Устройство для сопряжения ЭВМ с общей магистралью Советский патент 1988 года по МПК G06F13/24 

;, I i

SiBi33

Чалт

Изобретете относится к вычислительной технике и может быть использовано в многомашинных или многопроцессорных вычислительных системах с магистральной структурой обмена информацией.

Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат.

На фиг. I приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема дешифратора адреса; на фиг. 3 - структурная схе.ма блока захвата магистрали; на фиг. 4 - структурная схема блока прерывания; на фиг. 5 - пример использования устройства для сопряжения.

Устройство содержит (фиг. 1) общую шину I ЭВМ, общую магистраль 2 обмена, содержащую щину 3 адреса, щину 4 данных, шину 5 захвата источника, шину 6 захвата прие.мпика, шину 7 синхронизации источника, шину 8 синхронизации приемника, приемопередатчики 9, 10, приемник 1 1, дешифратор 12 адреса, регистр 13 команд, регистр 14 состояния, регистр 15 адреса приемника, ре- истр 16 данных источника, триггер 17, регистр 18 данных приемника, триггер 19, регистр 20 адреса, адресный вход 21, группу элементов И 22, блок 23 захвата магистрали, триггер 24, передатчик 25, элемент НЕ 26, элемент 27 сравнения, передатчик 28, элемент НЕ 29, элемент И 30, элемент И 31, блок 32 прерывания.

Дешифратор 12 адреса содержит (фиг. 2) адресный вход 33, элемент 34 сравнения, регистр 35, дешифратор 36 кода, триггер 37, 1 руппу элементов И 38, элемент ИЛИ 39, элемент ИЛИ 40.

Блок 23 захвата магистрали содержит (фиг. 3) группу элементов И 41, передатчики 42, приемники 43, группу элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44, элемент ИЛИ-НЕ 45, группу элементов ИЛИ 46, группу элементоЕ И 47, элемент И 48, одновибратор 49.

Блок 32 прерывания содержит (фиг. 4) эле.мепт НЕ 50, группу элементов И 51, элемент ИЛИ 52, триггер 53, элемент 54, триггер 55, элемент ИЛИ 56, регистр 57 вектора прерывания, элемент ИЛИ 58, выход 59 предоставления прерывания.

На фиг. 5 обозначены устройства 60 для сопряжения и ЭВМ 61, входящие в вычислительную систему.

Устройство работает следующим обра- зо.м.

В начальный .момент производится установка триггеров 19, 24, 37, 53, 55, регистров 13, 35 в нулевое состояние, триггера 17 - в единичное состояние, на входы регистра 20 подается код приоритета устройства на подключение к магистрали обмена. В магистрали 4 данных устанавливается исходное состояние, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 45 - единичный сигнал, иа выходах элементов ИЛИ 46, И 47 - единичный сигнал, ко0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

торый подается на входы элементов И 41 (цепи начальной установки на чертежах не показаны). Устройство для сопряжения является внешним устройством для ЭВМ и представляет пять программно-доступных регистров; регистр 13 команд ЭВМ, регистр 14 состояния устройства, регистр 15 адреса приемного устройства, регистр 16 данных ис- точника р&гистр 18 данных прие.мника.

Обращение к данным регистрам со стороны ЭВМ осуществляется путем установки на адресных щинах общей, шины адреса одного из регистров и селекции установленного адреса дешифратором 12 адреса. На первых входах 33 элемента 34 сравнения установлен групповой адрес регистров, представляющий код старших разрядов адресов регистров. В момент установки на обшей шине адреса регистра на выходе элемента 34 сравнения формируется единичный сигнал, который записывается в триггер 37 единичным сигналом, стробирующим адрес. Этим же сигналом код, младших разрядов адреса записывается в регистр 35 и поступает на входы дешифратора 36 кодов, который имеет пять выходов и формирует единичный сигнал только на выходе, соответствующем регистру, к которому осуществляется обращение. На. выходе элементов И 38 единичный сигнал фор.мируется в мо.менты установки на общей шине сигналов, стробирующих данные, на выходе элемента ИЛИ 39 формируется ответный сигнал устройства при обращении ЭВМ к регистра.м устройства. Единичным сигналом с выхода эле.мента ИЛИ 40, формируемым при чтении регистров, осуществляется подключение общей шины к выхо- да.м регистров 14, 18, 57, нулевым сигнало.м осуществляется подключение общей шины через приемники к входам регистров 13, 15, 16.

Для захвата .магистрали об.мена ЭВМ обращается к регистру 13 команд и устанавливает в перво.м разряде регистра сигнал «Запрос и единичный сигнал во втором разряде регистра 13, или сообщение является срочным. Сигнал «Запрос поступает на вход записи регистра 20 и на вторые входы элементов И 22. Если общая .магистраль 2 обмена свободна, то па шине 5 источника и.меет место нулевой сигнал, на третьих входах элементов И 22 - единичный потенциал, поэтому в случае свободной .магистрали 2 обмена в момент установки сигнала «Запрос с выходов регистра 20 на входы блока 23 захвата магистрали через элементы И 22 начинает поступать код приоритета данного устройства на подключение к магистрали обмена.

Рассмотри.м работу блока 23 захвата магистрали в случае одновременного поступления сигнала «Запрос сразу в нескольких

устройствах сопряжения, подключенных к магистрали, или, что то же самое, при наличии запросов в нескольких устройствах в момент освобождения магистрали обмена.

В момент формирования сигнала «Запрос с выходов регистра 20 кЪд приоритета и бит срочности (если сообщение срочное), через элементы И 22, группу элементов И 41 и передатчики 42 поступают в магистраль 4, где устанавливается результирующий потенциал монтажного ИЛИ и во всех устройствах, подключенных к общей магистрали 2 обмена, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 45 формируется нулевой потенциал. Данный элемент ИЛИ-НЕ 45, а также элементы ИЛИ 46 предназначены для исключения прохождения сигналов с выходов элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 на входы элементов И 47 на время переходных процессов, возникающих из-за различия пути прохождения сигналов на первые и вторые входы элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44. С помощью элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 осуществляется сравнение в каждом разряде потенциала бита приоритета данного устройства и результирующего потенциала, который имеет место в общей магистрали обмена. В старщих разрядах осуществляется сравнение бит срочности. Если потенциалы старших бит совпадают, то на выходе элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 формируется единичный потенциал, который поступает на входы элементов И 47 и 41 и разрешает дальнейшую выдачу в магистраль 4 бит приоритета из данного устройства.

Если потенциалы бит в старщем разряде не совпадают, то на выходе элемента ЭКВИ- Fi.AJlEHTHOCTb 44 старшего разряда формируется нулевой потенциал. Это означает, что в общей магистрали обмена одновременно подключается аналогичное устройство с более высоким приоритетом, чем данное. В этом (аучае на вход элементов И 47 с выхода старшего элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ) 44 поступает нулевой сигнал, который с гюмощью элементов И 41 блокирует выдачу кода приоритета из данного устройства. Если в устройстве потенциалы старших бит совпали, то осуществляется сравнение потенциалов бит следующих младших разрядов. Если в каком-то разряде потенциалы бит не совпадают, то на выхода элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 в данном разряде формируется нулевой сигнал, который подается на входы элементов И 41 данного и младших разрядов и отключает выходы регистра 20 младших разрядов от магистрали обмена с помощью элементов И 41 младших разрядов. После сравнения кодов приоритета во всех разрядах только в одном устройстве на выходе младшего элемента И 47 останется единичный сигнал, который поступает на информационный вход триггера 24.

На синхровход данного триггера поступает сигнал с выхода одновибратора 49. который запускается в случае свободной магнстра ли обмена (на магистрали 5 - ifyлeвoй сис- нал), после формирования отрицательного перепада на выходе элемента ИЛИ-НЕ 45 i; формирует импульс, длительность KOTOpoi o больше времени срабатывания элементов И 41, 47, ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44, необхоQ димых для определения устройства с максимальным приоритетом. Задним фpoнтo i импульса с выхода одновибратора 49 ед ип1ч- ный сигнал с информационного входа, соединенного с выходом элемента И 47, записывается в триггер 24. Единичный си1-нал о вы хода триггера 24 характеризует данное устройство как источник и переводит в активное состояние выходы регистров 15, 16. : гак ко через передатчик 25 поступает на . 5, откуда через элемент Не 26 во всех ycrpofi0 ствах, подключенных к магистра;; обмен;- ., поступает на вход элемента И 22. отклиг ктег выходы блока 23 захвата MariioTpa.:: о. ;а- гистр;:ли 4 и блокирует в дальнсЙ11;см роботу блока 23 захвата магистра,;:;.

После установки триггера 24 в .

состояние в первом разряде регистра 4 стояния находится единичный потенциа:, торый характеризует да}-гное -/стройстно как источник сообщения в магистраль ,s-- После обрахцения к регистру 4 сосго. и

0 и анализа единичного первого разряда намного регистра ЭВЛ 1 обращается к ,-тру 15 адреса приемника п зап:1сычает : ; о: ;л код адреса приемного устройств;;;, -. когсрое необходимо пере;1,авать coooiiiCiiiic. JJ.a;i: ;,in код поступает на UIHHV 3 и ;ia, ;ee in нсох

5 устройствах сопряжения на песнью ; i;;ui; элемента 27 срав11сния. на вторые входы которого поступает код адреса устропстиа о; носительно ,магистра;1я ooNiCHa, coiru-i- дении кодов на выходах э; еме:; 3 а 1:7 i-jiuHHoд ния формируется единичпь;; спп-а,. ко-то- рый подается на второй разря; регистра 14 и характеризует устройство как ир1:смп Гк ео- обшения. Кроме того, едишгчныГ eni-iia.i е выхода эле.мента 27 cpaBiseHUfi чсрс- пене датчик 28 поступает па шин;, б -; ;ianee lu)

5 всех устройствах на вход элемопеа II 3 Еслн устройство является iiCTC--:i i-;iv;;: ; сообщения (триггер 24 установлс н tMiibiiiiiy i, то в данном устройстве ел,-- ничный сигнал на Sbixozie э;Ie iei;т;; 1 3, который поступает на вход рег.четра И стояний и характерпз ст готовность ного устройства к приему сообщен :. ЭВМ- источник обращается к регистру о дяпны ; и устанавливает isa шине .:х гаирс рма- цию. Сигналом с выхода дс инфратора 12

5 адреса осуществляется запись кнформацип в регистр 16 и установка триггера 7 в нулевое состояние, Мнформацг Я с выхсхга регистра 16 поступает в магистра; ь - и; ;,,члее в приемном устройстве на входы регистра 18. Единнчный перепад с нулевого выхода триггера 17 с некоторой задержкой в элементе И 30 поступает в магистраль 7. Если устройство является приемником (на выходе элемента 27 сравнения, на информационном входе триггера 19, на входе установки режима записи регистра 18 находится единичный сигнал), то данный перепад подается на входы записи триггера 19 и регистра 18. Установка триггера 19 в единичное состояние означает, что в приемный регистр 18 записаны данные. Единичный сигнал с выхода триггера 19 поступает на пятый разряд регистра 14 состояния и в магистраль 8 и далее осуществляет в устройстве-источнике установку в единицу триггера 17. Это означает, что регистр 16 готов к приему от ЭВМ нового сообщения. В ЭВМ- приемнике осуществляется анализ пятого разряда регистра 14 состояния и при единич- HO.V1 сигнале в данном разряде чтения содержимого регистра 18 и сброс триггера 19 в нулевое состояние.

Если в устройстве-источнике в регистре 16 данных записано очередное сообщение и триггер 17 установлен в ноль, то после чтения регистра 18 и установки в устройстве- приемнике триггера 19 в нулевое состояние па вход элемента И 30 через элемент НЕ 29 поступает единичный потенциал, при этом единичный сигнал, стробирующий данные с нулевого выхода триггера 17 через элемент И 30, поступает в магистраль 7 и далее за- П сывает в устройстве-приемнике информацию в регистр 18 и устанавливает триггер 19 в единичное состояние. После обмена массивами требуемой длины ЭВМ-источник обращается к регистру 13 команд и устанавливает в первом разряде нулевой сигнал, а в третье.м разряде - единичный сигнал. Это означает конец обмена информацией и приводит в устройстве-источнике к сбросу триггера 24 и к блокировке выходов регистров 15, 16, а в устройстве-приемнике - формирование нулевого сигнала на выходе элемента 27 сравнения. Освобождение магистрали 2 приводит к тому, что устройства, имеющие запрос на подключение, осуществляют выдачу через элемент И 22 и блок 23 захвата магистрали кодов приоритета, и процесс обмена информацией между устройств ами повторяется.

Кроме программного режима устройство для сопряжения может осуществлять обмен с ЭВМ по прерываниям. Регистр 13 команд содержит три разряда разрещения прерываний: четвертый разряд разрещепия прерывания устройства источника, пятый разряд разрешения прерывания начала обмена устройства приемника, щестой разряд разрещения прерывания конца обмена устройства приемника.

В режиме прерывания устройство для сопряжения работает следующим образом. В устройстве-источнике одновременно с установкой сигнала «Запрос в первом разряде регистра 13 команд ЭВМ устанавливает единичный сигнал разрещения прерывания источника в четвертом разряде. После занятия магистрали 2 в момент установки триггера 24 в единичное состояние осуществляется установка триггеров 53 и триггера 55 в единичное состояние единичным перепа- до.м с выхода элемента И 51-1, при этом в общую магистраль 1 с нулевого выхода триггера 53 передается сигнал требования прерывания, в ответ на который ЭВМ формирует

5 сигнал разрещение прерывания. Данный сигнал через элемент ИЛИ 56 осуществляет сброс триггеров 53, 55 в нулевое состояние и переводит в активное состояние выходы регистра 57 вектора прерывания, которые

0 подключаются к общей магистрали 1. После чтения вектора прерывания источника ЭВМ переходит на подпрограмму источника, запрещает все прерывания и осуществляет обращение к регистра. 16, 18 и анализ четвертого разряда регистра 14. В устройстве-при5 емнике ЭВМ всегда разрещает прерывание

начала приема путем установки единичного

сигнала в пятом разряде регистра 13. В мо мент фор.мирования единичного сигнала на

выходе элемента 27 сравнения единичны.м пе0 репадом с выхода элемента И 51-2 осуществляется установка триггеров 53, 55 в единичное состояние и выдача вектора прерывания начала приема приемного устройства. После анализа данного вектора прерывания ЭВМ переходит на подпрограмму

5 приема: запрещает прерывание начала приема путем записи нулевого сигнала в пятом разряде регистра 13, разрешает прерывание конца приема путем установки единичного сигнала в шестом . разряде регистра 3 и

л осуществляет анализ пятого разряда регистра 14 команд и чтение содержимого регистра 18. Когда устройство оканчивает обмен и освобождает общую магистраль об.мена 2, на выходе элемента 27 сравнения формируется нулевой сигнал. Это приводит к уста5 новке триггеров 53, 55 в единичное состояние по единичному перепаду с выхода элемента И 51-3, к формированию сигнала запроса прерывания и установки вектора прерывания конца прие.ма приемного устройства.

По данно.му вектору ЭВМ переходит на подпрограмму прерывания конца приема и устанавливает нулевой сигнал в щестом разряде регистра 13 команд.

Если устройство для сопряжения не вы5 ставляло сигнал требования, прерывания, то

в момент прихода сигнала подтверждения

прерывания данный сигнал через эле.мент

ИЛИ 58 поступает на выход 59 для других

устройств, подключенных к общей шине и выставивших требование прерывания.

Таким образом, данное устройство позволяет осуществлять обмен .информацией между любыми ЭВМ, входящими в состав вычислительной системы (фиг. 5) массивами любой переменной длины, причем в случае попытки одновременногого подключения к магистрали нескольких устройств для сопряжения осуществляется арбитраж приоритетов на подключение и выделение устройства с максимальным приоритетом. Остальные устройства, имеющие запрос на подключение, от магистрали отключаются до ее освобождения. Обмен информацией между ЭВМ и устройством для сопряжения может осуществляться либо в программном режиме, либо по прерываниям.

Формула изобретения

Устройство для сопряжения ЭВМ с общей магистралью, содержащее дещифратор адреса, блок прерывания, регистр команд, регистр состояния, регистр данных источника, регистр адреса, блок захвата магистрали, причем первая группа информационных входов и группа информационных выходов блока захвата магистрали образуют группы входов и выходов устройства для подключения к информационной шине общей магистрали, группа информационных входов регистра адреса образует группу адресных входов устройства отличающееся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, в него введены два приемопередатчика, приемник, два передатчика, регистр адреса приемника, регистр данных приемника, элемент сравнения, три триггера, два элемента И, два элемента НЕ, группа элементов И, причем первый, второй информационные выходы, информационный вход и группа ин- формацуонных входов первого приемопередатчика являются выходами, входом и группой входов устройства для подключения соответственно к входу требования прерывания, синхровходу, выходу разрешения прерывания и к группе управляющих входов ЭВМ, группа информационных входов приемника образует группу входов устройства для подключения к группе адресных выходов ЭВМ, группа информационных входов- выходов второго приемопередатчика образует группу входов-выходов устройства для подключения к группе информационных входов-выходов ЭВМ, группа информационных выходов регистра данных источника и группа информационных входов регистра данных приемника образуют группы выходов и входов устройства для подключения к информационной шине общей магистрали, группа информационных выходов регистра адреса приемника и первая группа информационных

0

5

0

5

0

5

0

5

входов элемента сравнения образуют группы выходов и входов устройства для подключения к адресной шине общей магистрали, информационный выход первого передатчика и вход первого элемента НЕ являются выходом и входом устройства для подключения к шине захвата источника общей магистрали, информационный выход второго п ередат- чика и первый вход первого элемента И являются выходом и входом устройства для подключения к шине захвата приемника общей магистрали, синхровход первого триггера, соединенный с в.ходом записи регистра данных приемника, и выход второго элемента И являются входом и выходом устройства для подключения к шине синхронизации источника обшей магистрали, единичный выход первого триггера, соединенный с первым информационным входом регистра состояния, и синхровход второго триггера, соединенный с входом второго элемента НЕ, являются выходом и входом устройства для подключения к шине синхронизации прилл.ника общей магистрали, при этом rpyniu- гикрор- мациопных выходов приемника соединена с группой информационных входов деишфра- тора адреса, группа управляющих входов и первый выход которого соединены соответственно с группой информационных выхо.ю; и с первым информационным входом первого приемопередатчика, второй ш-фоо-. онный вход и информационны.й выход кити- рого соединены соответственно с );i,OM требования прерывания li с входом pa,roeii,e ния прерывания блока прерывания, выход ответного сигнала которого сосди.неи с I-H- формационным входом дешифратора адрес;;, второй выход которого соеди1 он с .1Я1о- щим входом второго приемопередатчика, группа информационных выходов которого соединена с группами информаиионных входов регистра команд, регистра адреса приемника и регистра данных источника. rpy:i- па информационных выходов регистра ;i. ных приемника соединена с грх нно HHijmpMa- ционных выходов регистра состояния, о группой информационных входов второго приемопередатчика и с группой выходоЕ вектора прерывания блока прерывания, грунна разрешающих входов которого соедянена с группой информационных выходов регистра команд, вход записи которого соеди е11 с третьим выходом дешифратора адреса, четвертый выход которого соединен е входом чтения регистра состояния, второй иифорг..а- ционный вход которого соединен е выходом первого элемента И, второй вход которого соединен с третьим информационн.ым входом регистра состояния, с входом чтеш я регистра адреса приемника, с информационным входом второго триггера, с вх;,дом чтения регистра данных источника, е информационным входом первого передатчика, е

единичным выходом третьего триггера и с первым входом запроса прерывания блока прерывания, второй вход запроса прерывания которого соединен с четвертым информационным входом регистра состояния, с информационным входом первого триггера, с информационным входом второго передатчика, с входом разрешения записи регистра данных приемника и с выходом элемента сравнения, вторая группа информационных входов которого соединена с группой млад- идих разрядов первых входов элементов И группы и с группой информационных выходов регистра адреса, информационный вход которого соединен с первым информационным выходом регистра команд, второй информационный выход которого соединен с вторыми входами элементов И группы и с входом записи регистра адреса, информа- циоь ный выход которого соединен со стар- разрядом первых входов элементов И груш, третьи входы которых соединены с вы

5

0

ходом первого элемента НЕ и с разрешающим входом блока захвата магистрали, вторая группа информационных входов которого соединена с выходами элементов И группы, разрешающий и тактовый выходы блока захвата магистрали соединены соответственно с информационным входом и синхро- входом третьего триггера, нулевой вход которого соединен с третьим информационным выходом регистра команд, вход чтения регистра данных приемника соединен с нулевым входом первого триггера и с пятым выходом дешифратора адреса, шестой выход которого соединен с входом записи регистра данных источника и с нулевым входом второго триггера, нулевой выход которого соединен с информационным входом регистра состояния и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго эле,мента НЕ, седьмой выход дешифратора адреса соединен с входом записи регистра адреса приемника.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в многомашинных или многопроцессорных вычислительных системах с магистральной структурой обмена информацией. Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат. Устройство содержит два пpиe,o- передатчика, приемник, два передатчика, дешифратор адреса, регистр команд, регистр адреса приемника, регистр состояния, регистр данных источника, регистр данных при емника, регистр адреса, блок прерывания, блок захвата магистрали, три триггера, два элемента И, группу элементов И, два элемента НЕ, элемент сравнения. 5 ил.

X

срае.2

Фие.Ъ

60

61

Составитель С. Пестмал

Редактор М. ЦиткинаТехре-д И. Верес Корректор А.

Заказ 5556/51Тираж 704Подписное

ВНИИПИ 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

ае.

60

60

Фиг. 5