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

134

передачи адресов абонентов по шинам общей магистрали. Многоканальное уст ройство для подключения абонентов к шинам общей магистрали содержит блок контроля 10 и каналы 11, каждый из которых содержит пять мультиплексоров 20j, два регистра 14,15, счетчик 13, демультиплексор 19, три триггера 16-18, четыре элемента ИЛИ 29-32, пять элементов И 23-27, два элемента НЕ 21-22. Блок контроля содержит две группы счетчиков, две группы триггеров, две группы элементов и

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для организации приоритетного подключения абонентов к шинам общей магистрали.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет последо вательно-параллельной передачи адресов абонентов по шинам общей магистрали, число которых не определяется разрядностью-адреса, передаваемого абонентом.

На фиг, 1 приведена структурная рхема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока контроля за состоянием шин.

Устройство (фиг. 1) содержит группу Ь 1, (N - число шин) шин общей

т т

магистрали, группу запросных входов 2(k - число каналов устройства) группу входов 3, группы выходов 4, 5|, блока контроля за состоянием шин, выход 6 блока контроля, группы вьгходов 7|у, 8, 9.- 91 блока контроля за состоянием шин, блок 10 контроля за состоянием шин, группу каналов 1Ц, группу входов 12(для k-ro канала (т - разрядность адреса абонента), каждый канал содержит счетчик 13, регистры 14, 15, триггеры 16 - 18,демультиплексор 19, мультиплексоры элементы НЕ 21, 22, И 23 - 27, схему 28 сравнения, элементы ИЛИ 29 - 32.

Блок 10 контроля (фиг. 2) включает группу триггеров 33, генератор 34 тактовых импульсов, группу элементов И 35, группу счетчи196

группу однонаправленных элементов и генератор тактовых импульсов. Оно позволяет анализировать состояние шин общей магистрали, осуществлять поиск каналами свободных шин и подключаться к ним согласно приоритету. Использование многошинной магистрали по сравнению с одношинной позволяет увеличить скорость передачи информации, уменьшить время ожидания абонентом на подключение к общей магистрали, повысить отказоустойчивость системы в целом. 2 ил.

ков 36, группу счетчиков 37 - 37ы, группу однонаправленных элементов (диодов) 38.- 38|, группу триггеров . 39 - 39, группу элементов И 40,- 40.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все шины свободны, т.е. на них имеет место нуле- вой потенциал, триггеры 39 и 33 33 опрокинуты в О, счетчики 36 - 36., и 37.- 37. сброшены в О ,

1 N П

в каждом канале триггеры 16 и 17, регистры 14 и 15 находятся в нулевом

состоянии, а триггер 18 - в единичном, счетчик 13 может находиться в лю- любом из N состояний, причем число разрядов счетчика 1 . Каждое состояние счетчика 13 определяет контакт канала с одной из шин .общей магистрали через мультиплексоры 20;j-20j. и демультиплексор 19, так как они в каждом канале выполняют функцию электронных коммутаторов и работают синхронно. Число состояний счетчика 13 задается его модулем счета и равно числу шин в общей магистрали. Если счетчик 13 находится в состоянии i, то на выходе каждого мультиплексора

будут повторяться сигналы с его i-ro входа.и на i-том выходе демультиплек- сора с I; шиной из общей магистрали будут повторяться сигналы с его входа, если счетчик 13 переходит из сос- тояния i в i+1, то мультиплексоры и демультиплексор этого канала выведут канал из контакта с 1 -шиной и переключает его на шину 1 j .

13

Обратиться для подключен я шинам общей магистрали - то значит записать IB любой свободный канал передаваемый двоичный код и подать на него импульс запроса. Передаваемый двоичный код (адрес) параллельно записывается в регистр 15 через кодовые входы канала и затем в регистр 14,- так как на его входе Разрешение записи при- сутствует единичный потенциал, который поступает с инверсного выхода триггера 17 через элемент ИЛИ 30. Пусть к устройству обращаются для подключения к шинам общей магистра- ли несколько абонентов одновременно, т.е. после записи в нескольких каналах передаваемых абонентами адресов, тогда на запросные входы этих каналов одновременно поступают импульсы запроса и записываются в каждом канале в триггер 16.Пусть счетчики 13 каналов, в которые поступили импульсы запроса, находятся в состоянии i и обеспечивают контакт каналов с 1 шиной. После записи 1 в триггер 16 в каждом канале на выходе элемента И 23 формируется единичный потенциал, тогда и на два других его входа поступают 1 с элемента НЕ 21, инвертирующего О, передаваемый на его вход с 1 шины через мультиплексор 20-, и с инвертируюш,его выхода триггера 33, через мультиплексор-202, Наличие 1 на выходе элемента И 23 приводит к установке в 1 триггера -17 первым же тактовым импульсом с выхода генератора 34 тактовых импульсов блока контроля, соединенного со счетным входом триггера 17. После записи 1 в триггер 17, он инвертирующим выхо- дом через элемент ИЛИ 30 на вход разрешения записи регистра 14 подает запрешающий нулевой потенциал, а прямым выходом на элемент И 27 дает разрешение на вьщачу первого бита пере- даваемого адреса через демультиплек- сор 19 на 1. шину (передаваемый двоичный, код должен обязательно иметь. в старшем разряде един ичный бит и в младшем разряде - нулевой бит инфор- мации, т.е. смысловая передаваемая информация занимает (т-2) из m . разрядов) . Одновременное поступление на 1. шину единичных битов старших разрядов передаваемых адресов приводит к установлению в ней результирующего потенциала монтажного ИЛИ, что вызывает установку триггера 33 в единичное состояние и, следовательно, разре96

шает прохождение тактовых импульсов через элемент И 35. на счетный вход счетчика 36.; , который считает время нахождения в 1. шине одного бита информации, счетчик 37,- считает время, необходимое для освобождения 1i шины абонентом. Кроме того, при установлении на 1.; шине результирующего потенциала с помощью схемы 28 сравнения, соединенной с 1. шиной через мультиплексор 20., , осуществляется сравнение бита,передаваемого абонентом, и бита, который находится в 1 щине. Время распространения переднего фронта каждого бита в шине учитывается счетчиком 36 , на первом информационном выходе которого формируется импульс через промежуток времени, который выбирается несколько большим времени переходных процессов в шине .Если потенциал бита совпадает с потенциалом в шине,то на выходе схемы 28 сравнения формируется 1 и импульсом в шине, то на выходе схемы 28 сравнения формируется 1 и импульсом с первого информационного выхода счетчика 36- через мультиплексор 20 и элемент ИЛИ 29 подтверждается единичное состояние триггера 18, который разрешает выдачу следующего бита информации в 1. шину через элемент И 27 и демультиплексор 19. Выдача следующего бита адреса осуществляется сдвигом информации в регистре 14 импульсом со второго информационного выхода счетчика 36; через мультиплексор 20,элемент И 26, на втором входе которого присутствует единичный потенциал с прямого выхода триггера 18. После установления потенциала последующего бита, передаваемого в 1- шину, схема 28 сравнения сравнивает передаваемый бит и бит, находящийся в данный момент времени в 1 шине,а импульсом с первого информационного выхода счетчика 36 в триггер . 18 записывается результат.сравнения. Если все биты адреса абонента совпадают с битами в 1. шине в момент формирования импульсов на первом информационном выходе счетчика , то данный абонент имеет самый высокий приоритет на подключение к шине 1, и является единственным абонентом, подключенным к 1. шине, В момент с сравнения самых младших разрядов пе-- редаваемого адреса триггер 18 у данного абонента по-прежнему остается в единичном состоянии, и после формирования последнего импульса на втором информационном выходе счетчика 36, в регистре 14 будут находиться все О, а счетчик 37. , подсчитав число импульсов счетчика 36 , т.е число переданных битов, устанавливает триггеры 33;, 16 и 17 в О, а триггер 18 - в 1, т„е. запрос на подключение абонента к шинам общей магистрали будет снят и канал перейдет в ожидание.

Если в процессе сравнения бита передаваемого адреса и бита, находящегося в 1 шине, оказывается, что

ОНИ не совпадают то на выходе схемы 28 сравнения появляется О, который с приходом импульса с первого информационного выхода счетчика 3,6- записывается в триггер 18, который самоблокируется через элемент И 24, запрещая вьщачу информации из регистра 14 через элемент И 27 и ее сдвиг через элемент И 26, а инверсным выходом разрешает через элемент РШИ 30 перезапис передаваемого адреса из регистра 15 и через элемент И 25 переводит счетчик 13 из i-ro в (i+1)-e состояние., так как на втором входе элемента И 25 также присутствует единичный потенциал, который образуется сразу после окончания тактового импульса с первого информационного выхода счетчика , сбросившего триггер 18 в О,

С переходом счетчика 13 в (i+1)-e состояние мультиплексоры 20j и демультигшексор 19 переключаются и обеспечивают контакт канала уже с

1 ; шиной „

Пусть после переключения канала на 1 . шину она оказывается занятой другим абонентом, , с инверсного выхода триггера 33 ;. поступает О через мультиплексор 20, который не изменит состояние счетчика 13 до прихода импульса с первого информационного выхода счетчика 36; „ С поступлением импульса с первого информационного выхода счетчика 36 -,. через элементы ИЛИ 29 и НЕ 22 на втором входе элемента И 25 образуется О, что приводит к сбросу единичного потенциала на входе счетчика 13, ас его окончанием на ВТОРОМ входе элемента И 25 появляется 1, что приводит к изменению состояния счетчика 13 из i+1 в i+2, а это означает переключение канала на 1 +л шину через мультиплексоры 20,- 20J сор 1 9 Если 1 ,,,

и демультиплек- шина оказывается

также занятен, то канал аналогичным

образом переключе.ется на 1 и т.До

из

шину

Пусть на (i+k) шаге переключения

5

5

0

5

Ыс

0

канала при поиске свободных шин 1 оказывается свободной. Тогда с инверсного выхода триггера 33 ,-.( через мультиплексор 20 и элементы ИЛИ 32 и 29 на управляющий и вход установ ки в 1 триггера 18 поступает еди- ь ичный потенциал, который записывает в него 1. Установка триггера 18 в 1 приводит к разрешению передачи первого бита информации из регистра 14 через элемент И 27 и демультиплек- сор 19 на 1;. шину и сдвигу информации через элемент И 26 импульсами со второго информационного выхода счетчика 36 ;

( Инверсным выходом триггера 18 через элемент ИЛИ 30 устанавливает на пер- вом входе элемента И 25 О, который запрещает изменение состояния счетчика 13 импульсами с первого информационного выхода счетчика 36 -ic « Таким образом, нахождением свободной шины и с установкой триггера 18 в 1 начинается описанный процесс определения приоритета .на подключение канала к 1.. шине.

Пусть канал в процессе поиска свободной шины на (L+I)-M шаге переключается на 1 ,-. g шину в момент, когда счетчик 37,5 формирует на своем выходе импульс, сигнализирующий об окончании обслуживания абонента в 1 шине. Этот импульс не изменит состояния триггера 16, так как в данный момент на его управляющем входе, соединенном с выходом триггера 18, присутствует нулевой потенциал, и установит триггеры 33j,(i и 17 в нулевое состояние, а. триггер 18 - в единичное. Но с приходом тактового импульса на счетчный вход триггера 17 с генератора 34 тактовых импульсов он вновь устанавливается в единичное состояние и разрешает передачу первого бита информации из регистра 14 в 1 шину.

Пусть канал в определенный момент времени контактирует с l. шиной, которая является свободной, и в него не поступает импульса запроса на подключение абонента к шинам общей ма- 5 гистрали. Тогда с поступлением в 1, +|„ шину первых единичных битов адресов, передаваемых абонентами через другие каналы, контактирующие с 1, шиной, 3 ; J-м шине устанавливается резуль20

713/45

тирующий потенциал монтажного ИЛИ, который сравнивается в схеме 28 сравнения с О на выходе элемента И 27. Так как сравниваемые потенциалы не равны, то на выходе схемы 28 сравнения появляется О, который через элемент И 24 с приходом импульса с первого информационного выхода счетчика 36j на управляющий вход триг- Q гера 18 записывается в триггер 18, инверсный выход которого единичным сигналом через элементы ИЛИ 30 и И 25 переводит счетчик 13 в состояние i+ +га+1, т.е. канал переключается на 1 ig 1(. „., шину. Если 1 . шина свободна, то, переключившись на нее анал перейдет в ожидание, а если занята, то произойдет дальнейшее перелючение канала на 1 - шину и т.д.

Таким образом, в устройстве обесечивается постоянный поиск каналами вободных шин независимого от того, оступили ли на них импульсы запроса 25 ли нет. Если импульс запроса посту- ает на канал в момент поиска им сво- одной шины, то он записывается в риггер 16 и не влияет на работу канала до момента подключения его к свободной шине, после чего с подключением к свободной шине начнется процесс выдачи каналом информации в эту ину.

Рассмотрим, как изменится работа устройства при отказе одной из шин 35 обш;ей магистрали вследствие ее обрыва за пределами этого многоканального устройства. Пусть происходит отказ 1; шины, тогда на 3- вход блока контроля за состоянием шин поступит 40 единичный сигнал, сигнализирующий об отказе 1 - шины, и запишется в триггер 39; , инверсный выход которого запретит поступление импульсов с выхода счетчика 37,- на каналы устройст- 45 ва и вход установки в О триггера 33, а прямой выход устанавливает через диод 38; на 1. шине постоянный единичный потенциал, которьш приводит к тому,что каналы,продолжаю- 50 щие ложную поразрядную передачу адресов абонентов в процессе определения приоритета на подключение, сравнивают передаваемый бит с единичным потенциалом в 1. шине с помощью 5 схемы 28 сравнения и переключаются на 1;, шину, как только передаваемый бит не совпадает с потенциалом в 1 шине, а так как в шине

30

0

g

5

5 0 5 0 5

0

96«

постоянный единичный потенциал,,а в передаваемых каналами адресах в последних разрядах нулевые биты, не считая предыдущих разрядов адресов, то все эти каналы описанным способом переключаются с 1 --fi шины на 1 -ю.

Таким образом, если отказ шины происходит в момент времени, когда в ней идет процесс определения приоритета на подключение, то потери информации не происходит, так как каналы, не закончив передачу адреса, переключаются с 1, шины на 1 - -ю. Если отказ 1. шины происходит в момент, когда она свободна, то единичный потенциал с прямого выхода триггера 31. через диод 38- установит триг- rejp 33- в единичное состояние, и поступит на 1- шину, что приведет к переключению каналов, в которые не поступили импульсы запроса, с 1 шины на 1j4, ю. Аналогичные процессы в устройстве повторятся и при отказе других шин общей магистрали. При дальнейшей работе устройства для всех каналов отказавшие шины являются занятыми и подключение к ним не происходит. Постоянная занятость отказавших шин обеспечивается тем, что в них постоянно присутствуют единичные потенциалы, тем. что отсутствуют импульсы с выходов счетчиков 37., 37 - ... отказавших шин и поэтому не происходит сброс триггеров 33-, 33 -. ... отказавших шин 1 ., 1 j ,... в нулевое состояние после заполнения емкости счетчиков 37: , 37 - . ,....

Таким образом, при отказе шин общей магистрали, вплоть до последней оставшейся, функционирование системы не нарушается, достоверность передаваемой информации сохраняется, так как обслуживание абонентов продолжается через работоспособные шины.

Формула изобретения.

Многоканальное устройство для подключения абонентов к шинам общей магистрали, содержащее каналы, каждый из которых содержит первый, второй и третий триггеры, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый регистр, схему сравнения, первый элемент HEj счетчик, причем вькод первого элемента НЕ соединен с первым входом первого элемента И,второй вход которого соединен с выходом первого триггера, единичный вход которого соединен с запросным входом канала, выход схемы сравнения соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с информационным входом второго триггера единичный выход третьего триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом старшего разряда первого регистра, прямой выход второго триггера соединен с вторым входом второго элемента И и с третьим входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения,, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства за счет последовательно-параллельной передачи адресов по общей магистрали, в него введен блок контроля, состоящий из двух групп триггеров, группа однонаправлен ных элементов генератор тактовЕлх им:пуль- сов, две группы элементов И, две группы счетчиков, а в каждый канал введены пятый элемент И, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ, второй регистр, второй элемент НЕ, первый, второй, третий, четвер- . тый и пятый мультиплексоры, демуль- типлексор, причем группа информационных входов первого регистра, соединена с,группой выходов второго регистра, группа информационных входов которого подключена к кодовым входам канала, нулевой вход первого триггера соединен с нулевым входом третьего триггера, с выходом первого муль- ,типлексора, с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом второго триггра, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого .элемента И, с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с-управляющим входом первого триггера, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с единичным входом первого триггра, выход третьего элемента И соединен с входом демультиплексора,второй вход схемы сравнения соединен с входом первого элемента НЕ и с выходом второго мультиплексора, второй вход первого элемента Р-1ЛИ соединен с третьим входом первого элемента И, с выходом третьего мультиплексора и с п ервым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого мультиплексора, выход третьего элемента ИЛИ соединен с вхо0

,Ь

0

5

0

35

0

5

0

5

дом второго элемента НЕ и с управ.гш- Ю1ДИМ входом второго тригтера, инверсный выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с инверсным выходом третьего . триггера, а выход четвертого элемента ИЛИ соединен с входом разрешения записи первого регистра, с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, выход пятого, элемента И соединен со счетным входом счетчика, группы выходов которого соедине ы с группой управляющих входов всех мультиплексоров данного канала и группой управляющих входов демультиплексора, i-e выходы демультиплексоров (,N, N - число шин общей маг истрали) всех каналов объединены собой через монтажное ИЛИ и соединены с i-м информационным Бxoдo блока контроля, j-я группа, выходов блока контроля (,5) соединена с группами входов мультиплексоре всех каналов, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом nj iToro мультиплексора, выход четвертог о элемента И соединен с входом сдвига первого регистра ;, выход первого элемента И соединен с управляющим входом третьего триггера, тактовый вход которого соединен с выходом тактовых импульсов блока контроля, группа входов состояния шин устройства является группой входов блока контроля, причем группа входов признака работы шин магистрали блока контроля соединена с единичными входами тригггров первой группы блока контроля, пр.мые выходы которых соединены с входами соответствующих однонаправленных элементов группы блока контроля, выход i-ro однонаправленного элемент.а блока контроля i. соединен с входом -установки i-ro |триггера второй группы блока контроля, i-M информационным входом блока контроля и i-M выходом второй группы выходов блока контроля, инверсные выходы триггеров первой группы блока контроля соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы блока ко.нтроля, выходы которых соединены с входами сброса соответствующих триггеров второй группы блока контроля и образуют первую группу выходов блока контроля, выход генератора тактовых импульсов блока контроля соединен с тактовым выходом блока

|Коитроля и с гтерпыми входами злемен- тов И второй группы блока контроля, выходы которых соединены со счетными входами соответствующих счетчиков , : первой группы блока контроля, первые выходы которых соединены с пятой группой выходов блока контроля и со счетными входами соответствующих счетчиков второй группы блока контроля, выходы которых соединены с вторы// ///

Редактор М. Келемеш

Составитель М. Сорочан

Техред М.Дицык Корректор С. Черни

Заказ 4920/47Тираж 670Подписное

ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

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

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

45196 . 12

ми входами элементов И первой группы блока контроля, инверсные выходы триггеров второй группы блока контроля образуют третью группу выходов блока контроля, а прямые выходы соединены с вторыми входами соответствующих элементов И второй группы блока контроля, вторые выходы счетчиков первой 10 группы блока контроля образуют четвертую группу выходов блока контроля.

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть исполь-. зовано для организации приоритетного подключения абонентов к шинам общей магистрали. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет последовательно-параллельной (Л с со 4 СЛ СО О5 14)