Устройство для сопряжения магистрали ЭВМ с магистралью внешних устройств Советский патент 1986 года по МПК G06F13/20 

12А61

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может найти применение в автоматизированных информационно-измерительных системах (ИИС) для сопряжения между ЭВМ и функциональными блоками (ФБ) liHC, подключенными к приборной магистрали.

Цель изобретения - расширение .класса решаемых задач путем организации работы в автономном режиме и режиме под управлением ЭВМ.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема операционного контроллера; на фиг. 3 и 4 - функциональные схемы блока обмена данными и блока прерывания.

Устройство содержит (фиг. 1) блок 1 приемников адреса, через которые передаются адреса с магистрали 2 ЭВМ, дешифратор 3 адреса, вьщеляющий адреса регистров всех ФБ, входящих в ИИС и всех внутренних регистров устройства сопряжения, селектор 4 адреса,, определяющий по старшим разрядам зону адресов ИИС, как внешнего периферийного устройства, блок 5 обмена данными, обеспечивающий прием и выдачу управляющих сигналов между ИИС и ЭВМ - между машинной магистралью 2 и магистралью 6 внешних устройств (ФБ), блок 7 регистров, включающий-регистры команд и состояний операционного контроллера и отдельных ФБ ИИС, ре.гистр адреса вектора прерывания, блок 8 приемопередатчиков данньк для всех линий маг&тного интерфейса, блок 9 прерывания, обеспечивающий обмен управляющими сигналами при раб оте комплекса в режиме прерываний., операционный контроллер (ОК)10, обеспечивающий управление последовательной работой ФБ в различных режимах работы устройства.

Операционный контроллер 10 содержит (фиг. 2) триггер 11 синхронизации элемент И 12, выходной сигнал которого через элемент 13 задержки поступает на счетный вход счтечика 14 мик роксманд, элементы ИЛИ 15-17, элемент ИЛИ 18, на входы которого поступают сигналы ПУСК в автономном режиме работы и при работе с ЭВМ, постоянную память (ПЗУ)19 адресов, команд и управляющих сигналов ФБ, постоянную память (ПЗУ)20 условий перехода счетчика 14 в следующее состояние и условий пропуска следующего

5

0

5

0

5

0

5

0

5

05J

состояния, мультиплексор 21 адреса, дешифратор 22 адреса функционального бло.ка, э.пемент ИЛИ 23, выходной сигнал которого является сигналом блокировки для ПЗУ 19, мультиплексор 24 условий пропуска, мультиплексор 25 условий перехода, элемент И 26, триггер 27 выбора, генератор 28 тактов.

Блок 5 обмена данными содержит (фиг. 3) приемники 29-31, шинные формирователи 32 и 33, формирователи 34- 36 импульса, триггер 37 управления, триггер 38 готовности, элементы НЕ 39- 41 и элемент 42 задержки.

Блок 9 Прерываний содержит (фиг. 4) триггер 43 запроса прерывания, регистр 44 адреса вектора прерывания состояния Конец преобразования, группу элементов И 45 и формирователи 46 и 47 импульса.

Устройство работает следующим образом.

Устройство работает в автономном ре-- (жиме и совместном режиме работы с

Ьвм.

В автономном режиме работы без участия ЭВМ осуществляется управление устройством со стороны оператора ИИС. При этом выполняются стандартные операции: коммутация, измерение, вывод информации на печатающее устройство , исключение из цикла ИИС ряда операций по требованию оператора. Эти фyнкц и обеспечиваются операционным контроллером (ОК)10.

Последний использует принцип микропрограммного управления с последовательным выполнением микрокоманд, хранящихся в ПЗУ 19 и 20. ФБ ИИС работают в определенной последовательности: включается коммутатор, вольтметром производится измерение, регистрируется номер канала, результат измерения и т.д., поэтому изменение последовательности микрокоманд производится путем использования единственной микрокоманды управления - пропуска следующей микрокоманды при наличии соответствующего условия пропуска. Например, если нет необходимости регистрировать номер канала, - эта микрокоманда пропускается. Последовательность микрокоманд- состояний обеспечивает ;я счетчиком 14, задающим адреса ПЗУ 19 и 20, по которым выдаются микрокоманды.

В автономном режиме работа начинается нажатием кнопки Пуск, создающей сигнал Пуск на магистрали 6 По сигналу Пуск через элемент ИЛИ 1 происходит сброс счетчика 14 и установка нулевого начального адреса ПЗУ 19 и 20. Несколько первых микрокоманд используются для опроса состояния ФБ - находятся ли они в выбранном состоянии и требуется ли к ним обращение, либо оно должно быть пропущено. Сигналы состояния ФБ запоминаются в регистрах команд и состоянии блока 7 и используются как уп- равляюпще переменные, поступающие на вход мультиплексора 24. При прохождении всей микропрограммы на микрокомандах обращения к ФБ ПЗУ 20 формирует коды адресных линий мультиплексора 24. По коду на адресном входе на выходе мультиплексора 24 возникает выходной сигнал высокого уровня, который через элемент ИЛИ 15 поступает на вход триггера 11, который по -импульсу генератора 28 устанавливается в единичное состояние и на выходе элемента И 12 возникает единичный сигнал, проходящий через элемент ИЛИ 17 и вызывающий блокировку ПЗУ 19 и 20, а затем через элемент 13 задержки поступающий на счетный вход счетчика 14. По фронту этого сигнала счетчик 14 устанавливается в следующее положение, изменяя тем самым ; адрес ПЗУ 19 и 20, которые вьщают .следующую микрокоманду. Но вьщача сле дующей микрокоманды происходит с задержкой, определяемой временем блокировки ПЗУ 19 и 20.,

Длительность единичного выходного сигнала элемента И 12 (длительность блокировки) определяется длительностью импульса-генератора 28, т.е. на время каждого тактового импульса генератора 28, приходящего в момент наличия условий пропуска, когда осуществляется переход счетчика 14 на следующий адрес, ПЗУ 19 и 20 блокируются. Это дает возможность счетчику 14 срабатывать по одной и той же управляющей команде на нескольких идущих подряд микрокомандах.

Когда сигнал блокировки заканчивается j ПЗУ 19 и 20 вьщают следующую микрокоманду. Если на следующей микрокоманде код адреса на мультиплексоре 24 сохранился, т.е. требуется пропускать несколько микрокоманд по одной и той же команде, единичный сиг- нап на входе триггера 11 возникает

Снова и по следующему тактовому импульсу генератора 28 единичный сигнал на выходе элемента И 12 вызывает блокировку ПЗУ 19 и 20 и переход счетчика 14 в следующее состояние. Если на следующей микрокоманде код адреса на мультиплексоре 24 изменя- ется, то исчезает выходной сигнал мультиплексора 24 и по следующему импульсу генератора 28 триггер 11 устанавливается в нулевое состояние до возникновения следующего выходного сигнала с мультиплексора 24.

Таким образом, осуществляется из- менение последовательности микроко- манд путем е.е пропуска.

В тех случаях, когда микрокоманда выполняется, т.е. соответствующий ФБ

выбран, работает мультиплексор 25. ПЗУ 20 формирует для него коды адресных линий, выбирающие интерфейсные сигналы ФБ, поступающие с магистрали 6. Тогда на выходе мультиплексора

25 возникает выходной сигнал, поступающий через элемент ИЛИ 15 на триггер 11. Аналогичным образом по импульсу генератора 28 триггер 11 устанавливается в единичное состояние,

блокируя ПЗУ 19 и 20, и счетчик 14 переходит в следующее состояние, но уже по условию перехода мультиплексора 25.

Таким образом, от момента пуска счетчик 14 проходит последовательно

все возможные состояния, определяющие цикл последовательного обращения к ФБ: включение коммутатора, измерение вольтметра, регистрация номера канала и результата измерения, вывод

информации на индикаторные устройства.

Когда микропрограмма доходит до последнего состояния в случае опроса одного.канала многократно или многих

каналов, возможен возврат в начало микропрограммы и повторение ее снова. В ПЗУ 19 и 20 закладывается микропрограмма обращения к ФБ, охватывающая целиком все функционирование ИИС.

В совместном режиме работы с ЭВМ, последняя в программном режиме задает режимы работы всех ФБ ИИС.

На машинной магистрали 2 устанавливается адрес, проходящий через блок 1 и соответствующий определенному ФБ. Если адрес находится в зоне адресов ИИС, селектор 4 вырабатывает сигнал Выбор, стробирующий дешифратор 3

н блок 3. Дешифратор 3 выделяет адреса, относящиеся к внутренним регистрам устройства, находящимся в блоке 7, и адреса ФБ ИИС, поступающие в ОК 10 и затем на магистраль 6. Код адреса ФБ с выхода дешифратора 3 в ОК проходит через мультиплексор 21, на адресный вход которого поступает код адреса ФБ с ПЗУ 19. В зависимое- ти от наличия обращения ЭВМ к ИИС . и сигнала Выбор мультиплексор 21 коммутирует адреса либо от ЭВМ, либо от ПЗУ 19. Код адреса ФБ с вьиода мультиплексора 21 деишфрируется де- шифратором 22 и выходит на магистрал 6, откуда поступает в соответствующи ФБ Наличие дешифратора 22 позволяет получать адрес с ПЗУ 19 в коде и сократить его объем. Данные с машин- ной магистрали 2, содержащие информацию о режиме работы ФБ, проходят через блок 8 на магистраль 6, а управляющие сигналы, соответствующие операциям ввода-вывода, и команды про- ходят:через блок 5 и затем вьщаются на магистраль 6. Таким образом, происходит обращение к ФБ и задание им определенных режимов работы.

Затем от ЭВМ сигнал Пуск посту- пает на блок 7, где ЭВМ устанавливае в единичное состояние один из разрядов регистра команд и состояний устройства. По сигналу Пуск ОК 10 срабатывает по микропрограмме аналогич- ным образом, как и при автономной работе, последовательно включая ФБ, производя коммутацию, измерение и т. д.

гт-

Переход от одной микрокоманды к другой также осуществляется по интерфейсным сигналам ФБ, а также по условиям пропуска, поступающим из блока 7 на входы мультиплексора 24 .Условия

пропуска при работе с ЭВМ формируются путем установки соответствующих разрядов регистра команд и состояний.

После прохождения последнего состояния микропрограммы ОК 10 выдает сигнал готовности в регистр команд и состояний блока 7, которьш может анализироваться ЭВМ для вьщачи сл:еду ющего сигнала запуска на проведение следующего измерения. По окончании микропрограммы ОК 10 вьщает также сигнал требования прерывания, поступающий в блок 9. Если от ЭВМ в ре- истр команд и состояний записан

5 0 5 0 5

О 5

5

0

сигнал |1а:зре.11|рмня прерывания, то блок 9 производит обработку трсГто- вания прерывания, вьодает в JliM адрес вектора прерыва1шя и осуществляет выход в программу прерывания, по которой может быть осуществлен следующий запуск ИИС.

Таким образом, функционирование ИИС от ЭВМ можно осуществить как в программном режиме, так и в режиме прерывания. При этом не требуется обращение от ЭВМ к каждому ФБ последовательно .. ЭВМ достаточно осуществить только .запуск ОК 10, дальнейшее функционирование осуществляется по микропрограмме ОК 10. Не требуется создания множества подпрограмм прерывания для каждого ФБ в отдельности, достаточно одной по сигналу прерьша- ния по окончании микропрограммы ОК.

Это сокращает машинное время и объем памяти для хранения подпрограммы функционирования ИИС.

Для условий перехода мультиплексора 2.5 используются два вида интерфейсных сигналов ФБ: сигнал ответа ФБ приемника или источника на поступающие в него сигналы ввода или вывода и инициативный сигнал готовности ФБ .

При выполнении первого вида микрокоманд ОК 10 выставляет на магистраль 6 адрес, команды, управляющие сигналы соответствующего ФБ. Таким образом, ОК 10 находится в таких состояних микропрограммы, магистраль 6 занята и обращение в этот момент ЭВМ к ФБ недопустимо. Но в таких состояниях ОК 10 находится непродолжительное время, определяемое временем задержки выдачи ответного сигнала ФБ и длительностью импульса генератора 28, и не превьщ1ает нескольких микросекунд при высокочастотном генераторе .. Основное время выполнения микропрограммы ОК 10 составляет ожидание готовности ФБ, которое может быть значительным в зависимости от вида ФБ. Например, для цифрового интегрирующего вольтметра это время составляет 40-80 мс, для релейного коммутатора- несколько миллисекунд. На микрокомандах ожидания готовности магистраль 6 остается свободной от интерфейсных сигналов обращения к Ф1). Пере.чод счетчика U l на

/

следутппп ; адрес микрокоманды осуществляется но сигналу м льтиплексора 25; представляющему собой сигнал готовности ФБ.

В микропрограмме ОК 10 шаги первого и второго вида чередуются. Например, после микрокоманды, выставляющей адрес и управляющие сигналы, осуществляющие запуск цифрового вольметра, следующей идет микрокоманда ожидания готовности цифрового вольтметра, когда измерение закончено и получен результат измерения. Если первая микрокоманда занимает несколы ко микросекунд, вторая - десять микросекунд. После микрокоманды запуска коммутатора следует микрокоманда ожидания его готовности, когда произведено включение канала коммутации и т.д.

Таким образом, во время прохождения микропрограммы ОК существуют микросекундные интервалы времени ожида- ния готовности ФБ, когда магистраль 6 остается свободной и в это время возможно обращение от ЭВМ к ФБ други подсистем ИИС, не включенных в микропрограмму ОК 10, например к подсистеме регистрации. Если микропрограмма ОК 10 находится на микрокомандах ожидания готовности вольтметра или коммутатора, ЭВМ в это время может задавать режимы работы графопо-- строителю или печатающему устройству и производить их запуск. Одновременно идет процесс измерения вольтметром и регистрации к кой-либо информации, находящейся в памяти ЭВМ, например результатов уже проведенных измерений.

Кроме того, на микрокомандах ожидания возможно обращение от ЭВМ к ФБ, включенных в микропрограмму ОК 10 по которой осуществляется их автономная работа. Это обращение, не нару- . щая автономной работы ОК 10, вызовет только задержку выполнения микропрограммы на несколько секунд, необходимых для обмена информацией между ЭВМ и ФБ. Одновременную работу мик- ропрограммь ОК 10 и обращение от ЭВМ к ФБ обеспечивают триггер 27 выбора, элементы ИЛИ 16 и 17 и элемент И 26, регулирующие прохождение обращения ЭВМ к ФБ в нужные моменты времени и осуществляющие на это время обращения блокировку ПЗУ 19 и 20.

Триггер 27 выбора устанавливается и «MiHHVt JUoe гостоячие по сигналу

10

15

20

25

46 ЮЗ8

Выбор 1, поступающему из блока 5 в момент обращения ЭВМ к ФБ.

Единичный выходной сигнал триггера 27 Выбор 2 поступает в блок 5 5, где по нему формируются необходи- Мые адресные и управляющие сигналы- обращения к ФБ ИИС, поступающие на магистраль 6. Сигнал Выбор 1 устанавливает триггер 27 в единичное состояние только при наличии е ;инич- ного сигнала, поступающего с выхода элемента И 26, на один вход которого проходит сигнал обращения ЭВМ Выбор 1, а на второй - выходной сигнал элемента ИЛИ.16. Сигналы на входах элемента ИЛИ 16 определяют одно из трех услов ий возможного, прохождения обращения ЭВМ к ФБ.

На первый вход поступает сигнгш с выхода элемента И 12, блокирующий ПЗУ 19 и 20 при переходе от одной микро- , команды к другой. На второй вход поступает сигнал с регистров блока 7, указывающий на то, что операционный контроллер 10 не работает или находится в конце микропрограммы.

На третий вход поступает сигнал с выхода ПЗУ 20, представляющий собой один из разрядов адресных линий мультиплексора 25, являющийся признаком .того, что ОК находится на одном из шагов ожидания готовности ФБ.

В перечисленных случаях при нали- . чип одного из входных сигналов элемента ИЛИ 16 магистраль. 6 оказывается свободной и в случае обращения ЭВМ к ФБ ИИС триггер 27 устанавливается в единичное состояние сразу по возникновению обращения ЭВМ. Выходной сиг- нал триггера 27 Выбор 2 поступает в блок 5, где отрабатывается цикл обращения ЭВМ с соответствующими управляющими сигналами, выходящими на магистраль 6. Сигнал Выбор 2 через элементы ИЛИ 17 и 23 блокирует ПЗУ 19 и 20.

Если ни один из входных сигналов элемента ИЛИ 17 не присутствует .в момент обращения ЭВМ, установка триггера 27 и вьщача сигнала Выбор 2 задерживается до тех пор, пока мик- ропрограмм а ОК 10 не перейдет на ожидание готовности ФБ или блокировку ПЗУ 20 и 19 при перехйде от одной микрокоманды к другой, т.е. до момента, пока магистраль 6 не освободится. Максимальная задержка соответствует AjntrejTbHocTH микрокоманды первого

30

35

40

45

50

55

вида, переход с которой осуществляется по сигналу ответа ФБ, которая не превьшает несколько микросекунд. С момента прохождения обращения ЭВМ к ФБ дальнейшая работа ОК 10 задерживается до момента окончания обращения ЭВМ. Когда Выбор 1 снимается, воз- .никает сигнал обратной полярности, устанавливающий триггер 27 в нулевое состояние и снимающий блокировку ПЗУ 19 и 20, после чего микропрограмма ОК 10 продолжается. Эта задержка такж не превьшает несколько микросекунд. ПЗУ 19 и 20 блокируются выходным сигналом элемента ИЛИ 17 в момент пере- хода от микрокоманды к микрокоманде или в момент обращения ЭВМ. Кроме того, ПЗУ 19 блокируется вькодным сигналом мультиплексора 24, чтобы на микрокомандах пропуска адресные и управляющие сигналы не выходили на магистраль 6, вызывая ложные срабатывания.

Блок 5 обмена данными, в процессе работы транслирует через приемники 29 и 30 сигналы Чтения и Запись из ашинной магистрали 2 в магистраль 6.

Сигналом ЭВМ через приемник 31 триггер 37 устанавливается в исходное состояние и срабатывает при появлении адреса в магистрали 2 по сигналу селектора 4 Выбор или по сигналу Выбор 2 операционного контроллера 10, причем факт срабатывания через шинный формирователь 32 вьща- ется в машинную магистрашь как сигнал подтверждения. Аналогичный сигнал вьщается с шинного формирователя .33 при появлении сигнала Ответ из магистрали 6.

Триггер 37 фиксирует сигналы состояния ФБ, вьщавая в регистр состояния блока 7 сигнал готовности единичного уровня со своего инверсного выхода.

Блок 9 прерьшания транслирует запросы прерьшания от ФБ магистрали 6 в машинную маги страль 2 через эл е- мент И 45 при наличии сигнала разрешения прерывания в регистре состояния блока 7, формируемого на формирователе 46. В случае завершения работы определенные ФБ выдает сигнал Конец преобразования, устанавливающий триггер 43 и возбуждающий регистр 4А на вьщачу соответствующего адреса вектора прерывания.

Ф о р .м у л

изобретения

Устройство для сопряжения магистрали ЭВМ с магистралью внешних устройстн, содержащее блок приемопередатчиков данных и блок приемников адреса, входы которых соединены с магистралью ЭВМ, блок обмена данными, соединенны чи управляющим выходом с

управляющим входом блока регистров, а первым входом-выходом - с магист- Рсшью внешних устройств, дешифратор адреса, блок прерывания и операционный контроллер, выключающий мультиплексор адреса, адресный вход которого соединен с выходом дешифратора . адреса, причем вход-выход блока приемопередатчиков данных и вход запросов прерывания блока прерывания подключены к магистрали внешних устройств, о тличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет организации автономного режима работы устройства, в него Е веден селектор адреса, а в опе- раи {оиный контролдер - , генератор- тактов, триггер синхронизации, мультиплексор условий перехода, счетчик микрокоманд, постоянная адресов, команд и управляюпщх сигналов, дешифратор адреса функциональных бло

ходов, мультиплексор условий пропуска, триггер выбора, пять элементов 2 .ИЛИ, два э лемента И, элемент задержки, причем второй вход-выход блока

риемопередатчиков данных соединен с информационным входом-выходом блока регистров,выход разряда разрешения прерывания которого подключен к входу разрешения блока прерывания, выход которого и второй вход-выход блока обмена данными соединены с магистралью ЭВМ, выход блока приемников адреса соединен с информационным входом ешифратора адреса и с управляющими входами езлока обмена данными и дешифратора адреса, выходом соединенного с входом регистра блока регистров,

группа информационных выходов блока регистров соединена с группой инфор- мационньпс входов мультиплексора условий пропуска операционного контролера, вход и выход выбора блока обмена. данными соединены соответственно с синхровходом и выходом триггера выбора операционного контроллера, в onepaujHOHHOM контроллере группа ин10

формационньгх входов мультнплек,сора адреса подключена к первой группе выходов постоянной памяти адресов, команд и управляющих сигналов,.адресный вход которого соединен с выходом счетчика микрокоманд и адресным входом постоянной памяти условий перехода, подключенной соответственно первой и второй группами выходов к адресным входам мультиплексора условий перехода и мультиплексора условий пропуска, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, подключенного выходом к информационному входу триггера синхронизации, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, вторым входом подключенного к выходу генератора тактов и синхровходу триггера синхронизации, а выходом-к первым входам второго и третьего элементов ИЛИ и через элемент задержки - к счетному входу счетчика микрокоманд, вход сброса которого соединен с выходом чет- 25 вертого элемента ИЛИ, группа инфор- мационных входов мультиплексора условий перехода, вторая группа входов постоянной памяти адресов, команд и управляющих сигналов и группа выходов зо

15

20

1246105

12

0

5

5

0

дешифратора адреса функциональных блоков соединены с магистралью внешних устройств, вход дешифратора адреса функциональных блоков соединен с выходом мультиплексора адреса, управляющим г.ходом подключенного к выходу триггера выбора и второму входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, информационньш вход тригт гера выбора соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом выбора блока обме- на данными, а вход - с выходом второго элемента ИЛИ, вторым входом подключенного к группе выходов блока регистров, а третьим - к цервой группе выходов постоянной памяти условий перехода, вход блокировки которой соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, вход блокировки постоянной памяти адресов, команд и управляющих сигналов соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, вторым входом подключенного к выходу мультиплексора условий пропуска, первьш и второй входы четвертого элемента ИЛИ подсоединены соответственно к магистрали внешних устройств и группе вькодов блока регистров.

Фиг.1

Нагчапратб

блок 7

блок 5

Изобретение относится к области вычислительной техники и может найти применение в автоматизированных информационно-измерительных системах для сопряжения приборной магистрали функциональных блоков внешних уст.ройств-с ЭВМ, Целью изобретения является расширение класса решаемых задач путем организации работы устройства в автономном режиме и- режиме под управлением ЭВМ. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок приемопередатчиков данных, блок приемников адреса, дешифратор адреса, селектор адреса, блок регистров, блок обмена данными и блок прерывания и операционный контроллер, включающий мультиплексор адреса, в операционный блок введены генератор так тов, триггер синхронизации, мультип- л ексор условий перехода, счетчик микрокоманд, постоянная память адресов, команд и управляющих сигналов, дешифратор адреса функциональных блоков, постоянная память условий пере- хода, мультиплексор условий пропуска, триггер выбора, пять элементов ИЛИ, два элемента И и элемент задержки. 4 ил. (Л ISD Од

I bjio/tl

ФмгЗ

Коиеи.

прео5разоВ

41

ВНИИПИ Заказ 4002/42 Тираж 671Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Блок Щ

if3

-4.