Устройство для управления динамической памятью Советский патент 1989 года по МПК G06F12/00 

Фи2.1

Изобретение относится к вычисли-- тельной технике и может быть использовано в запоминающих устройствах, содержащих накопитель, вьшолненный на элементах памяти с ограниченным временем хранения информации (например, динамическая память на элемента с МДП-структурой).

Цель изобретения - повышение быстродействия путем исключения ограничений на длительность и период следования сигналов запроса на обмен и увеличения длительности периода автоматического отслеживания режима, вь Годного для проведения цикла регенерации без нарушения очередности выполнения циклов обмена с накопителем и повьшение надежности за счет обнаружения помех на входе устройства.

На фиг.1 представлена схема устройства управления динамической памятью; на фиг,2 - временная диаграмма работы устройства по запросам на обмен; на фиг.З - то же, по запросам на регенерацию.

Устройство содержит формирователь 1 синхроимпульсов, формирователь 2 сигналов регенерации, с первого по .третий триггеры 3-5, с первого по шестой элементы И-НЕ 6-11, одновиб- ратор 12, первый и второй элементы 13 и 14 задержки, вход 15 запроса на обмен устройства и выход 16 признака блокировки обмена накопителя устройства.

Формирователь 1 предназначен для формирования сигнала, информирующего о завершении цикла накопителя, а также сигналов, синхронизирующих работу накопителя.

Формирователь 2 предназначен для формирования последовательности импульсов, инициирующих запросы на регенерацию накопителя.

Триггер.5 предназначен для управления формирователем 1 синхронизирующих сигналов и определяет режим работы устройства.

Триггер 3 предназначен дли перви.ч ной фиксации запроса на обмен, поступающего с входа 15 устройствами формирования сигнала на выходе 16 устройства при обнаружении помехи на входе 15.

Триггер 4 предназначен для первич ной фиксации запроса на регенерацию в моменты времени, определяемые длительностью периода последовательност

10

15

20

25

30

35

40

45

55

импульсов регенерации на выходе формирователя 2.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии запросов на обмен и регенерацию устройство находится в исходном состоянии и цикл работы накопителя не выполняется. Сигнал нулевого уровня на входе 15 указывает на отсутствие запроса на обмен. Он обеспечивает формирование сигнала единичного уровня на выходе эелемента И-НЕ 6 и установку триггера 3 в нулевое состояние. На инверсном выходе триггера 3 и на вькоде 16 присутствует сигнал нулевого уровня, блокирующий в накопителе формирование сигналов обмена.

Единичное состояние триггера 4 показывает на отсутствие запроса на регенерацию. Сигнал нулевого уровня на выходе триггера 4 обеспечивает формирование на выходах элементов И-НЕ 9 и 11 и на выходе элемента 14 задержки сигналов единичного уровня.

Цикл работы накопителя не вьшол- няется, когда на выходах триггера 5 одновременно присутствуют сигналы единичного уровня.. Данные сигналы подаются на входы элементов И-НЕ 7, .8 и 10. Так как на всех входах этих элементов присутствуют сигналы единичного уровня, то на их выходах формируются сигналы нулевого уровня. При этом сигналы на выходах элементов И-НЕ 8 и 10 обеспечивают устойчивое состояние триггера 5, а сигнал на выходе элемента И-НЕ 7 запрещает работу формирователя 1, на выходе которого, присутствует сигнал единичного уровня. ..

Устройство обеспечивает запуск циклов работы накопителя по последовательно поступающим на вход 15 запросам на обмен и по периодически формируемым с помощью формирователя. 2 запросам на регенерацию. Длительности запросов на обмен и паузы между ними могут быть са14ыми различными и определяются свойствами накопителя.

Нулевое состояние триггера 5 соответствует проведению дакла работы накопителя по запросу на обмен, а единичное - по запросу на регенерацию. При любом из этих состояний триггера 5 элемент И-НЕ 7 формирует сигнал, разрешакиций работу формирователя 1.

314711

Б конце вьтолнения цикла работы накопителя формирователь 1 вьфабатьшает импульс, устанавливающий триггер 5 в исходное состояние.

Элементы И-НЕ 8 и 10 обеспечивают устойчивость состояний триггера 5. После установки триггера 5 в нулевое или единичное состояние сигналами нулевого уровня, поступающими л ;соответственно на элемент И-НЕ 8 или 10, никакие изменения указанньк сигналов не влияют на состояние триггера 5 до конца цикла работы накопителя. Исключена возможность одновременного поступления сигналов установки триггера 5 в нулевое и единичное состояние, что обеспечивает отсутствие переходных процессов.

Сигнал установки триггера 5 в ну- левое состояние формируется элементом И-НЕ 6, когда на вход 15 поступает запрос на обмен в виде сигнала единичного уровня, триггер 3 находится в единичном состоянии и запрос на регенерацию выполнен до истечения периода регенерации. Триггер 3 устанавливается в единичное состояние в паузе между запросами на обмен, в нулевое - импульсом нулевого уровня, формируемым одновибратором 12 в момент установки триггера 5 в нулевое состояние одновременно с запуском цикла работы накопителя. При нулевом состоянии триггера 3 на выход 16 поступает сигнал единичного урон- ня, разрешающий формирование в накопителе сигналов обмена, и запре- щается установка триггера 5 в нулевое состояние. Последнее исключает возможность вьшолнения нескольких циклов накопителя по одному длительному запросу на обмен.

Сигнал на выходе 16 позволяет своевременно блокировать формировани сигналов обмена и предотвратить возмоный сбой во взаимодействии накопителя и запрашивающих устройств в случа запуска цикла работы накопителя по кратковременной помехе на входе 15. При этом цикл работы накопителя не прерывается, что обеспечивает нормальное функционирование накопителя.

Сигналы установки триггера 5 в единичное состояние с целью проведег ния цгикла регенерации формируются или элементом И-НЕ 9, или элементами И-НЕ 11 и 13 и 14 задержки. Общим условием для этих элементов являет

л

5

о 5 ,.

5

5

964

ся наличие запроса на регенерацию, когда триггер 4 установлен в нулевое состояние сигналом нулевого уровня, периодически формируемым формирователем 2, и на выходе триггера 4 присутствует сигнал единичного уровня.

Дополнительным условием для элемента И-НЕ 9 является нулевое состояние триггера 3, в которое он устанавливается в начале цикла работы накопителя по запросу на обмен.

Если триггер 3 сохраняет единичное состояние после завершения цикла работ ы накопителя, то сигнал нулевого уровня с выхода элемента И-НЕ 9 производит установку триггера 5 в единичное состояние и запуск цикла регенерации. При этом сигнал нулевого уровня, поступающий, с инверсно- fo выхода триггера 5, устанавливает триггер 4 в единичное состояние, прекращая действие запроса на регенерацию.

Значение задержки распространения сигнала элементом 13 задержки выбрано таким, чтобы за время не менее, чем длительность цикла-работы накопителя, до окончания периода регенерации вызвать запуск цикла регенерации. Если запрос на ре генерацию был снят до указанного момента времени, элемент И-НЕ 11 фop fflpyeт сигнал нулевого уровня, который поступает на вход элемента И-НЕ 6 для предотвращения запуска цикла работы накопителя по запросу на обмен и через элемент l задержки на вход элемента И-НЕ 10 для установки триггера 5 в единичное с-остояние. Если при этом вьшолняется цикл работы накопителя по запросу на обмен, то после его завершения произойдет запуск цикла регенерации.

Б интервале от момента времени tp до момента времени t (фиг.2) уст- ройство находится в исходном состояг НИИ. Пусть в момент времени t поступает запрос на обмен, которому соответствует сигнал единичного уровня на входе 15 устройства, при этом на выходе элемента И-НЕ 6 формируется сигнал нулевого уровня, а на выходе элемента И-НЕ 7 - сигнал единичного уровня. Триггер 5 устанавливается в нулевое состояние, при котором на его прямом выходе присутствует сигнал нулевого уровня. Срабатывает одновиб51

ратор 12, формируя импульс нулевого уровня, поступающий на вход установки в О триггера 3. Триггер 3 устанавливается в нулевое состояние, при котором на его прямом выходе присутствует сигнал нулевого уровня, вызывающий формирование на выходе элемента И-НЕ 6 сигнала высокого уровня а на его инверсном выходе и выходе 16 устройства сигнал единичного уровня, разрешающий накопителю формировать сигналы обмена с запрашиваемым устройством. Одновременно сигнал нулевого уровня с прямого выхода триг- гера 5 вызывает формирование на выходе элемента И-НЕ 7 сигнала единичного уровня, разрешающего работу формирователя 1.

Допустим, что обмен завершен до окончания цикла работы накопителя и сигнал запроса на обмен снят в момент времени t,. При этом на вход 15 устройства поступает сигнал нулевог уровня, устанавливающий триггер 3 в единичное состояние. С инверсного выхода триггера 3 на выход 16 устройства поступает сигнал нулевого уровня, что блокирует формирование накопителем сигналов обмена.

Предположим также, что до завершения цикла работы накопителя, вызванного первым запросом на обмен, в момент времени t, поступает второй запрос на обмен. При этом на выходе элемента И-НЕ 6 формируется сигнал нулевого уровня, но до завершения цикла р аботы накопителя по пре- дьщущему запросу на обмен устройство не изменяет своего состояния.

В конце цикла работы накопителя по первому запросу на обмен в момент времени t- е вькода формирователя 1 на входы триггера 5 поступает импульс нулевого уровня, на время дей- ствия которого триггер 5 устанавливается в состояние, когда на его выходах присутствуют сигналы единичног уровня. При этом на выходе элемента. И-НЕ 7 формируется сигнал нулевого уровня, останавливающий работу формирователя 1.

По окончании действия сигнала нулевого уровня с выхода формирователя 1 в момент времени t триггер 5 вновь устанавливается в нулевое состояние, что вызвано формированием на выходе элемента И-НЕ 6 сигнала нулевого уровня, поддерживающего присут

Q 5

0 5 Q

.

5

0

0

96-6

ствие на выходе элемента И-НЕ 3 и входе установки в О триггера 5 сигнала единичного уровня. От момента времени t до момента времени t. устройство работает так же, как в интервале между моментами времени t и tj.. Так как второй запрос на обмен сохраняется на все время выполнения цикла работы накопителя Тц, то сохраняется состояние триггера 3 и сигнала на выходе элемента И-НЕ 6. Поэтому после завершения цикла работы накопителя, вызванного вторым запросом на обмен, в момент времени, t состояние триггера 5 не изменяется и новый цикл работы накопителя не возобновляется. После окончания запроса на обмен в момент tg устройство переходит в исходное состояние.

Из рассмотрения работы устройства по запросам на обмен следует, что поступивший запрос на обмен может быть снят после завершения обмена запрашивающего устройства и накопителя без ожидания окончания цикла работы накопителя. Это позволя ет совместить вьшолнение цикла работы накопителя с выполнением подготовки следующего запроса.на обмен. Запрос на обмен, поступающий во время выполнения накопителем цикла работы по предыдущему запросу на обмен или по запросу на регенерацию, воспринимается устройством после завершения этого цикла. Для медленных запрашиваемых устройств и (или) при низкой частоте поступления запросов на обмен длительность последних может превьш1ать цикл работы накопителя, При этом на время сохранения запроса на обмен после окончания ущкпа работы накопителя и на время паузы до следующего запроса на обмен накопитель не задействован для вьшолнения обмена с запраншвающими устройствами и может выполнять регенерацию.

При наличии кратковременной помехи на входе 15 устройства, вызывающей запуск цикла работы накопителя, устройство работает аналогично работе по запросу на обмен, действие которого заканчивается до завершения цикла работы накопителя. При этом сигнал на выходе 16 устройства позволяет своевременно блокировать в накопителе формирование сигналов об-, мена на все время выполнения цикла работы.

Пусть на момент времени t (фиг. триггер 4 находится в нулевом состоянии, тогда время равно эадерж ке сигнала на элементе 13 задержки и соатавляет величину

- т,

где Тр - период следования запросов

на регенерацию; Тц - длительность вьтолнёния

цикла работы накопителя. В момент времени t, на выходе элемента 13 задержки формируется сигнал единичного уровня, вызывающий формирование на выходе элемента И-НЕ 11 сигнала нулевого уровня. Последний поступает на третий вход элемента И-НЕ 6 для блокировки установки триггера 5 в нулевое состояние и через элемент 14 задержки на третий вход элемента И-НЕ 10. Задержка сигнала элементом 14 задержки исключает возможность одновременного поступления сигналов установки триггера 5 в нулевое и в единичное состояния. Допустим, что до момента времени t вьmoлняeтcя цикл работы накопителя по поступившему ранее запросу на обмен. При этом на входе 15, на инверсном выходе триггера 3 и на выходе элемента И-НЕ 10 присутствуют сигналы единичного уровня, а на выходе элемента И-НЕ 9 на прямом выходе триггера 5 - сигналы нулевого уровня.

В момент времени t формирователь

Iвырабатывает импульс нулевого уровня, устанавливающий триггер 5 в исходное состояние. По окончании-.действия импульса в момент времени t,, триггер 5 устанавливается в единичное состояние. Сигнал нулевого уровня, формируемый на инверсном выходе триггера 5, производит установку триггера 4 в исходное единичное состояние и вызывает формирование на выходе элемента И-НЕ 7 сигнала единичного уровня. Последний разрешает работу формирователя 1 и выполнение цикла работы накопителя с целью регенерации .

Сигнал нулевого уровня, формируемый на выходе триггера 4, вызывает формирование сигналов единичного уровня на выходах элементов И-НЕ 9,

IIи элементе 14 задержки и сигнала нулевого уровня на выходе элемента 13 задержки.

Момент времени t соответствует окончанию периода регенерации, с выхода формирователя 2 на вход установки в 1 триггера 4 поступает сигнал нулевого уровня для формирования следующего запроса на регенерацию. Длительность сигнала tp определяется из выражения

10 . 2Тц + - Тр - t tp 6 TU,- t4, где.Сц - длительность импульса нулевого уровня на выходе формирователя 1 .

Вьтолнение соотношения из правой |5 части выражения обеспечивает снятие запроса на регенерацию в случае, когда по нему сразу же запускается цикл работы накопителя. Выполнение соотношения из левой части выражения 20 обеспечивает снятие запроса на регенерацию после запуска цикла работы накопителя по первому запросу времени .

По окончании цикла работы накопи- 25 теля по первому запросу на регенерацию в момент времени t, фop шpyeтcя импульс нулевого уровня на выходе формирователя 1. Триггер 5 устанавливается в исходное состояние на вре- 30 мя действия этого импульса. В случае присутствия запроса на обмен на выходе 15 сигналы единичного уровня на выходе триггера 4 и на инверсном выходе триггера 3 обеспечивают формирование сигнала нулевого уровня на выходе элемента И-НЕ 9, который в свою очередь сохраняет сигнал единичного уровня на выходе элемента И-НЕ 10. Поэтому в момент времени t,4 триг- 40 возвращается в единичное состояние и запускается цикл работы накопителя по второму запросу на регенерацию.

В момент времени t ,5- заканчивается формирование сигнала нулевого уровня на выходе формирователя 2, триггер 4 под действием сигнала нулевого уровня, поступающего с инверсного выхода триггера 5 на вход установки в О триггера 4, устанавливается в исходное состояние. После окончания цикла работы накопителя по второму запросу на регенерацию в момент времени t, устройство устанавливается в исходное состояние.

35

5

0

5

Формула изобретения

Устройство для управления динамической памятью, содержащее три триг-

гера, первый элемент задержки, фор- мирователь синхроимпульсов, формирователь сигналов регенерации, первый и второй элементы , причем вход запроса хщкла устройства подключен к входу установки в 1 первого триггера и к первому входу первого элемента И-НЕ, вькод формирователя сигналов регенерации подключен к входу установки в I второго триггера, инверсный выход которого подключен к входу первого элемента задержки, прямой и инверсньй выходы третьего триггера подключены с.оответственно к первому и второму входам второго элемента И-HEj вьпсод которого подключен к входу формирователя синхроимпульсовj отличающееся тем что, с цел.ью повышения быстродействия и надежности устройства, в него введены с третьего по шестой элементы И--НЕ, второй элемент задержки и одновибра- Topj причем выход первого элемента И-НЕ подключен к первому входу . - .третьего элемента И-НЕ,, выход которого подключен К ..второму входу установки; в 0 третьего триггера, прямой выход которого подключен к второму входу третьего элемента И-НЕ и

к входу одновибратора8 выход которого подключен к входу установки в О первого триггераJ прямой выход

которого подключен к второму входу первого элемента И-НЕ, инверсный выход первого триггера подключен к выходу признака блокировки обмена накопителя- устройства и к первому входу

четвертого элемента . И-НЕ, выход которого подключен к первому входу пятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к входу установки в 1 третьего триггераj инверсный выход

которого подключен к второму входу пятого элемента И-НЕ и входу установки в О второго триггера, инверсный выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И-НЕ и

первому входу шестого элемента И-НЕ, выход которого подключен к третьему входу первого элемента И-НЕ и входу второго элемента задержки, вькод которого подключен к третьему входу

пятого элемента И-НЕ, выход первого элемента задержки подключен к вторсмлу входу шестого элемента И-НЕ, выход формирователя синхроимпульсов подключен к входу синхронизации третьего триггера.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в запоминающих устройствах, содержащих накопитель, выполненный на элементах памяти с ограниченным временем хранения информации (например, динамическая память на элементах с МДП-структурой). Цель изобретения - повышение быстродействия путем исключения ограничений на длительность и период следования сигналов запроса на обмен и увеличения длительности периода автоматического отслеживания режима, выгодного для проведения цикла регенерации без нарушения очередности выполнения циклов обмена с накопителем, и повышение надежности за счет обнаружения помех на входе устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит формирователь 1синхросигналов, формирователь 2 сигналов регенерации, триггеры 3-5, элементы И-НЕ 6-11, одновибратор 12, элементы 13 и 14 задержки. 3 ил.

to if

i« fc ts

BxoS 5

l t//ioS

ineai Hma ii-яе S

Bimff

MPMC flMS и-f/f g

Первый &Mxo9 HjpunepsS

vdHoSufjtS tnops П

HeiiSbiu. twor

filp MSSfi

-;j / n

f r- -ff-i / л

Vsl Jt:ii4

йьтЗ IS

Bbw3 meMsHum a-HK 7

tppfumjisSaKffilfi f

и tl «

9 10 ii 11 t« i-Ut 15

dxodlS

Второй бымд mpuzzepa 3

(od qjQp- мирователя2

Выход триггера 4- Выход

элемента 13 ъв.

Выкод элемента: H-Hi

Вы)(од

элемента /4

Первый дшод триггера 5 Второй выход триггера 5

Выкод элемента

И-НЕ 9

Выход элемента ff-не 40

Выход элемента И-НЕ 7

Выкод cpof- мирова/пел{11

Фи,г.З