Матричный коммутатор Советский патент 1989 года по МПК H03K17/04 

1

Изобретение относится к электронной коммутационной технике, в част- ,ности к матричным коммутаторам с запоминанием сигналов управления, и может быть использовано в вычислительной технике и технике связи для распределения потоков данных между абонентами сети (связи, ЭВМ).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей коммутатора за счет адаптации к изменяющимся пропускным способностям коммутируемых шин и учета приоритет коммутируемых шин.

На фиг. 1 и 2 представлены функциональные схемы устройства управления и коммутационной матрицы гаемого матричного коммутатора.

Матричный коммутатор содержит ком- мутационную матрицу 1, состоящую из М вертикальных 2. и N горизонтальных 3 коммутируемых шин, в каждом пере- крестьи которых помещен ключевой транзистор 4, соединенный с выходом f второго D-триггера 5, вход С которого соединен с шиной 6 перезаписи вход D соединен с выходом Q первого D-триггера 7, вход С D-триггера 7 соединен с вертикальной управляющей шиной 8, вход D соединен с горизонтальной управляющей шиной 9, и устройство 10 управления, состоящее из W шин 11 значений пропускной способности, где W - п-ый логарифм числа М вертикальных коммутируемых шин 2 плюс единица, если логарифм - целое

4

05

сл

;о

00 М

N

число, и на единицу больше целой части логарифма в против ом случае К (1-)-1)-разрядньпс вы -гитаклцих счетчиков 12 по основанию п (например,на базе микросхем , РС155ИЕ6), где К - частное от деления числа W шин 11 значений пропускной способности на разрядность счетчика, если частное - целое число, и на единицу больше целой части частного в противном случае, причем W itmH 11 значений прощ -скной способности подключены к входам для предварительной за10

15

писи числа К счетчиков 12,, так что 1-я из W .ишн 11 подключена к входу DO .1-го счетчик:а 12, а W-я шина 11 ,по.дключёна ко входу Dl К-го счетчика 12; выход займа ju -го (,K-l) сметчика 12 подключен к вычитающему входу (|Ч+1)-го счетчика 12, шины 13 разрешения предварительной записи, подключенной к входам. С счетчиков 12, служащим-для разрешения .предварительной записи информа- 25 .ции, поступающей на входы ™. ны 14 установки. счетчиков в О, поД ключенной, к входам-R. счетчиков.125 служащим для установки их в 0 j шищ 15 установки счетчккоа в 1; , д подключенной с входам 3 счетчиков t2, служашям для установки их в 1 , двухвходового, логического элемек-та. И-НЕ te,, выход которого подкточен. к вычитающему входу первого счетчика 12, К (14-Т)-вх6довых логических эле- - ментов, ШЩ-НЕ 7. - соответствуюш ин входам- которых, подключены выхрды QO-Q1 К счетодков 12, К-входового логического элемента, И-НЕ 8,

1465987

дового логического элемента ИЛИ 23, к входам которого подключены М шин 22 запроса на коммутацию, а выход подключен к одному из входов двух- входового логического элемента И-НЕ. К свободному входу последнего подключен выход К-входового логического элемента И-НЕ 18.

В описании матричного коммутатора принято соглашение положительной логики.

В исходном состоянии вторые D-триг- геры 5 ввиду отсутствия сигнала на шине 6 разрешения перезаписи хранят программу предыдущей настройки и управляют ключевыми транзисторами 4, обеспечивающими соединение М вер тикальных коммутируемых шин 2 с соот- jf. ветствующими старой программе настройки N горизонтальными коммутируе- мьв-да шинами 3„ Все счетчики 12 обнулены сигналом 1 на шине 14 установки тем самым на выхо- на всех выходах

45

дам: которого подключены выходы (T,)BXOflOBHX логическ1-1К элементов ИЛИ-НЕ 17, N двухвходсвых логических, элементов HIS,.выходы которых яв- ляются гаризрнтальяымк управляющи1да шинами 9, а к одному из входов казк- дого подключен- выхо, К входового логического элемента, И-НЕ 18, Я двух- входовых логических элементов И 20, выходы которых являются BepTHKajsib- ными управляющими 8, N шиа 21 oipjoca требований на коммутад т, каждая, ir-K (.fTN) из которьпс под- кягомена к свободному зх;оду i-годвух- входового логического элемента И 19, М шин 22 запроса на коммутациюj каж-- 55 дан j-я (,М) из которых подключена к обоих входам j-ro двухвходово- го логического элемента И 20, М-вхо50

счетчиков в О, дах QO-Q1 - К (1+1)-входовых логических элементов ИЛИ-НЕ 17 - уровень 1 и на выходе К-вкодового логического элемента И-НЕ 18 - уровень О, который блокирует работу двухвходового логического элемента .И-НЕ 16, на выходе которого уровень 1, и работу N двухвходовых логических элементов И 19, на выходах которых уровень О. На шина.х 11 значений пропускной способности, N шинах 21 опроса требований на крммутацию и М шинах 22 запроса на коммутацию информация отсутствует (уровень О). На шине 13 разрешения предварительной записи, присутствует уровень 1, на шине 13 установки счетчиков р 1 - уровень о. На вьпсодах двухвходовых логических элементов И 19 и 20 - уровень О, что соответствует отсутствию сигналов на вертикальных 8 и горизонтальных 9 управляющих шинах и, как следствие, уровню О на обоих входах всех первых D-триг- геров 7 коммутационной матрицы 1.

Цатричный коммутатор работает следующим образом.

Для предварительной записи в счетчики 12 значений пропускной способности i-й (,Ю горизонтальной коммутируемой шины 9 ее значение в П-ичном коде рыставляется на W шинах 11 значений пропускной способности так, чтобы на первой шине бьт млад

ны сигналом 1 на шине 14 установки тем самым на выхо- на всех выходах

5

5

0

счетчиков в О, дах QO-Q1 - К (1+1)-входовых логических элементов ИЛИ-НЕ 17 - уровень 1 и на выходе К-вкодового логического элемента И-НЕ 18 - уровень О, который блокирует работу двухвходового логического элемента .И-НЕ 16, на выходе которого уровень 1, и работу N двухвходовых логических элементов И 19, на выходах которых уровень О. На шина.х 11 значений пропускной способности, N шинах 21 опроса требований на крммутацию и М шинах 22 запроса на коммутацию информация отсутствует (уровень О). На шине 13 разрешения предварительной записи, присутствует уровень 1, на шине 13 установки счетчиков р 1 - уровень о. На вьпсодах двухвходовых логических элементов И 19 и 20 - уровень О, что соответствует отсутствию сигналов на вертикальных 8 и горизонтальных 9 управляющих шинах и, как следствие, уровню О на обоих входах всех первых D-триг- геров 7 коммутационной матрицы 1.

Цатричный коммутатор работает следующим образом.

Для предварительной записи в счетчики 12 значений пропускной способности i-й (,Ю горизонтальной коммутируемой шины 9 ее значение в П-ичном коде рыставляется на W шинах 11 значений пропускной способности так, чтобы на первой шине бьт младший разряд, при этом на шигту t4 установки счетчиков н О и шину 13 разрешения предварительной записи подается сигнал О. При ненулевой пропускной способности i-й горизонтальной коммути-руемой шины 9 на выходах QO-Q1 счетчиков 12 и на входах К (1. )-входовых логических элементов И.1ТИ-НЕ 17 ненулевое значение пропускной способности в п-ичном коде, что приводит к появлению на выходе К-входового логического элемента И-НЕ 18 уровня 1, который, поступая на входы двухвходового логического элемента И-НЕ 16 и N двух входовых логических элементов И 19 разрешает их работу. Затем на i-й шине 21 опроса требований на коммутацию выставляется уровень I, ко- торый через L-Й двухвходовый логичекий элемент И 19 поступает на D вход всех первых D-триггеров i-й строки коммутационной матрицы 1, разрешая их выбор. Одновременно начинается последовательный (последовательность устанавливается в. зависимости от при оритета корреспондентов) опрос каждой j-и (j«1,M) из М-шин 22 запроса на коммутацию, при этом на j-й опрашиваемой шине, требующей коммутации j-й вертикальной коммутируемой шины 8 с i-й горизонтальной коммутируемой шиной 9, появляется положительный импульс, который с задержкой на j-м двухвходовом логическом элементе И 20 поступает на С вход j-ro первого D-триггера i-й строки и устанав- ливает его в единичное состояние. Параллельно этот положительный импульс через М-входрвой; логический элемент ИЛИ 23 поступает на вход двух входового Логического элемента И-НЕ Т6 и с его выхода отрицательным, импульсом поступает на вычитанщий вход первого счетчика t2. По спаду входного импульса состояние счетчика Т 2 (текущее значение неиспользованной, пропускной способности i-й горизонтальной коммутируемой шины 9) декрементируется на единицу. Если |Ц-й ((Ц 1,К) счетчик 12 обнуляется, то при поступлении очередного отрицательного импульса на вычитающий, вход на выходе О формируется отрицательный импульс займа из Л +t-го счетчика 12. Описанный процесс продолжается до тех пор, пока г-м по счету отрицательным, импульсом, где

U6.59876

у - значение пропускной способности i-и горизонтальной коммутируемой шггаы 9, все К счетчиков 12 не обну- g ляться, при этом на всех входах (1+1)-входовьгх логических элементов |ЫИ-НЕ 17 устанавливается уровень , О , на выходе К-входового логического элемента И-НЕ 18 - уровень 10 которьш блокирует работу i-ro двухвходового логического элемента И 19,

Уровень О на выходе последнего свидетельствует об отсутствии сигна- 15 ла на D входе всех первых D-тригге- ров 7 i-й строки, и поэтому по очередному (г+1)-му импульсу на шине 22 соответствующий первый D-триггер 7 1-й строки установится в нулевое 20 состояние, так как в вычитающем счетчике 12 за состоянием 00О следует 11,..1, то, если не принять соответствующих мер, появление (г+1)-го импульса на шине 22 приведет к уста- 25 новке К счетчиков 12 в 1 и, как следствие, к разблокировке i-ro двухвходового логического элемента И 19, а появление (г+2)-го и последующих импульсов на шине 22 - к установке 30 в единичное состояние соответствующих первых D-триггеров 7 i-й строки. Для предотвращения такого эффекта в состав устройства управления введен двухвходовый логический элемент И-НЕ .jg 16, работа которого основана на выработке при обнулении К счетчиков 12 уровня 1, запрещающего поступление импульсов на вычитающий вход первого счетчика 12. После опроса М шин 22 40 запроса на коммутацию на. i-й шине

21 опроса требований на коммутацию устанавливается уровень О, на W

шинах 11 значений пропускной способности устанавливается значение про- 45 пускной способности ()-й горизонтальной коммутируемой шины 9, при появлении О на шине разрешения предварительной записи значение пропускной способности переписывается Q в счетчик 12, на (i+1)-й шине 21 . опроса требований на коммутацию выставляется потенциал 1, и цикл опроса М щин 22 повторяется. После циклов опроса, когда во все первые g D-триггеры 7 коммутационной матрицы 1 записана информация о настройке, на шину 6 поступает сигнал разрешения перезаписи. По -этому сигналу ин-; формация из первых D-триггеров 7

переписываются во вторые D-триггеры 5. Ключевые транзисторы 4 принимают состояния, состветствуга-дие коду настройки, и коммутатор г-отов к передаче информации. Во время записи новой программы соединений тор может передавать коммутируемые сигналы по старым соединениям.

Необходимым условием работы коммутатора в режиме адаптации к пропускной способности коммутируемых шин является соблюдение условия

f OOP

1

К .г ч-f

16

|где

-опо

Г.2 t,p

- - t,,; частота опроса шин 22 запроса на коммутацию; среднее время задержки распространения сигнала запроса в счетчике 12; то же, в (1+1 )--входовом логическом элементе ИЛИ-НЕ 17;

то же, в К-входовом логическом элементе И-НЕ 18; то же 5 в двухвходовом логическом элементе

И-НЕ 16,

При наличии на шине 14 установки счеттчиков в О уровня О, а на шинах t3 разрешения предварительной записи и установки счетчиков в 1 - уровня 1 матричный адаптивный коммутатор работает с бинарными ограничениями на ПС. Частота опроса при этом ограничена только переключатель , :ibiMH возможностями D-триггеров. ; Технический эффект от использова- изобретения заключается в том йто благодаря введению устройства уп )| авления расширились функциональные озможности коммутатора за счет адад Гации к изменяющимся пропускным способностям коммутируемых шин абонен- toB и учета приоритета коммутируемьгх ibiH корреспондентов. Кроме того, вы- Ьокая степень регулярности структуры Матричного адаптивного сетевого ком layraTopa создает условия дня его выполнения в виде БИС, что обеспечрша - «Ёт повышение его надежности.

формула изобретения 55

Матричньй коммутатор по авт.ев,

№ tt02038, отличающийся;

10

15

0

0

5

5

0

5

0

тем, , с целью расширения функциональных возможностей коммутатора путем адаптации к изменяющимся пропускным способностям коммутируемых шин абонентов и учета приоритета коммутируемых шин сети, введено устройство .управления, состоящее из W шин значений пропускной способности, где W равно п-ичному логарифму числа вертикальных коммутируемых шин плюс единица, если логарифм - число целое, и на еди1шцу больше целой части логарифма в противном случае К (1+1)- разря дных вычитающих счетчиков по основанию п, где К равно частному от деления числа, W шин значений пропускной способности на разрядность счетчика, если частное - целое число, и на единицу больше целой части частного в противном случае, причем W шин значений пропускной способности подключены к входам предварительной записи числа DO-D1 К счетчиков так, что первая из W шин подключена к входу DO первого счетчика, а W-H шина подключена к входу D1 К-го счетчика, выход займа ш -го (,K) счетчика подключен к вычитающему входу (|11+1)го счетчика, шины разре- , шения предварительной записи, которая подключена к входам С счетчиков, шины установки счетчиков в О, которая подключена к входам R счетчиков, вшны установки счетчиков в Г которая подключена к входам S счетчиков, двухвходового логического элемента И-гНЕ, выход которого подключен, к вычитающему входу первого счетчика, К (г+1)-входовых логических элементов RRH-HE, к соответствующим входам которых подключены выходы QO-Q1 К счетчиков, К-входового логического элемента И-НЕ, к входам которого подключены выходы К (1+1)- входовык логических элементов ИЛИ-НЕ, N двухвходовых логических элементов И, выходы которьпс являются соответ- ствукщими горизонтальными управляющими шинами, а к одному из входов каждого подключен вьпсод К-входового логического элемента И-НЕ, М двухвходовых логических элементов И, выходы которых являются соответствующими вертикальными управляю1цими ши- , N шин опроса требований на ко1.1мутацию, каждая i-я (,N) из которых подключена к свободному входу i-ro двухвходового логического

элемента И, М шин запроса на коммутацию, каждая j-я (,M) из которых подключена к обоим входам j-ro двух- входового логического элемента И, М-входового логического элемента ИЛИ, к входам которого подключены М шин

запроса на коммутацию, а выход подключен к одному из входов двухвходо- вого логического элемента И-НЕ, к свободному входу последнего подключен выход К-входового логического элемента И-НЕ.

Изобретение относится к матричным коммутаторам с запоминанием сигнала управления и может быть использовано в вычислительной -технике и технике связи. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем адаптации к изменяющимся пропускным способностям коммутируемых шин и учета приоритета коммутируемых шин. Коммутатор представляет собой коммутационную матрицу, состоящую из М вертикальных и N горизонтальньгх шин. В точках пересечения помещены ключевые транзисторы и два D-триггера. Устройство управления, которым оснащен коммутатор, выполнено на счетчиках и логических элементах. Организация прохождения сигналов по различным информационным шинам обеспечивает адаптацию к изменяющимся пропускным способностям коммутируемых шин абонентов и учет приоритета коммутируемых шин. 2 ил. O (/

21 гиг 1111 и 1315 If

Фиг.1

2121 21

Фиг. I