Устройство переменного приоритета Советский патент 1990 года по МПК G06F9/48 G06F13/30 

(21)4602746/24-24

(22)09.11.88 -. (46) 15.08.90. Бюл. N 30

(72) A.M. Белан, Н.Н. Гудам и С.П.Кузнецов (53) 681.325 (.088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 962948, кл. G 06 F 9/46,1981. Авторское свидетельство СССР

№ 1418715, iqi. G 06 F 9/46, 1987.

(54) УСТРОЙСТВО ПЕРЕМЕННОГО ПРИОРИТЕТА

(57)Изобретение может быть использовано в вычислительной технике, в частности в устройствах приоритетного прерывания. Целью изобретения являет16

ся повышение быстродействия устройства за счет сокращения, числа повторных опросов разрядов регистра преры- ваний. Устройство содержит регистр 1 приоритета, два счетчика 2, 3, блок 4 управления, регистр 5 маски, три блока элементов И 6, 15, 16, дешифратор 7, регистр 8 прерьгоаний,блок элементов ИЛИ 9, пять элементов ИЛИ 10-13, 32, регистр 14. Изобретение позволяет осуществить выявление и запоминание опрошенных позиций приоритета (разрядов регистра прерываний), не содержащих сигналов прерывания, а также сформировать сигнал, управляющий опросом позиций приоритета в очередном цикле работы устройства. 2 ил.

1/

Изобретение может быть использовано в вычислительной технике, в частности в устройствах приоритетного прерывания. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства за счет сокращения числа повторных опросов разрядов регистра прерываний. Устройство содержит регистр 1 приоритета, два счетчика 2,3, блок 4 управления, регистр 5 маски, три блока элементов И 6, 15, 16, дешифратор 7, регистр 8 прерываний, блок элементов ИЛИ 9, пять элементов ИЛИ 10 - 13, 32, регистр 14. Изобретение позволяет осуществить выявление и запоминание опрошенных позиций приоритета (разрядов регистра прерываний), не содержащих сигналов прерывания, а также сформировать сигнал, управляющий опросом позиций приоритета в очередном цикле работы устройства. 2 ил.

СД

00

сд

:о -j

.1

31

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к приоритетным устройствам прерывания для ЭВМ.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройств за счет сокращения числа повторных опросов разрядов регистра прерываний.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока управления.

Устройство содержит регистр 1 приоритета, счетчики 2 и 3, блок 4 управления, регистр 5 маски, блок 6 элментов И, дешифратор 7, регистр 8 прерываний, блок 9 элементов ИЛИ, элменты ИЛИ 10-13, регистр 14, блоки 15 и 16 элементов И, группу кодовых входов 17 устройства, группу кодовых входов 18 устройства, группу входов 19 запросов устройства, входы 20-24 блока 4, выходы 25-29 блока 4, группу входов 30 блока 4, вход 31 запуска устройства, элемент ИЛИ 32.

Блок 4 (фиг. 2) содержит элементы 33 и 34, генератор 35 импульсов.

И

триггер 36, элементы ИЛИ 37.и 38, триггер 39 и 40, элемент ИЛИ 41, элементы И 42 и 43, элементы 44-46 задержки.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии регистр 8 пр рьшапий устанавливается в О. В регистр 1 приоритета по входу 17 зано- сится код, определяющий номер того разряда регистра 8 прерывания, который первым должен опрашиваться на наличие сигнала прерывания, т.е. имеет наивысший приоритет.

В один из разрядов регистра 5 по входу 18 устройства заносится единица, тем самым выбирается один из тре

режимов работы устройства, отличающихся последовательностью опроса разрядов прерьтания. Опрос производится, начиная от разряда зафиксированного в регистре -1 приоритета, либо вправо, либо влево, либо попеременно опрашивается разряд слева и разряд справа от фиксированного.

При занесении кода в регистр 1 и единицы в один из разрядов регистра 5 на выходах соответственно элементов ИЛИ 10 и ИЛК 11 появляются единичные сигналы, которые поступают на входы 20 и 21 блока 4 управления, подготавливая его работу.

10

15

0

5

0

0

45

0

5

Сигналы прерывания по входам 19 устройства поступают в регистр 8 и на первые входы блока 16 элементов И. Соответствующие разряды регистра 8 устанавливаются в .1.

Работа устройства начинается с момента поступления по входу 31 запуска устройства сигнала запуска в блок 4 управления. Одновременно прерывается выполнение текущей программы. Поступление сигнала запуска не связано с моментами поступления сигналов прерывания в регистр 8 и зависит от режима работы обслуживающего прибора. Например, сигнал запуска может посту- . пать в устройство периодически.

Сигнал запуска инициирует работу блока 4 управления, если в регистре 8 зафиксирован хотя бы один запрос на прерывание. В противном случае запуск устройства блокируется нулевым сигналом с выхода элемента ИЛИ 13, подключенного к прямым выходам регистра 8 прерываний.

Если в регистре 8 зафиксированы один или несколько запросов на прерывание, то блок 4 управления начинает работу по сигналу запуска.

В результате содержимое счетчика 2 прямого кода или инверсное содержимое счетчика 3 обратного кода в зависимости от режима работы устройства .через блок 9 элементов ИЛИ поступает на дешифратор 7. На одном из выходов дешифратора 7 появляется единичный сигнал, с помощью которого блок 6 элементов И проверяет наличие, а блок 15 элементов И - отсутствие 1 в том разряде регистра 8 номер,которого определен кодом в регистре 1.

При отсутствии в опрашиваемом разряде запроса на прерывание срабатывает соответствующий элемент И блока 15 элементов И.Сигнал с соответствующего выхода блока 15 элементов И поступает на вход регистра 14 ,устанавливая в 1 соответствующий разряд. В результате запоминается опрошенньй наиболее приоритетный разряд, в котором отсутствует запрос на прерывание.

При этом сигнал с единичного выхода триггера откроет по второму входу соответствующий элемент И блока 16 элементов И, В результате при поступлении сигнала прерывания в наиболее приоритетньп разряд регистра 8 и на первый вход блока 16 на соответствующем выходе блока 16 появится единич . 1585797

ный сигнал, который через элемент ИЛИ 12 поступит па вход 22 блока 4 управления, изменял порядок опроса разрядов регистра 8 в следующем цикле работы устройства.

Если в опрашиваемом наиболее приоритетном разряде отсутствует запрос на прерывание, то к содержимому обоих счетчиков 2 и 3, емкость которых равна числу разрядов регистра 8, прибавляется 1. На выходах счетчиков 2 и 3 будут формироваться соответственно возрастающая и убывающая последовательности кодов двоичных чисел, начиная с кода числа, занесенного в регистр 1 приоритета. С выхода блока 9 элементов ИЛИ двоичный код содержимого одного из счетчиков 2 и 3 поступа,В зависимости от выбранного режима работы устройства на один из входов 30 блока 4 из соответствунлцего разряда регистра 5 поступает постоян ный единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 37 либо через элемент ИЛ 38 проходит па выходы соответственно 25 или 26 блока 4 управления. При вы боре режима работы устройства с пере менным опросом разрядов слева и спра ва от фиксированного в регистре 1 раз ряда, элемент И 33 блока оказьшается открытым по первому входу единичным 15 сигналом с соответствующего входа 30 блока 4. В результате иютульсы с выхода генератора 35 через элемент И 33 поступают на счетный вход триггера 40 опрокидывая его. Единичный сигнал по

10

ет на вход дешифратора 7 ,на соответст- 20 является попеременно на прямом и инвующем выходе которого появляется единичный сигнал.

Если в очередном опрашиваемом разряде отсутствует запрос на прерывание.

версном выходах триггера 40.и, следовательно, на выходах 25 и 26 блока 4 . Выходы 25 и 26 блока 4 подключены к управляющим входам счетчиков 2 и 3

то устанавливается в 1 соответству- 25 соответственно, поэтому к входам деюций разряд регистра 14, т.е. запоминается очередной опрошенный разряд. Если в опрашиваемом разряде зафиксирован запрос.на прерывание, то блок 6 элементов И выдает сигнал, который через элемент ИЛИ 32 поступает на вход 24 блока 4 управления, прекращая его работу. Появление единичного сигнала на выходе блока 6 свидетельствует, что устройство выделило наиболее приоритетньй запрос на прерывание. При этом содержимое одного из счетчиков 2 или 3 с выхода блока 9 элементов ИЛИ используется для перехода на соответствующую программу, а в регистре 8 сбрасьтается соответствующий запрос.

В исходном состоянии триггер 36 блока 4 находится в О. Занесение кодов в регистры 1 и 5 устройства сопровождаются управляющими сигналами, которые с выходов соответствующих элементов ИЛИ 10 и 11 по входам 20 и |21 поступают в блок 4 управления, соответственно на первый и второй входы элемента 1ШИ 41. На выходе элемента ИЛИ 41 появляется единичный сигнал, котор ьп поступает на инверсный вход элемента И 43, временно закрывая его, и на единичньп вход триггера 39. Сигнал с единичного выхода триггера 39 через элемент 44 задержки поступает на второй вход элемента И 42, подготавливай его открытие..

35

40

55

шифратора 7 через блок 9 элементов ИЛИ подключаются либо выходы счетчика 2, либо выходы счетчика 3.

Работа устройства инициируется сиг 30 налом запуска, поступающим на вход 31 блока 4. Если в регистре 8 все разряды находятся в нулевом состоянии, что соответствует исходному состоянию или отсутствию сигналов прерывания в процессе работы устройства, то на входе 23 блока. 4 присутствует нулевой сигнал, блокирующий работу устройства по сигналу запуска.

При поступлении сигналов прерывания в регистр 8 на входе 23 блока 4 появится единичньв сигнал, который открывает по второму входу элемент И 43. Сигнал запуска с входа 31 через элемент И 43, открытый по первому и второму входам, поступает на первый вход элемента И 42. Последний открывает по второму входу единичным сигналом с выхода триггера 39, поэтому на выходе 29 блока 4 появится единич- ньй сигнал. Сигнал с выхода 29 блока 4 поступает на вход сброса регистра 14 и счетчиков 2 и 3, обнуляя регистр 14 и счетчики 2 и 3 и разрешая запись в счетчики содержимого регистра 1 соответственно в прямом и инверсном коде. Сигнал запуска с выхода элемента И 43 поступает также на сбросовьй вход триггера 39. Триггер 39 ;устанав- ливается в нулевое состояние, которое

45

50

,В зависимости от выбранного режима работы устройства на один из входов 30 блока 4 из соответствунлцего разряда регистра 5 поступает постоянный единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 37 либо через элемент ИЛИ 38 проходит па выходы соответственно 25 или 26 блока 4 управления. При выборе режима работы устройства с переменным опросом разрядов слева и справа от фиксированного в регистре 1 разряда, элемент И 33 блока оказьшается открытым по первому входу единичным сигналом с соответствующего входа 30 блока 4. В результате иютульсы с выхода генератора 35 через элемент И 33 поступают на счетный вход триггера 40, опрокидывая его. Единичный сигнал по

является попеременно на прямом и инверсном выходах триггера 40.и, следовательно, на выходах 25 и 26 блока 4 . Выходы 25 и 26 блока 4 подключены к управляющим входам счетчиков 2 и 3

соответственно, поэтому к входам де25 соответственно, поэтому к входам де35

40

5

шифратора 7 через блок 9 элементов ИЛИ подключаются либо выходы счетчика 2, либо выходы счетчика 3.

Работа устройства инициируется сиг- 30 налом запуска, поступающим на вход 31 блока 4. Если в регистре 8 все разряды находятся в нулевом состоянии, что соответствует исходному состоянию или отсутствию сигналов прерывания в процессе работы устройства, то на входе 23 блока. 4 присутствует нулевой сигнал, блокирующий работу устройства по сигналу запуска.

При поступлении сигналов прерывания в регистр 8 на входе 23 блока 4 появится единичньв сигнал, который открывает по второму входу элемент И 43. Сигнал запуска с входа 31 через элемент И 43, открытый по первому и второму входам, поступает на первый вход элемента И 42. Последний открывает по второму входу единичным сигналом с выхода триггера 39, поэтому на выходе 29 блока 4 появится единич- ньй сигнал. Сигнал с выхода 29 блока 4 поступает на вход сброса регистра 14 и счетчиков 2 и 3, обнуляя регистр 14 и счетчики 2 и 3 и разрешая запись в счетчики содержимого регистра 1 соответственно в прямом и инверсном коде. Сигнал запуска с выхода элемента И 43 поступает также на сбросовьй вход триггера 39. Триггер 39 ;устанав- ливается в нулевое состояние, которое

5

0

10

будет сохранятся до тех пор, пока на одном из входов 20 и 22 не появится I единичньй сигнал./

Сигналы появляются на входах 20 и 21 элемента ИЛИ 41 тогда, когда заноситься новый код в регистр 1, когда изменяется содержимое регистра 5. Сигнал |На входе 22 элемента ИЛИ 41 появится :тогда, когда в разряды регистра 8 прерываний, которые опрашивались в предыдущих циклах, имели высокий приоритет и были пусты, поступит сигнал прерывания. При этом на одном из выходов блока 16 элементов И появляется . сигнал, так как соответствующий триггер из регистра 14 открывает соотвефс- твуюнщй элемент И из блока 16 элементов И для сигнала прерывания.

Нулевой сигнал с выхода триггера 39 через элемент 44 задержки, который обеспечивает требуемую длительность сигнала на выходе 29 блока 4, поступает на второй вход элемента И 42, закрывая его. Сигнал запуска с выхода 25 элемента И 43 блока 4 через элемент 45 задержки, которьй обеспечивает интервал времени, необходимый для срабатывания дешифратора 7, поступает

го

тйкже на вход установки в 1 тригге

ра 36. Сигнал в прямого выхода триггера 36 поступит на выход 27 блока 4 и откроет по третьему входу блок элементов И 6. С задержкой, необходимой для срабатывания блока 6 и задаваемой с помор;ью элемента 46 задержки,сигнал с прямого выхода триггера 36 постулит на первый вход элемента И 34. Если разряд регистра 8, номер которого указан в регистре 1, содержит запрос на пре- рьшание, то на выходе блока 6 появится единичньпЧ сигнал, который по входу 24 блока 4 поступит на сбросовый вход триггера 36, инверсный вход элемента И 34. Тем самым предотвращается поступление импульсов с выхода генератора 35 на выход 28 блока 4. Если в опрашиваемом разряде запрос отсутствует то сигнал запрета на инверсном входе элемента И 34 на появится. Импульсы с выкода генератора 35 через элемент И 34 поступят на выход 28 блока 4. В результате содержимое суммирующих счетчиков 2 и 3 будет изменяться и в зависимости от выбранного режима работы устройства будут опрашиваться те или иные разряды регистра 8 прерыва- ний. Как только в опрашиваемом разряде будет of наружен запрос на пре-

0

5

о

0

5 0

45

5

рывание, блок 6 элементов И выдаст единичный сигнал, который поступит на 24 блока 4 и запретит дальнейшее прохождение импульсов через элемент И 34 на выход.28 блока 4, а также сбросит в нулевое состояние триггер 36. На этом работа блока 4 заканчивается.

Новый цикл работы блока 4 управления начинается с приходом очередного си гнала запуска по входу 31. При этом, если триггер 39 находится в О,то это означает, что с момента начала преду- дущего цикла на входы 20-22 блока 4 не поступали единичные сигналы : выходов соответствую1дих элементов ИЛИ 10-12, т.е. не произошло смены приоритета в регистре 1 и маски в регистре 5, и не поступили запросы на прерывание в регистре 8 в те- разряды, которые опрашивались в предыдущих циклах, имели высокий приоритет и были пусты. Если в регистр 8 поступят запросы на прерывание в низкоприоритетные разряды, которые еще не опрашивались в предыдущих циклах, то сигнал на входе 22 блока 4 также не по- йвится, так как соответствующий элемент И блока 16 элементов И закрыт нулевым сигналом с выхода соответствующего триггера регистра 14. Таким образом, элемент И 42 оказывается закрытым по второму входу нулевым сигналом с выхода триггера 39, поэтому сигнал запуска с входа 31 не проходит на выход 29 блока 4. Содержимое счетчиков 2 и 3 не изменяется и осмотр разрядов регистра 8 начнется с последнего опрошенного в предьздущем цикле разряда. Если же в разряды регистра прерываний, которые опрашивались в предыдущем цикле, имели высокий приоритет и были пусты, поступит сигнал, то соответствующий триггер на регистре 14 открывает соответствующий элемент И из блока 16 элементов И и единичный сигнал через элемент ИЛИ 12 поступит в блок 4 управления. Триггер 39 устанавливается в 1, через открытый по второму входу элемент И 42 сигнал запуска с входа 31 проходит на выход 29 блока 4. В результате регистр 14 и счетчики 2 и 3 обнуляются, в счетчики заносится содержимое с кон- кретно.го наиболее приоритетного разряда .

Таким образом, в устройстве при поступлении сигналов прерывания в

коприоритетные разряды регистра 8 прерываний, которые ранее не опрашивались, существует возможность блокировать обнуление счетчиков 2 и 3 и запись -в них содержимого регистра 1 приоритета. Содержимое счетчиков не изменяется и просмотр разрядов регистра 8 прерывания будет начинаться не с наиболее приоритетного разряда, код ко- торого содержится в регистра 1 приоритета, а с разряда, код которого зафиксирован в счетчике 2 или 3 в предыдущем цикле работы устро1 1ства, т.е. устройство позволяет организовать KOроткий цикл работы, исключающий опрос тех разрядов регистра 8 прерывания, которые были просмотрены в предыдущем цикле и заведомо не содержат новых запросов на прерывание. Корот- кий цикл работы в устройстве организуется не только тогда, когда не изменяется содержимое регистра 1 приоритета, регистра 5 маски и регистра 8 прерывания, но и когда поступают сиг- налы прерывания в низкоприоритетные разряды регистра 8 прерываний, которые ранее не опрашивались. Если в высокоприоритетные разряды регистра 8, которые уже опрашивались на наличие сигнала прерывания, поступили новые запросы на прерывание или изменились коды в регистрах 1 и 5 устройства, то организуется полный цикл просмотра разрядов регистра 8 прерывания, начиная с наиболее приоритетного разряда

Например, разрядность регистра 1 приоритета и счетчиков 2 и 3 равны .трем, а разрядность регистра 8 прерываний - восьми. В регистр 5 маски занесен код 001, определяющий использование счетчика 2 прямого кода для опроса разрядов регистра 8.

Пусть в регистре 1 приоритета содержится код 101, а сигналы прерывани поступили одновременно во второй и третий разряды регистра 8. В счетчик 2 прямого кода записывается код 101. На соответствующем выходе дешифратора 7 появляется единичный сигнал, с помощью которого блок 6 элементов И опрашивает пятый разряд регистра 8 прерывания. Поскольку разряды 5, 6, 7, О и 1 не содержат запросы на прерывания, то для выявления 1 в разряде 2 регистра 8 потребуется пять сумми- ррваний в счетчике 2, после чего блок 6 элементов И выдает сигнал окончания счета. Код в счетчике 2 будет 101 + + 101 1010. Поскольку разрядность

5797

10

Q20 25Q

я55

35

40

45

50

счетчиков равна трем, старший разряд суммы теряется, а содержимое счетчиков 2 прямого кода соответствует номеру разрядов перехода к прерывающей

программе. Последовательность приоритетного опроса регистра 8: 5, 6, 7,

:0, 1 , 2 разряды. -

Следующий цикл работь устройства будет либо коротким, либо полным в зависимости от состояния триггера 39 управления на момент поступления сигнала запуска блока 4. Если за время межцу последовательными запусками блока А п уже опрошенные в предыдущих циклах высокоприоритетные разряды регистра 8 не поступили новые запросы на прерьшание и не изменялись приоритетный код в регистре 1 и код режима в регистре 5 устройства, то первым будем опрашиваться на наличие сигнала прерьгоания тот регистра 8, код номера которого содержится в счетчике 2, т.е. разряд 2. Так как разряд 2 регистра 8 прерывания обнулен в момент перехода на соответствующую прог- рамму, произойдет суммирование в счетчике 2 и опросится следующий 3-й разряд регистра 8, содержащий запрос на прерывание. Последовательность прио-. ритетного опроса регистра 8: 2,3 раз-ряды. Если в уже опрошенные в преды- дуи1их цикшах высокоприоритетные разряды регистра 8 поступили новые зап- . росы на прерывание либо изменены коды в регистрах 1 и 5, то триггер 39 управления будет находиться ,и, устройство отработает полный цикл опроса разрядов прерывания: 5, 6, 1-, Of 1 ... разряды.

Формула изобретения

Устройство переменного приоритета,

содержащее регистр приоритета, два счетчика, блок управления, регистр маски, первый блок элементов ИЛИ, де- . шифратор, регистр прерываний, блок элементов ИЛИ, пять элементов ИЛИ, причем первая группа кодовых входов устройства соединена с группой информационных входов регистра маски и с входами первого элемента ИЛИ, группа выходов регистра маски соединена с группой входов блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом первого блока элементов И, первая группа входов которого соединена с прямыми выходами регистра прерываний и с входами второго эле11 1

.мента ИЛИ, группа входов дешифратора соединена с группой выходов блока элементов ИЛИ, первая и вторая группы входов которого соединены соответственно с группами выходов первого и второго счетчиков, информационные входы которых соединены соответственно с группами прямых и инверсных выходов регистра приоритета, счетные входы первого и второго счетчиков сое динены с вторым выходом блока управления, первый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с входами управления занесением первого и второго счетчиков, группа входов третьего элемента ИЛИ и группа информационных входов регистра приоритета соединены с второй группой кодовых входов устройства, выходы первого, третьего, четвертого и пятого элементов ИЛИ соединены соответственно с вторым, третьим,-четвертым и пятым входами блока управления, входы сброса первого и второго счетчиков соединены с пятым выходом блока управления, шестой вход которого соединен с входом запуска устройства, входы чет10

вертого элемента ИЛИ соединены с выходами первого блока элементов И, вторая группа входов которого соединена с-группой выходов дешифратора, группа И1гформационных входов регист- ра прерываний соединена с группой входов запросов устройства, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия за счет сок- раш-ения числа повторных опросов разрядов регистра прерываний, устройство содерзчит второй и третий блоки элементов И и регистр, причем группа входов запросов устройства соединена с первой группой входов второго блока элементов И, группа выходов которого соединена с входами пятого элемента ИЛИ, выходы дешифратора соединены с первой группой входов третьего блока элементов И, вторая группа входов которого соединена с группой инверсных выходов регистра прерываний, группа выходов третьего блока элементов И соединена с группой информационных входов регистра, группа выходов которого соединена с второй группой входов второго блока элементов И, а вход сброса регистра соединен с пя- 30 выходом блока управления.

15

20

25