Селекторный канал Советский патент 1985 года по МПК G06F13/18 

.1 Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для ввода-вывода информации управляющих вьтислитепьных машин. Известен селекторный канал, содержащий блок связи с центральным вычислителем, блок сопряжения с або нентами, блок управления, регистр управляющего слова канала, регистр слова состояния канала, дешифратор вида обслуживания, формирователь адреса слова, состояния канала, шифратор команды останова ввода-вывода шифратор адреса команды, выход и вход связи с абонентами канала, выход прерьюания канала, вход прерыва ния канала fl J. Недостатком этого канала являютс большие затраты времени центральнвг вычислителя, канала и внешнего устройства на повторный запуск и выпол нение команды ввода-вывода, выполне ние которой было прекращено при обслуживании прерываний от сверхопера тивного абонента (СОА). Наиболее близким к изобретению по технической сущности является селекторный канал, содержащий блок связи с центральным вычислителем, соединенный двусторонней связью с блоком сопряжения с абонентами, вхо и выход которого являются соответственно входом и выходом связи с аб нентами канала, блок управления, со единенный двусторонней связью с блоком сопряжения с абонентами, а первьм выходом - с первым входсм блока связи с центральным вычислителем, второй вход которого подключен к выходу формирователя адреса слова состояния канала, третий вход с выходом регистра слова состояния канала, а выход - с входом первого регистра управляющего слова, вход блока сопряжения с абонентами подключен к вторым входам дешифратора вида обслуживания и регистра слова состояния канала, третьи входы кото рых подключены к второму входу блока управления, соединенному третьим выходом с вторым входом формировате ля адреса слова состояния канала, третий вход которого соединен с выходом дешифратора вида обслуживания и выходом прерывания канала, шифратор команды останова вводавывода и шифратор адреса команды, входы которых подключены к четвер27 . 2 тому входу регистра слова состояния канала и входу прерывания канала, причем выход шифратора команды останова ввода-вывода соединен с входом пуска блока управления, выход шифратора адреса команды подключен к четвертому входу блока связи с центральным вычислителем, выходы которого подключены к входам второго регистра управляющего слова канала, выходы которого совместно с выходами первого регистра управляющего снова канала соединены соответственно с вторыми и первыми информационными входами коммутатора, вькоды которого подключены к первым входам регистра слова состояния канала, дешифратора вида обслуживания и формирователя адреса слова состояния и к второму входу блока управления, триггер, вход установки в единицу и вход установки в нуль которого соединнеы соответственно с входом сигналов перрываний канала и с третьим выходом блока управления, а прямой i инверсный выходы - соответственно с вторым и первым управляющими входами сумматора, шифратор команды Начать ввод - вывод, вход которого подключен к третьему выходу, а выход - к входу пуска блока управления С. Недостатком известного канала является низкая производительность. так как после обслуживания прерываний от сверхоперативного абонента происходит возврат к прерванной команде, а это не всегда желательно. Например, если канал вьтолняет программу вывода или ввода массива данных с диска, ленты и т.д., то переход к прерванной команде вызовет непроизводительные затраты времени канала. Целью изобретения является повышение производительности селекторного канала за счет блокировки перехода к прерванной команде. Поставленная цель достигается тем, что в селекторный канал, содержащий блок связи с центральным вычислителем, соединенный первым входомвыходом с первым входом-выходом блока сопряжения с абонентами, вход и выход которого являются соответственно входом и вькоДом связи с абонентами канала, блок управления, соединенный первым и вторьш входамивыхода1«б1 соответственно с вторыми входами-выходами блока сопряжения с абонентами и блока связи с центральным вычислителем, первые вход и выход которого являются соответственно входом и выходом связи с вычисли-телем канала, второй вход подключен к выходу формирователя адреса слова состояния канала, третий вход - к выходу регистра слова состо яния канала, а второй выход к входам первого и второго регистров управляющего слова, вход связи с абонентами селекторного канала подключен к первым входам дешифратора вида обслуживания и регистра слова состояния канала, вторые входы которьп подключены к первому- выходу блока управления, соединенному вторым выходом с входом сброса триггера и пер вым входом формирователя адреса слова состояния канала, второй вход коророго соединен с выходом дешифратора вида обслуживания и выходом прерывания селекторного канала шифратрр команды останова ввода-вывода и шифратор адреса команды, входы котррых подключены к третьему входу регистра слова состояния канала, установочному входу триггера и входу прерывания канала, выходы шифратора комадды останова ввод-вывод и шифратора команды Начать ввод-вывод соединены с первым входом блока управления , выход -шифратора адреса коман- ды подключен к четвертому входу блока связи с центральным вычислителем, разрядные выходы первого и второго регистров управляющего слова канала соединены соответственно с первым и вторым информационными входами коммутатора, выход которого подключен к четвертому входу регистра слова состояния канала, третьим входам дешифратора вида обслуживания и формирователй адреса слова, состояния канала и к второму входу блока управления, прямой и инверсный выходы триггера подключены соответственно к первому и второму , управляющим входам коммутатора, введен элемент И выход которого соединен с входом шифратора команды Начать ввод-вывод а первьй и второй входы - соответственно с вторым входом блока управлемин и с выходом дополнительного разряда первого регистра управляющего слова канала.

На фиг, 1 представлена блок-ёхема селекторного канала; на фиг, 2-3 функциональные схемы блока связи с центральным вычислителем, блока упраления и блока сопряжения с абонентами; на фиг. 4 - блок-схема алгоритма работы блока управления; на фиг,5 алгоритм работы блока управления,

Селекторный канал содержит (фиг.1 блок 1 связи с центральным вычислителем, блок 2 сопряжения с абонентами, блок 3 управления, первый регистр 4 управляющего слова канала, регистр

5слова состояния канала, дешифратор

6вида обслуживания, формирователь 7 адреса слова состояния канала, шифра тор 8 команды останова ввода-вьшода, шифратор 9 адреса команды, выход 10 и вход 11 связи с абонентами канала, выход 12 прерываний канала, вход 13 прерывания канала, второй регистр 14 управляющего слова канала, коммутато 15, триггер 16, шифратор 17 команды Начать ввод-вьшод, элемент И 18, вход 19 и вьпсод 20 Связи с , вычислителем канала.

Блок 1 связи с центральным вычислителем содержит (фиг. 2) дешифратор 21 номера канала, регистр 22 инструкций,.входной регистр 23, выходной регистр 24, адресный регистр 25, сумматор 26 количества чисел, сумматор 27 адреса обмена, сумматор 28 адреса обмена, первый 29 и второй 30 входы-выходы блока.

Блок управления содержит (фиг.З) мультиплексор 31, постоянную память (ПЗУ) 32, выходной регистр 33, информационную шину 34, дешифратор 35 кода нуля, 36 первого входа-выхода блока, шины 37 и 38 первого и второго выходов блока, шины 39 и 40 первого и второго выходов блока.

Блок 2 сопряжения с абонентами содержит регистр 41 информации канала, регистр 42 номера внешнего устройства, регистр 43 кода операции, регистр 44 информация абонента, коммутатор 45, регистр 46 управления канала и регистр 47 управления абонента.

Селекторный канал работает следунгарда образом.

Канал осуществляет обмен командной и числовой информацией с центральным вычислителем через блок 1, а с абонентами - через блок 2. В соответствии с командной информацией,

содержащейся в регистре 4 или регистре 14, блок 3 вырабатывает сигналы, управляющие выполнением всех команд в канале. Выбор регистра управляющего слова канала осуществляется триггером 16. В исходном состоянии триггер 16 установлен в нуль и единичный сигнал на его инверсном выходе обеспечивает передачу в блок 3 и регистр 5 через коммутвтор 15 командной информации из регистра 5. При обслуживании прерываний от СОА триггер 16 устанавливается в едини|цу и сигналом с прямого выхода обеспечивает передачу командной информации из регистра 14. В регистр 4 командная информация заносится только в том случае если команда ввода-вывода вьшолняется по инициативе центрального вычилителя или по инициативе обычного абонента, а в регистр 14 - если команда ввода-вывода выполняется по инициативе СОА.

Дешифратор 6 совместно с регистром 5 слова состояния канала (ССК) и формирователем 7 в зависимости от указателей, содержащихся в байте состояния абонентов, состояния блока 4 управления и других специальнь1Х признаков инициируют различные виды обслуживания байтов состояния абонентов.

В случае необходимости свйзи с каналом СОА выставляет сигнал прерывания на входе 13, шифратор 8 формирует инструкцию остановить ввод-вывод, поступающую на вход блока 3. Если в данный момент канал занят командной ввода-вывода с каким-либо другим абонентом, блок 3 организует прекращение текущей команды и формирует на регистре 5 соответствующее слово состояния, которое записывается в оперативное, запоминающее устройство (ОЗУ) центрального вычислителя. Одновременно с этим дешифратор 6 формирует сигнал прерывания, который поступает в регистр прерываний цент- . рального вьмислителя. Перечисленные действия необходимы для того, чтобы . информировать центральный вычислитель о том, что текущая команда ввода-вывода прервана по требованию СОА Шифратор 9 адресакоманды, на вход которого также поступил сигнал преры вания от СОА,формирует адрес начала программы канала, по которой будет обслуживаться СОА. Этот адрес поступает на вход блока 1, который осущесвляет выборку команд канала из ОЗУ, Эти команды поступают в регистр 14. Триггер 16 установлен в единицу сигналом прерывания, поступившим на вход 13 от СОА, и поэтому через коммутатор 15 командная информация из регистра 14 подается в блок 3 и регистр 5. Дальнейшее обслуживание СОА производится в обычном порядке.

После выполнения команды ввода-вывода СОА по сигналам от блока 3 формируется и передается R ОЗУ слово состояния канала из регистра 5 по адресу, сформированному формирователем 7. По этим же сигналам осуществляется сброс триггера 16 и формирование инструкции начать ввод-вывод шифратором 17 (по своей структуре аналогичен шифратору 8, но формирует на выходе код не инструкции остановить ввод-вывод, а инструкции начать ввод-вывод). Инструкция начать ввод-вывод поступает на вход блока 3 и канал начинает выполнят.ь команду ввод-вывод, определяемую командной информацией, содержащейся в регистре 4.

Если до появления прерывания от СОА канал вьтолнял команду вводавьшода, возобновление которой уже не представляет интереса (например, программа ввода или вывода массива данных с диска или ленты), то в дополнительном разряде регистра 4 со- . держится логический нуль, с выхода дополнительного разряда регистра 4 поступает на второй сход элемента И 18 и блокирует прохождение сигнала разрешения команды Начать вводвьшод от блока 3 на вход шифратора 17. Таким образом, возобновление прерванной команды ввода-вывода не происходит.

В процессе функционирования блоки канала работают следующим образом.

Процессор инициирует выполнение операций обмена в канале с помощью инструкции, формат которой приведен ниже.

НК

АНП

КИ

Поле НК (номера канала) содержит двоичный код номера канала, в котором инициируется обмен,

Поле КИ (кода инструкции) --код инструкции, например, начать ввод- . вывод (НВБ) или остановить ввод-вы-, вод (ОВВ).

Поле АНП (адрес начала программы) - этот адрес является адресом ОЗУ, в котором хранится первая команда программы обмена.

После засылки Инструкции в канал процессора отключается от канала и продолжает вьшолнение своей программы Канал самостоятельно пересыпает АНП в регистр 25 и считывает в регистр 23 первую команду программы. Формат команды программь канала приведен ниже. .

КОП НВУ ФЛ АО АК КЧ

Поле КОП (кода операции) содержит код операции, выдаваемый внешнему устройству (ВУ)

Поле НВУ (номера внешнего устройства) - код номера ВУ, с которьм осуществляется обмен.

Поле ФЛ содержит флажки (указатели) , управляющие работой канала например цепочка команд, цепочка данных, программно-управляемое прерьшание и др,

Поле АО (адрес обмена) определяет начальный адрес ОЗУ, откуда будет передаваться (или- куда будет приниматься) информация в ходе выполнения операции обмена.

Поле АК (адреса команды) определяет адрес ОЗУ, по которому хранится следующая команда программы.

Поле КЧ (количества чисел) содержит код количества чисел, подлежащих передаче по операции обмена.

Из регистра 23 команды обмена пересылаются в регистр 4 по инициативе процессора, а в регистр 14 - по инициативе сверхоперативного абонента.

В зависимости от типа операции (запись или чтение) данные из ОЗУчерез регистр 23 поступают в блок 2 или из блока 2 через регистр 24 в ОЗУ, АО из регистра 4 или 14 через блок 3 заносится в регистр 25, а затем увеличивается на 1 сумматором 28 (одновременно КЧ уменьшается сумматором 26) и снова заносится (одновременно с КЧ) в регистр 4 или 14,

После того, как количество чисел (КЧ) станет равн(&4 О, вьтолнение команды прекращается, канал передает в ОЗУ слово состояния из регистра 5 через регистр 24 по адресу, форьшруемому формирователем 7 и заносимому в регистр 25, После выполнения команды каналом выбирается следующая команда из ОЗУ по адресу АК, хранящемуся в регистре 4 или 14, АК увеличивается на 1 сумматором 27, промодифицированный АК снова записывается в регистр 4 или 14,

Регистр 41 информации канала Vi регистр 44 информации абонента (фиг, 4) служат для согласования :форматов; информации в ЦВМ и ВУ. Обмен с ВУ производится байтами, а с ОЗУ словами, например по 4 байта.

При вьтрлнении операции записи на ВУ информация из регистра 23 поступает в регистр 41, а оттуда через коммутатор 45 побайтно на ВУ. При считьшании информации побайтно принимается на регистр 34, после накопления полного слова (4 байта) переписывается в регистр 24, а затем в ОЗУ, Регистры 42 и 43 служат соответственно для хранения НВУ и КОП. НВУ и КОП поступают из регистра 4 или 14 через коммутатор 15, блоки 3 и 1. Регистр 46 предназначен для формирования управляющих силналов канала, а регистр 47 для. приема и задержки управляющих сигналов абонентов. Задержки необходимы для надежного приема сигналов на информационных щинах.

Блок 3 управления работает в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг, 5,

Информация записанная в выходном регистре 33 (и в ПЗУ 32), разбита ;на три ПОЛЯ поле выходных сигналов, I поле управления мультиплексором, по;ле управления адресом перехода. Выходы поля выходных сигналов являются выходными сигналами блока 3 и поступают в соответствующие блоки. Сигналы с выхода поля управления мультиплексором поступают на управлякяций вход мультиплексора и определяют входной сигнал, анализируемьй в данном состоянии. Адрес ПЗУ 32 формируется следующим образом: старшие разряды - с выхода поля адреса перехода, младший разряд - с выхода мультиплексора, т,е, следующее состояние определяется предьщущим состоянием (поле адреса перехода) и входным сигналом.

Блок 3 управления работает следующим образом. По сигналу Сброс на выходном регистре 33 в поле адреса перехода устанавливается нулевой адрес ПЗУ 32, в поле выходных сигна9лов - нули в поле управления мультиапексором - код входного сигнала анализируемого в нулевом состоянии (в соответствии с фиг. 5 сигнал Ин струкция от шифратора 8). Каждому состоянию блока 3 соответствует два адреса, отличающиеся зн.чениеь млад шего разряда, который принимает зна чение О или 1 в зависимости от значения входного сигнала, анализируемого в этом состоянии. Так, если сигнал Инструкция равен нулю, то на выходе мультиплексора 31 будет нулевой сигнал, который совместно с нулевым полем адреса перехода обеспечивает обращение к ПЗУ 32 по ненулевому адресу (автомат остается в нулевом состоянии), После того как сигнал Инструкция станет равным единице, происходит обращение к ПЗУ 32 по первому адресу и автомат переходит в следующее состояние в соответствии с алгоритмом.При поступлении сигнала прерывания на выходе щифратора 8 вырабатывается сигнал Инструкция и код команды Остановить ввод-вывод. Формирователь 7 адреса ССК предназначен для формирования и передачи в блок 1 адреса ОЗУ, вКоторый записывается слово состояния канала. ПРИ 16-разрядном адресе ОЗУ струк тура ССК имеет следующий вид Ор База 9р Юр 2710 . .Разрядны с О по 9 имеют постоян ный код, 10-ый разряд равен нулю, если абонент не сверхоперативный и единице в противном случае. Разряды с 11 по 15 для обычного абонента соответствуют номеру подканала. Для сверхоперативного абонента одиннадцатый разряд ранен 1 при выполнении команды Запись и О при вьтолнении команды Чтение. ,В разрядах 12-15 содержатся младшие разряды кода номера абонента. При поступлении сигнала прерывания от абонента на выходе шифратора 9 формируется код адреса начала программы обмена с этим абонентом. По шине 34 управляющая информация из регистра 4 поступает в блок 3, а из блока 3 - в блоки 1 или 2. Дешифратор 35 определяет равенство нулю кода в поле КЧ управляющего слова. Таким образом предлагаемый селекторный канал обеспечивает возможность блокировки перехода к приостановленной команде ввода-вывода, что позволяет повысить производительность селекторного канала, причем время перехода к новой команде ввода-вывода после обслуживания сверхоперативного абонента сведено до нуля. Это значит, что после обмена с СОА канал может немедленно перейти к выполнению новой команды ввода-вывода, минуя окончание приостановленной.

s

41

СЕЛЕКТОРНЫЙ КАНАЛ, содержащий блок связи с центральным вычислителем, соединенный первым входом-выходом с первым входом-вьрсбдом блока сопряжения с абонентами, вход и выход которого являются соответственно входом и выходом связи с абонентами канала, блок управления, соединенный первым и вторым .входами-выходами соответственно с вторыми входами-вы. ходами блока сопряжения с абонентами и блока связи с центральным вычислите:лем, первые вход и выход которого явля ются соответственно входом ивькодом связи с вычислителем канала, второй вход подключен, к выходу формирователя адреса слойа состояния канала, третий вход - к выходу регистра слова состояния канала, а второй выходк входам первого и второго регистров управлякщего слова, вход связи с абонeнтa ш селекторного канала подключен ;К первю входам дешифратора вида об;служивания и регистра слова состояния канала, вторые входы которых подключены к первому выходу блока управления, соединенному вторым выходом с входом сброса триггера и первым. g SPfc MStX-« iAvu; S.4WV входом формирователя адреса слова состояния канала, второй вход кото . рого соединен с выходом дешифратора вида обслуживания и выходом прерывания селекториого канала, шифратор ;команды останова ввода-вывода и шифратор адреса команды, входы которых ;подключены к третьему входу регистра слова состояния канала, установочному входу триггера и входу прерывания канала, выходы шифратора команды останова ввода-вывода и шифратора команды Начать ввод-вывод соединены с первым входе блока управления выход шифратора адреса команды подключен к четвертому входу блока связи с центральным вычислителем, раз(П рядные выходы первого и второго регистров управляющего слова канала соединены соответственно с первым и вторым информационными входами коммутатора, выход которого подклю еаЛ чен к четвертому входу регистра .слова состояния канала, третьим входам/ О дешифратора вида обслуживания и фор- о мирователя адреса слова состояния канала и к второму входу блока упto равления, прямой и инверсный выхоvl ды триггера подключены соответственно к первому и второму управляющим входам коммутатора, о т л и ч а ющ и и с л тем, что, с целью повышения производительности селекторного канала, в него введен 2у1емент И, Причем выход элемента И соединен с входом шифратора команды Начать ввод-вывод, а первый и второй входы - соответственно с вторым выходом блока управления и с выходом дополнительного разряда первого регистра управляющего слова канала.

и

у

I

V

ъ

-