Устройство для сопряжения ЭВМ с М внешними устройствами Советский патент 1988 года по МПК G06F13/00 

00

и 1ч9

СО

to

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в различных системах автоматизированного контроля и автоматического управления.

Цель изобретения - расширение номенклатуры внешних устройств за счет увеличения разрядности информации, передаваемой внешнему устройству.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства.

Устройство содержит (фиг.1) блок 2 связи с ЭВМ, блок 2 коммутации, блоки 3 связи с внешним устройством.

Блок 1 связи с ЭВМ содержит канальные приемники А-6, группы каналь20

ных приемников 7 и 8, элемент 9 задержки, элементы И-НЕ 10 и 11, шинные формирователи (ШФ) 1.2 и 13, элемент 14 сравнения, регистр 15 адреса, дешифратор 16, элемент И-НЕ 17, триггер 18, группы шинных формирова- 25 телей 19 и 20, элемент И-НЕ 21.

Блок 2 коммутации содержит канальный приемник 22, элемент И-НЕ 23, элементы НЕ 24 и 25, элемент И-НЕ 26.

было больше или равно 35. Любые 33 линии первой группы входов-выходов 34 блока 3 подключают к цепям ВУ, предназначенным для передачи сигналов от ЭВМ к ВУ, а оставшиеся две линии подключают к цепям ВУ, предназначенньм для передачи сигналов от ВУ к ЭВМ. На входы первой и второй групп канальных приемников 7 и 8 с адресной магистрали 35 ЭВМ подают (при ) соответственно 9 старших и 7 младших разрядов адрес/данные магистрали ЭВМ. На группу входов 41 устройства подают девятиразрядный код адреса устройства. Выход элемента И-НЕ 21 соединяют цепью СИП (сигнал ответа пассивного устройства) интерфейса ЭВМ, вход канального приемника 4 соединяют с цепью ВЫВОД интерфейса ЭВМ,вход канального приемника 5 соединяют с цепью ВВОД интерфейса ЭВМ, вход канального приемника 6 соединяют с цепью СИЛ (синхронизация активного устройства) интерфейса ЭВМ, вход-выход 42 устройства соединяют с одним из разрядов адрес/данные магистрали ЭВМ. Каждый выходной сигнал для ВУ формируется при отдельном программном

Блок 3 связи с внешним устройством 30 обращении ЭВМ к одному из внутренних

0

5

0

5

было больше или равно 35. Любые 33 линии первой группы входов-выходов 34 блока 3 подключают к цепям ВУ, предназначенным для передачи сигналов от ЭВМ к ВУ, а оставшиеся две линии подключают к цепям ВУ, предназначенньм для передачи сигналов от ВУ к ЭВМ. На входы первой и второй групп канальных приемников 7 и 8 с адресной магистрали 35 ЭВМ подают (при ) соответственно 9 старших и 7 младших разрядов адрес/данные магистрали ЭВМ. На группу входов 41 устройства подают девятиразрядный код адреса устройства. Выход элемента И-НЕ 21 соединяют цепью СИП (сигнал ответа пассивного устройства) интерфейса ЭВМ, вход канального приемника 4 соединяют с цепью ВЫВОД интерфейса ЭВМ,вход канального приемника 5 соединяют с цепью ВВОД интерфейса ЭВМ, вход канального приемника 6 соединяют с цепью СИЛ (синхронизация активного устройства) интерфейса ЭВМ, вход-выход 42 устройства соединяют с одним из разрядов адрес/данные магистрали ЭВМ. Каждый выходной сигнал для ВУ формируется при отдельном программном

Изобретение относится к вьгаис- лительной технике и автоматике и может быть использовано в различных системах автоматизированного контроля и автоматического управления.Целью изобретения является расширение номенклатуры внешних устройств за q,4eT увеличения разрядности информации, передаваГлм 1 емой внешнему устройству. Устройство содержит блок 1 связи с ЭВМ, блок 3 связи с внешним устройством и блок 2 коммутации, при этом блок связи с ЭВМ содержит три канальных приемника 4-6, две группы канальных приемников 7, 8, два шинных формирователя 12, 13, две группы 19, 20 шинных формирователей, регистр 15 адреса, дешифратор 16, триггер 18, элемент сравнения 14, четыре элемента И-НЕ 10, 11, 17, 21, элемент 9 задержки} блок связи с внешним устройством содержит канальный приемник, группу канальных передатчиков, коммутатор, дешифратор, группу триггеров, регистр, элемент И-НЕ; блок коммутации содержит канальный приемник, два элемента И-НЕ, два элемента НЕ. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

содержит канальный приемник 27, дешифратор 28, коммутатор 29, группу канальных передатчиков 30, элемент И-НЕ 31, группу триггеров 32, регистр 33.

На фиг.1 обозначены также входы и выходы устройства магистрали и внутренние шины 34-43. На фиг.2 .позицией а обозначена временная диаграмма сигнала готовности внешнего устрой- ства (ВУ); 8 - временная диаграмма сигналов информации от ЭВМ к ВУ; В - временная диаграмма стробирующего сигнала от ЭВМ к ВУ; i - временная диаграмма сигнала ответа ВУ;

Работу устройства рассмотрим на примере использования его для сопряжения ЭВМ типа Электроника-60 (интерфейс типа Общая шина,разрядность информационного слова - 16 бит) с внешним устройством, входная информационная шина которого имеет раз рядность 32 бита (направление дачи от ЭВМ к ВУ), число входных управляющих сигналов от ЭВМ к ВУ - 1, число выходных управляющих сигналов от ВУ к ЭВМ - 2. Для этого необходимо, чтобы суммарное число линий первой группы входов-выходов 34 блока 3

регистров устройства в магистральной цикле ВЫВОД. Выводную информацию из ВУ ЭВМ считывает при программных обращениях в магистральном цикле ВВОД. Обмен информацией .между ЭВМ и ВУ осуществляется в соответствии со следующим алгоритмом: ВУ при наличии готовности для обмена выставляет сигнал готовности (фиг.2а, Т,), ЭВМ по данном сигналу осуществляет формирование информационных сигналов (фиг.26, Т, ), ЭВМ формирует стробирующий сигнал (фиг.2в, Tg), ВУ, получив стробирующий сигнал, обрабатывает информационные сигналы и выставляет сигнал ответа (фиг.2г, Тд), затем ЭВМ снимает стробирующий сигнал (фиг.2в, Т), а ВУ снимает сигнал ответа (фиг.2г, Tj-), ЭВМ осуществляет формирование новых информационных сигналов (фиг.2г, Т(Т„)), и процесс может быть повторен. Устройство сопряжения обеспечивает данный алгоритм обмена за счет программы, вьшолняемой в ЭВМ следующим образом. ЭВМ за счет программных циклов ВЫВОД осуществляет последовательное заполнение информацией (логические единицы) группы триггеров 32 блоков 3. Триггеры пред

ставляют первую ступень (буферную) памяти. При записи информации в последний триггер группы 32 на выходе 43 одного из блоков 3 формируется сиг- нал, обеспечивающий перезапись накопленной информации в регистры 33. При этом сигналы логических единиц с выходов регистров 33 формируют на выходах группы канальных передатчиков 30 сигналы высокого уровня. Это позволяет програьмировать функцию каждой линии при использовании в качестве канальных передатчиков 30 элемен- тов, реализующих на группе входов-выходов 34 блока 3 функции МОНТАЖНОГО ШШ с сигналом ВУ, т.е. при наличии на выходе данной линии сигнала высокого уровня с выхода канального передатчика 30 обеспечивается возможность использования как выходной от ВУ, так и входной от ЭВМ информации

Таким образом, запись высоких уровней в регистры 33 эквивалентна сигналу начальной установки группы канальных передатчиков 30. Затем ЭВМ программными циклами ВВОД осуществляет анализ информации на линии сигнала готовности от ВУ (фиг.2а). Обнаружив изменение уровня на данной линии, ЭВМ осуществляет заполнение информацией первой ступени триггеров 32 в циклах ВЫВОД. Затем производится перезапись информации в регистр 3 и выдача ее на магистраль 34 (фиг.26 После этого производится запись стро бирующей информации в соответствующий триггер 32 и перезапись его зна- чения в разряд регистра 33 и далее на соответствующий выход магистрали 34 (фиг.2в). Далее ЭВМ осуществляет программньй анализ сигнала ответа ВУ (фиг.2г). Обнаружив данный сигнал, ЭВМ осуществляет снятие стробирующе- го сигнала, осуществляя запись соответствующей информации в один из триггеров 32. Далее лроцесс может быть продолжен за счет логики программы ЭВМ, использующей циклы ВВОД и ВЫВОД по соответствующим адресам триггеров 32.

Устройство в цикле ЭВМ ВЫВОД работает следующим образом.

Адресная часть цикла. В соответствии с временной последовательностью сигналов интерфейса ЭВМ в начале цикла формирует на цепях адресной магистрали 35 адрес ячейки, в которую предполагается запись информации.

0

5

5

0

5

0

5

0

5

Старшие разряды адреса через первую группу канальных приемников 7 подаются на первую группу входов элемен- та 14 сравнения. Канальные приемники 7 могут быть реализованы на базе серийно выпускаемых ИМС серии КР 559. На вторую группу входов элемента 14 сравнения подают код группового адреса 41 устройства. При совпадении кода группового адреса с сигналами старших разрядов адреса интерфейса на выходе элемента 14 сравнения формируется сигнал логической единицы, поступающий на D-вход D-триггера 18. . После выдачи адреса ЭВМ формирует сигнал СИА, поступающий через канальный приемник 6 на вход записи (С-вход) триггера 18 и устанавливающий его в единичное состояние. При этом триггер 18 сигналом с нулевого выхода осуществляет запоминание в регистре 15 младших разрядов адреса, поступакщих на информационные входы регистра через группу канальных приемников В.. Сигналы с выхода регистра 15 разделяются на две группы. Первая группа (старшая), представляющая код адреса канала, поступает на дешифратор 16 номера канала, который на одном из своих выходов формирует сигнал логической единицы, поступакнций на информационный вход одного из . группы ШФ 20. Так как в данный момент на разрешающий вход группы ШФ 20 поступает разрешающий потенциал с единичного выхода триггера 18, то сигнал выбора номера канала поступает на вход выбранного блока 3. В качестве ИФ могут быть использованы элемен-. ты 585 АП16. Таким образом, на первый стробирующий вход дешифратора 28 и первый вход элемента И-НЕ 31 выбранного блока 3 подается разрешающий потенциал. Аналогично вторая группа (младшая) сигналов с выхода регистра 15 адреса, представляющая код адреса одной из линий магистрали ВУ 34 в блоке 3, поступает на входы группы ШФ 19 и при разрешающего потенциала с единичного выхода триггера 18 проходит на группу информационных входов канального приемника 27 каждого из блоков 3. Сигналы кода адреса с группы информационных выходов канального приемника 27 поступают на адресные (управляющие) входы коммутатора 29, который пропускает на свой выход сигнал с выбранной линии в магистради ВУ 34, а также поступают на группу информационных входов дешифратора 28, осуществляя подготовку к формированию одного из сигналов, по- ступающих на вход записи соответствующего триггера 32 блока 3.

Информационная часть цикла ВЫВОД инфорации. После выдачи сигнала СИЛ ЭВМ осуществляет снятие адреса и формирование информационного сигнала (логический ноль или единица), поступающего на вход-выход устройства 42 и далее через канальный приемник 22 на второй вход элемента И-НЕ 23, на первом входе которого в данный момент присутствует разрешающий сигнал, так как на выходе элемента И-НЕ 11 формируется сигнал высокого уровня. Информационный сигнал с выхода эле- мента И-НЕ 23 поступает на внутреннюю информационную шину-37 устройства и далее через вход-выход каждого блока 3 на D-входы группы триггеров

32, Затем ЭВМ формирует на интерфейсе 25 который анализируется ЭВМ и восприни

сигнал Вывод , которьй через канальный приемник 4 поступает на первый вход элемента И-НЕ 10 и информационный вход второго ШФ 13. При этом на выходе элемента И-НЕ 10 устанавлива- ется сигнал логического нуля, на выходе второго ШФ 13 - сигнал активного уровня, а на выходе первого ШФ 12 и на выходе элемента И-НЕ 11 - сигналы пассивного и активного уровня соответственно (за счет сигнала логического нуля на вторых входах).

Активный сигнал записи с выхода ШФ 13 поступает на внутреннюю управляющую шину устройства 39 (шина записи) и через второй информационный вход канального приемника 27 поступает на второй стробирующий вход дешифратора 28 каждого блока 3, обеспечивая формирование на одном из выходов дешифратора 28 в выбранном блоке 3 сигнала активного уровня, поступающего на вход записи соответствующего триггера 32. При этом информация с внутренней информационной шины 37 записывается в триггер 32, адресуемый ЭВМ. Сигнал с выхода триггер.а 32 поступает на вход соответствующего разряда регистра 33. При записи информации в один из триггеров 32 (на фиг.1 нижний триггер 32 первого блока) осуществляется перезапись информации из групп триггеров 32 всех

блоков 3 в соответствующие регистры 33 блоков 3.

С выходов регистра 33 информация поступает через группы канальных передатчиков 30 на линии магистрали внешнего устройства 34. В качестве канальных- передатчиков 30 могут быть использованы элементы с открытым коллектором, например 559 ИП1.

Завершающая часть цикла. Сигналы высокого уровня на входах элемента И-НЕ 10 формируют на его выходе сигнал низкого уровня, который, поступая на второй вход элемента И-НЕ 17, формирует на его выходе сигнал высокого уровня. С выхода элемента И-НЕ 17 сигнал высокого уровня поступает на первый вход элемента И-НЕ 21 и через элемент 9 задержки на его второй вход. В результате на выходе элемента И-НЕ 21 через время t, определяемое элементом задержки, формируется сигнал низкого уровня (СИП),

5

0

g

5

0

мается как результат окончания операции Вывод. Длительность задержки выбирается большей или равной сумме времени распространения сигнала от выхода ШФ 13 до записывающего входа триггеров 32 и времени, требуемого для записи информации в триггер 32. При получении сигнала СИП (низкий уровень - активный) от устройства ЭВМ снимает сигнал Вывод на входе канального приемника 4. В результате на выходе второго ШФ 13 и внутренней шине 39 устанавливается пассивный уровень сигнала, что в итоге приводит к снятию сигналов записи на входах триггеров 32 и регистра 33. На втором входе элемента И-НЕ 17 появ- ляе;тся сигнал высокого уровня, а на его выходе - сигнал низкого уровня, устанавливающий на выходе элемента И-НЕ 21 сигнал высокого уровня, являющийся для ЭВМ пассивным. При получении пассивного уровня по цепи СИП ЭВМ снимает сигнал СИА.

Работа устройства в цикле ЭВМ ВВОД. Адресная часть цикла Ввод аналогична рассмотренной в цикле Вывод. Информационная часть цикла начинает- ся с момента снятия ЭВМ адреса на магистрали и формирования сигнала Ввод, который поступает через канальный приемник 5 на первый вход элемента И-НЕ 11 и информационный вход ШФ 12. Уровень сигнала на данных входах в этот момент высокий, что приводит к появлению активного сигнала на внутренней управляющей шине 38. Данный сигнал через первьш информационный вход канального приемника 27 высоким активным уровнем поступает на второй вход элемента И-НЕ 31. На первом входе элемента И-НЕ 31 в выбранном блоке 3 (сигнал с соответствующего выхода группы ШФ 20) также присутствует сигнал логической единицы. На третьем входе элемента И-НЕ 31 присутствует информационный сигнал, поступающий из магист- рали внешнего устройства 34 через коммутатор 29. Номер (адрес) сигнала поступает через группу информационных входов канального приемника 27 на управляющий вход коммутатора 29. Ком- мутатор может быть реализован на базе серийно выпускаемых ИМС серии К133 например К133 КПЗ, КП7. Таким образом, только в выбранном блоке 3 на первом и втором входах элемента И-НЕ 31 формируются условия (логические единицы), при которых его выходной сигнал определяется информационным сигналом на третьем входе. На выходах элементов И-НЕ 31 оставшихся М-1 блоков 3 формируется сигнал высокого уровня. При реализации элементов И-НЕ 31 на элементах, допускающих объединение выходов по схеме МОНТАЖНОГО ИЛИ (например, К133 ЛА7), сигнал на внутренней информационной шине 37 определяется выбранным информационным сигналом с магистрали 34 внешнего устройства. Сигнал с внутренней информационной шины 37 устройства пос- тупает через элемент НЕ 24 на первый вход элемента И-НЕ 26. Элемент НЕ 24 компенсирует инверсию информационного сигнала на элементе И-НЕ 31. На вто-ром входе элемента И-НЕ 26 в данный

момент времени присутствует разрешающий сигнал, так как на выходе элемента И-НЕ 11 формируется сигнал низкого уровня, инвертирующийся элементом НЕ 25 и, кроме того, запрещающий прохождение информации через элемент И-НЕ 23 и обеспечивающий на его выходе высокий уровень. Таким образом, сигнал, подаваемый на ЭВМ с выхода элемента И-НЕ 26, определяется информационным сигналом на внутренней ий- формационной шине устройства 37. Одновременно сигнал низкого уровня с выхода элемента И-НЕ 11 поступает на

j 0 5 Q л

,

э

5

0

первый вход элемента И-НЕ 17. При этом на вьгходе элемента И-НЕ 21 формируется- сигнал СИП, аналогично рассмотренному циклу ВЫВОД. Длительность задержки в данном случае определяется суммой времени распространения сигнала от выхода первого ШФ 12 до второго входа элемента И-НЕ 31 и времени распространения сигнала от выхода элемента И-НЕ 31 до выхода элемента И-НЕ 26. Для устойчивости работы устройства время задержки элемента 22 выбирается равным максимальному значению суммы в циклах ВЫВОД или ВВОД. ЭВМ, получив сигнал СИП, осуществляет прием информации по входу-выходу устройства 42 и затем снимает сигнал Ввод. Далее процесс завершается аналогично рассмотренному, т.е. в ответ на снятие сигнала Ввод устройство снимает сигнал СИП на выходе элемента И-НЕ 21, затем ЭВМ снимает сигнал СИА..

Формула изобретения

913

выхода ЭВМ, группа информационных входов коммутатора и информационные выходы канальных передатчиков i-ro (i 1,М) блока связи с внешним устройством образуют группы входов-выходов устройства для подключения к группе информационных входов-выходов i-ro внешнего устройства, при этом второй информационный выход бло ка связи с ЭВМ соединен с управляющим входом блока коммутации, второй информационный вход-выход которого соединен с выходом элемента И-НЕ и информационными входами триггеров группы 1-го блока связи с внешним устройством, группа информационных выходов блока связи с ЭВМ соединена с группой информационных входов канального приемника i-ro блока свя- зи с внешним устройством, третий, четвертый информационные выходы блока связи с ЭВМ соединены соответственно с первым, вторым информационными входами канального приемника i-ro блока связи с внешним устройст- вом, j-й информационный выход (j 5, М+5) блока связи с ЭВМ соединен с первым стробирующим входом дешифратора и первым входом элемента И-НЕ блока свяэ

i-ro (i 1, И) блока свяэ с внешни устройством, при этом в каждом блоке связи с внешним устройством первый информационный выход канального приемника соединен с вторым входом элемента И-НЕ, третий вход которого соединен с выходом коммутатора, группа управляющих входов которого соединена с группой информационных входов дешифратора и с группой информационных выходов канального приемника, второй информационный выход которого соединен с вторым стробирующим входом дешифратора, выходы которого соединены с синхровходами триггеров группы, выходы которых соединены с информационными входами регистра, информационные выходы которого соединены с входами канальных передатчиков группы, причем выход старшего разряд дешифратора первого блока связи с внешним устройством соединен с входом записи своего регистра и с входами записи регистров i-ro блока связи с внешним устройством (i 2,М), причем блок связи с ЭВМ содержит элемент сравнения, регистр адреса, дешифратор, две группы шинных формирователей, два шинных формирователя.

10

5 0 5 о

5

0

с

0

5

триггер, две группы канальных приемников, три канальных приемника, четы- ре элемента И-НЕ, элемент задержки, причем информационные входы первого, второго, третьего канальных приемников являются соответственно первым, вторым, третьим информационными входами блока связи с ЭВМ, информационные входы канальных приемников первой, второй групп образуют соответственно первую, вторую группу информационных входов блока связи с ЭВМ, выход первого элемента -И-НЕ является первым информационным выходом блока связи с ЭВМ, выход второго элемента И-НЕ соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ и является вторым информационным выходом блока связи с ЭВМ, выходы первого, второго шинных формирователей являются соответственно третьим, четвертым информационными выходами блока связи с ЭВМ, выход j-ro шинного формирователя первой группы является j-м (j 5, М+5) информационным выходом блока связи с ,ЭВМ, при этом в блоке связи с ЭВМ выход первого канального приемника соединен с информационным входом второго шинного формирователя и с первым входом четвертого элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ и с входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход второго канального приемника соединен с информационным входом первого шинного формирователя и с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И-НЕ, с разрешающими входами первого, второго шинных формирователей, с разрешающими входами щинных формирователей первой, второй- групп и с единичным выходом триггера, синхровход которого соединен с информационным выходом . третьего канального приемника, выходы канальных приемников первой групг пы соединены с первой группой входов элемента сравнения, выход которого соединен с информационным входом триггера, нулевой выход которого сое-; динен с входом записи регистра адреса, группа младших разрядов информационного выхода которого соединена с информационньми входами шинных

мирователей второй группы, информационные входы шинных формирователей первой группы соединены с группой выходов дешифратора, группа входов которого соединена с группой старших разрядов информационного выхода регистра адреса, группа информационных входов которого соединена с выходами канальных приемников второй группы, вторая группа входов элемента сравнения образует группу адресных входов устройства.

2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что блок коммутации содержит канальный приемник, два элемента И-НЕ, два элемента НЕ, причем

и

12

выход первого элемента И-НЕ и вход канального приемника образуют первый информационный вход-выход блока коммутаций, выход второго элемента И-НЕ и вход первого элемента НЕ образуют второй информационный вход-выход блока коммутации, первый вход второго элемента И-НЕ соединен с входом второго элемента НЕ и является управляющим входом блока коммутации, при этом в блоке коммутации выход канального приемника соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход первого элемента НЕ соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ.