Многоканальное устройство для приоритетного подключения источников информации к магистрали Советский патент 1990 года по МПК G06F9/50 G06F13/36 

ел

4

сл

со со

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для сопряжения оборудования вычислительных систем с магистралью обмена данными. Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет обеспечения гарантированного доступа к обмену данными каждому источнику информации путем циклического сдвига приоритета между каналами. Устройство содержит несколько каналов, причем каждый канал содержит узел синхронизации 14, узел анализа приоритета 15, триггер 16, элемент задержки 17, узел передачи приоритета 18, блок коммутаторов 19, элемент И 20, элемент ИЛИ 21, два согласующих элемента 22, 23 и элемент НЕ 24. В устройстве возможно реализовать циклический сдвиг приоритета в системе, за счет чего каждому источнику информации в системе гарантируется доступ к магистрали обмена данными в течение ближайших K передач (K - число каналов) с момента выдачи запроса источником. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Киипочнику информации Фиг. 2

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для сопряжения оборудования вычислительных систем с магистралью обмена данными.

Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет обеспечения гарантированного доступа к обмену данными каждому источнику информации путем циклического сдвига приоритета между каналами.

На фиг. I показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема одного канала; на фиг. 3 - узел синхронизации; на фиг. 4 - то же, анализа приоритета; на фиг. 5 - то же, передачи приоритета; на фиг. 6 - блок коммутаторов.

Многоканальное устройство для приоритетного подключения источников информации к магистрали (фиг. 1) содержит первый, второй и последний каналы 1-3, выходы 4 запрета устройства, входы 5 и выходы 6 опроса устройства, входы 7 и выходы 8 передачи приоритета устройства, выходы 9 контроля каналов, входы 10 запроса устройства, входы 11 сброса устройства, выходы 12 разрешения обмена устройства и входы 13 начальной установки устройства.

Канал (фиг. 2) содержит узел 4 синхронизации, узел 15 анализа приоритета, триггер 16, элемент 17 задержки, узел 8 передачи приоритета, блок 19 коммутаторов, элементов И 20, элемент ИЛИ 21, согласующие элементы 22 и 23, элемент НЕ 24.

Узел синхронизации (фиг. 3) содержит элемент И 25, триггер 26, элемент ИЛИ 27, первый, второй, третий и четвертый входы 28-31 узла, первый и второй выходы 32 и 33 узла.

Узел 15 анализа приоритета (фиг. 4) содержит элементы И 34 и 35, элементы НЕ 36 и 37, первый и второй выходы 38 и 39 узла, первый, второй и третий входы 40-42 узла.

Узел 18 передачи приоритета (фиг. 5) содержит двухступенчатый триггер 43, элемент НЕ 44, элемент 45 задержки, первый, второй, третий и четвертый входы 46-49 узла, первый 50 и второй 51 выходы узла.

Блок коммутаторов (фиг. 6) содержит первый и второй коммутаторы 52 и 53, первый, второй, третий и четвертый выходы 54-57 узла, первый, второй, третий и.четвертый входы 58-61 узла.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания в каждом канале устанавливаются в исходное (нулевое) состояние триггер 26 узла 14 синхронизации и триггер 16 через вход 11 сброса, а также двухступенчатый триггер 43 узла 18

0

5

0

5

0

5

0

5

передачи приоритета через вход 13 начальной установки от соответствующего источника информации. Первый и второй коммутаторы 52 и 53 блока 19 при подаче питания переключаются в состояние передачи сигнала с входа В на выход (при отсутствии питания эти коммутаторы находятся в состоянии передачи сигнала с входа А на выход, фиг. 6). Применение узла подЕслючения к магистрали в каждом канале позволяет сохранить работоспособность устройства при отключении питания в каком-либо канале за счет коммутации входа 5 опроса непосредственно на выход 6 опроса через первый коммутатор 52 блока 19, а также входа 7 передачи приоритета непосредственно на выход 8 передачи прио ритета через второй коммутатор 53 блока 19. Для правильной работоспособности устройства при подаче питания в каналах необходимо соблюдать следующее условие; если питание отсутствует во всех каналах, необходимо подать питание сначала только в одном каком-либо канале, а затем через время, больщее максимального времени задержки элемента 45 задержки узла 18 передачи приоритета, которое будет у одного из каналов устройства, например ,у последнего, подать питание во всех остальных каналах в любом порядке. Пред- поло,.хИМ, что питание во всех каналах устройства отсутствовало и в данный момент его подает в какой-либо один канал. Поскольку двухступенчатый триггер 43 узла 18 передачи приоритета данного канала был установлен в нулевое состояние при включении питания в линии контроля будет присутствовать сигнал низкого уровня с выхода двухступенчатого триггера 43 узла 18 передачи приоритета через второй согласующий элемент 23. При этом на выходе элемента НЕ 44 узла 18 передачи приоритета будет присутствовать сигнал высокого уровня, который через время задержки элемента 45 задержки узла 18 передачи приоритета установит в «1 триггер 43 узла 18 по единичному входу. Таким образом произойдет захват наивысшего приоритета данным каналом в устройстве (наивысший приоритет и его передача от канала к каналу будут подробно рассмотрены далее), в линии контроля появится сигнал высокого уровня, а на выходах элемента НЕ 44 и элемента 45 задержки узла 18 передачи приоритета - сигнал низкого уровня. После этого подача питания в любом другом канале системы не вызовет установки двухступенчатого триггера 43 узла 18 передачи приоритета в единичное состояние, так как в линии контроля присутствует сигнал высокого уровни. Таким образом исключается возможность установки единичное состояние двухступенчатых триггеров 43 узлов 18 передачи приоритета у нескольких

каналов одновременно после включения питания в каналах и, следовательно, исключается возможность захвата неивысшего приоритета в устройстве сразу несколькими каналами.

Согласующие элементы 22 и 23 могут быть выполнены на логических элементах с открытым коллектором для соединения выходов 4 в линию запроса и выходов 9 контроля в линию контроля по схеме МОНТАЖНОЕ ИЛИ.

Коммутаторы 52 и 53 блока 19 могут быть выполнены на геркановых или электромагнитных реле.

При поступлении сигнала высокого уровня на вход 10 запроса какого-либо канала от соответствующего источника информации триггер 26 узла 14 синхронизации устанавливается в едиг ичное состояние, фиксируя запрос. После получения разрешения доступа к магистрали данных по выходу 12 разрешения обмена источ 1ик информации осуществляет обмен данными и затем сбрасывает триггер 26 узла 14 синхронизации входу 1 сброса в исходное (нулевое) состояние. Таким образом все время, пока триггер 26 узла 14 синхронизации находится в единичном состоянии, данный канал обл адает необслуженным запросом.

При работе запросы от исггочпиков информации поступают к каналалт в случайные моменты времени, поэтому в каждый текущий момент времени может оказаться несколько каналов с необслуженными запросами одновременно. После освобождения магистрали данных каким-либо каналом (при переходе сигнала в линии запрета, с низкого уровня на высокий) происходит арбитраж каналов, в ходе которого доступ к магистрали данных получает только один канал, обладающий более высоким приоритетом среди каналов, имеющих на данный момент необслуженные запросы.

Рассмотрим арбитраж каналов системы в случае, если имеется несколько каналов с необслуженными запросами, причем один из этих каналов обладает наивысшим приоритетом.

В канале с наивысшим приоритетом двухступенчатый триггер 43 узла 18 передачи приоритета находится в единичном состоянии. При освобожде1гии магистрали обмена данными каким-либо каналом перепад сигнала в линии запрета с низкого уровня на высокий через выход 4 запрета, вход 3 узла 14, элемент И 25 узла 14 и выход 32 этого узла установит по входу синхронизации триггер 16 в единичное состояние. При этом через элемент ИЛИ 21, а также через вход 59 и выход 56 блока 19 на выходе 6 опроса данного канала появится сигнал высокого уровня, блокирун: щий доступ к магистрали источников с более низким приоритетом. Поскольку двухступенчатый триггер 43 узла 18 данного канала находится в единичном состоянии, на первом входе элемента И 20 будет присутствовать сигнал низкого уровня с нулевого выхода двухступенчатого триггера 43 узла 18 и, следовательно, на выходе элемента И 20 будет присутствовать сигнал низкого уровня независимо от состояQ ния сигнала на входе 5 опроса данного канала, поступающего на второй вход элемента И 20 через вход 60 и выход 53 блока 19. После установки в единичное состояние триггера 16 появится сигнал высокого уровня на выходе элемента 17 задержки и через вход 40 узла 15 и элемент И 35 данного узла он поступит на выход 39 узла 15, а также на выход 2 разрешенк ; об;«ена, разрешая таким об;:. зом доступ к магистрали обмена данны..-;ь источнику информации, под ;люченному к

0

данному каналу, имеющему наивысший

текущий момент приоритет. Кроме того, сигнал высокого уровня с выхода 39 узла 15 вызовет появление сигнала кизко;-.;) ; ровня в линии запрета через элемент КЕ 24

5 и согласующий элемент 22. Эта ситуация в данного случае будет свидетельствовать о захвате доступа « магистрали обмена данными каналом с наивысшим приоритетом.

В каждом канале с более BF COKHM прио0 ритетом, имеющим необслуженны- запрос, после установки триггера 16 з е;гиничное состояние, сигнал высокого уровня с с-го выхода будет распространяться через элемент ИЛИ 21, вход 59 и выход 56 блока 19 на выход 6 опроса.

5 Сигнал высокого уровня с выхода 6 опроса каналов с. необслуженным запросом будет распространяться по линии опроса через вход 5 опроса, вход 60 и выход 55 блока i9, элемент И 20, элемент ИЛИ 21,

„ вхО:и. 59 и выход 56 блока 19, выход 6 п

опроса в каждом канале, кроме канала с

наивысшим приоритетом (у него на первом входе элемента И 20 присутствует сигнал низкого уровня), ко всем .

Таким образам, через некоторый интервал 5 времени, несколько меньший, чем Ti {в1)смя задержки .прохождения сигнала высокого уровня через элемент 17 задержки лю- пог-.) K;;n;i.ia) 3 любой точке линии опроса ,4 TO i;icTBa будет присутствовать сигмал

BMCCJAOro ypCBiifl, который в KaiiJi. KiA с

0 приоритетом (шже наивысшего будет сбрасывать триггеры 16, если они были установлены в нулевое состояние через входы 5 опроса, входы 60 и выходы 55 блоков 19, элементы И 20, входы 42 узлов 5, э.пеме«гы И 34 узлов 15, выходы 39 этих узлов.

5 входы 30 узлов 14, элементы 27 лов 14 и выходы 33 этих узлов.

С момента освобожде.чия магистрали обмена данными, т. е. с момента переход;сигнала с низкого уровня на высокий в линии запрета, устанавливйются в единичное состояние триггеры 16 каналов, имеющих на данный момент необслуженные запросы от соответствующих источников информации. Затем, за интервал времени, несколько меньший T|, нроисходит арбитраж, в ходе которого триггеры 16 всех каналов сбрасываются, кроме канала с наивысшим приоритетом. Разреп1ение обмена может быть выдано источнику информации каким-либо каналом линш по истечении интервала времени Т| (при появлении сигнала высокого уровня на вы.ходе элемента 17 задержки), а также нри налинии на входе 41 узла 15 сигнала высокого уровня с выхода триггера 6 и нри сигнала н;-;;,чого уровня на нхо.пе 42 -. зла 15. Тзкое vc. выполняется только для кг.нала с наивысшим приоритетом и только данный каи.л:л из всех, имеюндих необслуженный запрос, выдает разрешение обмена источнику информации.

Рассмотрим арбитраж каналов устройства в случае на.тичия в устройстве нескольких каналов с необслуженным запросом, причем пи один из этих каналов не обладает в данный момент наивысишм приоритеп ом.

В любом случае в системе в каждый текущий момент вре, и, ;естсл лйьал, обладающий наивысшим приорит-сгоы. Нсли до освобождения магистрали o6;. да;-;- ными каким-либо каналом канал с нак- высшим приоритетом не получил запроса от источника информации и триггер 25 узла 14 этого канала находится в исходном (нулевом) состо.чнии, на выходе 6 опроса данного канала будет присутствовать сигнал низкого уровня, так как на первом входе элемента ИЛИ 21 будет присутствовать сигнал низкого уровня с выхода элемента И 20 (на первом входе элемента И 20 присутствует сигнал низкого уровня с нулевого выхода двухступенчатого триггера 43 узла 18 передачи приоритета) и на втором входе элемента ИЛИ 21 будет присутствовать сигнал .чизкого уровня с выхода триггера 16.

Таким образом, на выходе б опроса канала с наивысшим приоритетом во время освобождения магистрали обмена данными присутствует сигнал низкого уровня, который поступает на вход 5 опроса следующего канала, разрешая ему обмен. Если данный канал имеет необслуженный запрос, он через выход 6 опроса но линии опроса запретит обмен всем остальным каналам, имеющим необслуженные запросы, сбросив у них через входы 5 опроса триггеры 16 аналогично описанному. Если же данный канал не получал запроса от источника информации, у ;его как и у канала с наивысшим приоритетом на выходе

б опроса будет присутствовать сигнал низкого уровня, разре1ЛЁ)Ощий обмен всем другим каналам.

Такигу образом, в рассматриваемом нами

случае из всех каналов с необслуженным запросом доступ к магистрали обмена данными получит только один канал, находящийся ближе к каналу с наивысшим приоритетом по направлению распространения сигнала по линии опроса.

При формировании в процессе арбитража каким-либо каналом разрешения обмена в линии запрета через элемент НЕ 24, согласующий элемент 22 и выход 4 запрета данного канала появляется сигнал низкого

5 уровня, свидетельствующий о захвате доступа к ,rHCTpa ;;;, обмена даннь Г71И эти,5

К ЯГ йЛОГ,.

Источник информации, получив разреие- {ие обмена от канала, захватившего доступ, осупдествляет обмен данными, после

чего подает на вход 11 сброса данного канала сигнал высокого уровня, сбрасывая в исходное (нулевое) состояние триггер 26 узла 14, а также через элемент ИЛИ 27 узла 14 - триггер 6. При этом снимает5 си сигнал высокого уровня на выходе 12 разрешения обмена и в линии запрета через элемент НЕ 24, согласующий элемент 22 и выход 4 запрета ПС-ЯЕИТСЙ сигнал высокого ypOBKFT, сви.:хетельст:зующий об освобохсде- няи магистрали данк:г мк Kaiia

0 ,псм. После зтого при КРЛИЧИИ в системе источников с несбслуйсеккыл-: запросок начинается описанньзй лроцесс арбитража. Приоритет каждого канала не является фйксирсзанкым и сдвигается циклически от О.ЦЯОГО канала к друго у в результате каж5 дои текущей передачи. Циклический сдвиг приоритета производится с поноздью узла 18. Предположим, что з теку1иий момент времени у одного из каналов установлен .в единичное состояние двухступенчатый тригд гер 43 узла 8. Тогда на входе 7 следующего канала будет присутствовать сигнал высокого уровня. Какой-либо из каналов системы в это время осуществляет передачу по магистрали данных, при этом на линии запрета присутствует сигнал низкого

5 уровня. В момент окончания текупдей передачи перепад сигнала с низкого уровня на высокий в линии запрета через вход 4 запрета приведет к записи сигнала высокого уровня с выхода 7 передачи приоритета канала через вход 6 и первый выход

0 54 блока 19 в промех уточный триггер (в первую очередь) двухступенчатого триггера 43 узла 18.

После того, как какой-либо из каналов начнет передачу, перепад сигнала с высокого уровня на низкий в линии запрета вызовет перезапись сигнала из первой ступени двухступенчатого триггера 43 узла 18 на его выход, а затем с единичного выхода двухступенчатого триггера 43 узла 18

5

9

через коммутатор 53 блока 19 вызовет появление сигнала высокого уровня на выходе 8.

Сигнал с выхода 8 канала поступит на вход 7 следующего канала. В начале следующей передачи двухступенчатый триггер 43 узла 18 передачи приоритета первого канала устанавливается в нулевое состояние, а двухступенчатый триггер 43 узла 18 следующего канала - в единичное и т. д.

Канал, у которого двухступенчатый триггер 43 узла 18 в начале текущей передачи установится в единичное состояние, становится обладателем наивысщего приоритета, так как сигнал низкого уровня с нулевого выхода двухступенчатого триггера 43 узла 18 запрещает прохождение сигнала высокого уровня с входа 5 опроса через элемент И 20 и ни один из других каналов таким образом не может запретить обмен данными этому каналу по входу 5 опроса. Данный канал в случае необходимости обмена данными сможет запретить обмен всем другим каналам по выходу б опроса.

В результате включения и выключения отдельных устройств системы может возникнуть такая ситуация, когда у всех каналов двухступенчатые триггеры 43 узлов 18 окажутся в нулевом состоянии.

В этом случае при переключении двухступенчатого триггера 43 уз.ча 18 передачи канала в нулевое состояние в линии контроля появляется сигнал низкого уровня, который разрешает работу элементов 45 задержки узлов 18 передачи приоритета всех каналов.

Время задержки элемента 45 задержки узла 18 передачи приоритета различно для всех каналов и пропорционально номеру канала.

Предположим, что некоторый канал обладает наименьшим номером и этот канал включен, тогда сигнал с выхода элемента 45 задержки узла 18 этого канала установит двухступенчатый триггер 43 узла 18 в единичное состояние. При этом в линии контроля появится сигнал высокого уровня, который заблокирует работу элементов 45 задержки узлов 18 всех каналов, и работоспособность системы будет автоматически восстановлена.

Формула изобретения

iO

сброса и выход разрешения обмена каждого канала являются соответствующими входами запроса и сброса устройства и выходом разрещения системы устройства, при- 5 чем каждый канал содержит узел анализа приоритета,триггер, элемент задержки, два согласующих элемента и узел синхронизации, первый вход которого подключен к входу запроса канала, второй вход узла синхронизации подключен к входу сброса своего канала, первый выход узла анализа приоритета подключен к третьему входу узла синхронизации, второй выход узла анализа приоритета подключен к выходу разрешения обмена своего канала, 5 вход установки триггера подключен к первому выходу узла синхронизации, вход сброса триггера подключен ко второму выходу узла синхронизации, выход триггера через элемент задержки подключен к первому входу узла анализа приоритета, выход триг- гера подключен к второму входу узла анализа приоритета, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, за счет обеспечения гарантированного доступа к обмену данными каждому источ- 5 нику информации путем циклического сдвига приоритета между каналами, в каждый канал введены узел передачи приоритета, блок коммутаторов, элемент И, элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем первый вход узла передачи приоритета подключен к первому 0 выходу блока коммутаторов, второй вход узла передачи приоритета подключен к выходу запрета канала, к четвертому входу узла синхронизации и к вы.ходу первого согласующего элемента, третий вход узла передачи приоритета подключен к входу 5 начальной установки канала, четвертый вход узла перед,.чи приоритета подключен к выходу контроля капала и к выходу второго согласующего элемента, первый выход узла передачи приоритета подключен к первому Q входу элемента И, второй выход узла передачи приоритета подключен к первому входу блока коммутаторов и к входу второго согласующего элемента, второй выход блока коммутаторов подключен к второму входу элемента И, выход которого 5 подключен к третьему входу узла анализа приоритета и к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу триггера, выход элемента ИЛИ подключен к второму входу блока коммутаторов, вход первого согласующего элемен- 0 та подключен к выходу элемента НЕ, вход которого подключен к выходу разрешения обмена канала, третьи вход и выход блока коммутаторов соединены соответст-венно с входом и выходом опроса канала, четвертые вход и выход блока коммутаторов S соединены соответственно с входом и выходом передачи приоритета канала, вход начальной установки каждого канала является соответствующим входом начальной

11

установки устройства, выход передачи приоритета каждого предыдущего канала подключен к входу передачи приоритета последующего канала, выходы контроля всех каналов подключены к щине контроля устройства.

источнику

LfH0OpMG(4IJu2

ФигЛ

35

Фиг.Ъ

12

триггера подключен к второму входу узла, вход сброса двухступенчатого триггера подключен к третьему входу узла, нулевой выход двухступенчатого триггера подключен к первому выходу узла, единичный выход двухступенчатого триггера подключен ко второму выходу узла, вход элемента НЕ подключен к четвертому входу узла, вход элемента задержки подключен к выходу элемента НЕ, выход элемента задержки

подключен к входу установки двухступенчатого триггера.

К i/cmof uHi/ инсрормациа

39 Фие.

Фие.5