Многоканальное устройство приоритета Советский патент 1987 года по МПК G06F9/50 

Изобре.тйнне отггосится к вычис.ли- те. технике, а именно 7с устройствам для управления доступом абонентов к общим ресурсам и может быт использовано в быстродействующих многопроцессорных ЭВМ и информационно-вычислительных системах.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей путем обеспечения обслуживания запросов на множественный ресурс,

В качестве множественных ресурсов могут быть группа процессоров многопроцессорной системы, группа устройств печати, группа параллельных каналов в системе передачи данных высокой пропускной способности и т.д.

Для обслуживания запроса абонента необходимо предоставить ему из множественного (группового) ресурса любой одиночный ресурс. Например, для передачи данных- абоненту необходимо предоставить один из параллельных каналов группы.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит п-разрядный регистр регистр 1 запросов, пред- |назначенный для хранения поступивши в устройство запросов абонентов, узел 2 анализа приорит етов, предназначенный для определения запроса абонента, имеющего высший код ,приоритета, и узел 3 распредепения ресурсов. Этот узел предназначен для выделения номера одиночного ресурса из группового (множественного) ресурса и предоставления его абоненту, выставившему наиболее приоритетный запрос. 1

Узел 2 анализа кодов приоритето является известным средством вычислительной техники и может быть выполнен по различным схемам, например, в виде группы взаимосвязанных каналов.

Узел 3 распределения ресурсов содержит К-разрядный двоичный счетчик 4 (К log 2 t 1 символ округления числа в большую сторону до ближайшего Целого), дешифратор 5 первую группу из m элементов И 6, группу из m регистров 7, группу из ш элементов НЕ 8, группу элементов И-НЕ 9 по п элементов в каждой группе, вторую группу из п элементов И 10, группу из m одновибраторов

O

0

5

11, третью группу из m элементов И 12, группу из т, триггеров 13, га- разрядный регистр 14, кгультиштексор 15, элемент 6 задержки, элемент И 17 и элемент ИШ 18. Кроме того, на чертеже приняты обозначения: 19 - группа запросных входов устройства, 20 - группа входов кодов приоритетов абонентов, 21 - вход синхронизации устройства, 22 - группа входов состоявши ресурсов, 23 - группа адресных выходов устройства, предназначенных для формирования позиционного адреса выбранного устрой- 5 ством абонента, 24 - информационный выход номера ресурса, предоставляемого в распоряжение выбранного абонента.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии триггеры 1, 7, и 14, счетчик 4 и триггеры 13 обнулены. Абонент, желающий получить один из распределяемых ресурсов, выставляет на соответствующем входе 19 сигнал запроса на обслуживание в виде 1. Сигналы запросов сопровождаются кодами приоритетов абонентов, которые подаются на соответствующие кодовые входы 20, На группу входов 22 поступают сигналы о состояниях одиночных ресурсов, которые составляют групповой ресурс. Свободньш ресурс на входе 22 харак- 5 теризуется О, занятый - 1. В исходном состоянии все ресурсы свободны, поэтому на всех входах 22 находятся О.

Работа устройства начинается с момента поступления на вхо;с 21 серии синхроимпульсов.

При поступлейии на вход 21 первого синхроимпульса сигналы запросов с входов 19 заносятся в регистр 1, 5 По окончании короткого синхроимпульса входа регистра 1 закрываются и новые сигналы запросов, которые могут поступать на входы 19 в произвольные моменты времени, не влияют на работу устройства.

Первым синхроимпульсом, пцступа- ющим с входа 21 на управляющий вход регистра 14, в этот регистр заносят- 5 ся 1 с выходов всех триггеров 13. Состояние разрядов регистра 14 характеризует возможность распределе- 1ШЯ соответствующих ресурсов. Поскольку в начале работы устройства

0

0

3

все. ресурсы были свободны 1и, то 1 занесенные во все разряды регистра

14,разрешают распределять любой из ресурсов.

.Первый синхроимпульс поступает также на счетчик 4, в котором установится число, равное единице. Это число соответствует такту распределения ресурса номер один. Число с разрядных выходов счетчика 4 поступает в виде адреса на мультиплексор

15,которьй коммутирует на свой выход сигнал с первого разряда регистра 14. При этом на выходе мультиплексора 15 присутстбует 1, свидетельствующая о возможности распределения ресурса номер один.

Число (единица) с разрядных выходов счетчика 4 дешифрируется дешифратором 5, на первом выходе которого вырабатывается 1, а на остальных выходах - О, При этом элемент И 6 открывается, все остальные элементы И 6 группы закрыты. Кроме этого, первая группа элементов И-НЕ 9 закрыта и на выходах всех элементов этой группы имеются единицы, а остальные группы элементов И-НЕ 9 открыты и на выходах элементов этих групп имеются инверснъте коды, поступающие с соответствующих регистров 7. Поскольку в исходном состоянии во всех регистрах 7 нулевые коды, на выходах всех элементов И-НЕ 9 всех групп единицы. На i-м проводе, соединяющем выходы i-x элементов И-НЕ 9 всех групп с i-м разрядным выходом регистра 1, в соответствии

.с принципом монтажной логики выполняется логическая операция И. В первом такте работы устройства с выходов всех элементов И-НЕ 9 поступают единицы, поэтому на запросные входы узла 2 без изменения поступают сигналы со всех разрядов регистра 1, т.е. все зарегистрированные в этом регистре запросы абонентов.

В узле 2 происходит сравнение кодов приоритетов, поступающих с входов 20 тех абонентов, запросы которых поступили на вход этого уз ла. В результате анализа узел 2 вырабатывает единичный сигнал на i-м (единственном) своем выходе, который позиционно соответствует адресу i-ro абонента, выставившего в устройство запрос с высшим приоритетом. Единичный сигнал с i-ro выхода узла 2 поступает на первый

837654

вход элемента И10 и на i-e входы всех pei-истров 7 группы.

На этом заканчивается первая фаза работы устройства в первом так- 5 те.

Вторая фаза работы начинается с момента выработки задержанного импульса на выходе элемента 16 задержки. Этот импульс проходит через эле- 10 мент И17 и элемент И10 в виде сигнала разрешения на вход i-ro абонента. Этот абонент принимает код номера ресурса с кодового выхода 24 (в данном случае это номер первого f5 ресурса). Абонент, получивший разрешение на работу с выделенным ему первым ресурсом, снимает свой запрос. на обслуживание с входа 19 устройства, а на вход 22| выставляет еди- 20 ничный сигнал занятости первого ресурса.

Импульс с выхода элемента И 17 через элемент И 6 поступает также на управляющий вход регистра 7j , в 25 результате чего в i-ii разряд этого регистра записывается 1, поступившая с i-ro выхода узла 2, а в. остальные разряды - О. Единица в i-M разряде регистра 7 соответст- 30 вует тому, что ресурсом номер один отныне владеет i-й абонент.

Импульс разрешения с выхода эле- мента И 10| через элементы ИЛИ 18 и И 12, поступает на единичный вход эг триггера 13,, в результате чего с нулевого выхода этого триггера на первый информационный вход регистра 14 поступает нулевой сигнал (запрет распределения уже распределенного 40 ресурса номер один).

Второй синхроимпульс, поступивший на вход 21 устройства, заносит в регистр 1 новую информацию о запросах абонентов, поступивших к этому вре- 45 мени на входы 19. В регистр 14 за- .писываются состояния триггеров 13, характеризующие возможность распределения оставшихся нераспределенными ресурсов, а в счетчике 4 имеется 50 число два. При этом единичный сигнал вырабатывается только на втором выходе дешифратора 5, а мультиплексор 15 пропускает на вход элемента И 17 сигнал с второго разряда р .- 55 гистра 14, характеризующего возможность распределения ресурса номер два, Дальньйшая работа устройства во втором такте происходит аналогично работе в первом такте. Разница

5

состоит тишь в том, что во втором такте с выхода 23д разрешение на захват выделенного второго ресурса получает S-й абонент, В S-м разряде регистра 7 записывается единица, свидетельствующая о том, что ресур- сом номер два отныне владеет S-й абонент. Кроме этого, в единичное состояние устанавливается триггер ISj, нулевой сигнал с выхода которого запрещает распределение уже распределенного второго ресурса, S-й абонент, получивший ресурс номер два, снимает свой запрос с входа 19 устройства, а на входе 22 устанавливает еди1тачный сигнал занятости ресурса номер два.

Аналогично с учетом приоритетов абонентов распределяются другие ресурсы,

После распределения всех m ресурсов в счетчике 4 устанавливается 1 и устройство начинает следующий цикл распределения ресурсов.

Принцип взаимодействия абонентов с ресурсами и предлагаемым устройством заключается в следующем,

Абонент с номером i, получивший разрешение на захват j-ro ресурса, снимает свой запрос на обслуживание и, если выделенный ему j-й ресурс еще занят, то ждет освобождения этого ресурса. При появлении сигнала освобождения ресурса i-й абонент устанавливает свой сигнал занятости j-ro ресурса и начинает с ним работу.

Абонент имеет право работать с ресурсом только в течение одного интервала Т, по истечении которого ресурс должен быть освобожден. Величина интервала Т каждого абонента индивидуальна и во времени случайна. Если i-й абонент планирует работать с i-M ресурсом на следующем интервале времени T,j , то одновременно с установкой сигнала занятости J-ro ресурса, т,е. в начале интервала Т,, он должен выставить новый запрос на обслуживание. При условии, что код приоритета -го абонента окажется вьппе приоритетов других абонентов, выставивших запросы и не владеющих никакими ресурсами, i-й абонент вновь получает разрешение на захват j-ro ресурса и владение им в следующем интервале Tj, Пока i-й абонент владеет j-м

2837656

ресурсом, он участвует в приоритетном состязании только на j-й ресурс и только с абонентами, не владеющими никакими ресурсами. Таким обра зом, абонент может работать с одним и тем же выделенным ресурсом на протяжении многих интервалов времени Т, пока не появится новьй запрос от абонента с более высоким кодом

Ш приоритета; принцип упреждающего во времени р;аспределения ресурсов обеспечивает практически непрерывное использование ресурса одним или несколькими абонентами (исключается

15 простой ресурсов при наличии запросов от абонентов, не владеющих ресурсами).

Описанный принцип взаимодействия абонентов с ресурсами и с предпагае20 мым устройством реализуется следующим образом.

Абонент с номером i, получивший с выхода 23,- разрешение на захват j-ro ресурса (номер j ресзфса нент получает с выхода 24), снимает свой запрос с входа 19 и ожидает, когда исчезнет единичный сигнал занятости j-ro ресурса на выходе 22 . Когда это происходит, i-й абонент

30 сам устанавливает единичный сигнал занятости j-ro ресурса на входе 22 и приступает к работе с этим ресурсом. Кроме того i-й абонент выставляет на вход 19; новый свой запрос

j для работы с ресурсом в следующем интервале Т,Передним фронтом единичного сигнала занятости j-ro ресурса запускается одновибратор 11 , Спустя время

40 выдержки,- заданное в одно вибраторе дпя исключения сбоев в устройстве, триггер,13 устанавливается в нулевое состояние. Выходной единичный сигнал этого триггера разрешает рас45 пределение j-ro ресурса для работы с ним одного из абонентов в следующем интервале Т,

В тактах работы устройства, когда 50 последовательно распределяются ресурсы, HOMejia которых не совпадают с j, через открытый элемент И-НЕ 9 группы на вход узла 2 с i-ro разряда регистра 7 проходит нуле- 55 вой С1;(гнал, который в соответствии с монтажной логикой И не пропускает на вход узла 2 единичный сигнал за- , проса i-ro абонента с выхода регистра. 1, В такте работы устройст7,

ва, когда оно приступает в pacripe- делению j-ro ресурса, все элементы И-НЕ 9 j-й группы закрыты и ный сигнал с выхода i-ro элемента не препятствует прохождению сигнала запроса i-ro абонента с регистра 1 на узел 2 анализа приоритетов. Поскольку в это время открыты все элементы И-НЕ 9 других групп и с элементов, соответствующих номерам абонентов, владеющих другими ресурсами, на узел 2 поступают нулевые сигналы, блокирующие поступление с регистра 1 запросов этих абонентов, то запрос i-ro элемента при упреж- дающем распределении j-ro ресурса участвует в приоритетном состязании только с запросами абонентов, не владеющих никакими ресурсами,

Отметим, что если в j-м такте работы устройства, когда подлежит распределению j-й ресурс, триггер 13; оказался в единичном, а j-й разряд регистра 14 - в нулевом со- стоянии, то на выходе мультиплексора 15 имеется нулевой сигнал, В результате закрытия элемента И 17 в этом такте заняты j-й ресурс не будет распределен,

Формула изобретени

Многоканальное устройство приоритета, содержащее узел анализа прио- ритетов и регистр запросов, i-й (,2,,.,, п; п - количество запросных входов устройства) информационный вход которого соединен с i-M входом группы запросных входов устройства, i-й запросный вход узла анализа приоритетов подключен к i-м выходу регистра запросов, а i-й кодовый вход узла анализа приоритетов - к i-му входу группы входов ко дов приоритетов устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения обслуживания запросов на множественный ресурс, оно содержит счетчик, дешифратор, две группы из m элементов И (т - число одиночных ресурсов в множе558

гтвент1 тм ресурсе), группу из п плк- ментов И, группу из m рептстров, группу нз m элементов НЕ, -, групп из п элементов И-fiE, элемент И.1М, группу из m одновибраторов, группу из m триггеров, т-разрядный регистр ресурса, мультиплексор, элемент задержки и элемент И, причем счетный вход счетчика соединен с входом записи регистра запросов, входом синхронизации устройства, входом записи регистра ресурса и входом элемента задержки, F-й (1, 2,,,,, k; k - ближайшее целое, большее log m) выход счетчика соединен с -м входом дешифратора, Е-м управляющим входом мультиплексора и -м разрядом выхода номера ресурса устройства, j-й (,2,.,., та) выход дешифратора соединен с первыми входами J-X элементов И первой и второй групп и входом j-ro элемента MS группы, i-e информационные входы всех регистров группы соединены с 1-м выходом узла анализа приоритетов и первым входом i-ro элемента И третьей группы, выход которого подключен к i-му адресному выходу устройства и i-му входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами элементов И второй группы, i-й выход j-ro регистра группы подключен к -первому вх оду i-ro элемента И-НЕ j-й группы, вторые входы элементов И-НЕ j-й группы соединены с выходом j-ro эле 1ента НЕ группы, выходы i-x элементов И-НЕ всех групп соединены с i-M выходом регистра запросов, вход j-ro одновибратора группы подключен к j-му входу состояния ресурса устройства, а выход - к нулевому входу j-ro триггера группы, единичный вход которого соединен с выходом j-ro элемента И второй группы, а нулевой выход - с j-м информационным входом регистра ресурса, j-м выходом подключенного к j-му информационному входу мультиппексора, выход которого соединен с первым входом элемента И, вторым входом подключенного к выходу элемента задержки, а выходом - к вторым входам элементов И первой и третьей групп.

Составитель МоКудряшев Редактор Л. Пчолинская Техред Л.Олейник Корректор С, Черни

Заказ 7443/48Тираж 670Подписное

BHlffllM Государственного комитета СССР

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

Прои-яродг,твенно полиграфическое предприятие, г„ Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам управления доступом абонентов к общим ресурсам, и может быть использовано в быстродейству- кицих многопроцессорных ЭВМ и информационно-вычислительных системах. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обслуживания запросов на множественный ресурс. Многоканальное устройство приоритетного обслуживания содержит узел анализа приоритетов, регистр запросов, счетчик, дешифратор, три группы элементов И, группу регистров, группу элементов НЕ, группу элементов И-НЕ, элемент ИЛИ, группу одновибраторов, группу триггеров, регистр ресурса, мультиплексор, элемент задержки и элемент И. Устройство обеспечивает возможность обслуживания запросов абонентов не только на одиночный, но и на множественный ресурс, что существенно расширяет область применения устройств приоритетного обслуживания. 1 ил. (Л