Устройство для сопряжения цифровых вычислительных машин Советский патент 1992 года по МПК G06F13/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в многомашинных системах и локальных сетях для организации межмашинного обмена через общую магистраль.

Известно устройство для сопряжения вычислительных машин, содержащее кодер-декодер, два регистра сдвига, а также трансформаторную развязку, усилители, формирователь трансформаторной линии, составляющие узел подключения к магистрали.

Устройство характеризуется низкой производительностью из-за программно организуемого арбитража (доступа) абонентов к общей магистрали.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для сопряжения цифровых вычислительных машин, содержащее К каналов, каждый из которых имеет кодер-декодер, два регистра сдвига, узел подключения к общей магистрали, арбитр, три триггера, три элемента И, два элемента ИЛИ, схему сравнения и магистральный усилитель, при этом вход данных кодера-декодера соединен с выходом переноса первого регистра сдвига, вход задания режима которого соединен с выходом требования передачи кодера-декодера выход

м

со

W СП (А)

строба приема слова и синхровход приема которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого соединен с входом сдвига второго регистра сдвига, вход переноса которого соединен с выходом данных кодера- декодера, первый и второй выходы фазоманипулированного кода, первый и второй входы биполярного кода и вход общего сброса которого соединены соответст- венно с одноименными входами узла подключения к общей магистрали, вход-выход которого соединен с общей магистралью устройства, выход первого триггера подключен к первому входу второго триггера, подключенного вторым входом к выходу схемы сравнения, подключенной первым входом к кодовому входу, а вторым входом к выходу второго регистра и к входу магистрального усилителя, подключенного выходом к магистрали абонента, подключенной к входу первого регистра, управляющий вход магистрального усилителя подключен к входу чтения данных и к первому входу третьего триггера, подключенного вторым входом к выходу строба приема слова кодера-декодера, первый вход приема данных подключен к входу запроса арбитра, подключенного выходом к первому входу второго элемента И, выход третьего триггера подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к входу чтения состояния, а выход - к выходу состояния, выход первого элемента ИЛИ подключен к управляющему входу первого регистра,

Однако известное устройство характеризуется низкой производительностью, так как интервал, разделяющий полномочия доступа абонентов при арбитраже, должен быть достаточен для передачи первого адресного слова, даже если очередной абонент, получивший право доступа при переборе состояний счетчика арбитра, не требует захвата магистрали. Это обусловлено тем, что фиксация состояния занятости магистрали с блокировкой работы арбитра происходит по заднему фронту строба приема слов декодеров.

Известное устройство имеет ограничения на длину передаваемых пакетов, вызванные тем, что в первом слове содержится информация и об адресе абонента-приемника, и о числе слов в передаваемом пакете. Кроме того, известное устройство не позволяет проводить циклическое обслуживание абонентов, обеспечивающее их равноправие.

Цель изобретения - повышение производительности за счет сокращения времени

арбитража и расширение области применения за счет снятия ограничений на длину передаваемых пакетов.

Поставленная цель достигается тем, что

в устройстве, содержащем К каналов, каждый из которых имеет кодер-декодер, два регистра сдвига, узел подключения к общей магистрали, арбитр, три триггера, три элемента И, два элемента ИЛИ, схему сравне0 ния и магистральный усилитель, при этом вход данных кодера-декодера соединен с выходом переноса первого регистра сдвига, вход задания режима которого соединен с выходом требования передачи кодера-деко5 дера, выход строба приема слова и синхровход приема которого соединены соответственное первым и вторым входами первого элемента И, выход которого соединен с входом сдвига второго регистра сдви0 га, вход переноса которого соединен с выходом данных кодера-декодера, первый и второй выходы фазоманипулированного кода, первый и второй входы биполярного кода и вход общего сброса которого

5 соединены соответственно с одноименными входами узла подключения к общей магистрали, вход-выход которого соединен с общей магистралью устройства, выход первого триггера подключен к первому входу

0 второго триггера, подключенного вторым входом к выходу схемы сравнения, подключенной первым входом к кодовому входу, а вторым входом к выходу второго регистра и к входу магистрального усилителя, подклю5 ченного выходом к магистрали абонента, подключенной к входу первого регистра, управляющий вход магистрального усилителя подключен к входу чтения данных и к первому входу третьего триггера, подклю0 ченного вторым входом к выходу строба приема слова кодера-декодера, первый вход приема данных подключен к входу запроса арбитра, подключенного выходом к первому входу второго элемента И, выход

5 третьего триггера подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к входу чтения состояния, а выход - к выходу состояния, выход первого элемента ИЛИ подключен к управляющему

0 входу первого регистра, в каждый канал введены четвертый, пятый и шестой триггеры, при этом первый вход приема данных подключен к первому входу четвертого триггера и к первому входу второго элемента ИЛИ,

5 подключенного вторым входом к второму входу четвертого триггера и второму входу приема данных, а выходом - к первому входу пятого триггера, подключенного выходом к второму входу второго элемента И и первому входу второго элемента ИЛИ, подклюнемного вторым входом к выходу синхронизации передачи кодера-декодера, подключенного-выходом требования передачи к второму входу пятого триггера и третьему входу четвертого триггера, подключенного выходом к.входу задания режима передачи кодера-декодера, выход строба приема данных которого подключен к первым входам первого и шестого триггеров, выход шестого триггера-подключен к первому управляющему входу арбитра, к третьему входу второго триггера и второму входу первого триггера, подключенного выходом к второму управляющему входу арбитра, подключенного входом сброса к второму выходу четвертого триггера, выход строба приема команд кодера-декодера подключен к второму входу шестого триггера, выход второго элемента И подключен к входу пуска кодера-декодера, а кодовый вход арбитра - к выходу второго регистра.

Фиксация захвата магистрали с блокировкой процедуры арбитража производится при выставлении строба сопровождения приема данных, вырабатываемого кодерами-декодерами всех каналов при передаче первого адресного слова, идентификация же адресуемой ЭВМ проводится по заднему фронту этого строба. Такое техническое решение позволяет сократить интервалы разделения полномочий доступа абонентов к магистрали. Освобождение магистрали проводится в результате передачи последнего слова пакета как командного, при этом, по заднему фронту строба сопровождения команд, вырабатываемого кодерами-декодерами всех каналов, фиксируется незанятость магистрали.

Введение четвертого и пятого триггеров позволяет освобождать магистраль на основе передачи командного слова, фиксирующего незанятость магистрали, Введение шестого триггера позволяет фиксировать захват магистрали по началу строба сопровождения приема данных, а освобождение магистрали - по заднему фронту строба сО- провождения команды.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 и 3 - варианты выполнения арбитра.

Устройство (фиг.1) содержит трансформаторную развязку 1, усилители 2, формирователь трансформаторной линии 3, составляющие узел 4 подключения к магистрали, кодер-декодер 5, регистры сдвига 6,7, арбитр 8, триггеры 9-14, схему сравнения 15, элементы И 16-18, магистральный усилитель 19, элементы ИЛИ 20, 21, вход чтения принятой информации 22, вход чтения состояния 23, магистраль абонента 24,

сигнальный выход адресуемости 25. входы приема данных в регистр 26,27, вход сброса арбитра 28, кодовый вход арбитра 29, выход подтверждения захвата магистрали арбит- 5 ра 30, управляющие входы арбитра 31, 32. кодовый вход задания адреса абонента 33, вход 34 пуска кодера-декодера, имеющего входы задания режима передачи команды или данных 35, синхро§ход 36, выход требо0 вания передачи 37, выход строба приема данных 38, команды 39, последовательный биполярный вход 40, выход синхронизации приема 41, биполярный выход 42, синхровы- ход приема 43, выход строба приема 44,

5 общую магистраль 45, выход состояния готовности приемника 46.

Вход данных 40 кодера-декодера 5 соединен с выходом переноса первого регистра 6, выход задания режима которого

0 соединен с выходом требования передачи 38 кодера-декодера 5, выход строба приема слова 44 и синхровход приема 43 которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И 16, выход

5 которого соединен с входом сдвига второго регистра 7, вход переноса которого соединен с выходом 42 данных кодера-декодера 5, первый и второй выходы фазоманипули- рованного кода, первый и второй входы би0 полярного кода и вход общего сброса которого соединены соответственно с одноименными входами узла 4 подключения к общей магистрали 45, вход-выход соединен с общей магистралью 45 устройства. Выход

5 первого триггера 9 подключен к первому входу второго триггера 10, подключенного вторым входом к выходу схемы сравнения 15, подключенной первым входом к кодовому входу 33, а вторым.входом к выходу вто0 рого регистра 7 и к входу магистрального усилителя 19, подключенного выходом к магистрали абонента 24, подключенной к входу первого регистра 6. Управляющий вход магистрального усилителя 19 подключен к

5 входу чтения данных 22 и к первому входу третьего триггера 11, подключенного вторым входом к выходу строба приема слова 44 кодера-декодера 5, первый вход приема данных 26 подключен к входу запроса ар0 битра 8, подключенного выходом 30 к первому входу второго элемента И 17, выход третьего триггера 11 подключен к первому входу третьего элемента И 18, второй вход которого подключен к входу чтения состоя5, ния 23, а выход-к выходу 46. Выход первого элемента ИЛИ 20 подключен к управляющему входу первого регистра 6. Первый вход приома запроса 26 подключен к первому входу четвертого триггера 12 и к первому

входу второго элемента ИЛ И 21, подключенного вторым входом к второму входу четвертого триггера 12 и второму входу приема данных 27, а выходом - к первому входу пятого триггера 13, подключенного выходом к второму входу второго элемента И 17 и первому входу первого элемента ИЛИ 20, подключенного вторым входом к выходу синхронизации 41 передачи кодера-декодера 5, подключенного выходом требования передачи 37 к второму входу пятого триггера 13 и третьему входу четвертого триггера 12, подключенного выходом к входу задания режима передачи 35 кодера-декодера 5, выход строба приема данных 38 которого подключен к первым входам первого 9 и шестого 14 триггеров. Выход шестого триггера 14 подключен к первому управляющему входу 31 арбитра 8, к третьему входу второго триггера 10 и второму входу первого триггера 9, подключенного выходом к второму управляющему входу 32 арбитра 8, подключенного входом сброса 28 к второму выходу четвертого триггера 12, выход строба приема команды 39 кодера-декодера 5 подключен к второму входу шестого триггера; выход второго элемента И подключен к входу пуска 34 кодера-декодера 5, а кодовый вход арбитра 8 - к выходу второго регистра 7.

Арбитр (фиг.2) содержит счетчик 47, триггеры 48, 49, схему сравнения 50, элемент И 51, при этом входы арбитра 32, 31 подключены соответственно к первому и второму входам элемента И 51, подключенного выходом к входу установки счетчика 47, подключенного кодовым входом к входу 29, а выходом к первому входу схемы сравнения 50, подключенной вторым входом к входу задания номера абонента 52, а выходом к первому входу триггера 49, подключенного вторым входом к выходу триггера 48, подключенного первым и вторым входами соответственно к входам 26, 28; управляющий вход разрешения схемы сравнения 50 подключен к входу 31. Счетчик 47 имеет также вход 53,

Вариант арбитра по фиг.З содержит счетчик 47, триггеры 48,49 и элемент НЕ 54. При этом вход 31 через элемент НЕ 54 подключен к входу установки счетчика 47, подключенного выходом переноса к первому входу триггера 49, подключенного выходом к выходу 30, а вторым входом к выходу триггера 48, подключенного первым и вторым входами к входам 236, 28. Кодер-декодер 5 реализуется на БИС 588ВГЗ, усилители 2 - на 588ВАЗ, формирователь трансформаторной линии 3 - на 588ВА2.

Работа устройства заключается в следующем.

При требовании на захват магистрали для передачи пакета абонент выставляет адрес абонента приемника на магистраль 24, сопровождая его сигналом на входе 26, в

результате в триггер 13 записывается 1м, в триггер 12 - О, а в триггере 48 арбитра 8 фиксируется запрос на захват магистрали. При записи 1 в триггер 13 через элемент ИЛ И 20 в регистр б с внутренней магистрали

0 абонента 24 записывается адрес абонента приемника. При предоставлении выставившему запрос абоненту магистрали по сигналу на выходе 30 арбитра 8 на выходе элемента И 17 при 1 в триггере 13 выраба5 тывается сигнал запуска кодера-декодера 5, посредством которого адресное слово, записанное в регистре 6, через магистраль записывается в регистры 7 всех каналов устройства. Так как при передаче первого ад0 ресного слова в триггере 12 передатчика находился О, то адресное слово передается как слово данных и сопровождается во всех каналах стробированием на выходах 38, 44. Синхронизация сдвига передачи в

5 регистре 6 осуществляется по сигналам с выхода 41, а синхронизация сдвига при приеме в регистры 7 - по сигналам с выходов 43. Передача стробируется сигналом требования передачи 37, по которому в триггер 13

0 записывается О, а в триггере 12 нулевое состояние подтверждается. По стробу приема данных в триггер 14 записывается 1, чем фиксируется занятость общей магистрали, и производится блокировка работы ар5 битра 8. После завершения приема первого адресного слова в регистры 7 всех каналов по заднему фронту строба на выходе 38 кодера-декодера 5 в триггер 9 записывается 1. При переброске триггера 9 по перепаду

0 на С-входе триггеров 10 всех каналов в адресуемом канале, содержащем 1 на выходе схемы сравнения 15, в триггер 10 записывается 1. Запись 1 в триггер 10 сопровождается формированием сигнала

5 на выходе 25.

После передачи адресного слова аналогично производится передача информационных слов пакета, при этом по заднему фронту сигнала стробирования каждого сло0 ва 44, после завершения приема в регистр 7, в триггеры 11 всех каналов заносится 1, считываемая адресуемым абонентом через элемент И 18 по сигналу с входа 23 и воспринимаемая как флаг подтверждения при5 ема очередного слова. Считывание принятого в регистр 7 слова проводится по сигналу с входа 22 через магистральный усилитель 19, при этом в триггер 11 автоматически записывается О, чем подготавливается прием следующего слова. Запись

последнего слова пакета в регистр 6 для последующей передачи проводится по сигналу на входе 27, при этом в триггеры 12 и 13 записываются 1. При появлении 1 в триггере 13 производится запуск передачи кодера-декодера 5; так как в триггере 12 при этом находится 1, реализуется передача содержимого регистра 6 как командного слова. При приеме командного слова кодерами-декодерами 5 всех каналов ими выра- батываются стробы сопровождения приема на выходе 44 и сопровождения приема команды на выходе 39. По заднему фронту строба приема команды 39 в триггер 14 заносится 0, при этом после записи О триг- гер 9 также автоматически перебрасывается в О. Таким образом, фиксируется состояние магистраль свободна и разрешается процедура арбитража запросов абонентов на захват общей магистрали.

При использовании арбитра, показанного на фиг.2, реализуется циклическое бес- приоритетное обслуживание абонентов. При этом в качестве последнего командного слова передается адрес (номера) абонента первым получающим право захвата магистрали после ее освобождения. Для обеспече- ния цикличности обслуживания при завершении передачи от К-го абонента передается адрес следующего (К+1)-го абонен- та. Возможны и другие дисциплины обслуживания абоненты. После передачи последнего командного слова в регистры 7 в момент записи в триггер 14 О до записи О в триггер 9 по сигналу на выходе злемен- та И 51 содержимое регистра 7 записывается в счетчик 47 арбитра 8. После записи О в триггер 9 сигнал установки счетчика 47 снимается и он переходит в счетный режим, при этом сигналов с выхода триггера 14 при его нулевом состоянии разрешается работа схемы сравнения 50, до фиксации занятости магистрали, сопровождающейся записью 1 в триггере 14. Разделение полномочий доступа к магистрали абонентов проведено по времени за счет задания разных кодов на входах 52 для разных абонентов. Если при К-м состоянии счетчика 47 разрешен доступ К-ro абонента, выставившего запрос (содержащего 1й в триггере 48), то по сигналу с выхода схемы сравнения 50 производится запись 1 в триггер 49. В результате на выходе 30 арбитра 8 формируется сигнал, производящий запуск передачи первого адресного слова, занесенного абонентом в ре- гистр 6. Процесс передачи первого адресного слова рассмотрен выше.

При использовании арбитра, показанного на фиг.З. реализуется приоритетное обслуживание запросов абонентов на захват магистрали, так как при занятой магистрали при 1 -м состоянии триггера 14 производится установка счетчиков 47, причем в счетчики 47 постоянно записываются одинаковые числа, разные для разных каналов (например, эти числа могут совпадать с номерами каналов). Таким образом, после освобождения магистрали при записи О в триггеры 14 всех каналрв первым право доступа получает всегда один и тот же наиболее приоритетный абонент, при отсутствии требования от которого полномочия доступа передаются следующему по приоритету абоненту и т.д.

В арбитрах 8 (фиг.2,3)увеличение состояний счетчика 47 и передача полномочий очередному абоненту проводятся при поступлении синхроимпульса с входа 53. Запись подтверждения доступа в арбитре, показанном на фиг.З, проводится по сигналу переноса счетчика 47, вырабатываемому для разных каналов в разные моменты времени (в результате установки). Подтверждение доступа фиксируется в триггере 49 сброс которого проводится по фронту переброски триггера 12 после передачи команды.

Формула изобретения Устройство для сопряжения цифровых вычислительных машин, содержащее К каналов, каждый из которых содержит кодер- декодер, два регистра сдвига, узел подключения к общей магистрали, арбитр, три элемента И, два элемента ИЛИ, схему сравнения и магистральный усилитель, при этом вход данных кодера-декодера соединен с выходом переноса первого регистра сдвига, вход задания режима которого соединен с выходом требования передачи кодера-декодера, выход строба приема слова и синхровход приема которого соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого соединен с входом сдвига второго регистра сдвига, вход переноса которого соединен с выходом данных кодера-декодера, первый и второй выходы фазоманипулированного кода, первый и второй входы биполярного кода и вход общего сброса которого соединены соответственно с одноименными входами узла подключения к общей магистрали, вход-выход которого соединен с общей магистралью устройства, выход первого триггера подключен к первому входу второго триггера, подключенного вторым входом к выходу схемы сравнения, подключенной первым входом к кодовому входу устройства, а вторым входом - к выходу второго регистра сдвига и к входу магистрального усилителя, подключенного выходом к магистрали абонента, подключенной к входу первого регистра сдвига, управляющий вход магистрального усилителя подключен к входу чтения данных устройства и к первому входу третьего триггера, подключенного вторым входом к выходу строба приема слова кодера-декодера, первый вход приема данных устройства, подключен к входу запроса арбитра, подключенного выходом к первому входу второго элемента И, выход третьего триггера подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к входу чтения состояния, а выход - к выходу состояния устройства, выход первого элемента ИЛИ подключен к уп- равляющему входу первого регистра сдвига, обличающееся тем, что, с целью повышения производительности и расширения области применения за счет снятия ограничений на длину передаваемых паке- гов, в аждый канал введены четвертый, пятый и шестой триггеры, причем первый вход приема данных устройства подключен к первому входу четвертого триггера и к первому входу второго элемента ИЛИ, подклю- ченного вторым входом к второму входу

четвертого триггера и к второму входу приема данных устройства, а выходом - к первому входу пятого триггера, подключенного выходом к второму В.ХОДУ второго элемента И и к первому входу первого элемента ИЛИ, подключенного вторым входом к выходу синхронизации передачи кодера-декодера, подключенного выходом требования передачи к второму входу пятого триггера и к третьему входу четвертого триггера, подключенного выходом к входу задания режима передачи кодера-декодера, выход строба приема данных которого подключен к первым входам первого и шестого триггеров, выход шестого триггера подключен к первому управляющему входу арбитра, ктретьему входу второго триггера и второму входу первого триггера, подключенного выходом к второму управляющему входу арбитра, под ключенного входом сброса к второму выходу четвертого триггера, выход строба приема команд кодера-декодера подключен к второму входу шестого триггера, выход второго элемента И подключен к входу пуска кодера-декодера, а кодовый вход арбитра - к выходу второго регистра сдвига.

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в многомашинных системах и локальных сетях для организации межмашинного обмена через общую магистраль. Целью изобретения является повышение производительности за счет сокращения времени арбитража и расширение области применения за счет снятия ограничения на длину передаваемых пакетов. Фиксация захвата магистрали с блокировкой процедуры арбитража производится при выставлении строба сопровождения приема данных. Освобождение магистрали осуществляется при передаче последнего слова пакета в виде командного слова. Устройство содержит кодер-декодер, два регистра сдвига, узел подключения к общей магистрали, арбитр, шесть триггеров, три элемента И, два элемента ИЛИ, схему сравнения и магистральный усилитель. 3 ил. сл с

46

®иг1

29

Фиг. 2

29

Фие.З