Устройство для сопряжения цифровой вычислительной машины с внешними устройствами Советский патент 1986 года по МПК G06F13/28 

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля, имеющих цифровую вычислительную машину, (ЦВМ) и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 849190.

Целью изобретения является повышение пропусконой способности устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - пример выпол- 1нения развязывающих элементов блока

согласования.

Устройство содержит (фиг.1) регистр 1 связи, блок (регистр) 2 адресации, регистр 3 управляющего слова, элемент И 4, коммутатор 5 режимов, блок 6 согласования, соединен- ньШ с ЦВМ 7 и внешним устройством 8, шифратор 9, регистр 10 прерываний, триггер 11 направления обмена, генератор 12 импульсов, элемент И 13, сдвигающий регистр 14, элементы И 15 и 16, триггер 17 заявки непосредственного доступа (НД), триггер 18 (НД) триггер 19 направления обмена при НД , шины 20 и 21 направления обмена и шину 22 расширения обмена, шину 23 сигнала конца обмена, шины 24 и 25 запроса прерываний и сброса вектора прерываний, шины 26 и 27 адреса,шины 28 и 29 зап15оса и разрешения НД, шину 30 подтверждения приема разрешения передачи в режиме НД, шины 31 и 32 задания направления обмена в режиме непосредственного обмена,шины 33 и 34 синхронизации обмена в режиме НД, шины 35 и 36 данных.

Регистр 1 связи служит для запоминания данных, передаваемых из внешнего устройства в ЦВМ или в обратном направлении. Блок 2 адресации предназначен для записи адреса, по которому производится обмен информацией. Регистр 3 управляющего слова обеспечивает за:пись и хранение адреса вектора прерывания. Коммутатор 5 режимов служит для задания режимов чтения или записи информации при работе устройств в режиме обмена данными с использованием программных средств.

Блок 6 согласования обеспечивает гальваническую развязку между внешним устройством и устройством сопряжения и представляет собой набор развязьюающих элементов, количество которых определяется числом входов и выходов блока. Пример возможной

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

структуры развязывающих элементов приведен на фиг.2. В данном случае оптроны 37 предназначены для реализации гальванической развязки между входами и выходами блока 6 согласования. Магистральный усилитель 38 и элемент НЕ 39 являются согласующими элементами. На фиг. 2. представлены: а - развязывающий элемент, передающий сигнал от внешнего устройства к устройству сопряжения,.6 - развязы- .вающйй элемент, передающий сигнал от устройства сопряжения к внешнему устройству.

Шифратор 9 служит для формирования кода адреса вектора прерывания. Регистр 10 прерьшания предназначен для записи сигнала запроса прерывания.

Триггер 11 направления обмена предназначен для записи сигнала, определяющего направление обмена информацией при обмене данными с использованием программных средств. Генератор 12 вырабатывает тактовые импульсы. Элемент И 13 обеспечивает прохождение импульсов с генератора 12 в сдвигающий регистр 14, служащий для формирования сигналов Чтение, Сброс, Запись, Конец обмена, при наличии на шине 22 разрешающего сигнала, вырабатываемого ЦВМ 7.Элементы И 15, 16, 4 обеспечивают прохождение во внешнее устройство через блок 6 сигналов Чтение, Сброс, Запись, вырабатываемых регистром 14 н соответствии с состоянием триггера 11, определяющим направление обмена.

Триггер 17 заявки НД служит для формирования сигнала запроса НД к каналу. Триггер 18 НД вырабатывает сигнал, подтверждающий прием разрешения передачи канала и запрещающий удовлетворение других запросов канала. Триггер 19 направления обмена при НД определяет направление обмена информацией в режиме непосредст- ;веннрго дост5ша.

Устройство работает следующим об- .

Устройство обеспечивает два режима работы:-, режим обмена данными между внешним устройством и вычислительной машиной с использованием программных средств и режим непосредственного доступа.

При необходимости связи с ЦВМ,

которая в настоящий момент выполня- ,

ет самостоятельную задачу или находится на фоновой программе Ожидание,, внешнее устройство по одной из шин запроса прерывания через блок 6 выдает сигнал в регистр 10, каждый триггер которого соединен с одной из шин 24, и определяет уровень приоритета данного запроса.

Одновременно сигнал запроса поступает на входы шифратора 9, который формирует адрес вектора прерывания. Сформированный адрес вектора поступает на входы регистра 3 и хранится в нем до момента считывания его ЦВМ 7.

ЦВМ 7, получив сигнал из регистра 10 по одной из шин 24, производит оценку уровня приоритета выполняемой программы. Если приоритет запроса оказывается выше, ЦВМ 7 прекращает выполнение текущей программы и выдает в устройство по шине 25 сигнал, сбрасывающий регистр 10 и разрешающий прохождение адреса вектора прерьгоания с регистра 3 по шине 36 в ЦВМ 7.

Получив начальный адрес новой программы, ЦВМ 7 переходит на ее выполнение. Если приоритет текущей программы Bbmie приоритета сигнала прерывания, ЦВМ 7 его игнорирует до момента окончания выполнения программы.

Таким образом, внешнее устройство 8 может активно вмешаться в ход выполнения программы и задавать режимы обмена данными.

При необходимости записи информа- :ции в один из абонентов внешнего ;устройства 8 в процессе выполнения запрошенной программы ЦВМ 7 по ад- ресньш шинам 26 вьщает в блок 2 адрес данного абонента, по шинам 35 данных передает в регистр 1 информацию, которую необходимо записать в выбранньй абонент, и устанавливает триггер 11 в состояние, разрешающее прохождение сигналов Сброс, и Запись во внешнее устройство 8. Затем по шине 22 канала ЦВМ 7 подает на вход элемента И 13 сигнал, разрешающий начало работы сдвигающего регистра 14. По мере поступления импульсов с генератора 12 на вход сдвигающего регистра 14 вырабатываются последовательно сигналы Чтение, Сброс, Запись и Конец обмена, последний из которых

2117434

по шине 23 поступает в ЦВМ 7 и сообщает об окончании процесса записи.

В режиме чтения информации из внешнего устройства 8 ЦВМ 7 по ад5 ресным шинам 26 вьщает в блок 2 адрес абонента внешнего устройства 8 и по шине 0 устанавливает триггер 11 в состояние, разрешающее прохождение во внешнее устройство 8 только

(О сигнала Чтение. Затем по шине 22 ЦВМ 7 подает на входы элемента И 13 сигнал, разрешающий начало работы сдвигающего регистра 14, на выходах .которого по мере поступления импуль15 сов с генератора 12 формируются сигналы Чтение, Сброс, Запись и Конец обмена, а во внешнее устройство 8 разрешает прохождение только сигнала Чтение, по которому

20 производится чтение информации с абонента внешнего устройства 8 и запись в регистр 1, с которого информация считывается в ЦВМ 7. Сигнал Конец обмена, поступающий в ЦВМ 7,

25 сообщает об окончании обмена, при этом снимается сигнал со входа элемента И 13, поступающий с ЦВМ 7.

Таким образом, данный режим обмена реализуется с помощью программных

3Q средств.

Устройство обеспечивает совместную работу ЦВМ 7 и внешнего устройства 8 в режиме НД. При необходимости обмена в режиме НД внешнее устройство 8 через блок 6 взводит триггер 17. На выходе триггера 17 вырабатывается сигнал запроса непосредственного доступа к каналу, поступающий по шине 28 в ЦВМ 7, которая, приняв запрос,освобождает канал, независимо от приоритета выполняемой программы, и выдает на шину 29 сигнал разрешения НД к каналу, сбрасывающий триггер 17 и устанавливающий триггер 18, с выхода которого по шине 30 выдается сигнал, подтверждающий прием разрешения передачи канала и запрещающий удовлетворение других запросов канала.

При необходимости записи большого 50 массива информации из ЗУ внешнего устройства 8 в ОЗУ ЦВМ 7 внешнее устройство 8 через блок 6 устанавливает триггер 19 направления обмена при НД в состояние, подготавливающее ЦВМ 7 55 к режиму записи данных в ОЗУ ЦВМ 7. Далее внешнее устройство 8 выдает в блок 2 через блок 6 адрес ячейки ОЗУ ЦВМ 7 и записывает в регистр 1 ин40

45

51

формацию, которую необходимо передать по данному адресу. Затем внешнее устройство 8 через блок 6 выдает по шине 33 сигнал Синхронизация активного устройства, по которому ЦВМ 7 осуществляет запись содержимого регистра 1 связи в ячейку ОЗУ ЦВМ 7, адрес которой был указан в блоке 2. .

По окончании цикла записи ЦВМ 7 выдает по шине 34 сигнал синхронизации пассивного устройства, поступающий на девятый вход устройства.Получив данный сигнал, внешнее устройство 8 модифицирует адрес ячейки ОЗУ ЦВМ 7 в блоке 2, записывает новые данные в регистр 1, снова вьщает сигнал синхронизации активного устройства и т.д. После записи всего массива информации в ОЗУ ЦВМ 7 внешнее .устройство 8 осуществляет сброс триггера 18, тем самым сообщая ЦВМ 7 об окончании режима обмена. ЦВМ 7 переходит на выполнение прерванной программы.

При необходимости чтения большого массива информации из ОЗУ ЦВМ 7 в ЗУ внешнего устройства 8 последнее устанавливает триггер 19 в состояние, подготавливающее ЦВМ 7 к режиму чтения информации из ОЗУ, записывает в

117436

блок 2 адрес ячейки ОЗУ ЦВМ 7,с которой будет производиться чтение информации, и по шине 33 выдает сигнал .синхронизации активного устройства. 5 ЦВМ 7 записывает содержимое указан- ной в блок 2 ячейки в регистр 1 и выдает по шине 34 сигнал синхронизации пассивного устройства, по которому внешнее устройство 8 считывает

10 данные с регистра 1 в свое ЗУ, затек модифицирует адрес ячейки в блоке 2 и в снова вьщает на шине 33 сигнал синхронизация активного устройства и т.д. Процесс продолжается до

15 приема всего массива информации в ЗУ внешнего устройства 8, после чего внешнее устройство 8 сбрасывает триггер 18, тем самь1м сообщая ЦВМ 7 об окончании режима обмена. После этого

20 ЦВМ переходит на выполнение прерванной программы.

Таким образом, предлагаемое устройство сопряжения в сравнении с прототипом обеспечивает повышение

25 пропускной способности за счет реализации режима непосредственного доступа, что позволяет производить по инициативе внешнего устройства высокоскоростной обмен большими мас0 сивами информации без использования программных средств ЦВМ.

ZHIh

го а tz

2«, t5i3,,js,ytt ,,ггж,,,va д

Выход внешнего устоис/т Вюд внешнего усщраистба

i

дход блояа согаособания

37

L

39

Выход Злона cof/racoSaHun Вход блона согласования а.б.

Фиг.2

Составитель В.Вертлиб Редактор Т.Парфенова Техред Л.Микеш Корректор В.Бутяга

Заказ 642/54 Тираж 673 Подписное ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ПШ1 Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Выход блона согласования.

8

37