Вывод данных (фиг. 6) выставляет слово данных на шине 11 и сигнал Вывод на шине .23. Дешифратор 7, используя код на шине 51 и строб на шине 50 по сигналу Вывод на шине 23 формирует сигнал Вывод данных на шине 28, по которому данные с шины 11 транслируются через блок 8 на шину 30 а сигнал с шины 28 - на шину 34. По сигналу на шине 34 ВУ 10 читает слово данных с шины 30, сигнализируя завершение чтения вьщачей сигнала СИП ВУ на шину 35, поступающего через блок 8 на шину 25. По сигналу на шине 25 дешифратор 7 формирует сигнал СИП на шине 26,,после чего ЭВМ снятием сигналов Вывод и СИА на шинах 23 и 22 завершает цикл. При вводе данных в ЭВМ от ВУ 10, в информационной части цикла Ввод дайных (фиг. 7) выставляет сигнал Ввод на шине 23, по которому дешифратор 7, используя сигналы в регистре 49, поступившие в адресной части цикла, формирует на шине 27 сигнал коммутации выхода мультиплексора 4 с шиной 13, а на шине 28 сигнал Ввод данных, транслируемьй через блок 8 в шину 33. Сигнал на шине 33 уведомляет ВУ 10, адрес которого установлен на шинах 31, о необходимости вьщачи на шины 30 слова данных. После выдачи слова данных на шины 30, ВУ to формирует на шине 35 строб СИП ВУ, которьй, поступая через блок 8 на шину 25, вызьшает формирование сигнала СИП на шине 26. После чтения слова данных от ВУ 10 на шинах 2 ЭВМ завершает цикл снятием сигналов Ввод и СИА. Для работы с инициативньпФ ВУ 10 ЭВМ настраивает устройство, разрешая

71

ему выдавать сигнал прерывания. Эту процедуру ЭВМ реализует при помощи цикла Запись регистра состояния (фиг. 8) следующим образом. В адресной части цикла ЭВМ выбирает устройство и помещает соответствующий код операции в регистре 49, а в информационной части цикла выставляет бит информации в соответствующей линии 20 шины 11. По сигналу Вывод на шине 23 дешифратор 7 формирует на шине 21 сигнал Запись регистра состояния, по которому триггер 36 бло ка 3 (фиг. 2) устанавливается в единичное состояние. Одновременно дешифратор 7 вьщает сигнал СИП на шину 26 для завершения цикла.

Если в дальнейшем какое-либо из ВУ 10 установит сигнал требования прерывания на заданной линии шины 32 то сигнал с этой линии через блок 8 поступит на шину 19 и через элемент И 39 установит триггер 38. Сигнал с прямого выхода триггера 38 через элемент И 40 по шине 47 поступит как сигнал требования прерывания (ТПР) на шины 2, вызывая прерывание рабочей программы ЭВМ. В части цикла Предоставление прерывания ЭВМ подачей сигнала Ввод на шину 23 (46) готовит устройство к вБодаче вектора прерывания путем установки триггера 37. Подача сигнала предоставления прерывания

04268

(ППР) на шину,44 вызывает выдачу вектора прерывания с выхода дешифра тора 43 на шину 16 по сигналу на. , вькоде элемента И 42. 5 Сигнал на шине 17 вызывает также коммутацию шины 16 на выход мультиплексора 4 и формирование дешифратором 7 сигнала СИП на шине 26, требу-г ющего завершения цикла. 10 Получив вектор прерывания, ЭВМ в программном режиме путем последовательного опроса состояния ВУ 10 (циклы Вывод адреса ВУ и Чтение регистра состояния) определяет ад15 рее ВУ 10, потребовавшего обслуживания, и производят с ним обмен данными.

Таким образом, предложенное устройство при меньших аппаратурных затратах обеспечивает обмен данными между ЭВМ и периферийными устройствами в программном режиме и в режиме прерывания программ,

Кроме того, предложенное устройство расширяет адресное пространство для непосредственного подключения периферийных устройств. В частности, само устройство занимает три адреса

30 (в пространстве адресов внешних устройств ЭВМ), а число периферийных устройств, подключаемых к устройству, ограничено лишь.разрядностью шин данных и регистра адреса.

Фиг Л

46

Л9рее fsH.

А9ресX ()j( (шшмл И)

УВ (шине 90)

СНА (шина 22)

Bbifod (шина 23)

Зап. afpecffS (шина 2SI

Afpec вУ (шина yt}

Сост.вУ (шина 3)

С Адрес дан. Адрес (шина 11} ИВ (шин а 30)

си А (шина 22)

СИП (шина 26)

Чтение рег. сост. (шина 27)

% .(сост. ВУ)

U2.6 Адрес дан. Адрес (шина 11) V Данные V

УВ (шин а 50)

СИА (шина 22)

Bgod (шина 23)

В§од дан. (шина 33)

Данные (шина JO)

СИП ЗУ (шина 25)

СИП (шина 26)

Фиг. 7

. N

. «

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ЭВМ С МАГИСТРАЛЬЮ ВВОДА-ВЫВОДА ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ, содержащее дешифратор, блок прерываний, мультиплексор, первый и второй блоки усиления , входы-вькоды которьпс являются соответственно первым и вторым входами-выходами устройства, причем первые вход и выход блока прерьтаний соединены соответственно с первыми выходом и .входом первого блока усиления , вторые вход и выход которого подключены соответственно к перв- му и второму входам дешифратора, а третий вход - к выходу мультиплексора, первым управляющим входом соединенного с вторым выходом дешифратора, а первым информационным входом с первым выходом второго блока усиления и вторым входом блока прерываний, отличающееся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, в него введены регистр адреса и селектор адреса, причем третий выход первого блока усиления соединен с инфopмaциoнны 0l аходами селектора адреса и регистра адреса, первым входом второго блока усиления и третьим входом блока прерываний, второй и третий выходы которого подключены соответственно к второму информационному и второму управляющему входам мультиплексора, управляхнций вход и выход селектора (Л адреса соединены соответственно с четвертым выходом первого блока усиления и вторым входом дешифратора, третьи вход и выход которого подключены соответственно к третьему выходу и четвертому входу блока прерываний, а четвертые вход и выход - соответственно к вторым о выходу и входу второго блока усилео 4; to ния, третьими выходом и входом соединенного соответственно с третьим и четвертым информационными входами О) .мультиплексора и выходом регистра адреса, управляющий вход которого подключен к пятому выходу дешифратора.