Многоканальное устройство для подключения абонентов к общей магистрали Советский патент 1989 года по МПК G06F9/50 G06F13/36 

I

Изобретение относится к вычисли- .тельной технике и может быть применено для создания многомашинных и многопроцессорных вычислительных комплексов, использу-ощих для обмена данными общую магист аль,

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет обеспечения для наиболее приоритетных абонентов выполнения заявок на обмен по общей магистрали за время не выше допустимого.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит шину 1 разрешения, шину 2 запрещения, каналы 3, шину 4 блокировки, каждьй из каналов 3 содержит элемент 5 задержки, триггеры 6-9, элементы И 10-13, элементы ИЛИ 14 и 15, группы входов 16 устройства, входы 17 запросов устрой- ства сигнальные выходы 18 устройства, входы конца обслуживания устройства 19, формирователь 20 импульсов, регистр 21 приоритета, элемент ИЛИ 22, узлы 23 задержки, каждый из которых содержит элементы И 24 и 25 и элемент 26 задержки, формирователь 27

.

а ISD

со

импульсов, формирователь 28 импульсов, триггеры 29-31, счетчики 32 и 33, элементы И 34-37, элемент 38 задержки, генератор 39 импульсов, парный 40 и второй 41 элементы НЕ, элемент И 42, элемент НЕ 43, регистр 44 схему 45 сравнения, группы входов 46 ц 47 первого и второго времённьк интервалов устройства, группы входов 4J8 кода уставки устройства, выход 49 /прерывания устройства, регистры 50 и 51 кода времени, схемы 52 и 53 сравнения.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 6 - 9 и 29 - 31, счетчики 32 и 33, регистры 50 и 5 обнулены, на шинах 1, 4 и 4 установлены сигналы 1. I На регистры 21 приоритета от соответствующих абонентов по соответ- с|твующим входам 16. кодом заносятся фды приоритетов абонентов, которые i|e могут быть одинаковыми, но при Цастройке. вычислительной системы мо- г1ут оперативно изменяться, причем Абонентам, выполняющим наиболее от- етственные задачи (работающим, например, в реальном времени), при- йваиваются наиболее низкие значения В1ОДОВ приоритетов, т.е. они становятся наиболее приоритетными.

На регистры 44 по соответствующим входам 48 заносятся одинаковые Значения кодов уставки. При настройке системы значение -кода уставки мо- ет быть изменено.

На регистры 50 и 51 по соответствующим входам 46 и 47 для абонентов, йьшолняющих наиболее ответственные Задачи (работающих в реальном времени), заносятся двоичные коды допустимых времен обслуживания и разрешенных времен обмена соответственно, причем наиболее приоритетному абоненту должно соответствовать и меньшее допустимое время обмена, при Настройке системы значения этих ко дов также могут оперативно изменять- У1.

Таким образом, в устройстве/ существуют две группы каналов 3.

В зависимости от -соотношения значений кодов, занесенных в регистр 44 и регистр 21 каждого канала 3, канаJib можно распределить к первой или Второй группе. Если значение кода в регистре 44 меньще или равно значению кода, записанного в регистре 21 данного канала, на выходе схемы 45 сравнения в этом канале формируется О, эти каналы образуют первую наиболее приоритетную группу, в противном случае - на выходе схемы 45 сравнения существует 1 и такие каналы образуют вторую группу каналов.

Абоненты по мере необходимости передачи информации (обмена) другому абоненту в случайные моменты времени выдают на соответствующие входы 17 сигналы, устанавливающие триггеры 9

соответствующих каналов 3 в единичное состояние.

Рассмотрим работу одного из каналов 3 первой группы, так как в остальных каналах этой группы работа

осуществляется аналогичным образом, а для каналов 3 второй группы сделаем замечания по ходу описания. Сигнал с единичного выхода триггера 9 через открытый элемент И 13 устанавливает триггер 7 в единичное состояние, закрывая при этом через формирователь 20 элементы И 13 всех каналов 3, Этот же сигнал для каналов первой наиболее приоритетной группы разрешает прохождение импульсов с генератора 39 через элемент И 34 на счетный вход счетчика 32, а через элемент ИЛИ 15 устанавливает триггер 6 в единичное состояние, изменяя при этом через формирователь 27 состояние шины 1. Через время задержки элемента 5 срабатьтает элемент И 10, сигнал с выхода которого устанавливает в единичное состояние триггер 8,

а через элемент ИЛИ 14 устанавлива-. ет триггер 6 в нулевое состояние.Через формирователь 27 на шине 21 разрешения устанавливается сигнал h, что приводит к появлению сигнала 1

на выходе элемента ИМ, который поступает на входы элементов И 24 и 25 первого узла 23 задержки. Поскольку на регистрах 21 различных каналов 3 установлены различные коды, то сигналы на выходе элемента ИЛИ 22 различных каналов 3 появляются в различное время (тем раньше, чем вьш1е приоритет абонента, подключенного к данному каналу). Так, например, для пятипроцессорной вычислительной системы коды приоритетов процессоров должны иметь следующий вид: 0000, 0001, 0011, 0111, 111 коды записаны в порядке убывания приоритета). Если,

например, в данное время на общую магистраль претендуют два процессора, имеющие первый и второй приори-, теты, т.е. их коды соответственно равны 0000 и 0001, то после поступления сигнала с выхода элемента И М канала 3, на регистре 21 которого установлен код 0000, на входе элемента ИЛИ 22 появляется 1 через время задержки сигнала на одном логическом элемента И 24 первого узла 23 задержки этого канала. На входе же элемента ИЛИ 22 канала 3, на регистре 21 которого у(тановлен код 0001, аналогичный сигнал появится через время, обусловленное прохождением сигнала с выхода элемента И 11 через элементы: задержки 26 первого узла 23, элемента И 24 второго узла 23 задержки данного канала. После появления сигнала на выходе элемента ИЛИ 22 канала 3, имеющего наивысший приоритет, срабатывает элемент И 12 канала 3,

Сигнал с шины 4 во всех каналах 3 второй группы (в которьк на выходе схемы 45 сравнения с тдествует 1, . код приоритетов этих каналов же, чем значение кода на регистрах 44) через элемент НЕ 43, открытый элемент И 42 и выход 49 поступает абонентам, выполняющим менее ответ

10 ственные задачи. По этому сигналу (абоненты второй группы вьтолняют пр граммы, не подавая зап росов на обме по общей магистрали и, тем самым, освобождая последнюю для абонентов

15 (продессоров) первой наиболее приор тетной группы. Одновременно в каналах 3 второй группы сигнал с выхода элемента И 42, инвертированный на элементе НЕ 40, закрьшает элемент

20 И 13 этих каналов о

Если же в канале 3 первой группы значение кода на счетчике 32 этого канала не превысит значения кода на регистре 50 до поступления сигнала

к которому подключен наиболее приори- 25 по входу 19 этого канала, следова623116

Сигнал с шины 4 во всех каналах 3 второй группы (в которьк на выходе схемы 45 сравнения с тдествует 1, . код приоритетов этих каналов ниже, чем значение кода на регистрах 44) через элемент НЕ 43, открытый элемент И 42 и выход 49 поступает к абонентам, выполняющим менее ответ10 ственные задачи. По этому сигналу (абоненты второй группы вьтолняют программы, не подавая зап росов на обмен по общей магистрали и, тем самым, освобождая последнюю для абонентов

15 (продессоров) первой наиболее приоритетной группы. Одновременно в канаг лах 3 второй группы сигнал с выхода элемента И 42, инвертированный на элементе НЕ 40, закрьшает элемент

20 И 13 этих каналов о

Если же в канале 3 первой группы значение кода на счетчике 32 этого канала не превысит значения кода на регистре 50 до поступления сигнала

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано для создания многомашинных и многопроцессорных вычислительных систем. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет обеспечения для наиболее приоритетных абонентов выполнения заявок на обмен по общей магистрали за время не выше допустимого. Многоканальное устройство для приоритетного подключения абонентов к общей магистрали содержит каналы, каждый из которых включает три фор- мирователя i-мпульсов, семь триггеров, генератор импульсов, два элемента задержки, девять элементов И, три элемента ИЛИ, три элемента НЕ, три схемь сравнения, регистр, регистр приоритета, два регистра кодов времени, два счетчика, узлы задержки (по количеству разрядов регистра приоритета) , каждый из которых содержит .по два элемента И и по одному элементу задержки, В устройстве для части наиболее приоритетных абонентов выполнение заявок на обмен по общей магистрали обеспечивается за время не вьше допустимого, что обес печивает их использование для решения задач в реальном времени. 1 ил. S СО

тетньш абонент, и на выход 18 через элемент И 12 этому абоненту выдается сигнал, сообщающий о предоставлении общей ма:гистрали для обмена. Этот же сигнал через элемент ИЛИ 15 рассматриваемого канала 3 переводит триггер 6 в единичное состояние, устанавливая тем самым через формирователь 27 о на шине 1 разрешения и,, таким об- .разом, закрьшая элементы И 12 всех каналов 3. После окончания передачи ииформации наиболее приоритетльш абонент подает сигнал 1 на вход 19 своего канала 3, В каждом из каналов 3 первой, наиболее приоритетной группы с момента установки в этих каналах триггеров 9 в единичное состояние импульсы с генератора 39 через открытый элемент И 34 поступают на счетный вход счетчика 32, Если общая интенсивность заявок на обмен от абонентов такова, что до момента прихода сигнала по входу 19 данного канала, счетчик 32 успевает досчитать до значения кода временного интерва- .ла, равного или превышающего значение кода, хранимого в регистре 50. В момент равенства значений кодов, хранимых в регистре 50 и счетчике

тельно, условии для выставления на шину 4 низкого уровня сигнала (О) от этого канала нет. С поступлением по входу I9 сигнала конца обслужива30 ния устройства в канале, этот сигнал переводит в нулевые состояния триггеры 7,8,9 и 30,.пройдя через элемент ИЛИ 14, обнуляя триггер 6, и с задержкой на элементе 38 задержки до

35 окончания переходных процессов в счетчиках 32 и 33 сбрасывает эти счетчики о

С поступлением в канал 3 следующего запроса по входу 17, этот сиг40 нал повторно устанавливает в единичное состояние триггер 9, и пройдя через открытый элемент И 13, устанавливает триггер 7 в единичное состояние, далее работа канала по захвату

45 магистрали для обмена происходит аналогично описанному. Однако сигнал с единичного выхода триггера 9 на этот раз не открывает элемент И 34 для прохождения импульсов с генера50 тора 39 на счетчик 32, так как элемент И 34 закрыт низким уровнем сигнала с нулевого выхода триггера 29. Сигнал с входа 17, пройдя открытый элемент И 35, устанавливает триггеры

32, на выходе схемы 52 сравнения фор- 55 30 и 31 в единичные состояния, от- мируется сигнал, устанавливающий триг- крьшая тем самым элемент И 37. Им- 29 в единичное состояние и, тем пульсы с генератора 39 поступают чегер

рез элемент И 37 на счетный вход счетчика 33. Если теперь суммарная

самым, через формирователь 28 на шине 4 устанавливается уровень О

тельно, условии для выставления на шину 4 низкого уровня сигнала (О) от этого канала нет. С поступлением по входу I9 сигнала конца обслужива30 ния устройства в канале, этот сигнал переводит в нулевые состояния триггеры 7,8,9 и 30,.пройдя через элемент ИЛИ 14, обнуляя триггер 6, и с задержкой на элементе 38 задержки до

35 окончания переходных процессов в счетчиках 32 и 33 сбрасывает эти счетчики о

С поступлением в канал 3 следующего запроса по входу 17, этот сиг40 нал повторно устанавливает в единичное состояние триггер 9, и пройдя через открытый элемент И 13, устанавливает триггер 7 в единичное состояние, далее работа канала по захвату

45 магистрали для обмена происходит аналогично описанному. Однако сигнал с единичного выхода триггера 9 на этот раз не открывает элемент И 34 для прохождения импульсов с генера50 тора 39 на счетчик 32, так как элемент И 34 закрыт низким уровнем сигнала с нулевого выхода триггера 29. Сигнал с входа 17, пройдя открытый элемент И 35, устанавливает триггеры

30 и 31 в единичные состояния, от- крьшая тем самым элемент И 37. Им- пульсы с генератора 39 поступают че

рез элемент И 37 на счетный вход счетчика 33. Если теперь суммарная

10

15

20

интенсивность заявок от абонентов первой групцы такова, что к моменту поступления сигнала окончания обслуживания по входу 19 канала значение кода временного интервала на счетчике 33 меньше, чем значение кода на регистре 51, то с выхода схемы 53 сравнения сигнал 1 не формируется огда с поступлением сигнала окончания обслуживания по входу 19 канала, помимо сорасывания триггеров 6 9 счетчиков 32 и 33 этот же сигнал, фройдя через открытый элемент И 36, устанавливает в нулевое состояние триггер 29о Таким образом, с выхода формирователя 28 на шину 4 подается сигнал 1, и если с других каналов Р первой группы нет сигналов поддер- ивания на шине 4 сигнала О, то сигнал блокировки с шины 4 cHm-iaeT- |ся и вся система работает с полным (составом абонентов Если же к моменту прихода сигна- (ла по входу J 9 канала произошло срав-25 {нение кодов на схеме 53 сравнения, |то с ее выхода сигнал 1 устанавли- |вает триггер 31 в нулевое состояние, |и с приходом сигнала по входу 19 си1- нал О с шины 4 от этого канала не 30 снимается, так как триггер 29 остается в единичном состоянии, а следовательно, все каналы второй группы остаются заблокированными по обмену через общую магистраль

Доступ к общей магистрали канал с меньшими приоритетами может получить после того, как абонент с высшим приоритетом закончит передачу информации и выдаст на вход 19 CEoei 40 канала 3 сигнал, устанавливаюЕ1дй триггеры 6-9 и 30 этого канала в нулевое состояние, и данный канал с меньшим приоритетом не заблокирован по шине 4 блокировки. В этом случае, дс когда на шине 1 появляется 1, то в канале 3, к которому подключен абонент с йизшим приоритетом, на выходе элемента И 11 формируется сиг- т нал, который появляется на выходе элемента ИЛИ 22 и через элемент И 12 и выход 18 разрешает этому абоненту занять общую магистраль. Если за просы от абонентов по соответствувэ- щим входам 17 поступают в то время, когда магистраль занята, то они фиксируются на триггерах 9 соответствзг- ющих каналов 3, и после освобождения магистрали наиболее приоритетньш або146231 1 . ,q

нент в результате работы каналов 3, аналогичной описанной, получает доступ к магистрали

35

50

55

Формула изобретения

Многоканальное устройство для приоритетного подключения абонентов к общей магистрали, содержащее каналы, каждый из которых включает два формирователя импульсов, первый элемент задержки, первый, второй, третий и четвертый триггеры, первый, второй, третий и четвертый элементы И, три элемента ИЛИ, регистр приоритета, узлы задержки, каждый из которых содержит первый и второй элементы И и элемент задержки, причем первые входы первого и второго элементов И каждого узла задержки соединены соответственно с прямым и инверсным выходами одноименного разряда регистра приоритета, выход элемента задержки каждого узла задержки, кроме первого, соединен с вторыми входами элементов И предьщущего узла задержки, выход первого элемента И каждого узла задержки соединен с входом элемента задержки данного узла задержки, выход элемента задержки первого узла задержки и выходы вторых ЭоЧементоБ И всех узлов задержки соединены с входами первого элемента ИЛИ, вторые входь первого и второго элементов И последнего узла за,цержки соединены с выходом первого элемента И, причем шины разрешения и запрещения устройства соединены соответственно с выходами первых и вто- pbix формирователей импульсов всех каналов, в каждом канале вход первого формирователя импульсов соединен с входом первого элемента задержки, с единичным выходом первого триггера и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, входы установки нулевых состояний второго, третьего и четвертого триггеров каждого канала соединены с первым входом первого элемента ИЛИ . своего канала и с соответствующим входом конца обслуживания устройства, единичньй выход второго триггера ка- нала соединен с входом второго формирователя импульсов своего канала, в казкдом канале единичный выход третьего триггера соединен с первым

0

5

0

5 0

0 с

5

0

5

Формула изобретения

Многоканальное устройство для приоритетного подключения абонентов к общей магистрали, содержащее каналы, каждый из которых включает два формирователя импульсов, первый элемент задержки, первый, второй, третий и четвертый триггеры, первый, второй, третий и четвертый элементы И, три элемента ИЛИ, регистр приоритета, узлы задержки, каждый из которых содержит первый и второй элементы И и элемент задержки, причем первые входы первого и второго элементов И каждого узла задержки соединены соответственно с прямым и инверсным выходами одноименного разряда регистра приоритета, выход элемента задержки каждого узла задержки, кроме первого, соединен с вторыми входами элементов И предьщущего узла задержки, выход первого элемента И каждого узла задержки соединен с входом элемента задержки данного узла задержки, выход элемента задержки первого узла задержки и выходы вторых ЭоЧементоБ И всех узлов задержки соединены с входами первого элемента ИЛИ, вторые входь первого и второго элементов И последнего узла за,цержки соединены с выходом первого элемента И, причем шины разрешения и запрещения устройства соединены соответственно с выходами первых и вто- pbix формирователей импульсов всех каналов, в каждом канале вход первого формирователя импульсов соединен с входом первого элемента задержки, с единичным выходом первого триггера и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, входы установки нулевых состояний второго, третьего и четвертого триггеров каждого канала соединены с первым входом первого элемента ИЛИ . своего канала и с соответствующим входом конца обслуживания устройства, единичньй выход второго триггера ка- нала соединен с входом второго формирователя импульсов своего канала, в казкдом канале единичный выход третьего триггера соединен с первым

входом первого элемента И, нулевой выход третьего триггера соединен с третьим входом второго элемента И, единичный вход третьего триггера соединен с выходом второго элемента И и с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки нулевого состояния первого триггера, вход установки единичного состояния первого триггера соединен с выходом третьего элемента ШШ, первый вход которого соединен с входом установки единичного состояния в то рогй триггера и с выходом третьего элемента И, вход установки единичного состояния четвертого триггера соединен с соответствующим входом запросов устройства, единичный выход четвертого триггера соединен с первым входом третьего элемента И, каждая группа кодовых входов устройства соединена с группой входов регистра приоритета соответствующего канала, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ и является соответствующим сигнальным выходом устройства, шина разрешения устройства соединена с вторыми входами первых и четвертых элементов И каждого канала, шина запрещения устройства соединена с вторыми входами третьгх элементов И каждого канала, о тли чающееся тем что, с целью расширения облаоти применения устрбйства за счет обеспечения для наиболее приоритетных абонентов вьтолнения заявок на обмен по общей магистрали за время не вьше допустимого, оно содержит в каждом канале третий формирюватель импульсов, пятый, шестой и седьмой тригге- ры, первый и второй счетчики, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И, второй элемент задержки, генератор импульсов., три элемента НЕ, регистр, три схемы сравнения, первый и второй регистры кода вре- .мени, причем в каждом канале шина f блокировки устройства соединена с выходом третьего формирователя импульсов и с входом первого элемента НЕ, вход третьего формирователя импульсов соединен с единичным выходом пятого триггера и с первыми входами пятого и шестого элементов И, нулевой выход пятого триггера соединен с

10

15

0

5

0

5

0

5

0

5

первым входом седьмого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выходы первого счетчика соединены с первой группой входов первой схемы сравнения, выход которой соединен с входом установки единичного состояния пятого триггера, вход установки нулевого состояния пятого триггера соединен с выходом пятого элемента И, второй вход которого соединен с входами установки нулевых состояний первого и второго счетчиков и с выходом второго элемента задержки, третий вход пятого элемента И соединен с единичным выходом шестого триггера, выход шестого элемента И соединен с входами установки единичных состояний шестого и седьмого триггеров, единичный выход седьмого триггера соединен с первым входом восьмого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика,, выходы которого соединены с первой группой входов второй схемы сравнения, вход установки нулевого состояния шестого триггера соединен с выходом второй схемы сравнения, выходы первого регистра кода времени соединены с второй группой входов первой схемы сравнения, выходы второго регистра кода времени соединены с второй группой входов второй схемы сравнения, выход генератора импульсов соединен с вторыми входами седьмого и восьмого элементов И, третьи входы которых соединены через второй элемент НЕ с первьм входом девятого элемента И и с выходом третьей схемы сравнения, четвертый вход седьмого элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, третий вход которого соединен через третий элемент НЕ с выходом девятого элемента И и с соответствующим выходом прерывания устройства, выход первого элемента НЕ соединен с первым входом девятого элемента И, вход установки единичного состояния четвертого триггера соединен с вторым входом шестого элемента И, вход установки нулевого состояния четвертого триггера соединен с входом установки нулевого состоя-- . ния седьмого триггера и с входом второго элемента задержки, группа прямых и инверсных выходов регистра соединена с первой группой входов третьей схемы сравнения, вторая групп$ входов которой соединена с груп- пЦми и инверсных выходов регистра приоритета, каждая группа вхо- дфв уставки устройства соединена с группой входов регистра, каждая группа входов первого временного интер- устройства соединена с группой

19

п.

№

ад

.

г

Ш

щ..

входов первого регистра кода времени соответствующего канала, каждая группа входов второго временного интервала устройства соединена с группой входов второго регистра кода времени соответствующего канала.

-I