Устройство для обмена информацией между электронными вычислительными машинами Советский патент 1986 года по МПК G06F13/20 

f1 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в высоконадежных вычислительных комплексах для обмена вычислитель ной машины (ЭВМ) с другими машинами комплекса через интерфейс ввода-вывода . Целью изобретения является расширение класса решаемых задач путем обеспечения возможности независимого обмена с группой ЭВМ. На фиг.Г представлена структура вычислительного комплекса, состоящего из четырех ЭВМ и использующего предлагаемое устройство; на фиг.2 - блоксхема устройства; на фиг.З - функциональная схема узла дешифрации команд на фиг. 4 и 5 - блок-схема алгоритмов функционирования ЭВМ комплекса. Вычислительный комплекс (фиг,1) содержит ЭВМ 1-4 и устройства 5-8. Каждое устройство 5-8 (фиг.2) содержит дешифратор 9 адреса, блок 10 обработки запросов, таймер 11, комму: татор 12 запросов приема, триггер 13 прерывания, группы элементов И 14 16 выходного коммутатора информации, группу элементов И 17, группу элемен тов И-ИЛИ 18 входного коммутатора информации, усилитель-приемник 19 блока 20 передающих усилителей. Блок 10 обработки запросов состоит из элемента ИЛИ 21, элементов И 22 и узла 23 дешифрации команд. На фиг.1 позициями 24-68 показаны высшие входы и вькоды устройства и линии, связывающие между собой узлы устройства. При этом входом 25 и выходом 30 устройство соединяется с информационными выходом и входом ЭВМ,. выходами 28 и 29 - с входами прерьшания ЭВМ, входом 26 - с адресно-командным входом ЭВМ, входом 27 и выхо дом начальной установки и входом сигнала работы таймера ЭВМ. Входы 24 43 и 47 образуют адресно-командный вход устройства, входы 36, 42 и 68 группу информационных входов устройства, выходы 34, 40 и 45 - группу ин формационных выходов устройства, выходы 37, 39 и 33 - группу адреснокомандных выходов устройства, выходы 32, 38 и 44 - группу выходных сигналов запроса передачи устройства, а выходы 35, 41 и 46 -группу входов сигналов запроса приема устройства. Узел 23 состоит из элементов И-НЕ 69 и 70, элементов ИЛИ-НЕ 71-73, эле ментов НЕ 74-78. 132 Поскольку устройства 5-8 одинаковы, то далее, если не оговорено, рассматривается устройство 5, Входы и выходы устройства 5 соединяются с интерфейсом вычислительной машины I, На вход 26 поступают адресные и командные сигналы, определяющие направление приема и передачи информации ЭВМ 1. На вход 25 передается выходная информация, а с выхода 30 снимается входная информа ия. Сигналами по входу 27 таймер I 1 и триггер 13 устанавливается в исходное состояние. На вход 27 поступают сигнал общего сброса и сигнал окончания цикла ввода информации. На выходе 28 формируется сигнал прерьтания при поступлении запросов от других ЭВМ. На выходе 29 формируется сигнал прерьшания от таймера 11. На выходах 31 формируется таймером 11 сигнал переменной .частоты. . Входы и выходы 24, 32-36 устройства 5 соединяются соответственно с входами и выходами 39, 41, 43, 43, 38 и 40 устройства 6; входы и выходы 3843устройства 5 - соответственно с входами и выходами 35, 24, 36, 32, 34 и 33 устройства 7, входы и выходы 37, 44- 47, 68 устройства 5 - соответственно с входами и выходами 24, 35, 36, 32, 33 и 34 устройства 8. На входы 24, 43 и 47 поступают адресные сигналы от устройств 6-8, С выходов 33, 39 и 37 передаются адресные сигналы, формируемые и передаваемые соответственно в устройства 6-8, На выходах 32, 38 и 44 формируются сигналы запросов на передачу информации соответственно в ЭВМ 2,3 и 4, Ка входы 35, 41 и 46 устройства 5 поступают запросы на прием информации соответственно от вычислительных машин 2-4. На входы 36, 42 и 68 устройства 5 поступает информация соответственно от ЭВМ 2-4. На выходах 34, 40 и 45 содержится информация, адресуемая соответственно к ЭВМ 2-4. Устройства 5-8 функционируют по одинаковым алгоритмам. В зависимости от программного обеспечения ЭВМ 1-4 могут иметь равный или различный уровень приоритета. Для каждой из ЭВМ 1-4 наивысший приоритет имеет таймер 11 соответственно устройств 5-8, По команде прерьтания от таймера II (выход 29) соответствующая ЭВМ безусловно переключается на обслуживание таймера 1I, 3 Адресация ЭВМ 1 к сопрягаемым ЭВ и таймеру 11 осуществляется передач адресных сигналов на вход 26 устрой ства 5, При сопряжении четырех ЭВМ возмо но управление многоканальными устро ствами для сопряжения ЭВМ двумя адресными разрядами А и А (линии 6 и 61) . При этом, комбинации адресны сигналов различных уровней могут характеризовать следующие состояния например ЭВМ 1 табл.1 . Таблица :E:I Состояния ЭВМ 1 О О Вьтолняется программа, не связанная с обменом. Прослушивание адресных си налов других ЭВМ, Обмен информацией с ЭВМ 4 01 Обмен информацией с ЭВМ 10 Обмен информацией с ЭВМ 2 11 Обмен информацией с тайме ром 11 устройства 5. В зависимости от адресных сигнало .А,, и А узел 23 на своих выходах формирует сигналы в соответствии с табл.2. При выборе другого алгоритма эта таблица будет иметь другой вид, Структура узла 23 сФиг.З) определяется табл.2, Таблица 2 Адресные Номера линий сигналы ., А 1 50 51 52 I 57 58 59 0о1 1оо о 1о 00о ;П р и м е ч а н и е. I,- сигнал высокого уровня /логическая единица), 134 2 -сигнал низкого уровня (логический нуль). Сигнал высокого уровня на линии 50 разрешает прохождение запроса с входа 46 устройства 5 от ЭВМ 4 в режиме, когда ЭВМ 1 ожидает запрос от других ЭВМ. Сигнал высокого уровня на линии 59 разрешает прохолодение запроса на выход 44 устройства 5 в режиме обмена информацией между ЭВМ I и 4. Сигнал высокого уровня на линии 58 разрешает прохождение запроса на вьпсод 38 устройства 5 в режиме обмена информацией между ЭВМ 1 и 3. Сигнал высокого уровня на линии 57 разрешает прохождение запроса на выход 32 устройства 5 в режиме обмена информацией между ЭВМ 1 и 2. Сигнал высокого, уровня на линии 51 разрешает прохождение запроса с вхо-. да 41 устройства 5 в режиме обмена информацией между ЭВМ 1 и 3, а также при ,0. Сигнал высокого уровня на линии 52 разрешает прохождение запроса с входа 35 устройства 5 в режиме обмена ин-. формацией между ЭВМ 1 и 2, а также при А . По представленному алгоритму ЭВМ 4 имеет более низкий уровень приоритета, чем все остальные устройства системы. При использовании трех адресных разрядов вместо предложенных вьппе двух ЭВМ 4 может иметь приоритет, равный приоритетам ЭВМ 1-3. Устройство работает следующим образом. При наличии на входе 26 адресных сигналов А А , О на линиях 50-52 установлены разрешающие сигналы высокого уровня. При поступлении в этот момент от ЭВМ 2, 3 или 4 запроса соответственно на входы 35, 41 или 46 блок 12 формирует на своем выходе сигнал, устанавливающий триггер 13 в единичное состояние, и с выхода 28 в ЭВМ 1 поступает сигнал прерывания. При наличии на входе 26 в какой-либо иной комбинации сигналов высокого уровня, только на одной из линий 50- 52 будет разрешающий сигнал, и сигнал прерывания на входы 28 будет формироваться только от запросов ЭВМ, соответствующей данному адресному сигналу. Адресные сигналы от ЭВМ 1 через вход 26 поступают на вход дешифратора 9 и на одном из его выходов

512

формируется разрешающий сигнал высокого уровня, который в свою очередь поступает на управляющие входы элементов И-ИЛИ 18 и И 14-17, В соответствии с этим на выход 30 поступает информация от ЭВМ 2-4 или таймера 11, а информация ЭВМ 1, поступающая на вход 25, передается через соответсвующие элементы И 14-17 в ЭВМ 2, 3 или 4 или таймер 11,

В зависимости от адресных сигналов на входе 26 узел 23 вырабатывает разрешающий сигнал, поступающий на вход одного из элементов И 22, и при появлении на входе 25 на соответствующем выходе 32, 38 или 44 формируется запрос соответственно к ЭВМ 2-4,

На фиг,4 и 5 показан один из возможных алгоритмов обмена информацией между ЭВМ 1 и 2 через предлагаемое устройство (на фиг,4 - алгоритм функционирования ЭВМ 2, на фиг, 5- ЭВМ 1),

Пусть устройство 5 находится в исходном состоянии: на входе 26 сигналы низкого уровня, ЭВМ 1 производит вьтислёнияд Допустим, ЭВМ 2 и 3 потребовалось обменяться информацией с ЭВМ 1, тогда они задают своим таймерам 11 отсчет различного для каждой ЭВМ первого интервала времени и анализируют состояние ЭВМ 1, Если в течение заданного времени ЭВМ 2 и 3 принимают с выходов 33 и 39 устройства 5 сигналы готовности ЭВМ 1 к обмену, то они задаю т своим таймерам 11 отсчет второго интервала времени и выставляют свои адресные сигналы к ЭВМ 1, по которым формируются соответственно на входах 35 и 41 устройства 5 сигналы запросов, а информаци от этих ЭВМ поступает соответственно на входы 36 и 42, а адресные сигналы от ЭВМ 2 и 3, поступающие соответственно на входы 24 и 43, через элементы И-ИЛИ 18 проходят на выход 30,

В исходном состоянии на линиях ,5052 присутствуют разрешающие сигналы высокого уровня, поэтому по сигналам запросов на входах 35 и 41 блок 12 формирует на своем вькоде сигнал, устанавливающий триггер 13 в единичное состояние, и на выходе 28 формируется сигнал прерьшания к ЭВМ 1 (фиг,5), Согласно программе ЭВМ 1 переходит к режиму обмена. По информацйи с выхода: 30 устройства 5 ЭВМ 1 определяет адрес обратившихся к ней ЭВМ и S соответствии с программой вы136

бирает направление обмена - формирует на входе 26 устройства 5 соответствующие адресные сигналы, допустим, к ЭВМ 2, По этим сигналам узел 23 устанавливает на линии 52 разрешающий сигнал высокого уровня, а на линиях 50-51 - запрещающие сигналы низкого уровня, дешифратор 9 формирует на вьрсоде 53 разрешающий сигнал высокого уровня, который разрешает прохождение информации, поступающей на вход 36. Через блок 20 адресные сигналы от ЭВМ 1 передаются на выходы 37, 33 и 39, ЭВМ 1 считывает информацию с выхода 30 и по окончании считьшания формирует сигнал на входе 27 устройства 5, который сбрасывает триггер 13 и снимает сигнал прерывания на выходе 28, После этого ЭВМ 1 помещает свою информацию на вход 25, которая через элементы И 14 поступает на выход 34, При появлении информации на входе 25 блок 10 формирует сигнал запроса на выходе 32 устройства 5, В устройстве 6 формируется сигнал прерьгоания к ЭВМ 2. По этому сигналу вычислительная машина 2 снимает свою выходную .информацию и считьшает входную. При снятии ЭВМ 2 ее выходной информации на входе 35 устройства 5 снимается запрос и на выходе блока 12 устанавливается сигнал низкого уровня. После этого ЭВМ 2 вьшодит новую информацию, которая поступает на вход 36 устройства 5 и далее через элементы И-ИЛИ 18 - на выход 30, Одновременно с этим на вход 35 устройства 5 поступает сигнал запроса от устройства 6, на выходе 28 устройства 5 формируется сигнал прерьгеания. По этому сигналу ЭВМ 1 снимает информацию с входа 25 устройства 5 (при этом снимается сигнал запроса с выхода 32 устройства 5), считывает информацию с выхода 30 (при этом сигналом по входу 27 снимается сигнал прерывания на вькоде 28), помещает на вход 25 новую информацию (при этом на выходе 32 формируется сигнал запроса) , Таким образом, ЭВМ 1 и 2 обмениваются информацией. При окончании обмена ЭВМ 1 и 2 передают одна другой соответствующую командную информацию, после чего обе ЭВМ формируют адресные сигналы низкого уровня, Если обмен порцией информации между ЭВМ 1 и 2 продолжается больше определенного времени, то таймер 11 формирует сигнал прермвания на выходе 29, после чего ЭВМ 1 прерьшает обмен и действует в соответствии со своей программой. После вклйчения системы таймеру ) задается время начала обмена между ЭВМ, При отсчете этого интервала времени таймер 11 формирует на выходе 29 стройства 5 сигнал прерывания. По этому сигналу ЭВМ I устанавливает на входе 26 устройства 5 сигналы низкого уровня,, С выхода 30 устройства 5 ЭВМ Iпринимает адресные сигналы других ЭВМ, поступающие на входы 24, 47 и 43 устройства 5, и по ним определяют какая ЭВМ готова к- обмену. Так как каждая ЭВМ сама управляет дешифратором 9 своего устройства и каждая ЭВМ сопрягается с отдельным таймером 11, то система сопрягаемых ЭВМ защищена от заклинивания введением различных временных задержек для разных ЭВМ на отдельных этапах функционирования. После определения направления обмена ЭВМ 1 устанавливает на входе 26 адресные сигналы к таймеру 11, а на входе 25 код временного Интервала, длительность которого несколько больше, чем необходимо для обмена с другой ЭВМ (в случае, если длительность обмена превьппает определенное время, то обе ЭВМ по сигналам своих таймеров IIрегистрируют сбой и определяют его источник), После ввода информации в таймер 11 и его пуска ЭВМ 1 устанавливает на входе 26 устройства 5 адресные сигналы, соответствующие выбранной ЭВМ, и начинается обмен информацией (алгоритм обмена описан). Есликакая-либо,ЭВМ не принимает участие в обмене в заданное время, то другие ЭВМ по адресным сигналам этой ЭВМ могут определить режим ее работы, а по длительности данного режима и по изменении адресных сигналов этой ЭВМ в ответ на адресацию к ней других ЭВМ могут определить возможную еис- правность. Формула изобретения Устройство для обмена информацией между электронньми вычислительньми машинами, содержащее входной коммутатор информации, группа информационных входов которого является группой информационных входов устройства, блок обработки запросов, первая грзшпа выходов которого является группой выходов сигналов запроса передачи устройства, коммутатор запросов приема, группа информационных входов которого является группой входов сигналов запроса приема устройства, а группа адресных входов соединена с второй группой выходов блока обработки запросов, первый и второй входы которого соединены соответственно с информационным и адресно-командным выходами электронной вычислительной машины, триггер прерывания, выход которого соединен с первым входом прерьшания электронной вычислительной машины, а вход установки соединен с ВЕхгходом коммутатора запросов приема, таймер, информационным входом подключенный к выходам элементов И группы, и дешифратор адреса, группавыходов которого подключена к группе адресньгх входов входного коммутатора информации, о тличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач устройства, в него введены выходной коммутатор информации, усилитель-приемник и блок передающих усилителей, причем первый и второй информационные входы входного коммутатора информации соединены соответственно с адреснокомандным входом устройства и информационным выходом таймера, а выход с информационным входом электронной вычислительной машины, вход дешифратора адреса подключен к адресно-командному выходу электронной вычислительной машины и входу блока передаю1ЦИХ усилителей, группа выходов которого является группой адресно-командных вьгходов устройства, информационный и адресный входы выходного коммутатора информации подключены соответственно к информационному выходу электронной вычислительной машины и первым входам элементов И группы и к группе выходов дешифратора адреса, вторые входы элементов И группы сое- ; динены с соответствующим выходом группы выходов дешифратора адреса, группа выходов выходного коммутатора информации является группой информа ционных выходов устройства, вход сброса таймера соединен с выходом сигнала, сброса электронной вычислительной машины и через усилитель при- емник - с входом сброса триггера прерывания, индикаторный выход и выход сигнала окончания счета таймера сое

91262513 .10

динены соответственно с входом сиг- числительной машины и вторьм входом прерынала работы таймера, электронной вы- вания электронной вычислительной машины.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в высоконадежных вычислительных комплексах для обмена информацией вычислительной машины с другими ма-шинами комплекса через интерфейс ввода-вывода. Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет обеспечения возможности, независимого обмена с группой вычислительных ма;шин. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее входной коммутатор информации, блок обработки запросов, коммутатор запросов приема, дешифратор адреса, таймер, триггер прерывания и группу элементов И, введены выходной коммутатор информации, усилитель-приемник и блок передающих уси(Л лителей. 5 ил. 1 табл.

55 f

Г QQQl

kfT-l F M TiT

J$

5

С lava/13 про&ран ы оопеиа

значат qmcveina nepSoao имтероала бренени f/ |

команЛЛ о eacn/tagfrneam

{требобание прерыбания J

Определение адреса ucmotJHUKa запроса

Начало отсчета пербого антербала дремени Гг

{

Устанобление с 6язи с бб/i/ac/)ume/fdffoi2 машиной Z

Обмен информацией с бь/ушлительнои машиной 2

Переда а Ой/ цслите/гдной машине 2 командш off OKOHt anuu off мена

Конец программы ОбменаJ

Фиг. 5

Переда а KOHof/dbf о ffeitcnpaS//oc/nu