Система коммутации Советский патент 1986 года по МПК G06F15/163 

I

1

Изобретел1ие относится к вьргисли- тельиор технике и может быть исполь- зопано при- построении систем обмена информацией ЭВМ или между функциональными модулями многопроцессор- пьп: вычислительных комплексов.

Целью изобретения является повышение быстродействия системь.

На фиг. .1 представлена структурна система коммутации; на фиг.2 - структурная схема устройства управления , обменом; на фиг. 3 -- функциональная схема блока захвата маршрута; на фиг 4 - функциональная схема схемы сравнения; на фиг. 5 - функциональна схема коммутатора маршрутов; на фиг. 6 функциональная схема блока управлени коммутаторов; на фиг, 7 - функционалная схема коммутатора.

Система коммутации (фиг, 1) содержит М коммутаторов 1 соединенных : между собой и с N абонентами 2 информационными шинами 3, N устройство 4 управления обменом, подключенных через соответствую цие N коммутаторов 5 маршрутов к линиям 6 управления.Бло-, ( , Л( .

ки / ,,, ,, 7 управлет ия коммутатора

соединены с линиями 6 управления а выходами подключены к ,.

. Ы

,,,5 Правления линией 8 опроса и абонентами 2 .. .

ми

по входам,

коммутаторам 1 ,.

Устройства 4 , обменом соединены с с о о ТВ е т с твуюищми 2 адресными шинами 9 и линиями 10 запроса на обмен. Начальный запуск на линии 8 опроса осуществляется схмой .. содержащей элемент ИЛИ 1.1, котрый включен в разрыв одного из з час КОБ линии 8,, второй вход элемента ИЛ 11 соединен с выходом генератора 12 одиночного импульса.

Каждая линия б управления фиксирует занятость соответствующего ребра , число которых О, т.е. участка информационных шин 3, заключенного мелоду двумя смежргы.ш ком1-1утаторами либо между коьшутатором 1 и абонен-- том 2, который в свою очередь может соедрпшться с несколькими коммутато 1, Линия 8 опроса служит для синхронизации процесса захвата ребер информационных шин 3.

Устройство 4 управления обменом (фяг, 2) содержит элемент 13 задержки импульса опроса на время, определяемое переходными процессами в устройстве 4 и в линиях 6, блок 14 захвата маршрута для установ ения и удержания соединения на время обме

0

блок 15 памяти маршрутов 5 в котором хранится .информа.ция о том, какие ребра информационных шин 3 возможно занять-при установлении соединения .от .данного абонента к каждому из оставшихся по основному (кратчайшему) маршруту и обходным.

Информация хранится в врще матрн- пы (таблица) маршрутов содер/кшцей в общем виде ()-K строк и Q столбцов, где N - количество абонентов- адресатов в системе, если все абоненты могут выступать в роли адресатов, к - количество возможных маршрутов (основной и обходные) к абоненту-адресату, а Q - количество ребер информационных шин -в смете- - ме. Б строке записан двоичный код,, единица в некоторой i-й позиции которого указывает5 -что i-e ребро входит в состав назначенного маршрута к данному абоненту-адресату. Например, в таблице для системы, изобршкенной на фиг. 1, представлены основной и -обJT абонента 2

1бо ходные маршруты

L S

вентам 2 и 2 , Так в маршруты межд/у

f ,

абонентами 2 - 2 входят ребра; 3 ,

т 1-U 1 4 ,-. ;

3, ,3 - основной, 3 „ 3 , 3 , 3 и З , 3, 3., З, 3 - обходные,в мар

шруты между абонентам.и 2- 2 вхо.аят

прГ)-пя° З Ч - -- - пгнп-аппй Т

ребра: 3. 3% 3

основной.

3% 3 3

,

3.

, 3 38

3, 3

и

из

N

фиг, 1

0

З З У 3

J , J 5 J 5 J

НЫВ, Как в ид.но

абонентов 2- 2 обходных марч.футс-в больше, чем для пары 2 - 2 ,

3 обшем случае ограничимся че- ;-Ь1рт-,- мя (к-4) маршрутами.

Содержимое ЗУ маршрутов основного и обходнь)х в устройстве 4 управлени.т обменом приведено в таблице.

Входы блока 15 соединены с адресной шиной 9 с-оответствуюш;его абонента 2 для приема адреса того абонента, с гсоторым необходимо установить сое- дингние., а к группе выходов 16.,,, где к - количе ство маршрлгтои (основного и обходных) до абоне.:та- адресата, хюдключены к группам в.ходов 1 6 5.. ,, 1 6 соответствующего коммута- 5 к к группам маршрут5

0

1 6 блока 14, ., , 17 которого

тора маршрутов ных входов 16 ,,.., группа выходов 17, подключена к группе . входов 1 7 , , .. 51 7 :кЬм1-{утатора1 5 маршру- 5 тов. Первый и: второй входы б.яока 4 соединены соответственно с линией 10 запроса на обмен и с линией 8 onpocaj которая также соединена с входом

элемента 13 задержки, выход которого является продолжением линии 8 опроса

Блок 14 захвата маршрута (фиг.З) содержит группу схем сравнения 18,. ...,18, группу триггеров 19 ,...,19 D-типа, управляющий триггер 20 D-ти- па. Схему 2.1 приоритета и элемент 22 задержки для надежного срабатывания по .входу синхронизации - С-группы триггеров

19,...,19.

,

,

Первая груйпа входов схем 18,... 18 сравнения подключена к линиям 6 управления, вторая группа входов каждой схемы 18 сравнения соединена с соответствующей группой маршрутных входов 16,...,16 блока 14, а выход каждой схемы 18 сравнения - с соответствующим входом схемы 21 приоритета, выходы которой соединены с соответствующими установочными D-BXO дами группы триггеров 19,...,. Первый и второй входы блока 14 подключены соответственно к D и С-вхо- дам триггера 20, прямой выход которого соединен с входами установки в нуль - R-группы 19 ..., 19 триггеров, а через элемент 22 задержки - с С-входами. Прямые выходы триггеров 19,...,19 являются группой выходов 17,..., 17 блока 14.Блок 14 захвата маршрута вырабатывает разрешающий сигнал занятости для наиболее приоритетного маршрута из совокупности свободных к заданному абоненту-адресату. Такой си.гнал может появиться только на одном из выходов 17,...,17 блока. 14.

Схема 18 сравнения (фиг.. 4) содержит Q элементов И 23,...,23 по числу линий 6 управления, количество которых равно количеству ребер информационных шин 3 в системе, и элемент ИЛИ-НЕ 24. Первые и вторые входы элементов И 23.. .,23 являются первыми и вторыми группами входов схемы 18 сравнения, а выходы И 23 ,...,23 соединены с выходами элемента ИЛИ-НЕ 24, фиксирующего результат сравнения.

Схема 18 сравнения сравнивает код назначенного маршрута, считанный из блоков 15, с кодом состояния линий 6, отобр 1жающим занятость ребер информационных шин 3. Единица на выходе схемы 18 сравнения появляется только в том случае, если на вьгходе всех элементов И 23 ,...,23 - нуль. Такое состояние возможно, когда ребро,входящее в назначенный маршрут, свободно (на первом входе соответствующе

242978 го

10

15

20

25

30

,

45

50 55 35

40

элемента И 23 - нуль), либо ребро, пусть даже занятое, не входит в дан-, ный маршрут (на втором входе элемента И 23 - нуль).

Каждьм коммутатор 5 маршрутов (фиг. 5) содержит мультиплексор 25 типа КП К:р-разрядный по входу и Q-разрядный по выходу. При этом управляющие входы V , .. ., V. муль-

группе

1х

17 комму }типлексора 25 подключены к

управляющих входов 17 .,,, татора 5 маршрутов, а Q - разрядные коммутируемые входы j-й группы, где j 1j . ..,К - к соответствующей группе входов 16 коммутатора маршрутов, которые в свою очередь подключены,к соответствующей группе выходов 16 ЗУ 15 маршрутов. Вькоды (Q-разрядов) мультиплексора 25 подключены через монтажное ИЛИ к линиям 6 управления.

Блок 7 управления коммутатором (фиг. 6) содержит R элементов И 26 , .. ., 26 с прямым и -.инверсным выходами. Максимальное значение R определяется числом всех возможных комбинаций по установлению соединений, соответствующим данному коммутатору 1, к которому подключено Р ребер информационных шин 3, где R Ср. Линии 6 управления i и j, которые отображают занятость подключеных к коммутатору 1 ребер, попарно соединены с первыми входами элементов И 26, а остальные входы И 26 - к инверсным выходам тех из оставшихся элементов И 26, к которым подключены i или j линия 6 управления. Таким образом, появление единиц на паре (i, j) линий

6обеспечивает срабатывание только одного элемента И 26 и формирование управляющего сигнала на соединение ребер информационных шин 3 и 3 в коммутаторе 1. Поэтому в последующем разрешается соединение в коммутаторе 1 другой пары ребер (3 и 3 ) и блокируется соединение между собой ребер принадлежащих разным маршрутам (3 с 3 и З , 3 с 3 и 3).

Коммутатор 1, изображенньц на - фиг. 7 для случая трех (Р)дподключенных ребер одноразрядньк шин 3, содержит шесть (Р)Р-1 - в общем случае) элементов И 27 и три () элемента ШШ 28. Управ ляющие сигналы от блока

7позволяют осуществить коммутацию соответствующих ребер информационных шин 3.

Система коммутации функционирует следующим образом.

Включается питание, от которого управлягапще триггеры-20 устройств

4

j4 управления обменом устанавливаются в начальное нулевое состояние. Затем в ЗУ 15 маршрутов каждого устройства 4 заносятся коды назначенных маршрутов (основной и обходные) . от абонента 2, подключенного к дан- Hot/ry устройству 4, к остальным абонентам, которые могут выступать как адресаты. От генератора 12 одиночного импульса производится запуск системы - по линии 8 опроса от устройства ,4 к соседнему устройству 4 начинает передаваться импульсный сигнал положительной полярности (импульс опроса), разрешающий устанавливать соединение,по запросам абонентов

2 2 i.,

Для организации обмена абонент- инициатор 2 попадает в устройство 4 по адресной шине 9 адрес искомого абонента, а по линии 9 - запрос на обмен. По адресу из блока 15 памяти маршрутов считываются коды основного и обходных маршрутов между данными абонентами, и в схемах 18 сра вненйя блока 14 захвата маршрута определяется возможность занять свободные маршруты (основной и обходные) до абонента-адресата, т.е. устанавливается факт незанятости всех входяш;их в назначеннь е маршруты (основной и обходные) ребер. Схема приоритета 21 выбирает наиболее приоритетный из свободных маршрутов 5и на D-вход триггера 19i поступает разрешающий еди- ничньш потенциал, указывающий и выбранном j-маршруте к адресату в данны момент времени.

С приходом по линии 8 опроса импульсного сигнала управляющий тригге 20 устанавливается в единичное состояние того блока 14 захвата маршрута, который входит в состав устройства 4, подключенного к данному абоненту-инициатору (фиг. 3). При этом по входу R снимается обнуление триггеров 19,..., 19, ас задержкой, оп- )еделяемой элементом 22 задержки, на С)-вход приходит положительный пере,паД соторый устанавливает триггер 19 в единичное состояние. Маршрут выбира- «гтся самый приоритетный из совокупности свободных маршрутов, имеющихся 13 наличии на момент прихода импульса опроса, устанавливающего управляющий триггер 20 в единичное состояние.

Выбранный маршрут запоминается триггером 19 до тех пор, пока не будет снят запрос от абонента 2, сигнал потенциальной единиды поступает на управляющий вход V мультиплексора 25, и код выбранного j-маршрута поступает на линии 6 управления. В результате срабатывают блоки 7 управления теми коммутаторами 1, которые должны соединить захватываемые ребра информационньгк шин 3, и коммутаторы 1 производят требуемые соединения.

После обмена абонерт-инициатор 2 снимает запрос, т.е. на вход D управляющего триггер 20 приходит сигнал О, вследствие чего с приходом на вход С очередного импульса с линии 8 опроса, триггер 20 устанавливается в нулевое состояние, обнуляя тригге и о

ры 19

19

ЧТО приводит к по

явлению логических нулей на линиях 6, поддерживающих проложенный j-маршрут. Как следствие появляются нули на выходах блоков 7 управления и соединение в коммутаторах 1 разрушается. Из описанного видно, что установление маршрута и его снятие синхронизировано от импульса опроса, т„е„ изменения на линиях 6 возможны только при наличии импульса опроса в данном устройстве 4, где величина задержки элемента 13 () определяется временем срабатывания устройства 4 (t 4) и коммутатора маршрутов 5 (t, 5)

Ч S.

Кроме того, чтобы не было лолсных срабатываний, запрос на линии 10 должен появиться с задержкой () относительно установления адреса абонента-адресата на адресной шине 9. Величина этой задержки определяется временем срабатывания ЗУ 15 (t- 15), схемы сравнения 18 (t, 18) и схемы приоритета 21 (t 21), т.е. t,(.,„. + t 18 + t 21. Величина задержки элемента 22 определяется надежным срабатыванием триггера 19, с R-входа которого предварительно снимается сигнал установки в ноль.

Предлагаемая система обеспечивает уменьшение времени на установление соединения между абонентом-инициатором и абонентом-адресатом за счет организации маршрута через линии 6 управления, при этом соединения ком

мутатором 1, входящих в данный маршрут, осуществляются одновременно, . т.е. во времени маршрут прокладывается не последовательно, а параллельно.

Кроме того, занимая свободный обходной маршрут, если основной занят, добиваются еще большего увеличения быстродействия систег- Ы.

Сокращение времени на организацию маршрута уменьшает время занятости системы коммутации обслуживанием каждой пары абонентов. Поэтому пропускная способность системы возрастает.

1

О

О

О

О

1

1О

11

1О

оо

Формула изобретени

Система коммутации, содержащая одновибратор, элемент ИЛИ, М коммутаторов , М блоков управления коммутаторами, N устройств управления обменом, вход адреса и вход запроса п-го устройства управления обменом являются п-м входом адреса и п-м входом запроса системы, где ,N - номер соответствующего абонента, певые информационные входы-выходы L(LeM) коммутаторов являются Е-ми (Е 1, L) информационными входами- выходами системы, остальные информационные входы-выходы М коммутаторов .соединены соответственно между собой, ВЫХОД т-го блока управления

Количество абонентов 2 в системе (N) не зависит от информационных шин 3 (Q) и в случае Q ; N ( число або- нентов 2, как правило, существенно меньше числа коммутаторов 1(N ё М) тем более, что реализация коммутаторов в предлагаемой системе проста) можно добиться достаточно большего быстродействия и пропускной способности в данной системе коммутации.

Предлагаемую систему коммутации целесообразно применять в сосредото- ченном вычислительном комплексе.

о о 1 о

о о о о

о о о о

о о о о

Основной Обходной 1 Обходной 2 Обходной 3

К9ммутатором (т 1, М) подключен к . входу управления т-го коммутатора, вьгход одновибратора подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход,и

второй вход которого подключены к входу опроса первого и выходу опроса N-ro устройств управления обменом, выход опроса g-ro (g 1, N-1) устройства управления обменом подключен к одноименному входу g+1-го устройства управления обменом, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия за счет исполь.зования обходных маршрутов, в систему введены N коммутаторов маршрута, выходы N коммутаторов маршрутов

поразрядно объединены через монтажное ИЛИ и подключены к соответствующим

информационным входам М блоков управления коммутаторами и N устройств управления обменом, информа ционные и управляющие входы п-го коммутатора маршрута подключены соответственно к информационным и управляющим выходам п-го устройства управления обменом, причем каждое устройство управления обменом содержит блок памяти маршрутов, блок захвата маршрута и элемент заде5 жки, причем адресный вход блока памяти маршрутов является входом адреса устройства, вход и выход элемента задержки являются входом опроса и выходом опроса устройства, причем блок захвата маршрута содержит К схем сравнения, К триггеров захвата, где К - количество маршрутов, триггер управления и блок приоритета, к-е вход и выход которого .подключены к выходу к-й схемы

сравнения и к информационному входу к-го триггера захвата соответственно (к 1, К), информационный вход и

вход синхронизации триггера управления являются соответственно входом запроса и входом опроса блока и подключены к одноименным входам устройства, выход триггера управления подключен к инверсным входам сброса, а через элемент задержки - к входам синхронизации триггеров захвата, выходы которых являются управляющими вьпсодами блока и устройства, первые

входы схем сравнения поразрядно объединены и являются первьм информационным входом блока и информационным входом устройства, второй вход к-и схемы сравнения соединен с к-м выходом блока памяти маршрутов, выходы блока памяти маршрутов являются информационным выходом устройства.

f

Ч)

1-2

/-J

J

г-3

J

Редактор В. Иванова

Составитель Б, Сычев Техред М.Ходаиич .

Заказ 3707/49Тираж 671 Подписное

ВНИИ11И Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Л. Патай