Многоканальное устройство для подключения абонентов к общей магистрали Советский патент 1987 года по МПК G06F9/50 

113

. Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к приоритетным устройства обмена, и может

быть использовано в вычислительных системах, управляющих доступом к не-1

которому общему ресурсу.

Цель изобретения - уменьшение времени подключения абонента к общей магистрали.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Многоканальное устройство для подключения абонентов к общей магистрали содержит в каждом канале триггеры 1-5, запросный вход 6 устройства, группы элементов И 7 - 10, элементы И 11-18, счетчики и 19 и 20, элементы ИЛИ 21-25, регистр 26, дешифратор 27, группу выходов 28.1-28.8 дешифратора, сумматор 29, элемент И-НЕ 30, группу схем 31 сравнения, группу кодовых входов 32 устройства, группу входов- выходов 33 устройства, включающую в себя входы-выходы 34.1-34.4, устрой- ство содержит общую магистраль 35, информационные выходы 36 устройства, регистр 37 приема адреса с тактовым входом 34.4, .элемент ИЛИ-НЕ с выходом 34,3, генератор 39 импульсов с выхо- дом 34.1, элемент ИЛИ 40 с выходом. 34.2, элемент ИДИ 41, группу сигнальных входов 42 устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 2-5, счетчик 20 всех каналов установлены в нулевое состояние, в регистр 26 каждого канала записан код адреса абонента данного канала, в регистре 37 находится код адреса обслуживаемого абонента, который производит обмен информацией по общей магистрали, регистры 1 каналов, в которые абоненты выдали запрос, находятся в единич- ном состоянии, в счетчике 19 каждого канала присутствует соответствуюпщй код дополнения. На выходах элементов И 7 и 8 групп всех каналов имеет мес- ,то нулевой потенциал, поэтому на ма- гистрали 35 и на выходе 34.2 элемента ИЛИ 40 также присутствует нулевой потенциал, на выходах схем 3 элементов И 9 группы присутствует единичный потенциал. На выходе 34.3 элемен- та ИЛИ-НЕ 39 присутствует нулевой потенциал. На выходе 34.3 элемента ШЖ НЕ 38 присутствует нулевой потенциал на выходе элемента И 12 и на тактовом

482

входе 34.4 регистра 37 также имеет место нулевой потенциал.

Запросы продолжают поступать на входы 6 и устанавливают триггеры 1 /соответствующих каналов в единичное состояние.

Наличие единичных потенциалов на входах элемента И 16 позволяет первым тактовым импульсам, поступивщим с выхода 34,1 генератора 39, установить триггер 2 каналов, в которых присутствуют запросы, в единичное состояние. Код приоритета с сумматора 29, представляющий собой сумму содержимого регистра 26 и счетчика 19, через открытые элементы И 7 и В поступает в магистраль- 35, где устанав- ется результирующий код приводного ИЛИ приоритетов запросов, которьш формирует на выходе элемента ИЛИ 40 единичный потенциал, поступающий на вход элемента И 15 всех каналов, и позволяет очередным тактовь1М импульсам взвести триггер 3 во всех каналах. Триггер 3 блокирует обработку поступающих запросов подачей нулевого потенциала на вход И 16, подачей единичного потенциала на вход элемента И 14 разрешает счетчику 20 подсчет тактовых импульсов.

Выбор абонентов с наибольшим приоритетом на обслуживания на первом этапе сравнения осуществляется следующим образом.

На первые входы схем 31 в каждом канале поступает результирующий код с магистрали 35, на вторые входы схем 31 поступает код с сумматора 29 через элементы И 7 группы. Если в канале запрос обработки не принят, то элементы И 7 группы блокированы, и на вторые входы, схем 31 этих каналов поступает нулевой код.

Схемы 31 осуществляют поразрядное сравнение кодов. Если На выходе первой схемы 31 имеется нулевой потенциал, то приоритет данного канала не является максимальным. Наличие нулевого потенциала на выходе первой схемы 31 приводит к формированию нулевых потенциалов на выходах элементов И 8 и 9 групп и снимает код приоритета данного абонента с магистрали 35.

Если потенциал старшего разряда магистрали 35 соответствует старшему разряду кода приоритета данного канала, то на выходе первой схемы 31 формируется единичный потенциал, который поступает на один из входов первого элемента И8 группы и разрешает дальнейшее поступление старшего разряда кода приоритета данного ка- нала в магистраль 35. Если потенциалы вторых разрядов кода приоритета данного канала и кода в магистрали 35 совпадают, то на выходе первого элемента И 9 группы и второго элемен та И 8 группы имеет место единичный потенциал, который разрешает дальнейшее поступление второго разряда кода приоритета данного канала в магистраль 35 Так происходит сравнение в каждом разряде кода приоритета.

Если на выходе элемента какой-то схемы 31 сформируется нулевой потенциал, то в соответствующем разряде магистрали 35 имеет место более вы- сокий потенциал, чем потенциал данного разряда кода приоритета данного канала. В этом случае на выходах соответствующих элементов И 8 и 9 имеет место нулевой потенциал, который отключает младшие разряды кода приоритета данного канала от магистрали 35. Наличие единичных потенциалов на выходах всех схем 31, а следовательно, на выходе последнего элемен- та И 9 соответствует совпадению кода приоритета данного канала и кода в магистрали 35, т.е. код приоритета данного канала максимальный.

После окончания переходных процес сов по заднему фронту очередного тактового импульса, поступающего че1эез открытый элемент И 14 и ИЛИ 2I на счетный вход счетчика 20, он изменяет свое состояние и на выходе 28.2 дешифратора 27 формируется единичный потенциал, который через элементы ИЛИ 22. и И 18 взводит последовательно триггеры 4 и 5 в единичное состояние в тех каналах, где код приоритета равен максимальному. По спаду следующего тактового импульса формируется единичный потенциал на выходе 28.3 дешифратора 27, который через открытый элемент И 17, на втором.входе ко- торого присутствует потенциал с инверсного выхода триггера 4, обнуляет триггер 2 тех каналов, где код приоритета меньше максимального, т.е. где триггер 4 остался в нулевом сое- тоянии. Триггер 8 подачей нулевого потенциала на входы элементов И 7 группы блокирует поступление кода приоритета с сумматора 29 в названных каналах и полностью отключает их . от магистрали 35.

Очередным тактовым импульсом счетчик 20 переводится в следующее состояние и единичный перепад с выхода 28.4 дешифратора 27 обнуляет триггер 4. На этом первый этап сравнения приоритетов завершается. В результате первого этапа выбираются один или несколько абонентов, имеющих макси- мальный приоритет, ив данных каналах триггеры 2 и 5 находятся в единичном состоянии, а выходы счетчика 19 блокированы. В других каналах, производивших обработку запросов, триггеры 2,4 и 5 находятся в нулевом состоянии и данные каналы полностью отключены от магистрали 35, на которой формируется код.проводного ИЛИ адресов абонентов, выбранных на первом этапе.

Сравнение приоритетов на втором этапе производится следующим образом

На первые входы схем 31 поступает код проводного ИЛИ адресов, с магистрали 35, на вторые входы схем 31 в каналах абонентов, выбранных на первом этапе, поступает код адреса абонента данного канала с регистра 26 через сумматор 29 и открытые элементы И 7 группы, а в остальных каналах на вторые входы схем 31 поступает нуле- вой код, так как элементы И 17 группы блокированы.

Схемы 31 и элементы И 8 и 9 групп производят поразрядное параллельное сравнение кодов адресов абонентов каналов и кода в магистрали 35 аналогично первому этапу сравнения. Единичный потенциал на выходе последнего элемента И 9 группы формируется в одном из каналов, выбранных после первого этапа, имеющего наибольшее значение кода адреса абонента.

После окончания переходных процессов по спаду очередного тактового импульса, на выходе 28.5 дешифратора 27 формируется единичный потенциал, который через элементы ИЛИ 22 и И 18 устанавливает триггер 4 в единичное состояние в том канале, адрес которого по сравнению с другими абонентами, выбранными на первом этапе, оказался наибольшим.

Очередным тактовым импульсом счетчик 20 переводится в следующее состояние. Единичный уровень с выхода ., 28.6 дешифратора 27 через элементы

5

10

15

25

И .17 И ИЛИ 24 устанавливает триггер 2 в каналах абонентов, выбранных на первом этапе, в нулевое состояние, кроме одного канала, адрес которого оказался наибольшим.

По спаду следующего тактового импульса на выходе счетчика 20 устанавливается код ПО-, Единичные потенциалы с двух выходов счетчика поступают на входы элемента И-НЕ 30, нулевой потенциал с выхода которог1э блокирует подачу тактовых импульсов на счетный вход счетчика 20, подачей нулевого уровня на вход элемента И 4. На выходе 28.7 дешифратора 27 присутствует единичный потенциал, который поступает на один из входов элементов И 11 - 13. На выходе элемента И 11 в каналах, производящих обработку зап- 20 росов, кроме канала абонента, выбранного на втором этапе, формируется единичный потенциал, поступающий на счетный вход 19. На этом второй этап сравнения завершен.

Устройство переходит в режим ожидания, так как общая магистраль занята. В результате второго этапа в магистрали 35 присутствует код адреса очередного абонента. По завершении подключенным абонентом обмена по общей магистрали он посыпает сигнал Конец обмена на соответствующий вход 42 и на выходе зломента ИЛИ 41 формируется еднничньш: потенциал, который устанавливает регистр 37 в нулевое состояние. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 38 формируется единичный потенциал, которьш через вход-выход 34.3 поступает на входы элементов И 12 и 13. Единичный потенциал на выходе элементов И 12 н 13 формируется только в канале, выбранном на втором этапе. В данном канале по фронту единичного импульса с выхода элемента И 13 производится обнуление счетчика. 19 и триггера 1. Одновременно по фронту импульса с выхода элемента И 12 через вход-выход 34.4 произво-- дится запись адреса очередного абонента с магистрали 35 в регистр 37 приема адреса. Адрес очередного абонента выдается на выходы 36 и абонент подключается к общей магистрали. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 38 формируется нулевой перепад, который через вход-выход 34.3, элемент И 12 ка- ,- нала очередного абонента, вх6д-вы- ход 34.4 и элемент ИЛИ 21 поступает

3341486

на счетный вход счетчика 20 всех каналов и переводит его в следующееi состояние ,. По спаду единичного импульса с выхода 28.7 дешифратора 27 в каналах, где в данный момент триггер 1 взведен, производится увеличение содержимого счетчика 19 на единицу. По фронту единичного импульса с выхода 28.8 дешифратора 27 производится обнуление счетчика 20 и триггеров 2-5 всех каналов, т.е. возврат к ИСХОДНО - состоянию. Процесс выбора очередного абонента повторяется.

Если поток запросов прервался, то после обслуживания последнего абонента в очереди на подлючение к общей магистрали устройство переходит в режим готовности. В этом режиме триггеры 1-5, счетчики 19 и 20 всех каналов обнулены, на магистрали 35 нулевой потенциал.

При возобновлении потока запросов устройство переходит в рабочий режим. Длительность этого перехода равна длительности цикла сравнения приоритетов . При переходе в рабочий режим сравнения приоритетов поступивших запросов производится только на первом этапе и приоритетом запросов служат коды адресов абонентов, так как счетчик 19 всех каналов обнулен. На втором этапе сравнения не производится, так как после первого этапа на ма гистрали 35 присутствует адрес очередного абонента. После установки на выходе счетчика 20 кода ПО элемент И 14 закрывается и блокирует подачу тактовых импульсов на вход счетчика 20. Но в отличие от рабочего режима, устройство не переходит в режим ожидания, так как на входе-выходе 34.3 присутствует единичный потенциал, 45 поступающий на- вход элементов

30

35

40

50

Г) 5

И 12

и 13. Единичный перепад с выхода 28.7 дешифратора 27 через открытый элемент И 12 поступает на вход-выход 34.4 и производит запись в регистр 37 адреса с магистрали 35, адрес абонента на выходы 36, и абонент подклю- чается к общей магистрали. Одновре менно в канале данного абонента по фронту единичного импульса с выхода элемента И 13 производится обнуление триггера I. Адрес абонента также поступает на входы элемента ИЛИ-НЕ 38, и на его выходе формируется нулевой перепад, который через элемент И 2

При возобновлении потока запросов устройство переходит в рабочий режим. Длительность этого перехода равна длительности цикла сравнения приоритетов . При переходе в рабочий режим сравнения приоритетов поступивших запросов производится только на первом этапе и приоритетом запросов служат коды адресов абонентов, так как счетчик 19 всех каналов обнулен. На втором этапе сравнения не производится, так как после первого этапа на ма гистрали 35 присутствует адрес очередного абонента. После установки на выходе счетчика 20 кода ПО элемент И 14 закрывается и блокирует подачу тактовых импульсов на вход счетчика 20. Но в отличие от рабочего режима, устройство не переходит в режим ожидания, так как на входе-выходе 34.3 присутствует единичный потенциал, 5 поступающий на- вход элементов

0

5

И 12

и 13. Единичный перепад с выхода 28.7 дешифратора 27 через открытый элемент И 12 поступает на вход-выход 34.4 и производит запись в регистр 37 адреса с магистрали 35, адрес абонента на выходы 36, и абонент подклю- чается к общей магистрали. Одновре менно в канале данного абонента по фронту единичного импульса с выхода элемента И 13 производится обнуление триггера I. Адрес абонента также поступает на входы элемента ИЛИ-НЕ 38, и на его выходе формируется нулевой перепад, который через элемент И 2

713

канала абонента, принятого на обслуживание, и элемент ИЛИ 2 поступает на вход .счетчика 20 всех каналов и его содержимое увеличивается. По спаду импульса с выхода 28.7 производится увеличение содержимого счетчика 1 на 1 в каналах, регистр 1 запросов которых установлен в единичное состояние. По фронту импульса с выхода 28.8 дешифратора 27 счетчик 20 и триггеры 2-5 всех каналов обнуляются, т.е. устройство перешло в исходное состояние и установился рабочий режим.

Таким образом, если абонент выдал запрос в канал и некоторое время не был подключен к общей магистрали, то его дополнение с каждым циклом сравнения приоритетов увеличивается на 1. При подключении абонента к общей магистрали, его запрос снимается, а дополнение становится равным нулю. Если запрос поступает во время процесса выбора очередного абонента, то он считается участвующим в сравнении приоритетов с нулевым приоритетом и, следовательно, его дополнение при подключении очередного абонента, выбранного в данном цикле, увеличи- вается на I.

Использование изобретения позво-i ляет производить двухэтапное сравнение приоритетов запросов, вычислять приоритеты для каждого этапа, определять адрес очередного абонента в течение времени обслуживания предыдущего абонента, что позволяет уменьшить время подключения очередного абонента, исключить возможность од- новременного подключения к общей магистрали более одного абонента, изменять приоритеты запросов в зависимости от времени ожидания абонентом обслуживания, что дает возможность исключить длительную задержку на подключение к Общей магистрали абонентов с низкими приоритетами при большой интенсивности потока запросов.

Формула изобретения

Многоканальное устройство для подключения абонентов к общей магистрали, содержащее генератор тактовых импульсов, в каждом канале регистр, первьгй счетчик, четыре группы элементов И, группу схем сравнения, элемент ИЛИ, два элемента И, три триггера,

Q 5

п 25 о

о g

5

0

5

48«

причем каждый запросный вход устройства соединен с единичным входом первого триггера одноименного канала, единичный выход второго триггера канала соединен с первыми входами элементов И первой группы своего канала, выходы которых соединены с первыми входами одноименных схем сравнения группы своего канала и с первыми входами элементов И второй группы своего канала, вторые входы схей сравнения группы и выходы элементов И второй группы каждого канала подключены к общейГ магистрали, выход первой схемы сравнения группы в каждом канале соединен с вторым входом первого элемента И второй группы и с соответствующими входами элементов И третьей группы своего канала, выход каждой схемы сравнения группы соединен с соответствующим входом одноименного и всех последующих элементов И третьей группы своего канала, выход каждого i-ro (i 1,...,п-1) элемента И третьей группы соединен с первым входом j-ro элемента И второй группы (,...,n), п - число разрядов общей магистрали, группа входов регистра каждого канала является соответствующей группой кодовых входов устройства, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени подключения очередного абонента к общей магистрали, в устройство введены регистр приема адреса, два элемента ИЛИ, элемент ШИ-НЕ, а в каждый канал - шесть элементов И, четыре элемента ИЛИ, элемент И-НЕ, два триггера, второй счетчик, дешифратор, сумматор, выходы регистра в каждом канале соединены с первой группой входов сумматора своего канала, вторая группа входов которого соединена с выходами элементов И четвертой группы, первые входы которых подключены к выходам первого счетчика своего канала, вторые входы элементов И четвертой груплы соединены с инверсным выходом третьего триггера своего канала, вход установки в 1 которого соединен с прямым выходом четвертого триггера, с первым входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И своего канала, вторые входы первого и второго элементов И подключены к первому выходу дешифратора и к первому входу третьего элемента И своего канала, выход третьего элемента И соединен с счетным входом первого счетчика каналаj второй вход третьего элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И и с мым выходом первого триггера своего канала, третий вход третьего элемента И соединен с инверсным выходом/, второго триггера своего канала, вход установки в 1 которого соединен с инверсным выходом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом пятого триггера своего канала, третий вход четвертого элемента И каждого канала подключен к первому входу пятого элемента И, к первому входу шестого элемента И своего канала и к выходу генератора тактовых импульсов, выходы сумматора каждого канала поразрядно подключены к вторым входам элементов И первой группы своего канала, вход . установки в О второго триггера каждого канала соединен с выходом первого элемента ИЛИ своего канала, пер- 25 которого соединены с общей магист- вый вход первого элемента ИЛИ канала

ралью и с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с трет ими входами пятых элементов И всех каналов, вход установки в О регис ра приема адреса соединен с выходом второго элемента ИЛИ, группа входов которого соединена с группой сигнал ных входов устройства, выход перво го элемента И каждого канала соединен с входами установки в О перво счетчика и первого триггера своего канала, выход пятого элемента ИЛИ соединен с счетным входом второго счетчика своего канала, выходы второ го счетчика подключены к входам деши ратора своего канала, первый и втор выходы второго счетчика соединены с первым и вторым входами элемента Исвоего канала, выход которого соеди нен с третьим входом шестого элемен та И своего канала, второй вход вто рого элемента ИЛИ канала соединен с во мым выходом дешифратора своего канала

соединен с входами установки в О второго счетчика, третьего и пятого триггеров, с первьм входом второго элемента ИЛИ и вторым )зыходом дешифратора своего канала, третий выход дешифратора подключен к первому входу третьего элемента ИЛ своего канала, выход третьего элемента ИЛИ каждого канала соединен с первым входом седьмого элемента И своего канала, -выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ своего канала, второй вход седьмого элемента И канала соединен с инверсным выходом четвертого триггера своего канала, прямой выход пятого триггера канала соединен с вторым входом шестого элемента И своего канала, второ вход третьего элемента ИЛИ соединен с четвертым выходом дешифратора своего канала, пятьш и шестой выходы которого соединены с первым и вторь1М

входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу восьмого элемента И, второй вход которого соединен q входом последнего элемента И третьей группы своего канала, выход восьмого элемента И соединен с входом установки четвертого триггера своего канала, шее-

той выход дешифратора подключен к второму входу пятого элемента И, выход которого соединен с входом установки в 1 пятого триггера, выход шестого элемента И соединен с первым

входом пятого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход второго элемента И и вход синхронизации регистра приема адреса, третьи. входы первого и. второго элементов каналов И объединены и соединены с выходом элемента ИЛИ-НЕ, входы которого соединены с информационными выходами устройств и с выходами регистра приема адреса, информационные входы

которого соединены с общей магист-

ралью и с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьими входами пятых элементов И всех каналов, вход установки в О регистра приема адреса соединен с выходом второго элемента ИЛИ, группа входов которого соединена с группой сигнальных входов устройства, выход первого элемента И каждого канала соединен с входами установки в О первого счетчика и первого триггера своего канала, выход пятого элемента ИЛИ соединен с счетным входом второго счетчика своего канала, выходы второго счетчика подключены к входам дешифратора своего канала, первый и второй выходы второго счетчика соединены с первым и вторым входами элемента ИНЕ своего канала, выход которого соединен с третьим входом шестого элемента И своего канала, второй вход второго элемента ИЛИ канала соединен с восьмым выходом дешифратора своего канала.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах, управляющих доступом к некоторому общему ресурсу. Цель изобретения - уменьшение времени подключения очередного абонента с общей магистрали за счет введения дополнительного зта- па сравнения приоритетов и определение адреса очередного абонента в течение времени обслуживания предыдущего. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два регистра, два элемента JfflH, элемент ИЛИ-НЕ и в каждом канале шесть элементов И, четыре элемента ИЛИ, элемент И-НЕ, два триггера, счетчик и дешифратор Это позволяет исключить возможность подключения к общей магистрали более одного абонента одновременно и уменьшить время подключения очередного абонента к общей магистрали за счет определения его адреса в течение времени обслуживания предьщу- щего абонента. 1 ил. I (Л со со 4; оо