Многоканальное устройство приоритетного обслуживания Советский патент 1991 года по МПК G06F9/50 G06F13/36 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для приоритетного обслуживания запросов, и может быть использовано в многопроцессорных вычислительных управляющих системах с магистральной структурой обмена информацией.

Целью изобретения является повышение надежности за счет сокращения числа линий общей магистрали и избыточности разрядов кодов приоритета.

На фиг.1 приведена функциональная схема одного канала предлагаемого устройства; на фиг.2 - пример использования устройства в многопроцессорной вычислительной системе с общей магистралью.

Каждый канал устройства содержит селектор 1 адреса, регистр 2 приоритета, элементы И 3 и 4, группу из К+1 элементов ИЛИ 5, схему 6 сравнения, элементы И-НЕ 7, одновибратор 8, триггеры 9 - 11, элементы И 12 и 13, запросный вход 14, вход 15 начальной установки, вход 16 подтверждения- маскируемого прерывания, выход 17 запроса маскируемого прерывания, выход 18 разрешения захвата магистрали, группу 19 управления режимом, информационный вход - выход 20 группы, управляющий вход - выход 21, элемент 22 задержки, общий вход 23 группы элементов ИЛИ 5.

На фиг.2 обозначены: каналы 24i (I 1...п) устройства, процессорные, модули (ПМ) 251, шина 26 информации (ШИ) общей магистрали (ОМ), шина 27 управления ОМ и устройство 28 приоритетного обслуживания.

Os

VJ ел

00 00 (

Устройство может использоваться с любым ПМ и микроЭВМ, имеющим вход запроса и выход подтверждения маскирующего прерывания.

Все ПМ 25 имеют разные уровни приоритета и соответственно коды приоритета, хранящиеся в регистрах 2 приоритета, различны во всех каналах 24 устройства 28. Для удобства рассмотрения считают, что ПМ 25 пронумерованы в соответствии с уровнем их приоритета и, следовательно, их уровень равен номеру ПМ 25. При исправном состоянии линий арбитража ПМ 25, с i-м уровнем приоритета (i - 1...п-1) соответствует в регистре 2 приоритета код приоритета, имею- 1Дий нули в (i-1)-x младших разрядах и единицы в k - (i-1)-x старших разрядах, т.е. 1k 1к-1...1|0и...01 где k(k W) - разрядность ШИ 26 ОМ, Наиболее приоритетному ПМ 25п соответствует код приоритета OkOk- 1...0i, т.е. минимально возможный код.

Запись в регистры 2 приоритета происходит по фронту 1/0 сигнала на его управляющем входе.

Элементы ИЛИ 5 группы имеют выход с открытым коллектором. При выдаче кодов приоритета на ШИ 26 ОМ на ней устанавливается код, соответствующий операции МОНТАЖНОЕ И. Аналогично устанавливается сигнал на линии, соединяющей выходы элементов И 12, которые также имеют выход с открытым коллектором.

Активный уровень сигнала на запросных входах 14 - 1, остальных сигналов - О. Активный уровень сислала на запросном входе 14j снимается ПМ 25i по предоставлении ему доступа к ОМ после окончания им обмена по ней. Отрицательный (активный) импульс йа входе 151 начальной установки появляется при включении питания или при выполнении ПМ 251 команды сброса

Активный сигнал на первом выходе схемы 6 сравнения появляется при равенстве кодов на ее входах, а на втором выходе - если код на первом входе меньше кода на втором входе.

Одновибратор 8 формирует, отрицательный импульс на своем инверсном выходе по фронту 0/1 на своем входе.

Селекторы 1 адреса в разных каналах 24 устройства 28 настроены на отличные друг от друга адреса.

Обеспечение передачи правильных данных, адреса по ШИ 26 ОМ, в том числе передача адреса в селектор 1 адреса при неисправностях ШИ 26 ОМ, может осуществляться известными способами.

Устройство 28 работает следующим образом.

щ Подготовка устройства к работе.

При включении питания по отрицательному импульсу начального пуска, подаваемому на входы 15 устройства, устанавливаются триггер 9 и 11 во всех каналах устройства. Триггеры 10 также уста- навливаются, Это происходит благодаря

пассивному (О) уровню сигнала на запросных входах 14 устройства. В регистрах 2 приоритета при включении питания коды устанавливаются случайным образом.

Все ПМ 25 начинают выполнясь про0 грамму начального прогона. В ПМ 25и..25п-1 в этой программе отсутствуют обращения к ОМ, но имеется команда установки маскирования запроса прерывания, подаваемого с соответствующего выхода 17i...17n-i уст5 ройства 28. В наиболее приоритетном ПМ 25п программа начального прогона включает команду снятия маскирования запроса прерывания, подаваемого с выхода 17п, и программу подготовки устройства 28 к рабо0 те. В соответствии с ней ПМ 25п запрашивает ОМ и беспрепятственно получает к ней доступ, так как запросы от ПМ 25i...25n-i отсутствуют, на линии, соединяющей выходы элементов И 12, находится пассивный

5 уровень сигнала 1. На ШИ 26 ОМ код приоритета выдается только каналом 24п. При обращении к ОМ ПМ 25п осуществляет запись кодов приоритета в регистры 2П, 2П- 1....21 приоритета. Запись осуществляется

0 по отрицательному импульсу с первого выхода селектора 1 адреса, возникающему при обращении в цикле записи по адресу, соответствующему данному селектору 1 адреса.

5 Устройство 28 готово к работе. Основной режим работы. В моменты отсутствия запросов на входе 14| элемент И-НЕ 7| постоянно закрыт, и канал 24 устройства 28 не работает. Рас0 смотрим работу канала 24i, соответствующего ПМ 25I, запросившего доступ к ОМ.

При необходимости обращения к ОМ ПМ 25i выдает активный (1) уровень сигнала на запросный вход 14, канала 24|. По

5 освобождении ОМ предыдущим ПМ, имевшим к ней доступ, на линии, соединяющей выходы элементов И 12, устанавливается пассивный уровень сигнала 1 и, следовательно , на вторых входах элементов И-НЕ

0 7i появляется логическая 1. При этом при наличии запроса от ПМ25 на выходе элемента И-НЕ 7| появляется сигнал логическо; го О, первый триггер 9i сбрасывается, на выходе второго элемента И А и, следова5 тельно, втором входе 23 элементов ИЛИ 51 группы появляется сигнал логического О. На ШИ 26 ОМ выдается код приоритета с

регистра 2i приоритета. На ШИ 26 ОМ устанавливается код, соответствующий операции МОНТАЖНОЕ И над кодами приоритетов ПМ 25, запросивших доступ к ОМ. При сбросе триггера 91 устанавливается сигнал логического О на выходе элемента И 121 и, следовательно, линии, соединяющей выходы элементов И 12 всех каналов. Элементы И-НЕ 7 во всех каналах закрываются. Прием запросов окончен.

По фронту 0/1 на выходе элемента И-НЕ 7| запускается одновибратор 8|. На его инверсном выходе вырабатывается отрицательный импульс длительностью т, которая определяется максимальным временем окончания переходных процессов в каналах 24j. зависящим от временных задержек элементов 4, 5, 9, 12. Задний (0/1) фронт данногоимпульсаосуществляетсинхронизацию триггеров 9i, 10i, 11i.

Если ПМ 25i оказывается наиболее приоритетным из нескольких ПМ 25, запросивших доступ к ОМ, то коды на входах схемы 6| сравнения совпадают, на первом выходе схемы 61 сравнения появляется сигнал логического О, который по фронту 0/1 синхроимпульса с выхода одновибратора 8i сбрасывает триггер 10|. С его выхода подается активный уровень сигнала на выход 18i разрешения захвата магистрали. Одновременно устанавливается сигнал логического О на втором входе элемента И 12|, что обеспечивает сохранение сигнала логического О на линии, соединяющей выходы элементов И 12. В менее приоритетных модулях, запросивших доступ к ОМ, сигнал логического О на первом выходе схемы 6i сравнения в моменты арбитража не появляется, триггер 10i не сбрасывается и активный .уровень сигнала на выход 18 разрешения захвата магистрали не выдается.

По фронту 0/1 с инверсного выхода одновибратора 8i происходит также установка триггера 9i, что приводит к установке сигнала логической 1 на первом входе элемента И 12j и втором общем входе 23 элементов ИЛИ 5i группы. Выдача кодов приоритета на ШИ 26 ОМ прекращается, она освобождается для передачи по ней информации ПМ 25, получивших к ней доступ.

Триггер 11| при исправности линий арбитража сброшен быть не может. В моменты арбитража код на втором входе схемы 6i сравнения является результатом операции МОНТАЖНОЕ И над кодами приоритета ПМ 25, запросивших доступ к ОМ, и не может быть больше кода на первом входе схемы 6i сравнения. Следовательно, в моменты арбитража активный сигнал с второго выхода

схемы 6 сравнения на информационный вход триггера 11 не выдается.

По окончании обращения к ОМ ПМ 25i им снимается активный (1) уровень сигна- ла с запросного входа 14|, что приводит к установке триггера 10| и снятию активного уровня сигнала на выходе 18i разрешения захвата магистрали.

Работа устройства при возникновении

0 отказов линий арбитража.

Для арбитража используется ШИ 26 ОМ. Возможны два вида отказа ее линий: установление на одной или нескольких ли- ниях-сигнала константного О или установ5 ление константной 1.

Выявление неисправности линий арбитража осуществляется наиболее приоритетным ПМ 25п. В регистре 2П - код приоритета Ok0k-i...0i, и поэтому при появ0 лении сигнала константного О на любой из линий ШИ 26 ОМ он сохраняет возможность доступа к ОМ ПМ 25п периодически, например раз в цикл работы многопроцессорной управляющей системы, считывает содержи5 мое регистра 21 приоритета. Считывание производится по отрицательному импульсу со второго выхода селектора 1i адреса, появляющемуся при обращении в цикле чтения по адресу, соответствующему данному

0 селектору 11 адреса и поступающему на общий вход 23i элементов ИЛИ 5i группы. Считанное значение сравнивается ПМ 25п с кодом ...11. При исправности линий арбитража они совпадают. При неисправно5 сти отдельных линий разряды, значения которых не совпадают, определяют отказавшие линии. Определив их, ПМ 25п переходит к программе перераспределения кодов приоритета.

0При появлении сигнала константной 1

на определенной линии арбитража при запросе ПМ 24П общей магистрали в моменты арбитража код на втором входе группы схемы 6п сравнения оказывается больше кода

5 на его первом входе, На втором выходе схет мы 6п сравнения появляется активный уровень сигнала и по фронту 0/1 с инверсного выхода одновибратора 8п происходят сброс триггера 11П и выдача активного уровня сиг0 нала на выход 17П запроса маскируемого прерывания. Активные уровни сигнала появляются и на выходах 17 в других каналах 24, имеющих уровень приоритета, больший номера разряда отказавшей линии, при по5 пытке обращения соответствующих ПМ 25 к ОМ. Но в ПМ 25i...25n-i выхода 17i...17n-i маскируются, поэтому сигнал подтверждения выдается только ПМ 25п на выход 16. На третьем входе элемента И 12П и на линии, соединяющей выходы элементов И 12, находится активный уровень сигнала. Элемент 22 задержки задерживает сигнал, поступающий на его вход, на время, равное времени доступа ПМ 25 к ОМ. К появлению активного сигнала на выходе элемента 22 задержки общая магистраль оказывается свободной, так как предыдущее обращение к ОМ ПМ 25, сохраняющего возможность доступа к ней, уже обслужено, а прием новых запросов блокирован активным сигналом на третьем входе элемента И 12П. По активному сигналу с выхода элемента 22П задержки устанавливается триггер 11п, на общий вход 23П элементов ИЛИ 5П группы подается активный сигнал, код приоритета из регистра 2П выдается на ШИ 26 ОМ, вновь записываясь в регистр 2П по активному сигналу на втором входе элемента И 3. В регистре 2П оказывается код с единицами в разрядах, соответствующих отказавшим линиям. ПМ 25П вновь получает возможность доступа к ОМ. Код приоритета, записанный в регистре 2П, будет по-прежнему минимальным среди каналов 24, сохраняющих возможность доступа к ОМ, что обеспечивает приоритетность ПМ 25. По прерыванию по выходу 17г ПМ 25 считывает измененный код приоритета из регистра 2П, определяя разряды, установившиеся в 1. Они соответствуют разрядам линий ШИ 26 ОМ, на которых установилась константная 1. После этого он переходит к программе перераспределения кодов приоритета.

Устранение влияния отказавших линий арбитража осуществляется ПМ 25 по программе перераспределения приоритетов. В- результате ее выполнения в регистрах 2П, 2п-12i записываются нрвые коды приоритетов, что позволяет восстановить в полной мере нормальную работу как устройства 28, так и всей многопроцессорной системы, в которой оно используется.

При отказе ПМ 25г.его функции принимает ПМ 25п-1 со следующим по величине уровнем приоритета. Он вырабатывает им- пульс начального пуска на вход 15п-1 своего канала, который устанавливает триггеры 9п- 1,11п-1, снимает маскирование выхода 17п-1, записывает в регистр 2п-1 приоритета код приоритета, соответствующий наиболее приоритетному ПМ,

Дальнейшая работа устройства 28 аналогична, только устройство необходимо рассматривать уже как п - п -1 - канальное.

Неисправность ПМ 25п может быть установлена ПМ 25п по выявлению им отсутствияфлага,периодически устанавливаемого ПМ 25п в определенном модуле резделенного ресурса, подключаемом к ОМ. Могут использоваться и другие способы.

Формула изобретения Многоканальное устройство приоритетного обслуживания, содержащее N (N - число запросных входов) каналов, а в каждом канале К-разрядный регистр°приоритета(К N), схему сравнения, группу из К элементов ИЛИ, причем первый вход j-ro Q 1-К) эле0 мента ИЛИ группы соединен с j-м разрядом первого входа группы схемы сравнения, выходы j-x элементов ИЛИ группы всех каналов объединены по схеме МОНТАЖНОЕ И и соединены с j-м входом второй группы вхо5 дов схемы сравнения каждого канала, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет сокращения числа линий общей магистрали и избыточности раз- рядов кодов приоритета, в каждый канал

0 введены селектор адреса, одновибратор, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый, второй и третий триггеры, элемент И-НЕ, а/цемент задержки и дополнительный (К+1)-й элемент ИЛИ в группу

5 элементов ИЛИ, причем в каждом канале синхровходы всех триггеров соединены с инверсным выходом одновибратора, вход которого соединен с выходом элемента И- НЕ и входом сброса первого триггера, ин0 формационный вход которого соединен с шиной логической единицы устройства, вход установки первого триггера соединен с первым входом третьего элемента И и является входом начальной установки канала

5 устройства, а выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И и первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого явля0 ется запросным входом канала устройства и соединен с входом установки второго триггера, выход которого является выходом раз- решения захвата магистрали канала устройства и соединен с вторым входом чет5 вертого элемента И, третий вход которого является входом подтверждения маскируемого прерывания канала устройства и соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом третье0 го элемента И, с вторым входом второго элемента И и с первым входом (К+1)-го элемента ИЛИ группы, вторые входы всех элементов ИЛИ группы объединены между собой и соединены с выходом второго эле5 мента И, выход (К+1)-го элемента ИЛИ группы соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом записи регистра приоритета, а второй вход- с первым выходом селектора адреса, второй выход которого соединен с третьим

входом второго элемента И, соответствующие управляющие входы селектора адреса всех каналов соединены между собой и образуют группу входов управления режимом устройства, j-e разряды группы информационных входов селекторов адреса всех каналов соединены между собой, с j-м разрядом группы информационных входов регистра приоритета и j-м входом второй группы входов схем сравнения всех каналов и образуют группу информационных входов - выходов устройства, выходы четвертых элементов И всех каналов объединены между собой по схеме МОНТАЖНОЕ И, выходы

Равно и Больше схемы сравнения каждого канала соединены соответственно с информационными входами второго и третьего триггеров своего канала, выход третьего триггера является выходом запроса маскируемого прерывания устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для приоритетного обслуживания запросов, и может быть использовано в многопроцессорных вычислительных управляющих системах с магистральной структурой обмена информацией. Целью изобретения является повышение надежности за счет сокращения числа линий общей магистрали путем избыточности разрядов кодов приоритета. Многоканальное устройство приоритетного обслуживания содержит каналы, а в каждом канале селектор адреса, регистр приоритета, четыре элемента И, три триггера, группу элементов ИЛИ, схему сравнения, элемент И-НЕ и одновибратор. В устройстве для проведения арбитража используются шины информации общей магистрали. В случае отказа линий общей магистрали - появлении на них константного нуля или константной единицы - производится переназначение кодов приоритетов в регистрах приоритета путем исключения из рассмотрения разрядов регистров приоритета, соответствующих отказавшим линиям, и сохранения количества значащих нулей в коде приоритета. 2 ил. (Л С

Фа 2.1

Й t

cxj и

М