Многоканальное устройство для подключения абонентов к общей магистрали Советский патент 1991 года по МПК G06F13/37 G06F9/50 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в многопроцессорных и многомашинных вычислительных системах для арбитража магистрали, в частности в больших интегральных схемах контроллеров интерфейса и контроллеров различных устройств ввода- вывода, имеющих режим прямого доступа в память.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема одного канала устройства для подключения абонентов к общей магистрали; на фиг.2 - пример организации асинхронного модульного арбитра на базе предлагаемого устройства в централизованной вычислительной системе.

Канал устройства (фиг. 1) содержит триггеры 1 и 2, элемент 3 задержки, элемент И-НЕ 4 и 5, элемент И-НЕ 6, элементы НЕ 7 и 8, шину Запрос магистрали 9 (ЗМ), шину 10 Подтверждение запроса (ПЗ), вход 11 опроса, выход 12 опроса, вход 13 запроса магистрали и выход 14 представления запроса.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда на входах 11 и 13 отсутствуют сигналы, триггеры 1 и 2 находятся,в нулевом состоянии, а на всех выходах устройства установлены логические нули.

При появлении сигнала на входе 11 снимается сброс с триггера 2. Этот сигнал, проходя через элемент И-НЕ 5. при отсутствии сигнала на входе 13 устанавливает триггер

(

О XI О

ю

2 в единичное состояние. Сигнал с инверсного выхода триггера 2 блокирует прохождение сигнала на единичный вход триггера 1, а сигнал с прямого выхода триггера 2 подается на выход 12. Снятие, сигнала на входе 11 приводит к сбросу триггера 2. Таким образом, устройство, не готовое стать ведущим на магистрали, ПОСЛР сигнала на входе 11 транслирует его далее (выдает выходной сигнал на выход 12) и сбрасывает его после снятия входного сигнала на входе 11.

Когда абоненту требуется ресурс общей магистрали, он формирует сигнал на входе 13. Этот сигнал, поступая на первый вход элемента И-НЕ 5, блокирует прохождение сигнала с входа 11 на единичный вход триггера 2 и, проходя через элемент НЕ 7, снимает сброс с триггера 1, поступает на вход элемента 3 задержки и на первый вход элемента И-НЕ 4, на второй вход которого подается сигнал с инверсного выхода триггера 1. Так как триггер 1 в этот момент времени находится в нулевом состоянии, то на выходе элемента И-НЕ 4 формируется сигнал, который по шине 9 ЗМ подается на вход центрального процессора или ведущей ЭВМ. Процессор или ведущая ЭВМ параллельно с выполнением текущей программы анализирует состояние шины 9 ЗМ и при появлении на ней сигнала и после окончания текущего обмена (при отсутствии сигнала на шине 10 ПЗ) вырабатывает сигнал, последовательно обходящий подключенные к магистрали устройства.

Ближайшее активное устройство, выставившее сигнал ЗМ, при получении сигнала на входе 11 блокирует его дальнейшее распространение через элемент И-НЕ 5, так как сигналы на входах 13 и 11 разнопо- лярны. Поэтому триггер 2 остается в нулевом состоянии и на третьем входе элемента И-НЕ 6 остается логическая 1. Когда на всех трех входах элемента И-НЕ 6 установятся логические единицы, элемент И-НЕ 6 срабатывает, устанавливая триггер 1 в единичное состояние. При этом на шинах 10 ПЗ и выходе 14 формируются соответствующие сигналы, а сигнал ЗМ на шине 9 ЗМ от данного устройства сбрасывается.

При появлении сигнала на шине 10 ПЗ процессор или ведущая ЭВМ снимает сигнал опроса.

В децентрализованных вычислительных системах при отсутствии центрального процессора или ведущей ЭВМ на вход 11 первого канала устройства должен подаваться сигнал ЗМ х ПЗ.

Абонент, устройство которого установило сигнал на шине 10 ПЗ, становится ведущим на магистрали и может осуществить адресный обмен.

После завершения адресного обмена активный абонент снимает свой сигнал на

входе 13. Триггер 1 в данном канале сбрасывается и сбрасываются сигналы на шине 10 ПЗ и выходе 14. Устройство приходит в исходное состояние.

С целью устранения гонок в асинхронном модульном арбитре и возможности одновременного захвата магистрали несколькими абонентами в канал устройства введен элемент 3 задержки. Задержка сигнала запроса необходима для того, чтобы при одновременном появлении сигналов запроса и опроса осуществлялась или блокировка сигналом запроса сигнала опроса, или блокировка сигналом опроса сигнала запроса, когда канал уже успел передать

сигнал на выход 12 (т.е. триггер 2 уже успел установиться в единичное состояние до блокировки элемента И-НЕ 5).

В этом случае устройство ждет освобождения магистрали другим абонентом и при

появлении нового сигнала на входе 11 осуществляет захват магистрали.

Учитывая примерно одинаковую величину задержки сигналов на элементах 5 и 7, можно считать, что величина задержки элемента 3 должна быть равна или больше времени срабатывания триггера 2.

Формула изобретения Многоканальное устройство для подключения абонентов к общей магистрали, содержащее К каналов (К - число абонентов), каждый из которых содержит триггер и два элемента И-НЕ, причем в каждом канале вход запроса канала устройства соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с единичным входом первого триггера, нулевой вход которого соединен с вторым входом первого элемента М-НЕ и является опросным входом канала устройства, инверсный выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, отличающееся тем, что. с целью повышения быстродействия, каждый канал устройства

дополнительно содержит второй триггер, третий элемент И-НЕ, два элемента НЕ и элемент задержки, причем в кажом канале запросный вход канала устройства соединен с входом первого элемента НЕ, выход

которого соединен с нулевым входом второго триггера, первым входом третьего элемента И-НЕ и через элемент задержки с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с единичным входом второго триггера, инверсный и прямой выходы которого соединены соответственно с вторым входом третьего элемента И-НЕ и входом второго элемента НЕ, являясь выходом разрешения обслуживания канала устройства, опросный вход канала устройства соединен с третьим входом второго элемента И-НЕ. а опросный выход - с прямым выходом первого триггера, выходы третьих элементов И-НЕ всех каналов устройства

объединены через монтажное ИЛИ, образуя шину запроса магистрали устройства, выходы вторых элементов НЕ всех каналов устройства объединены через монтажное ИЛИ, образуя шину подтверждения запроса устройства, выход опроса М-го канала (М , К-Т) устройства соединен с входом опроса (М+1)-го канала, а вход опроса первого канала является входом опроса устройства.

Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано в многопроцессорных и многомашинных вычислительных системах для арбитража магистрали, в частности в больших интегральных схемах контролеров интерфейса и контроллеров различных устройств ввода-вывода, имеющих режим прямого доступа в память. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Многоканальное устройство для подключения абонентов к общей магистрали содержит в каждом канале два триггера, три элемента И-НЕ, два элемента НЕ и элемент задержки. В устройстве появление сигнала опроса возможно через временной интервал 2 T после снятия сигнала подтверждения запроса, где T - время срабатывания элементарного вентиля. 2 ил.

Фм.1