Устройство для подключения источников информации к общей магистрали Советский патент 1991 года по МПК G06F13/36 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в распределенных вычислительных системах, содержащих несколько активных источников информации, подключенных к общей магистрали.

Целью изобретения является повышение отказоустойчивости устройства за счет возможности автоматического переключения с неисправной магистрали на исправную.

На фиг. 1 представлена структурная схема начала предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока передачи данных; на фиг. 3 - схема блока приема данных; на фиг. 4 - структурная схема объединения в многомашинную систему ЭВМ с помощью предлагаемого устройства.

Канал устройства для подключения источника информации к общей магистрали содержит два счетчика 1 и 2, вход кода приоритета 3, два триггера 4 и 5, тактовый вход 6, элемент И 7, выход 8 признака сбоя магистрали, дешифратор адреса 9, три демуль- типлексора 10-12, мультиплексор 13, блок передачи данных 14, два триггера 15 и 16, три формирователя импульсов 17-19, элемент И 20, четыре элемента ИЛИ 21-24, вход 25 сброса, группу элементов развязки 26, информационный вход 27, вход записи 28, информационный вход-выход 29, вход чтения 30, выход признака захвата магистрали 31, входы 32, 33 блока 14, общие линии занятости 34, синхронизации 35 и данных 36 первой магистрали, общие линии занятости 37, синхронизации 38 и данных 39 второй магистрали, вход 40 блока 14 и его выход 41.

Блок передачи данных 14 (см. фиг. 2) содержит регистр 42, два демультиплексора 43 и 44, триггер 45, пять формирователей импульсов 46-50, три элемента И 51-53, шинный формирователь 54, выход признака передачи данных 55, шинные формирователи 56. 57, элемент ИЛИ 58.

Блок приема данных (см. фиг. 3) содержит дешифратор адреса 59. регистр 60.

О

XI

Ю

мультиплексор 61, демультиплексор 62, три триггера 63-65, три формирователя импульсов 66-68, четыре элемента И 69-72, элемент ИЛИ 73, группу элементов развязки 74, входы 75, 76, блока i приема данных, и его выходы 77, 78

На фиг. 4 обозначены ЭВМ-передатчики 79, ЭВМ-приемник 80, каналы устройства подключения 81 и блок приема данных 82.

Устройство работает следующим образом.

Обмен между ЭВМ 79 и 80 через устройство подключения 81 и блок приема данных 82 (см. фиг. 4) осуществляется по общей магистрали, состоящей из линий занятости 34, синхронизации 35 и данных 36.

Обмен информации между ЭВМ 79 и 80 включает следующие этапы. Выставление запроса на обслуживание ЭВМ-передатчиком 79;

ожидание предоставление свободной общей магистрали ЭВМ 79 (в это время она может решать другие задачи);

предоставление ЭВМ 79 общей магистрали и перевод ее в режим передачи информации по прерыванию;

передача ЭВМ 79 информации ЭВМ- приемнику 80 с использованием устройства 81 и блока приема данных 82;

освобождения ЭВМ 79 общей магистрали;

в случае нарушения обмена прерывание работы ЭВМ 79 и автоматическое переключение на дублирующую общую магистраль.

Общая магистраль доступна для ЭВМ 79 через устройство 81 только для передачи информации, а ЭВМ 80 через блок 82 только для ее приема.

Информация по магистрали передается пакетами произвольной длины, в заголовке которых передаются данные о их длине. Установка в исходное состояние устройств 81 и блока 82 осуществляется от ЭВМ 79 и 80 по линии сброса.

Запрос на обслуживание выставляется ЭВМ 79 путем записи логической единицы с входа-выхода 29 по адресу, задаваемому на входе 27. По импульсу записи на входе 28 единица с входа-выхода 29 переписывается в триггер 4, Если общая магистраль свободна, то на входе установки счетчика 1 присутствует уровень сигнала, разрешающий счет. Начальное состояние счетчика задается значением с входа 3, представляющим приоритет каналов устройства на общей магистрали. Поэтому в устройствах 81 на выходе переноса счетчиков 1 начинают появляться последовательно импульсы,и в том канале, которое первое выставило запрос на обслуживание и обладает наивысшим приоритетом, происходит выдача импульса переноса на линии 35 и 36, который по этим линиям через мультиплексоры 13 всех устройств 81

переключает в 1 триггеры 16. и логическая единица с триггера 16 через элемент ИЛИ 24 устанавливает в исходное состояние счетчик 1 и разрешает счет счетчику 2. Кроме этого, с задержкой, определяемой фор0 мирователем 17, по заднему фронту импульса на его выходе происходят переключение триггера 5 в состояние единицы, выставление потенциала единицы на линию занятости 34 и прерывание ЭВМ 79 для пе5 редачи информации, осуществляемое по линии 31. ЭВМ 79, получив сигнал прерывания по линии 31, записывает первое слово пакета в блок передачи данных 14. Запись осуществляется с входа-выхода 29 по адресу,

0 указанному на входе 27. По импульсу записи на линии 28 на втором выходе дешифратора 9 появляется импульс, синхронизирующий запись информации в блок 14. ВЭМ-79 переходит в режим опроса сигнала разреше5 ния передача очередного слова, которое осуществляется путем чтения информации из блока 14 на входе-выходе 29. Циклы чтения синхронизируются импульсами на линии 38. Слово данных, записанное в блок 14,

0 передается по линии 36 и сопровождается импульсом синхронизации, передаваемым по линии 35. После передачи слова данных и чтения его ЭВМ-приемником 80 блок при5 ема данных 82 передает импульсы подтверждения приема по линиям 35 и 36, которые инициируют появление на входе-выходе 29 в цикле очередного чтения бит разрешения записи очередного слова в блок 14.

0После п.ередачи всего пакета ЭВМ 79

заносит в триггер 4 с линии 29 логический ноль, тем самым снимая уровень единицы с линии занятости 34 и предоставляя возможность другим ЭВМ 79 передавать информа5 цию.

Если в течение интервала, задаваемого счетчиком 2, на линиях 35 и 36 нет импульсов подтверждения, то на выходе переноса счетчика 2 образуется импульс, который в

0 устройстве 81, захватывающем магистраль, обнуляет триггер 4, тем самым снимая уровень единицы с линии 34, по линии 37 переключает в единичное состояние триггер 15, тем самым переводя работу системы надуб5 лирующую общую магистраль с линиями занятости 37, синхронизации 38 и данных 39. Кроме того, по линии прерывания 8 в ЭВМ 79 передается импульс прерывания, сигнализирующий об неисправности основной общей магистрали. ЭВМ 79 может продолжить межмашинный обмен путем выставления запроса записью единицы в триггер.4. В случае нормального функционирования системы счетчик 2 периодически обнуляется импульсами, поступающими с выхода подтверждения 41 блока передачи данных 14.

Блок передачи данных 14 (см. фиг. 2) функционирует следующим образом.

Запись данных в регистр 42 осуществляется с входа-выхода 29 и синхронизирует- ся импульсом записи на входе 40, по заднему фронту которого данные записываются в регистр 42. Если общая магистраль захвачена данным устройством 81, то на входе управления 32 присутствует уровень логической единицы. По импульсу на входе 40 обнуляется триггер 45, по его заднему фронту на прямом выходе формирователя 46 формируется импульс, который открывает шинный формирователь 54 и через де- мультиплексор 44 поступает на линию 35. Данные из регистра 42 через демультиплек- сор 43 и шинный формирователь 54 поступает на линию 36. Этим же импульсом (обратной полярности) закрываются на при- ем шинные формирователи 56 и 57. При чтении данных, переданных по общей магистрали ЭВМ-приемником 80, по линиям 36 и 35, одновременно передается импульс подтверждения, который через шинные формирователи 56, 57, формирователи импульсов по переднему фронту 47 и 49. элементы И 52 и ИЛИ 58 поступает на вход синхронизации триггера 45. устанавливая его в 1, а также выдается на выход под- тверждения 41.

Состояние триггера 45 является битом готовности блока 14 для передачи очередного слова. Это состояние выдается на линию данных 29 при поступлении импульса чтения на вход 30. При переходе на дублирующую общую магистраль на входе управления 33 появляется логическая единица. Под действием этого сигнала данные через демультиплексор 43 и шинный формирова- тель 54 поступают на линию 39, импульсы синхронизации через демультиплексор 44 поступают на линию 38, а импульсы подтверждения через шинные формирователи 56 и 57, формирователи импульсов 48 и 50, элементы И 53, ИЛИ 58 - на вход синхронизации триггера 45.

Блок приема данных 82 (см. фиг. 3) функционирует следующим образом.

Сброс блока осуществляется подачей импульса от ЭВМ-приемника 80 по линии сброса. По этому импульсу обнуляется триггер 64, а по переднему фронту этого сигнала -триггер 65. При захвате общей магистрали на линии 34 появляется положительный потенциал, который через мультиплексор 61 поступает на входы элементов И 72 и 71. Данные и импульсы синхронизации поступают соответственно по линиям 36 и 35 через мультиплексор 61 и элементы И 72 и 71. По переднему фронту импульса синхронизации происходит запись данных в регистр 60, а по его заднему фронту через элемент ИЛИ 73 - переключение триггера 64 в единичное состояние, вызывающее переключение в 1 триггера 63 по фронту этого сигнала и блокировку мультиплексора 61. Единица с выхода триггера 63 по линии 77 передается в ЭВМ-приемник 80, переводя ее в режим прерывания по чтению информации. Чтение данных из регистра 60 осуществляется по адресу, задаваемому на входе 75 и синхронизируется импульсом чтения на входе 76. Под действием этого импульса данные выдаются на выход 78 через элемент И 70. По заднему фронту этого импульса через элемент ИЛИ 73 сбрасывается в О триггер 64, а на выходе формирователя-импульсов 66 появляется импульс, который поступает на линии 35 и 36. ЭВМ-приемник 80 входит в режим циклического опроса состояния триггера 64, осуществляющегося по адресу, задаваемому на линии 75. Чтение синхронизируется импульсом на линии 76. По этому импульсу состояние триггера выдается на линию 78 через элемент И 69. Как только триггер 64 устанавливается в 1, ЭВМ-приемник 80 осуществляет цикл чтения очередного слова, описанной выше. Количество слов в пакете определяется ЭВМ 80 из первого слова пакета.

При переходе на дублирующую общую магистраль данные передаются по линии 39, импульсы синхронизации - по линии 38, а сигналы подтверждения - по этим двум линиям. Переключение на эти линии осуществляется передним фронтом сигнала на линии 37, что приводит к установке в 1 триггера 65.

Рассматривают работу устройства 81 в режиме отказа общей магистрали. Под отказом понимают обрыв любой из линий 34, 35 и 36, а также появление на любой из этих линий сигнала зависания, т.е. постоянного сигнала активного уровня, выводящего из строя общую магистраль.

При обрыве или зависании линий 35 или .36 не происходит поступления импульса на выход подтверждения блока 14 (см. фиг. 1 и 2) в устройстве 81, что приводит к появлению импульса на выходе переноса счетчика 2, под действием которого ЭВМ-передатчик 79 переходит в режим прерывания, а устройство 81 отпускает общую магистраль, Все устройства 81 и блок 82 переходят в

режим работы по дублирующей общей магистрали (линии 37, 38, 39) путем переключения в 1 триггеров 15 и триггера 65 (см. фиг. 3).

Обрыв на линии занятости 34 не приво- дит к захвату общей магистрали двумя устройствами 81 одновременно за счет передачи импульсов занятости через де- мультиплексор 12 и элементы развязки 26 (см. фиг. 1) по линиям 35 и 36 Зависание на линии 34 приводит к последствиям, аналогичным зависанию на линиях 35 или 36, Формула изобретения Устройство для подключения источников информации к общей магистрали, со- держащее К каналов (К - число абонентов), каждый из которых содержит первый и второй триггеры, первый элемент ИЛИ, первый элемент И, первый и второй счетчики, причем в каждом канале вход кода приоритета и тактовый вход канала устройства соединены с информационным входом и счетным входом первого счетчика соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения отказоустойчивости за счет воз- можности автоматического переключения с неисправной на исправную магистраль, каждый канал устройства дополнительно содержит дешифратор, с третьего по пятый триггеры, с первого по пятый демультиплек- соры, мультиплексор, с первого по третий шинные формирователи, с первого по восьмой формирователи импульсов, с второго по пятый элементы ИЛИ, с второго по пятый элементы И, регистр и группу элементов развязки, причем в каждом канале информационный вход, вход стробирования записи и вход стробирования чтения канала устройства соединены соответственно с информационным и стробирующим входами дешифратора и с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, вход установки в О которого соединен с синхровходами регистра, входом первого формирователя импульсов и с первым выходом дешифратора, второй выход которого соединен с синх- ровходом второго триггера, выход которого соединен с входом установки в О третьего триггера и с первым входом второго элемен- та И, второй вход которого соединен с выходом переполнения первого счетчика и с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с синхровходом третьеготриг- гера, выход которого соединен с информационным вхо- дом первого триггера, с первым входом запрета первого шинногоформирователя.синформационнымвходом первого демультиплексора, с первым входом третьего элемента И и с выходом признака захвата магистрали канала

устройства, выход признака сбоя магистрали которого соединен с входом установки в О второго триггера, с выходом третьего элемента И и с информационным входом второго демультиплексора, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ соответственно, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами первого демультиплексора, управляющий вход которого соединен с управляющими входами третьего, четвертого и пятого демультиплексоров, с прямым выходом четвертого триггера и с управляющим входом первого мультиплексора, прямой выход первого формирователя импульсов соединен с вторым входом запрета первого шинного формирователя и с информационным входом четвертого демультиплексора, первый и второй выходы третьего демультиплексора соединены с первым и вторым информационными входами первого шинного формирователя, инверсный выход первого формирователя импульсов соединен с входами запрета второго и третьего шинных формирователей, первый и второй выходы второго и третьего шинных формирователей соединены соответственно с входами с третьего по шестой формирователей импульсов, выходы третьего и пятого формирователей импульсов соединены с первым и вторым входами четвертого элемента И, выходы четвертого и шестого формирователей импульсов соединены с первым и вторым входами пятого элемента И соответственно, выходы четвертого и пятого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с синхровходом первого триггера и с входом установки в О второго счетчика, счетный вход и выход переполнения которого соединены соответственно с тактовым входом канала устройства и с вторым входом третьего элемента И, входы занесения первого и второго счетчиков соединены с выходом четвертого элемента ИЛИ, первые входы которого соединены с первым выходом мультиплексора и с синхровходом пятого триггера, выход и вход установки в 1 которого соединены соответственно с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и выходом пятого элемента ИЛИ, первый и второй входы которого соединены соответственно с вторым и третьим информационными входами мультиплексора, вход установки в О четвертого и пятого триггеров соединены с входом сброса канала устройства, информационный вход-выход которого соединен с информационными входами второго триггера и регистра и с

выходом первого элемента И, выход регистра соединен с информационным входом третьего демультиплексора, выходы седьмого и восьмого формирователей импульсов соединены с входами установки соответственно в 0м и в 1 четвертого триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом второго демультиплексора, первый выход третьего демультиплексора соединен с входами первого и второго элементов развязки группы, второй выход третьего демультиплексора соединен с входом третьего и четвертого элементов развязки группы, выходы первых элементов развязки группы и первые выходы первых шинных формирователей всех каналов устройства объединены и соединены с первыми информационными входами мультиплексоров и с первыми входами вторых шинных формирователей всех каналов устройства, выходы вторых элементов развязки группы и вторые выходы первых шинных формирователей всех каналов устройства объединены и соединены с вторыми информационными входами мульти- плексоров и вторыми входами вторых

0

5

5

0

шинных формирователей всех каналов устройства, выходы третьих элементов развязки группы и первые выходы четвертого демультиплексора всех каналов устройства объединены и соединены с третьими информационными входами мультиплексоров и с первыми входами третьих шинных фомиро- вателей всех каналов устройства, выходы четвертых элементов развязки групп и вторые выходы четвертых демультиплексоров всех каналов устройства объединены и соединены с четвертыми информационными входами мультиплексоров и вторыми входами третьих шинных формирователей всех каналов устройства, выходы первых элементов ИЛ И всех каналов устройства объединены и соединены с синхровходами седьмых формирователей импульсов И с пятыми информационными входами мультиплексоров, выходы вторых элементов ИЛИ всех каналов устройства объединены и соединены с синхровходами восьмых формирователей импульсов и с шестыми информационными входами мультиплексоров всех каналов устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в распределенных вычислительных системах, содержащих несколько активных источников информации, подключенных к общей магистрали. Целью изобретения является повышение отказоустойчивости устройства за счет возможности автоматического переключения с неисправной общей магистрали на исправную дублирующую магистраль. Устройство содержит два счетчика, регистр, три триггера, элемент И, дешифратор адреса, пять демультиплексоров, мультиплексор, блок передачи данных, два триггера, восемь формирователей импульсов, четыре элемента И, пять элементов ИЛИ и четыре шинных формирователя. 4 ил.

8 31 27 28

11

23 30

Фиг)

00

en т

О

гЮ

fcS3S S

«о en to «о

Ю lo J О

79