Устройство для сопряжения процессоров в многопроцессорной вычислительной системе Советский патент 1986 года по МПК G06F15/16 

ма информации, выход счетчика каналов соединен с адресными входами дешифратора разрешения, входного мультиплексора,мультиплексора сопровождения и мультиплексора запросов соответственно, синхровход , счетчика каналов соединен с выходом генератора синхроимпульсов вход записи счетчика каналов соединен с шестым выходом дешифратора управления, второй вход и выход первого элемента ИЛИ соединены соответственно с выходом первого элемента И и входом сброса триггера установки, инверсный выход которо го соединен с первым входом второго элемента И,выход и второй вход которого соединены соответственно с третим выходом прерошания устройства и выходом третьего элемента И, группа входов которого соединена с вькодам элементов И-НЕ первой группы, первые входы кото)ых соединены с первыми входами элементов И-НЕ второй Группы и с одноименными выходами регистра запросов и образуют вьиод запросов устройства, выходы и вторы входы элементов И-НЕ второй группы соединены соответственно с группой входов первого элемента Икс выходами группы элементов НЕ, группа входов которых образует вход квитирования устройства и соединена с вторыми входами элементов И-НЕ первой группы, отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия за счет анализа сигналов подтверждения непосредственно в

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для сопряжения процессоров и может найти применение при организации обмена информацией между процессорами в многопроцессорных вычислительных системах и локальных вычислительных сетях с произвольной конфигурацией.

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет увеличения пропускной способности при выдаче информации.

747

устройстве-передатчике, в него введены сумматор по модулю два, триггер подтверждения, триггер ошибки, второй и третий элементы ИЛИ, четвё р- тый и пятый элементы И и элемент НЕ, первая группа входов сумматора по модулю-два образует вход подтверждений устройства, вторая группа входов сумматора по модулю 2 соединена с группой выходов регистра запросов и с группой входов второго элемента ШШ, «а группа выходов . сумматора по модулю два образует третий информа-. ционный выход устройства и соединяется с группой входов третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первьм входом четвертого элемента И и через элемент Н с первым входом пятого элемента И, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго элемента ШШ и синхровходом триггера подтверждения, выход которого образует четвертый выход прерывания устройства, вход установки триггера подтверждения соединен с входом установки триггера ошибки и подключен к пятому выходу дешифратора управления,вход сброса триггера подтверждения соединен с вторым входом четвертого элемента И и подключен к первому выходу дешифратора управления, выход четвертого элемента И соединен с синхровходом триггера ошибки, вход сброса и выход которого соединены соответственно с четвертым выходом дешифрато ра управления и с пятым выходом прерывания устройства.

На фиг. I показана структурная схема устройства сопряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы передачи слова информации; на фиг. 3 - алгоритм работы ЭВМ в случае, передачи слова при использовании предлагаемого устройства.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения: регистр 1 запросов регистр 2 вьздачи информации, триггер 3 установки, дешифратор 4 управления, триггер 5 ответа, регистр 6 приема инфор- .мации, буферньй усилитель 7 информа3

ции, мультиплексор 8 запросов, мультиплексор 9 сопровождения, входной мультиплексор 10, дешифратор 11 разр .шения, счетчик 12 каналов, генератор 13 синхроимпульсов, первьш элемент ИЛИ 14, первьш элемент И 15, второй элемент И 16, третий элемент И 17, первая группа 18 элементов И-НЕ, вторая группа 19 элементов И-НЕ, группа 20 элементов НЕ, сумматор 21 по модулю два, триггер 22 подтверждения, триггер 23 ошибки второй элемент ИЛИ 24, третий эле- мент ИЛИ 25, четвертый элемент И 26, пятый элемент И 27, элемент НЕ 28, управляющий вход .29, первый информационный вход 30, второй информа- ционньй вход 31 устройства, первый информационньй выход 32, второй информационный выход 33, третий ин- формационный выход 34, первьй выход 35 прерывания устройства, второй выход 36 прерывания, третий выход 37 прерывания, четвертый выход 38 прерьшания, пятый выход 39 преры- вания, вход 40 сопровождения, вход 41 запросов, выход 42 квитирования, выход 43 запросов, вход 44 подтверждений, вход 45 квитирования, выход 46 сопровождения, выход 47 подтверж- дений.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: А - диаграмма на четвертом выходе дешифратора 4 управления, Б - диаграмма на выходе второго элемента ИЛИ 24, В - диаграмма на входе 44 подтверждений устройства, Г - диаграмма на выходе третьего элемента ИЛИ 25, Д - диаграмма на выходе пятого элемента И 27, Е - диаграмма на выходе триггера 22 подтверждения Ж - диаграмма на первом выходе дешифратора 4 управления, И - диаграмма на выходе четвертого элемента И 26, К - диаграмма на выходе триггера 23 ошибки.

Регистр 1 запросов устройства сопряжения предназначен для хранения в течение всего сеанса связи унитарных кодов одного или нескольких физических каналов связи с другими (смежными) устройствами сопряжения, по которым должна передаваться информация в данном сеансе связи. N выходов регистра 1 запросов являются выходом 43 запросов, каждый из которых соединен с одним из смежных устройств сопряжения, а именно с одним из их входов запросов.

47

Регистр 2 выдачи информации используется для выдачи слова информации другим смежным устройствам.Разрядность его выхода, являющегося первым информационным выходом 32 устройства, соответствует разрядности передаваемого слова, которое после записи в регистр 2 появляется на его выходе. Первьш информационный выход 32 должен подключаться к каждому из смежных устройств, а именно к одному из вторых информационных входов каждого из них.

Триггер 3 установки рбеспечивает формирование сигнала сопровождения, свидетельствующего для смежных устройств об установке на первом информационном выходе 32 нового передаваемого слова. Прямой выход триггера 3 установки является выходом 46 сопровождения и соединен со всеми смежными устройствами, а именно с одним из входов сопровождения каждого из них. Второй выход триггера 3 установки, являющийся инверсным, соединен с первым входом второго элемента И 16. Первьй вход триггера 3 установки является синхронным. По заднему фронту управляющего сигнала, поступающего на первьй вход, триггер 3 устанавливается в единичное состояние. Для этого на вход Д (ыа фиг. 1 не показан) должен подаваться постоянньй сигнал 1.

Дешифратор 4 управления предназначен для формирования на своих выходах управляющих сигналов, обеспечивающих изменение состояния элементов памяти данного устройства в соответствии с управляющей информацией, поступающей на его вход от собственной ЭВМ через управляющий вход 29 устройства. Первьй выход дешифратора 4 управления соединен с управляющим входом регистра 2 выдачи информации, с синхровхо- дом триггера 3 установки, со входом сброса триггера 22 подтверждения и с вторым входом четвертого элемента И 26 и предназначен для передачи управляющего сигнала записи в регистр 2 нового слова информации и установки триггера 3 в единичное состояние, триггера 22 подтверждения в нулевое состояние и, через четвертый элемент 26 И, триггера 23 ошибки в единичное состояние. Второй выход дешифратора 4 соединен с входом записи регистра 6 приема информации и с установочным входом триггера 5 ответа и предназначен для вьщачи сигнала записи нового слова информации в регистр 6 и установки в единичное состояние триггера 5 ответа. Третий выход дешифра- г тора 4 соединен с входом стробирова- ния буферного усилителя информации 7 и с синхронным входом сброса триггера 5 ответа и предназначен для выда- чи управляющего сигнала считывания tO принятого слова с выхода регистра 6 передачи его через буферный усилитель 7 на второй информационный выход 33 устройства в ЭВМ, а также перевода триггера 5 ответа в нулевое (j состояние. Четвертый выход дешифратора 4 соединен с входом записи регистра 1 запросов и с входом.сброса триггера 23 ошибки и обеспечивает передачу в регистр 1 управляюще- 20 го сигнала записи информации, которая после этого появляется на его выходах, и устанавливает триггер 23 в нулевое состояние. Пятый выход ешифратора 4 управления обеспечи- 25 вает формирование сигнала начальной установки (обнуления) и соединен с входами сброса регистра 1 запросов и регистра 6 приема информации, с асинхронным входом сброса , триггера 5 ответа, первым установочным входом триггера 22 подтверждения и с первым входом первого элемента ИЛИ 14. Шестой выход дешифратора 4 управления соединен с управляющим входом счетчика 12 каналов и обеспечивает формирование управляющего сигнала записи в счетчик 12 информации, которая после этого появляется на его выходе.

Триггер 5 ответа предназначен для формирования на своем выходе сигнала ответа, свидетельствующего о приеме очередного слова информации от одного из смежных устройств.. Выход триггера 5 ответа, являющийся выходом 42 квитирования, должен быть соединен со всеми смежными устройствами, а именно с одним из их входов квитирования. Установочный вход триггера 5 ответа является асинхронным входом установки триггера 5-в единичное состояние. Синхронньй вход сброса Tpjirrepa 5

предназначен для установки триггера 5 в нулевое состояние по заданному

ронту поступающего на этот вход импульса. Асинхронньм вход сброса

35

45

50

г O j 0 5 g,

5

5

0

триггера 5 служит для сброса Триггера 5 в нулевое состояние при появлении на нем соответствующего сигнала .

Регистр 6 приема информации обеспечивает хранение принятой извне информации до момента пос- . тупления либо на его управляющий вход сигнала загрузки,либо на его установочный вход сигнала начальной установки, по которому выход регистра 6 обнуляется.Группы выходов регистра 6 приема информации соединена с группой входов буферного усилителя 7 информации.

Буферный усилитель 7 информации обеспечивает передачу принятой информации в ЭВМ для обработки.Группа выходов буферного усилителя 7 информации является вторым информационным выходом 33 устройства. При поступлении управляющего сигнала считывания на управляющий вход буферного усилителя 7 информации его выход открьшается и на нем появляется информация с выхода регистра 6. В противном случае выход буферного усилителя 7 находится в третьем состоянии (высокого импеданса).

Мультиплексор 8 запросов обеспечивает выбор одного из сигналов запроса на установление сеанса связи, поступивших на один из N его внешних входов, в соответствии с управ- ляющей информацией на своем управляющем входе. Выход мультиплексора 8 запроса подключен к первому выходу 35 прерывания устрО|йства и к перво- . му входу счетчика 12 каналов.

Мультиплексор 9 сопровождения предназначен для выбора одного из входов 40 сопровождения-, соединенного с тем смежным устройством, с которым установлен сеанс связи и от которого принимается информация. Выход мультиплексора 9 сопровождения соединен с JBTOpbiM выходом 36 прерывания устройств а.

Входной мультиплексор 10 обеспечивает выбор одной из групп входов второго информационного входа 31 устройства и передачу информации с него на группу выходов в соответствии с информацией на управляющем входе.Группа выходов входного мультиплексора 10 соединена с группой входов регистра 6 приема информации.

Дешифратор 11 разрешения предназнчен для формирования на одном из выходов, которые являются выходом 47 .подтверждения, сигнала, подтверждающего установление сеанса связи с одним из смежных устройств в соответствии с информацией на управляющем входе. Выходы дешифратора 11 разреше ния соединены с соответствующими смежными устройствами сопряжения других ЭВМ, а именно с одним из входов подтверждения каждого -смежного устройства.

Счетчик 12 каналов предназначен для выявления запроса, поступащего на вход 41 запросов устройства, а также фиксации кода канала, по которому выявлен запрос, и управления в соответствии с этим кодом дешифратором 11 разрешения, входным мультиплексором 10 и мультиплексором 9 сопровождения. Счетчик 12 обеспечивает инкремент кода на своем выходе при поступлении на его синхровход сигнала с выхода генератора 13 синхроимпульсов . Выход счетчика 12 каналов соединен с управляющими входами дешифратора 11 разрешения, мультиплексора 8 запросов, входного мультиплексора 10 и мультиплексора 9 сопровождения. Кроме того, код канала с выхода счетчика 12 каналов может быть считан в ЭВМ (эта связь на фиг. 1 не показана), если по алгоритмам обмена требуется идентификация смежного устройства, с которым установлен сеанс связи. Разрядность счетчика 12 каналов равна N.

Генератор 13 синхроимпульсов предназначен для формирования непрерьш- ной последовательности синхроимпульсов, которые с его вьпсода поступают на синхровход счетчика 12 каналов.

Первый элемент ИЛИ 14 обеспечивает формирование сигнала сброса триггера 3 установки в нулевое состояние. Выход первого элемента 14 соединен с установочным входом триггера 3 установки, которьш является асинхронным входом.

I .

Первый элемент И 15 обеспечивает формирование управляющего сигнала, используемого для сброса триггера 3 установки при поступлении по входу 45 квитирования сигналов ответа от всех устройств-приемников передаваемого слова. Выход первого элемента И 15 соединен со вторым входом элемента ИЛИ 14.

5

0

Второй элемент И 16 используется для выработки управляющего сигнала, свидетельствующего о готовности устройства сопряжения к приему от ЭВМ следующего слова для переда,чи смежным устройствам сопряжения, с которыми установлен сеанс связи. Выход второго элемента И 16 подключен к третьему выходу 37 прерывания устройства.

Третий элемент И 17 обеспечивает формирование управляющего сигнала, свидетельствующего о том, что все устройства-приемники информации -сняли сигналы ответа на своих вьгходах квитирования, т.е. на входах 45 квитирования данного устройства.

Две группы 18 и 19 из N элементов И-НЕ предназначены для выделения тех входов из группы 45 входов квитирования, по которым поступают сигналы ответа от устройств-приемников информации.N выходов первой группы 18 элементов И-НЕ соединены с входами третьего элемента И 17. N выходов второй группы 19 элементов И-НЕ соединены с N входами первого элемента И 15..

Группа 20 из N элементов НЕ обеспечивает инверсию сигналов, поступающих по входу 45 квитирования.N выходов группы 20 элементов НЕ соединены с вторыми входами одноименных элементов И-НЕ второй группы 19.

Сумматор 21 по модулю два предназначен для вьшвления полученных устройством сигналов подтверждения поступающих на вход 44 подтверждения устройства, путем сложения по модулю два соответственно сигналов с выхода регистра 1 запросов и сигналов с входа 44 подтверждения, подключенных соответственно к второй и к первой группам входов сумматора 21, Разрядность сумматора 21 равна N.Выходы сумматора 21 образуют третий информационный выход 34 устройства и, кроме того, соединены со входами третьего элемента ИЛИ 25.

5

0

5

0

Триггер 22 подтверзкдения предназначен для запоминания факта установления сеаиса связи между устройством-передатчиком и устройствами-приемниками. Синхронный вход триггера 22 обеспечивает синхронную установку триггера 22 в единичное состояние по переднему фронту поступающего на него единичного сигнала. Для этого

9

на-информационный Д-вход (на фиг. 1 не показан) триггера 22 подается сигнал логической 1. Первый и второй установочные входы триггера 22 являются асинхронными входами установки триггера 22 в нулевое состояние. Выход триггера 22 подтверждения образует четвертый выход 38 прерывания устройства. Единичный сигнал на этом выходе означает, что все устройства-приемники прислали сигналы подтверждения и готовы к приему информации.

Триггер 23 ошибки предназначен для выявления ситуации рассогласования между устройством-передатчиком и одним иди несколькими устройствами-приемниками во время сеанса. .Син- хронньй вход обеспечивает установку триггера 23 в единичное состояние по переднему фронту поступающего на него сигнала. Для этого на Д-вход (на фиг. 1 не показан) триг1;;ера 23 подается сигнал логической 1. Первый и второй установочные входы триггера 23 являются асинхронными входами установки триггера 23 в ноль Выход триггера 23 ошибки подключен к пятому выходу 39 прерывания устройства. Единичное состояние триггера 23 означает, что один или несколько устройств-приемников информации сняли свои сигналы подтверждения и не могут больше принимать информацию.

Предлагаемое устройство может работать в двух режимах: приема и выдачи информации. Для установления сеанса вьздачи информации на управляющий вход 29 устройства-передатчика из ЭВМ выдается команда загрузки в регистр 1 запросов информации через первый информационный вход 30 устройства. Команда дешифруется на дешифраторе 4 управления, при этом на его четвертом выходе вьфабатьшается сигнал, поступающий на управляющий вход стробирования записи регистра 1 запросов и вход сброса триггера 23 ошибки. По этому сигналу триггер 23 ошибки устанавливается в нулевое состояние и в регистр 1 запросов загружается код, вьщанный ЭВМ в этот же момент времени на первый информационный вход 30 устройства. Загружаемый код представляет собой суперпозицию унитарных кодов тех каналов, в которые необходимо выдать один пакет информации. Наличие 1 в со10

1174710

ответствующем разряде регистра 1 запросов означает запрос на установление сеанса с одноименным смежным устройством. Эти сигналы запроса 5 через выход 43 запросов устройства поступают через входы 41 запросов устройств-приемников на входы их мультиплексоров 8 запросов. Сигнал с выхода каждого мультиплексора В запросов поступает в соответствующую ЭВМ через первьй выход 35 прерывания устрбйства-приемника и останавливает счетчик 12 каналов, на синхро- вход которого поступают импульсы

15 от генератора 13 синхроимпульсов. Код, находящийся в счетчике 12, является номером канала, по которому поступил запрос. В соответствии с этим кодом дешифратор 11 разрешения

20 устройства-приемника, выраб.атывает сигнал подтверждения, поступающий на выход 47 подтверждения. Сигналы подтверждения с всех устройств-приемников приходят на вход 44 уст25 ройства-передатчика. Если по каждому посланному запросу с выхода регистра 1 запросов поступил сигнал подтверждения , то эти сигналы складываются соответственно и на.выходах сумматора 21 по модулю два устройства-передатчика появляются все нули. Тогда на синхровход триггера 22 подтверждения через третий элемент ИЛИ 25, элемент НЕ 28, пятьй элемент И 27 поступает сигнал, устанавливающий

35 триггер 22 в единичное состояние (фиг. 2 диаграммы А-Е). При этом на четвертом выходе 38 прерывания устройства появляется сигнал, означающий для управляющей ЭВМ установление сеанса связи. Обнаружив этот сигнал, ЭВМ подает команду записи через управляющий вход 29 на вход дешифратора 4 управления устройства-передатчика и выставляет первое

слово передаваемого пакета информации на первьй информационньй вход 30, откуда оно поступает на группу входов регистра 2 выдачи информации. Дешифратор 4 выдает сигнал на свой первьй выход. Этот сигнал поступает на вход стробирования записи регистра 2 выдачи информации, синхровход триггера 3 установки и второй установочный вход триггера 22 подтверж55 дения. Тем самым обеспечивается запись первого слова информации в регистр 2 и выдачи этого слова на первьй информационный выход 32

30

40

50

11

устройства, установка триггера 3 установки в единичное состояние и выдача сиг нала с первого его выхода .на выход 46 сопровождения, сброс в ноль триггера 22 подтверждения Чфиг. 2, диаграммы Е и Ж). Устрой ство -приемник получает переданные с выходов 46 и 32 устройства-передатчика соответственно сигнал сопровождения на свой вход 40 сопровождения и первое слово переданной информации на второй информационный вход 31. Сигнал сопровождения через мультиплексор 9 сопровождения проходит на второй выход 36 прерывания. По этому сигналу .управляющая ЭВМ вьщает через управляющий вход 29 команду на дешифратор 4 управления.На втором выходе дешифратора 4 вырабатывается сигнал, переводящий триггер 5 ответа в единичное состояние и разрешающий запись поступившей информации через входной коммутатор 10 в регистр 6 приема информации. Сигнал на выходе триггера 5 ответа является выходным сигналом квитировани и вьщается через выход 42 квитирования устройства-приемника на вход 45 квитирования устройства-передатчика. Если устройство-передатчик вьща- ет пакет информации только-одному устройству-приемнику, то на всех, кроме одного, входах его первого элемента И 15 присутствует 1. Когда сигнал,квитирования от устройства-премника приходит на соответствующую ему линию входа 45 квитирования, то проходя через одноименные элемент НЕ группы 20 и элемент И-НЕ второй группы 19, обеспечивает формирование сиг нала 1 на последнем входе первого элемента И 15. На его выходе появляется единичный сигнал, который проходя через элемент ИЛИ 14, сбрасывает триггер .3 установки в нулевое состояние-. На инверсном выходе триггера 3 устанавливается 1, а на его прямом выходе, являющемся выходом 46 сопровождения устройства, устанавливается О. Нулевой сигнал сопровождения с выхода 46 сопровождения устройства-;передатчика поступает на вход 40 сопровождения устройства-приемника и через его мульти |Плексор 9 сопровождения появляется 1на его втором выходе 36 прерывания. После этого ЭВМ устройства-приемника вьщает управляющий сигнал на считывание принятой информации через уп-

,

21174712

равляющий вход 29 устройства-приемника на вход дешифратора 4 управления. Сигнал с третьего выхода дешифратора 4 открывает буферные уси5 лители 7 информации и переводит

триггер 5 ответа в нулевое состояние. Принятая информация считывается в ЭВМ через второй информационный вход 33 устройства-приемника. Нуле10 вой сигнал с выхода триггера 5 ответа через выход 42 квитирования устройства-приемника поступает на один из входов 45 квитирования устройства-передатчика. Если устройст15 во-передатчик выдает пакет информации только одному устройству-приемнику, то на всех остальных входах 45 квитирования также присутствуют О, в результате через первую

20 группу 18 элементов И-НЕ на всех входах третьего элемента И 17 появляются единицы и на его выходе появляется единичный сигнал, поступающий на второй вход второго элемента И

25 16.Так как на первом входе второго

элемента И 16,соединенного с инверсным выходом триггера 3 установки,также на ходится 1,то на выходе второго элемента И 16, являющегося третьим выходом 37 прерьшания устройства, появляется сигнал. По этому сигналу управляющая ЭВМ устройства-передатчика вьщает в него следующее слово пакета информации. Если во время сеанса связи устройство-передатчик пе стало получать на свой вход 44 подтверждения какой-либо из сигналов подтверждения, то на выходе сумматора 21 по модулю два в соответствующем разряде появляется 1. Номер этого разряда соответствует номеру канала, по которому произошел сбой. Единичный сигнал с выхода сумматора 21 по модулю два проходит на выход третьего элемента ИЛИ 25 и поступает на первый вход четвертого элемента И 26. В этой ситуации сигнал записи следующего слова передаваемо- го пакета информации, появляющийся на первом выходе дешифратора 4 управления, через второй вход Ч1етвер- того элемента И 26 поступает на синхровход триггера 23 ошибки и устанавливается в единичное состояние. При этом на пятом выходе 39 прерыва55 ния устройства-передатчика появляется сигнал, означающий для его управляющей ЭВМ разрыв связи (фиг. 2, диаграммы В, Г, Ж, И и К). При этом

30

35

40

45

50

13121174714

управляющая ЭВМ считывает информа- на запись в регистр 1 запросов ново- цию с .третьего информационного выхо- го кода, нулевого в случае окончания да 34 устройства, содержащую унитар- сеанса связи или нового кода в слу щлй код канала, по которому прои- чае установления следующего сеанса зошел разрыв связи, и выдает сигнал е связи.

37

If

47

фиг. 2

Г Hai/оло Л

Сигнал на fJef SepmoM дыходе прерыдоная

Да

ВыдачаизЭдМ слоеадка SbiaawuH- qoopMOLiua

( конец J

ВНИИПИ Заказ 642/54 Тираж 673 Подписное Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, А

(риг.з