Многоканальное устройство для подключения источников информации к общей магистрали Советский патент 1988 года по МПК G06F13/20 

1

00

IND

СП

Од

Изобретение относится к хщфровой вычислительной- технике, может быть использовано в системах, именядих несколько асинхронных источников информации, и является усовершенствованием известного устройства по а. с. № 1290325 Цель - повышение пропускной способности устройства. Цель достигается введением в каждый канал устройства элемента ИЛ1 1„ Устройство повьшает число сигналов фиксащ-ти заявок в каналах, уплотняя во времени передачу данных по магистрали о 11 i-ш.

ГЧ)

Изобретение относится к области I цифровой вычислительной техники, мо- |жет быть использовано в системах обработки данных для управления доступом к коллективно используемым ресурсам и является усовершенствованием уст ройствапо основному авт. св. № 1290325,

Цель изобретения - увеличение про- :пускной способности устройства за jC4eT формирования дополнительного Iсигнала Фиксация заявки, I На фиг.1 изображена структурная 1схема устройства на фиг о 2 - струк- турная схема каналаj на фиг,3-8 - Iфункциональные схемы блока вьщачи, узла буферной памяти, узла- синхрони- |зации, переключательных элементов и |Генератора сигналов опроса; нафиг.9

|размещение данных в ОЗУ; на фиг,10 и

111 - временные диаграммы записи дан|ных в ОЗУ канала и передачи данных

|каналом,

Устройство (фиг,1) содержит кана:лы 1, шину 2 обобщенной заявки, шину 3 входа/выхода сигнала приоритета,

:шины 4 и 5 входов/выходов сигнала

фиксации заявки и сигнала кольцевого

iопроса, входную шину 6 данных, шины

:7 и 8 управления каналом и синхросиг

Iналов, выходную шину 9 данных и вход

110 логической единицьи

Каждый канал 1 (фиг,2) содержит блок 11 вьздачи, триггер 12, шестой, пятый, четвертый и второй элементы И-НЕ 13-16, третий переключательный

;Элемент 17, первый и третий, элементы

;И-НЕ 18 и 19,- второй переключательны

элемент 20, генератор 21 сигналов оп|роса, первый переключательный элемен 22, внутренние связи 23-25 и внешние связи 36-44 канала 1,

Блок 11 вьщачи (фиг.З) содержит узел 45 буферной памяти, узел 46 синхронизации, элементы НЕ 47 и 48, элемент И 49, триггер 50, элемент И-НЕ 51 и элемент ИЛИ 52, внутренние связ 53-60 блока 11,

Узел 45 буферной памяти (фиг,4) содержит память (ОЗУ) 61, группу элементов И 62, регистр 63 конечного ад рес% мультиплексор 64, формировател импульса (бдновибратор) 65, схему 66 сравнения и счетчик 67 адреса.

Узел 46 синхронизации (фиг,5) содержит первый элемент И 68, триггеры 69 и 70, второй элемент И 71, элементы НЕ 72 и 73, третий триггер 74, первый элемент И-НЕ 75, элемент ИЛИ-НЕ

0

76, второй элемент И-НЕ 77, третий элемент И 78, усилительные элементы ИЛИ 79 и 80, третий элемент НЕ 8t, третий элемент И-НЕ 82,

Переключательные элементы 17, 20 и 22 (фиг,6 и 7) содержат элемент И-НЕ 83, элемент НЕ 84, элементы И 85 и 86, элементы И-НЕ 87-89, 0 Генератор 21 сигналов опроса

(фиг,8) содержит элемент НЕ 90, триггер 91, элемент ШШ-НЕ 92, элемент НЕ 93 и формирователи импульсов (од- новибраторы) 94 и 95, На чертежах йо- 5 казаны также элемент ИЛИ 96 и его вход 97,

Устройство работает следующим образом.

Сигнал на входе 10 (логическая 1) поступает в линию 34 через переключательный элемент -22 канала 1,, если на входе 44 присутствует сигнал включения, В противном случае логическая 1 по выходу 3i поступает на

вход следующего канала . Наличие сигнала на входе 44 свидетельствует о том, что данный канал 1 включен в комплекс каналов, организующих подключение источников информации к об5

о магистрали,

0

5

Таким образом, сигнал (уровня логического О) на втором выходе переключательного элемента 22 является одним из условий выработки сигнала кольцевого опроса в канале. Следовательно, только в одном канале может быть выработан сигнал кольцевого опроса, В шину 2 устройства поступают- сигналы заявок на выход в общую магистраль от всех каналов - источни ков информации. На вход 43 каждого канала 1 поступает сигнал заявки на подключение от одного источника информации. Сигнал фиксации заявок в шине 4 вырабатывается генератором 21 при наличии сигнала Лог,1 в шине 2 и сигнала (уровень логического О) на втором выходе переключательного

)

элемента 22,

Сформированный генератором 21 сигнал фиксации заявок через элемент |И-НЕ 19 поступает на вход записи триггера 12 и одновременно по шине 4 поступа0

5

ет на вход второго канала 1, Через элемент ИЛИ 96 и открытый элемент И-НЕ 18 и элемент И-НЕ 19 сигнал фиксации заявок поступает на вход записи триггера 12 и выход 4« канала 1

и т,д., через все каналы до выхода

3143

канала 1 , где сигнал фиксации заявок ,,

затухает на закрытом элементе И-НЕ 18. Проходяпщй по внутренним цепям канала (вход Ф31 - элементы ИЛИ 96, И-НЕ 18, элемент И-НЕ 19, выход ФЗО) сигнал фиксации заявок фиксирует (записывает) передним фронтом, в каждом канале, наличие заявки (Лог.Г) на подключение к общей магистрали, если она имеется в данный момент на информационном входе триггера 12,

Триггер 12 управляет переключательным элементом 17. Сигнал внутреннего кольцевого опроса на выходе 29 (ныработанный по заднему фронту сигнала фиксации заявок в линии 35 генератором 21) поступает на переключательный элемент 17. При наличии в триггере 12 заявки на подключение к общей магистрали сигнал кольцевого опроса поступает с выхода переключателя 17 через элемент И-НЕ 15 на вход записи триггера 69, тем самым запуская механизм выдачи информации в общую магистраль. По окончании цикла выдачи информации на выходе элемента И-НЕ 82 формируется сигнал кольцевого опроса в линии 25 (уровень

25 ных и порядок их размещения в ОЗУ 61 показаны на фиг.9. Первым словом мас сива данных является идентификатор массива. Он заносится в первую ячейку ОЗУ 61 (по нулевому адресу). В пологического О), который через эле- о следующих ячейках ОЗУ 61 размещается мент И-НЕ 16 поступает на вход 5

сам массив данных. Адрес последней ячейки ОЗУ 61, в которой размещается последнее слово выдаваемого массива, заносится в регистр 63 конечного адреса 63. Временная диаграмма записи конечного адреса в регистр 63 конечного адреса показана на фиг.Юа. На фиг.106 показана временная диаграмма записи информации в ячейки ОЗУ 61.

канала 1 (вход следующего в кольце канала). При отсутствии заявки в триггере 12 канала 1 сигнал кольцевого опроса поступает на выход 5, через выход 31 гер 69.

переключателя 17, минуя тригВ зависимости от сигнала включения на входе 44 канала сигнал кольцевого опроса с входа 5 может пройти через переключательный элемент 20 либо на вход 33 генератора 21 и элементы И-НЕ 13 и 14, либо на вход элемента И-НЕ 16

В первом случае (сигнал включения на входе 44 имеет уровень логической: 1) сигнал кольцевого опроса или регенерируется (если в генераторе 21 Существуют условия выработки сигнала кольцевого опроса), или поступает на выход 5 канала. При отсутствии заявки в этом канале (триггер 12 не взведен, т.е. уровень логического О на прямом выходе) сигнал кольцевого опроса через элементы И-НЕ 14 и 16 поступает на выход 5, а при наличии заявки в триггере 12 сигнал кольцевого опроса через элементы И-НЕ 13 и 15 поступает в блок 11 ,

Во втором случае (сигнал включения на входе 44 имеет уровень логического О, что означает выключение канала из числа передатчиков магистрали) сигнал кольцевого опроса поступает на выход 5 канала через элемент И-НЕ 16. Это означает, что данный канал отключен и сигналы приоритета (П1), фиксации заявок (ФЗ), кольцевого опроса (ко), просто транслируются через этот канал дальше, по цепочке, на вход следующего канала.

Описанная выше логика работы многоканального устройства синхронизирует работу всех каналов и непосредственно включает механизм вьщачи данных из канала в общую магистраль. В каждом канале запись, хранение и вьщача

данных в общую магистраль происходит через блок 11.

Необходимые для вьщачи в общую магистраль данные предварительно заносятся в ОЗУ 61 канала. Структура данных и порядок их размещения в ОЗУ 61 показаны на фиг.9. Первым словом массива данных является идентификатор массива. Он заносится в первую ячейку ОЗУ 61 (по нулевому адресу). В последующих ячейках ОЗУ 61 размещается

о следующих ячейках ОЗУ 61 размещается

0

5

0

5

сам массив данных. Адрес последней ячейки ОЗУ 61, в которой размещается последнее слово выдаваемого массива, заносится в регистр 63 конечного адреса 63. Временная диаграмма записи конечного адреса в регистр 63 конечного адреса показана на фиг.Юа. На фиг.106 показана временная диаграмма записи информации в ячейки ОЗУ 61.

Вьщача массива в общую магистраль . происходит в том порядке, в каком он записан в ОЗУ 61, т.е. первым вьщает- ся индентификатор, затем первое слово массива, затем второе и т.д. Содержимое счетчика 67 (адрес ОЗУ 61) увеличивается на единицу с каждым вьща- ваемым словом (вход +1 Сч 53). Выдача продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика 67 (постоянно увеличиваясь) не будет равно содержимому регистра 63. При их равенстве с выхода схемы 66 сравнения выдается сигнал логической единицы (СхСр 55). И вьщача информации в магистраль прекращается. На фиг.11 приведена подробная временная диаграмма передачи сигнала каналом устройства,

Вся временная диаграмма разбита на три части. В первой (верхней) показан процесс.запроса передачи каналом устройства. Во второй части показана реакция канала, имеющего высший приоритет на этот запрос И в тре™ : тьей, основной,- части диаграммь показан весь процесс вьщачи массива дан- в общзпо магистраль устройства каналом.

Организация передачи информации ю в общую магистраль каналом начинается с сигнала Пуск на входе 43, По пе- ргднему фронту этого сигнала переключается триугер 50 и через элемент ИЛИ 52 выставляет сигнал заявки в шину 2,

уровень в линии 54 Строб, а логическая 1 на прямом выходе триггера 70 подготавливает элемент И 71 к пропуску импульса частоты F, который через элемент ИЛИ 79 вьщается в шину 56 (сигнал С1) и шину 4 ФЗО, Одновременно с этим сигналом из ОЗУ 61 выдается содержимое первой ячейки, где хранится идентификатор, массива данных, т.е. имйульс Cf является импульна шине канал Ь , имеющий выс01п;новременно по переднему фронту сигнала Пуск запускается одновибратор 65 и вырабатьшает импульс установки в исходное состояние (импульс сброса) сметчика 67. Перепад из уровня логического О в, логическую 2| поступает в канал 1 , ший приоритет. Этот перепад через эпемент 93 поступает на инвер- С|ный вход одновибратора 94,, которьй ф{ормирует на выходе импульс фиксации заявок в каналах устройства и через элемент И-НЕ 19 выдает его на выход канала 4 . По заднему фронту этого 14мпульса запускается одновибратор 5, который форкирует импульс кольце-- цого опроса.

Сигнал (импульс) кольцевого опрог- da через переключающий элемент 17, элемент И-НЕ 16 поступает па выход йанала 5

я;вку на передачу, получает по цепоч- KJe сигнал фиксации заявки (Ф31), который поступает на его вход 4. Перед- ним фронтом сигнал Ф31 фиксирует заявку на передачу в триггере 12 канала f (на прямом выходе триггера 12 устанавливается уровень логической 1) И затем сигнал фиксации заявки через элементы И-НЕ 18 и 19 транслируется по цепочке дальше, на вход следующего канала

Затем поступивший в 1-й канал сигнал кольцевого опроса (по входу К01) через переключательный элемент 20, элементы И-НЕ 13 и 15 переключает передним фронтом триггер 69 и уставав™ ливаёт на его инверсном выходе уровень логической По заднему фронту канальной частоты Ff, происходит перепись логической 1 с триггера 69 на триггер 70, Логический О с инверсного плеча триггера 70 через элемент Й-НЕ 75 устанавливает разрешающий

15

20

30

сом сопроволсдения идентификатора массивае Задним фронтом сигнал 01 переключает триггер 74, которьй уровнем логического О со своего прямого выхода, через элемент И-НЕ 75 поддерживает разрешающий уровень логической 1 в линии 54 Строб и одновременно импульсом частоты F через элемент И-НВ 77 сбрасьшается триггер 69 и триггер 70. Логическая 1 на инвер- .сном выходе триггера 74 подготавлиft

вает элемент И 78 к пропуску импуль--- сов частоты F, которые, проходя че 25 рез элементы И 78, 11Ш 80 вьщаются в шину 57 (сигналы С2), Каждый выда- ваемьй импульс С2 сопровождает (Стро- бирует) содержимое ячеек ОЗУ 61.

Выработанный сигнал С1 через элемент ИЛИ 96 гЕоступает в цепь .4 сигнала ФЗО, В то время, пока идет выдача данных, из i-ro передатчика (обработка заявки), новьй сигнал на входе 4 фиксирует новые заявки, появившиеся . . в каналах 1 за это время и подтвержКанал , выставивший за- дает старые, А выработанный i-м каналом сигнал КО в шине 5 обслуживает и эти вновь зафиксированные заявки,. тем самым повьшая пропускную способность магистрали, так как передача данных из последующих каналов в этом случае начинается сразу после окончания передачи i-м каналом.

На элементе ШШ-НЕ 76 из сигналов С1 и 02 формируются сигналы счета (+1Сч,53) для счетчика 67. Сигналом Готовность на входе 42 подключается (на все время выдачи) через мультиплексор 64 к адресному входу ОЗУ 61 содержимое счетчика 67, Таким образом, содержимое ОЗУ 61, начиная с нулевой ячейки, последовательно подключается через элемент И 62 к шине 9 данных. После вьщачи предпоследнего слова массива содержимое счетчика 67 становится равным содержимому регистра 63 и поэтому сигнал Лог, 1 с выхода схемы 66 сравнения разрешает одновременно с выдачей последнего им40

45

50

55

уровень в линии 54 Строб, а логическая 1 на прямом выходе триггера 70 подготавливает элемент И 71 к пропуску импульса частоты F, который через элемент ИЛИ 79 вьщается в шину 56 (сигнал С1) и шину 4 ФЗО, Одновременно с этим сигналом из ОЗУ 61 выдается содержимое первой ячейки, где хранится идентификатор, массива данных, т.е. имйульс Cf является импульпульса сопровождения данных С2 вьда- чу через элементы И-НЕ 82, ИЛИ-НЕ 81 сигнала КП в линию 58. Этот сигнал свидетельствует об окончании передачи массива даннь к в общую магистраль По переднему фронту сигнала КП через элемент И А9 сбрасывается триггер 50 а с ним и сигналы Готовность в линии 42 и Заявка в шине 2. В то же время сигнал КП через элемент И-НЕ 16 выдается дальше по цепочке в виде импульса кольцевого опроса по выходу 5 КОО i-ro канала.

На этом заканчивается цикл передачи данных i-M каналом в общую магистраль.

Таким образом, из-за асинхронного характера появления сигналов запроса передачи (заявок) возникает следующая ситуация. Появившаяся первая заявка вызывает срабатывание цепи формирования сигналов ФЗ и КО в канапе с высшим приоритетом. Сигнал ФЗ, проходя по всем каналам, фиксирует передним фронтом наличие заявок на пе редачу. А заявки, пришедшие чуть позже этого, не зафиксируются, так как передний фронт сигнала ФЗ уже прошел. Поэтому обслуживается только зафиксированная заявка, а сигнал кольцевого опроса обходит впустую все остальные каналы устройства и возвращается в канал с высгаим приоритетом. Там он обнаруживает, что в системе в шине Заявка остался запрос на обслуживание. И передатчик с выспгам приоритетом вновь запускает цепь формирования сигналов фиксации заявки ФЗ и кольцевого спроса КО. Они вновь зафиксируют заявки, поступившие к этому времени в устройство и начинают их обработку. Тем самым каждьм раз теряется время на начальный этап формирования сигналов ФЯ и КО. А при большой

интенсивности поступления заявок на пе- . динены соответственно с дополнительредачу и их асинхронности получается, что заявки одних каналов обрабатываются

0

5

0

5

быстрее/ чем других. Это приводит к накоплению заявок в каналах, увеличению непроизводительных потерь; времени за счет наличия в системе единственного механизма формирования сигнала ФЗ, т.е. требуется специальное время на формирование и распространение сигнала ФЗ по каналам устройства, причем это время последовательно входит в общее время фиксирования и обработки заявок в канале (т.е. суммируется с временем обработки заявки), увеличивая тем самым непроизводительное время и уменьшая пропускную способность устройства. А в предлагаемом устройстве каждый канал может формировать сигнал ФЗ в начале обработки своей собственной заявки. При этом фиксирование новых заявок этим сигналом ФЗ происходит параллельно во времени с вьщачей данных каналом, так как сигнал ФЗ образуется от сигнала С1, которьш вырабатьшается первым, а вьщача данных начинается после этого и сопровождается сиьгхроимпульсами С2. Именно этот эффект и позволяет увеличить пропускную способность устройства.

Формула изобретения

Многоканальное устройство для подключения источников информации к общей магистрали по авт. св.№ 1290325, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения пропускной способности устройства, в него в каждый канал введен элемент ИЛИ, причем первый вход элемента ИЛИ i-ro (,n) канала соединен с выходом третьего элемента И-НЕ (i-l)-ro канала, первый вход элемента ИЛИ первого канала соединен с выходом третьего элемента И-НЕ п-го канала, в каждом канале второй вход и выход элемента ИЛИ соеным выходом узла синхронизации и первым входом первого элемента И-НЕ.

Фиг. 1

Фиг.г

Фи.д

W

A J) %r

36

37

D С

h

J)

65

Q

vi

53

16

f6

6f

62

63

67

66

I

5

t

55

4k

KOI

5L-1

т

di-l

Фц,.6

85

J2

1 53

Л

п

87

3i4

no

3L

ZB

27

Z9

h

91

JJ

J4

90

l

89

W

n

J/

Фаг. 7

D

li

ffS

n.

J

9

29

2 Фиг. 8

Включение

«

отовнасти А

42

fJycK Заявка

1

П1 ФЗО

коо ФЗП кои.

5t

h

5i-

J2

69

П П m П П П

Г F Тг

С1 Тг

сг .

1Сч СхСр ,

кп .

fnpof

анн(е, Ф301, KOOi.

40

60

П П n П П П

59

70

66

7f

1 l

53

55

8

55

I-I m I-1 r

П П П

П П П

П

S

г§

м I

1

f-ljt

и |-||| I $11

J ч

П

П

П

I-1 r

П П

П П

р±:

Ьч

П 1 П

f

й t

sll

v

,

П