Устройство сопряжения для неоднородной вычислительной системы Советский патент 1991 года по МПК G06F15/16 G06F13/14 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании многопроцессорных вычислительных систем.

Цель изобретения - повышение живучести системы за счет автоматической замены вышедших из строя внешних устройств другими и расширение области применения за счет использования операционных систем, сгенерированных для различных комплектов внешних устройств.

На фиг„1 приведена структурная схема системы; на фиг.2 и 3 - функциональные схемы первого и второго блоков сопряжения; на фиг.4 - пример распределения разрядов в регистре режимов.

Система содержит управляющую ЭВМ 1 с подключенными к ней через общую шину внешними устройствами (ВУ) 2, блок 3 сопряжения, группу управляемых ЭВМ 4 и блоки 5 сопряжения. Кроме того, на фиг.1 обозначены информационные входы 6, выход 7 и выходы 8 и 9 управления обменом.

Блок 3 сопряжения образует двунаправленный шинный формирователь 10, регистр 11, сдвиговый регистр 12, регистр 13, ключи 14...16, коммутатор 17, приемник 18, передатчики 19 и 20, селектор 21 адреса и узел 22 формирования управляющих сигналов.

Каждый.блок 5 сопряжения группы содержит двунаправленный шинный-формирователь 23, сдвиговый регистр 24, регистры 25 состояния внешних устройств, элемент И 26, элемент НЕ 27, ключи 28 группы, сдвиговые регистры данных 29 и адреса вектора прерывания 30, ключи- 31 и 32, коммутаторы 33 и 34, ключ 35, коммутатор 36, селектор 37 адреса, узел 38 формирова0

5

0

5

0

5

0

5

ния управляющих сигналов, регистр 39 режимов, ключ 40 и триггер 41.

Регистр 39 режимов (фиг.4) содержит сдедующие разряды: РРО - разряд управления коммутаторами 33 и 34; РР1 - разряд разрешения сдвига регистра 29; РР2 - разряд разрешения сдвига регистра 30; РРЗ - разряд разрешения сдвига регистра 24; РР4 - установка готовности ВУ; РР5 - установка сигнала требования прерывания; РРб, РР7 - разряды управления коммутатором 36.

В зависимости от вида решаемой задачи система может находиться в одном из четырех режимов:

1)программный вывод данных в одну из управляемых ЭВМ 4;

2)программный ввод данных из какой-либо управляемой ЭВМ 4;

3)обмен данными по прерыванию от ВУ;

4)контроль работы блоков сопряжения .

1. Программный вывод данных в одну из управляемых ЭВМ 4.

Этот режим применяется при необходимости ввести данные через один из внешних устройств 2 управления ЭВМ 1 в одну из управляемых ЭВМ 4 по ее инициативе.

Предположим,что данный режим ини- цирует управляемая ЭВМ 4.1. Каждый из регистров 25.1...25.П может иметь не более 16 разрядов. Регистры 25 выполняют функции регистров состояний соответствующих ВУ - перфоратор, фо- тосчи-ыватель и т.п., и используют принятые для этих регистров форматы.

В исходном состоянии седьмые разряды готовности внешнего устройства всех регистров 25, установлены в 1. Остальные разряды находятся

516210406

в состоянии О. При этом шестые раз- Управляющая ЭВМ 1 программно меняет ряды всех регистров 25 отведены для содержимое регистра 11 таким обра

Изобретение относится к вычис- лительной технике и может быть использовано при проектировании многопроцессорных вычислительных систем. Цель изобретения - повышение живучести системы за счет автоматической замены вышедших из строя внешних устройств (ВУ) другими и расширение области применения за счет использования операционных систем, сгенерированных для различных комплектов ВУ. Устройство сопряжения состоит из

кодирования сигнала разрешения прерывания, которые в соответствии с первоначальной установкой в О за- прещены.

Поскольку выходы разрядов готовности внешнего устройства регистров

зом, что через коммутатор 17 на последовательный вход сдвигового регистра 12 поступает сигнал с одной из управляемой ЭВМ 4. Затем содержимое регистра 12 пот, управлением программ управляющей ЭВМ 1 анализи- 25 подключены к входу элемента II 26, ,Q руется. Если данная управляемая ЭВМ то на выходе последнего в исходном со- 4.1 не требует обслуживания, то сно- стоянии имеется сигнал 1, свиде- ва, меняя содержимое регистра 11, уп- тельствующий об общей готовности ВУ равняющая ЭВМ 1 аналогично опрашива- к обмену данными. Этот сигнал и сиг- ет следующую управляющую ЭВМ 4.1+1. налы разрядов готовности и разрешения При опросе всех ЭВМ 4 процедура прерывания всех регистров 25 поступа- циклически повторяется. Если управют на вход параллельной установки сдвигового регистра 24. Сигнал с последовательного выхода регистра 24 через коммутатор 36 поступает на выход 6 блока 5.1 сопряжения управляемой ЭВМ 4.1 и дллее поступает на вход 6.1 блока 3 сопряжения управляющей ЭВМ 1. В исходном состоянии регистр 24 вьщает на своем последовательном выходе сигнал обшей готовности.

Управляемая ЭВМ 4.1 через шинный формирователь 23 и один из ключей 28 опрашивает седьмой разряд регистра 25 состояния нужного ей ВУ. В данном устройстве все седьмые разряды регистров 25 состояния находятся в состоянии 1 или О. При наличии сигнал готовности данного ВУ управляемая ЭВМ 4.1 через шинный формирователь 23 заносит байт передаваемой информации в сдвиговый регистр 29 данных. Одновременно с разрешением записи в

регистр 29 снимается сигнал готовность д« цин. Под управлением соответствующево всех регистрах 25 ВУ. Это приводит в состояние О сигнал Общая готовность на выходе элемента И 26, что приводит к изменению сигнала на О на выходе 6 блока 5.1 сопряжения, щ мутатор 17 заполняет сдвиговый реЭто состояние показывает необходимость обслуживания данной ЭВМ 4.1 со стороны управляющей ЭВМ 1.

Сигнал с выхода 6 блока 5.1 сопряжения управляемой ЭВМ 4.1 поступает на вход 6.1 блока 3 сопряжения управляющей ЭВМ 1 и далее на один из входов приемника 18. На остальные входы этого приемника поступают аналогичные сигналы с других управляемых меняется при необходимости ввести ЭВМ 4. Эти сигналы, пройдя через при- данные через-одно из внешних уст- емник 18, поступают ча коммутатор 17. ройств 2 управляющей ЭВМ 1.

Управляющая ЭВМ 1 имеет програм- Устройства ввода, такие как фото- мный доступ к регистрам 11, 12 и 13. считыватель, требуют команду Пуск,

го сигналя и синхросигнала 9 содержимое регистра 29 передается последовательным кодом и через коммутатор 36 блока 5, приемник 18 блока 3 и комгистр 12. Затем через ключ 15 и шинный формирователь 10 передаваемая информация поступает на необходимое устройство под управлением той же 50 программы. При необходимости вывода следующего байта описанный процесс повторяется.

цин. Под управлением соответствующемутатор 17 заполняет сдвиговый рего сигналя и синхросигнала 9 содержимое регистра 29 передается последовательным кодом и через коммутатор 36 блока 5, приемник 18 блока 3 и коммутатор 17 заполняет сдвиговый ременяется при необходимости ввести данные через-одно из внешних уст- ройств 2 управляющей ЭВМ 1.

гистр 12. Затем через ключ 15 и шинный формирователь 10 передаваемая информация поступает на необходимое устройство под управлением той же программы. При необходимости вывода следующего байта описанный процесс повторяется.

оторая необходима для физического родвижения бумажной ленты к очередому байту (команда Пуск - 1 заосится в нулевой разряд регистра

ЭВ го В во 3 ги но от ни гр ре ка си че да йо ры ав с пр вы тр по

25), после запроса 1 в нулевой разряд регистра 25 готовность ВУ сбрасывается. Запрос на обслуживание ЭВМ производится аналогично режиму 1. После определения ЭВМ, которой необходимо обслуживание, под управлением программы через регистр 12, передатчик 19 - байт данных, последовательным кодом передается в блок 5 через вход 7 на коммутатор 33 и на последовательный вход сдвигового регистра 29. Эта передача осуществляется под управлением синхросигналов передаваемых через регистр 13 и передатчик 20 блока 3 управляющих сигналов, переданных ранее через регистр 12, передатчик 19 в регистр режимов 39 под управлением программы управляющей ЭВМ 1. Когда байт данных занесен в сдвиговый регистр 29 блока 5 одним из управляющих сигналов из разрядов регистра режимов 39 устанавливается значение сброшенного в начале обмена седьмого разряда регистра 25 соответствующего ВУ. Управляемая ЭВМ опрашивает состояние этого разряда и, когда его значение станет равным 1, считывает байт, находящийся в регистре 29, через ключ 31 и шинный формирователь 23. Очередной байт при необходимости вводится аналогично.

Данный режим необходим, когда в управляемой ЭВМ 4 разрешены прерывания о1 ВУ и реальное устройство находится в состоянии готовности.

При необходимости размещения прерывания от какого-либо ВУ шестой разряд регистра 25 соответствующего ВУ устанавливается в 1. В данном режиме в отличие от предыдущих сигнал Общая готовность не используется, поэтому управляющей ЭВМ 1 для определения управляемой ЭВМ 4, требующей обслуживания, необходимо считывать все содержимое регистра 25,

Способ, которым содержимое регистра 25 блока 5 переписывается в регистр 12 блока 3, описан выше. Так как регистр 12 программно-доступный для управляющей ЭВМ 1, то можно определить, есть ли запрос на прерывание (т.е. у ВУ требующего прерыва8

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ния седьмой и шестой разряды должны содержать 1). Если запроса нет,то анализируется очередная управляемая ЭВМ 4. Управляемая ЭВМ проверяет готовность у затребованного своего ВУ. Ксли оно готово, точерел сдвиговой регистр 12, передатчик 19 3 и коммутатор 34 в сдвиговый регистр 30 последовательным кодом заносятся адрес вектора прерывания -о- отзетствуюгаего ВУ. При этом синхронизирующие сигналы передаются программно в течение всего обмена через регистр 13 и передатчик 20 блока 3 управляющей ЭВМ 1, Управляющие сигналы также поступают на блок 5 через регистр 12 и передатчик 19 и далее на регистр 39, один из разря- йов регистра 39 - Требование прерывания, который вызывает ряд автоматических действий, связанных с требованием прерывания, а именно, процессор удовлетворяет требование, вырабатывая канальные сигнал Элек- троника-60 КВВОДН и КППР (КППР Н - подтверждение прерывания).

Блок 5 сопряжения получает сигнал КВВОД Н и входной сигнал предоставления прерывания (К ППР 1 Н). Затем адрес вектора прерывания, находящийся в регистре 30, через ключ и шинный формирователь 23 передается на управляемую ЭВМ, блок 5 вырабатывает необходимые сигналы (канальный сигнал К СИП П и снимает К ТР Н).

Управляемая ЭВМ 4 получает адрес вектора прерывания и переходит на соответствующую подпрограмму, адрес которой находится по адресу вектора прерывания.

Эаот режим необходим для проверки работоспособности блоков сопряжения управляемой и управляющей ЭВМ. Контроль блока 3 сопряжения управляющей ЭВМ 1 осуществляется следующим образом.

Контрольные тесты засылаются в регистры 11, 12 и 13, затем через ключи 14,15 и 16 соответственно считываются и через шинный формирователь 10 поступают в память. По результатам кижно оценить были ли искажения информации.

Контроль любого из блоков 5 сопряжения управляемой .ЭВМ 4 осуществляется следующим образом.

Тестовые наборы последовательным кодом засылаются из управляющей ЭВМ в сдвиговые регистры 39 и 30. Способ, которым это делается, описан в предыдущих режимах работы. Затем также известным способом через коммутатор 36 информации из этих регистров считывается обратно в управляющую ЭВМ 1, где определяется было ли искажение информации. Для проверки регистров 25 состояний и сдвигового регистра 24 необходимо считать в исходном состоянии содержимое регистра 24 в регистр 12, затем эти данные ввести в управляющую ЭВМ. Преимуществом предлагаемой вычислительной системы является то, что управляемая ЭВМ 4 обладает широкими функциональными возможностями, хотя могут не иметь полного комплекта ВУ. Данная вычислительная система позволяет эмулировать недостающие ВУ следующим образом. Допустим, что управляемая ЭВМ 4 обращается к ВУ, которого нет ни у управляемой, ни у управляющей ЭВМ. Используя способность системы, что данные поступают в управляющую ЭВМ 4 независимо от того, как управляющая ЭВМ 1 управляет своими ВУ, следовательно данные, принятые из управляемой ЭВМ 4, можно вывести на любое Г.У управляющей ЭВМ независимо от того, па какое ВУ выводило данные на управляемую ЭВМ 4. Если у управляющей ЭВМ 1 есть несколько одинаковых ВУ, то при отказе одного из них имеется возможность автоматического перехода на работу с другим аналогичным внешним устройством, так как распределение ВУ производит управляющая ЭВМ 1 независимо от управляемых.

Формула изобретения д гистра и информационные входы первоУстройство сопряжения для неоднородной вычислительной системы, содержащее первый блок сопряжения и М вторых блоков сопряжения, где М количество управляемых ЭВМ в системе, причем первый блок сопряжения содержит селектор адреса, узел формирования управляющих сигналов, двунаправленный шинный формирователь, первый регистр, информационный вход которого соединен с информационным выходом двунаправленного шинного формирователя второй регистр и три ключа,ин

5

0

формационные выход и вход и первый и второй входы управления обменом К-го второго блока сопряжения подключены к К-м информационным входу и выходу и соответствующим выходам управления обменом первого блока сопряжения, отличающееся тем, что, с целью-повышения живучести системы за счет автоматической замены вышедших, из строя внешних устройств другими и расширения области применения за счет использования операционных систем, сгенерированных для различных комплектов внешних устройств, в первый блок сопряжения введены коммутатор и сдвиговый регистр, причьм в первом блоке сопряжения информационный вход-вы- . ход двунаправленного шинного формирователя является входом-выходом обмена устройства для подключения к управляющей ЭВМ и соединен с информационным входом селектора адреса, выходы которого соединены с входами узла формирования упрагляющих сигналов, соответствующие выходы которого соединены с управляющими входами двунаправленного шинного формирователя и с первого по третий ключей, входами записи первого и второго регистров и сдвигового регистра н входом сдвига сдвигового регистра, информационный выход двунаправленного шинного формирователя соединен с информационным входом второго регистра и параллельным информационным входом сдвигового регистра, выход первою регистра соединен с управляющим вхо- 0 л°м коммутатора и информационным входом первого ключа, параллельный выход сдвигового регистра соединен с информационным входом второго ключа, последовательный выход сдвигового ре5

0

5

го блока сопряжения соединены с информационными входами коммутатора, выход которого соединен с последовательным информационным входом сдвигового регистра, выходы второго регистра являются выходами управления обменом первого блока сопряжения и соединены с информационными входами третьего ключа, выходы с первого по

третий ключей соединены с информационным входом двунаправленного шинного формирователя, последовательный выход сдвигового регистра является информационным выходом первого блока со

пряжения, а каждый второй блок сопряжения содержит двунаправленный шинный формирователь, сдвиговый регистр, регистры состояния внешних устройств, с первого по четвертый ключи, селектор адреса, группу ключей, узел формирования управляющих сигналов, сдвиговые регистры данных и адреса вектора прерывания, регистр режимов, с перво- го по третий коммутаторы, триггер, элементы НЕ, И, причем в каждом второ блоке сопряжения информационный вход- выход двунаправленного шинного формирователя является входом-выходом обме на устройства для подключения к управляемой ЭВМ и соединен с информационным входом селектора адреса, выходы которого соединены с входами узла формирования управляющих сигналов, выходы которого соединен с входами записи регистров состояния периферийных устройств, сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания, управляющими входами ключей и двуна- правленного шинного формирователя, информационный выход которого соединен с информационными входами регистров состояния внешних устройств, сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания, выходы регистров состояния внешних устройств соединены с информационными входами ключей группы, параллельные выходы сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания и выход элемента И соединены с информационными входами с первого по третий ключей, выходы которых и выходы ключей группы соединены с информационным входом двунаправленного шинного формирователя, информационный вход второго блока сопряжения соединен с первыми информационными входами первого и второго коммутаторов и с последовательным информационным входом регистра режима, параллельный выход которого и

0

5 Q

0

5

выход триггера соединены с информационными входами четвертого ключа, выходы которого соединены с управляю- пщми входами сдвигового регистра, регистров состояния внешних устройств, сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания, с первого по третий коммутаторов, вторые информационные входы первого и второго коммутаторов соединены с последовательными выходами сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания соответственно, последовательные входы которых соединены с выходами первого и второго коммутаторов, последовательный выход сдвиго- вогр регистра соединен с его последовательным информационным входом и первым информационным входом третьего коммутатора, второй и третий информационные входы и выход которого соединены с последовательными выходами сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания и информационным выходом второго блока сопряжения соответственно, выходы разрядов готовности внешнего устройства регистров состояния внешних устройств соединены с входами элемента И, выходы разрядов готовности внешнего устройства и разрешения прерывания регистров состояния внешних устройств и выход элемента И соединены с параллельными информационными входами сдвигового регистра, первый вход управления обменом второго блока сопряжения соединен с входами сброса регистра режима, триггера и сдвигового регистра, второй вход управления обменом второго блока сопряжения соединен с входом установки триггера и через элемент НЕ с входами синхронизации сдвигового регистра и сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания.

п

251

23

lit

TV

т

38

I

ИГ

л

252

5/7

75

зо

вг

.Г

36

Й2

га/

J/

12

ФигА