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

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения системы обмена информацией между различными устройствами вычислительных комплексов, например вычислительными машинами и внешними абонентами.

Известны устройства, выполняющие функции сопряжения между несколькими процессорами, устройствами ввода-вывода и содержащие блоки согласования, периферийные процессоры, перекрестную коммутационную матрицу и периферийные запоминающие устройства (Мультипроцессорные системы и параллельные вычисления. М.: Мир, 1976, гл 1)

Недостатками известных устройств являются их сложность и большие аппаратурные затраты.

Известно устройство для сопряжения, содержащее две группы блоков согласования интерфейсов, первые вход и выход каждого из которых соединены с соответствующими информационными входами и выходами устройства, узел настройки и матрицу коммутирующих элементов, причем первые входы и выходы коммутирующих элементов связаны с блоками согласования интерфейсов первой группы,а вторые входы и выходы соединены с блоками согласования интерфейсов второй группы.

Недостатками данного устройства являются низкие надежность и функцмональн ie возмохшости.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для сопряжения, содержащее две группы из N и М блоков согласования интерфейсов

X

ос

Ј

:

а ь

соответственно, информационные входы- выходы каждого из которых образуют информационные входы-выходы устройства, К регистров адреса, информационные выходы которых подключены к К информационным шинам, первую и вторую матрицу коммутирующих элементов размерностью соответственно (NxK) и (МхК), причем управляющие входы и выходы всех коммутирующих элементов связаны с управляющими шинами, а информационные входы-выходы всех коммутирующих элементов соединены с информационными шинами.

При работе данного устройства предполагается, что символические имена выдаются с вычислительных машин и с внешних абонентов. На соответствующие информационные входы выдача их может производиться как программным, так и аппаратным способом. При программном способе настройки устройства сопряжения требуется минимальные дополнительные аппаратные затраты, но этот способ будет значительно уступать по времени аппаратному способу настройки. При аппаратном способе настройки для выдачи символических имен требуются значительные аппаратные затраты в каждом вычислительном устройстве в отдельности, подключаемом к устройству сопряжения. Для согласования их работы во время настройки каналов связи требуется синхронизация режимов их работы, что приводит к дублированию значительной части аппаратуры в каждом устройстве и к увеличению времени на передачу сигналов по интерфейсу. Использование вышеприведенных устройств для сопряжения приводит в конечном итоге к непроизводительным затратам в аппаратуре и к увеличению временных задержек передачи сигналов.

Цель изобретения -уменьшение времени перенастройки устройства при организации мультиплексорного режима обмена информацией.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сопряжения, содержащем две матрицы коммутирующих элементов и две группы блоков согласования интерфейсов, причем первые информационные входы-выходы блоков согласования интерфейсов первой и второй групп образуют первую и вторую группы информационных входов-выходов устройства, второй информационный вход-выход и выход 1-го блока согласования интерфейса второй группы (i 1, М) соединены Соответственно с первыми информационными входами-выходами и управляющими входами коммутирующих элементов 1-й строки второй матрицы, вторые информационные входы-выходы коммутирующих элементов J-ro столбца второй матрицы Q 1, К) соединены через j-ю ин5 формационную шину устройства с первыми информационными входами-выходами коммутирующих элементов j-ro столбца первой матрицы, управляющие входы которых подключены через j-ю управляющую шину с уп0 равляющими выходами коммутирующих элементов j-ro столбца второй матрицы, вторые информационные входы-выходы и управляющие выходы коммутирующих элементов р-й строки первой матрицы (р 1,

5 N) соединены соответственно со вторым информационным входом-выходом и входом р-го блока согласования интерфейса первой группы, выходы блоков согласования интерфейсов первой группы и входы

0 блоков согласования интерфейсов второй группы образуют соответственно группы управляющих выходов и входов устройства, входы настройки коммутирующих элементов первой и второй матриц соединены

5 со входом настройки устройства, введены счетчик адресов, блоки памяти и группа дешифраторов, причем вход сброса счетчика подключен к входу сброса устройства, вход увеличения содержимого счетчика адресов

0 соединен с входом настройки, информационный выход счетчика адресов подведен к адресным входам блоков памяти группы, информационные выходы которых подключены ко входам соответствующих

5 дзшифраторов группы, адресный вход коммутирующего элемента р-й строки и j-ro столбца первой матрицы соединен с j-м выходом с р-го дешифратора группы, адресный вход коммутирующего элемента 1-й

0 строки и j-ro столбца второй матрицы соединен с j-м выходом (N+l)-ro дешифратора группы, а коммутирующий элемент содержит первый элемент И, второй элемент И и шинный формирователь, первый и второй

5 информационные входы-выходы которого образуют соответственно первый и второй информационные входы-выходы коммутирующего элемента, первый вход первого элемента И является адресным входом ком0 мутирующего элемента, вход настройки связан со вторым входом первого элемента И, выход которого подведен ко входу выборки шинного формирователя и первому входу второго элемента И. второй вход

5 которого связан со входом задания направления передачи шинного формирователя и образует управляющий вход коммутирующего элемента, выход второго элемента И образует управляющий выход коммутирующего элемента.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема коммутирующего элемента.

Устройство для сопряжения содержит (фиг. 1) две группы блоков согласования ин- терфейсов 1 (первая группа - из N блоков, вторая - из М блоков), две матрицы коммутирующих элементов 2 (первая из NxK элементов, вторая из МхК элементов), N+M блоков 3 памяти, группу управляющих выхо- дов 4, первую группу информационных входов-выходов 5, группу управляющих входов б, и вторую группу информационных входов-выходов 7. Выход и второй информационный вход-выход 1-го блока согласования интерфейса 1 второй группы (I 1, М) соединены соответственно с управляющими входами 8 и первыми информационными входами-выходами 9 коммутирующих элементов 2 1-й строки второй матрицы. Управляющие выходы 10 и вторые информационные входы-выходы 11 коммутирующих элементов 2 j-ro столбца второй матрицы 0 1, К)соответственно соединены через j-e управляющие шины 12 и информа- ционныешины 13 с управляющими входами 8 и первыми информационными входами- выходами 9 коммутирующих элементов 2 j-ro столбца первой матрицы.

На фиг. 1 показаны вход 14 настройки и вход сброса 15 устройства. Коммутирующий элемент 2 содержит (фиг. 2) адресный вход 16, элемент 1/1 17, шинный формирователь

18и элемент И 19. Адресные входы 20 всех блоков памяти 3, информационные выходы которых подключены ко входам соответствующих дешифраторов группы 21, образуют выход счетчика 22 адресов (фиг. 1).

Предлагаемое устройство сопряжения может быть выполнено с использованием элементов различных серий. Так, например, в качестве первого элемента И 17 могут быть использованы микросхемы К155ЛЕ1. Блоки памяти 3 могут быть реализованы на микросхемах К541РУ2 и дешифратор 12 - на микросхеме К555ИД4. Шинный формирователь 18 используется для отключения или подключения источников и приемников информации к шинам, так как их информационные выходы имеют три выходных состояния. Шинный формирователь 18 может быть реализован на микросхеме К580ВА86. Для управления работой микросхемы К580ВА86 имеется два входа: вход, который управляет выборкой кристалла (в описании ему соответствует вход выборки) и вход, который определяет направление передачи информации (в описании - вход задания направления). Вторые элементы И

19могут быть реализованы на микросхемах

К155ЛН8. Элементы этих микросхем имеют три состояния на выходе и по два независимых входа, один из которых является управляющим (в описании ему соответствует первый вход), а другой - информационным (в описании второй вход). При нуле на управляющем входе выход элемента имеет высокоомное состояние, а при единице передается на выход состояния информационного входа. Блоки согласования интерфейсов 1 представляют собой формирователи (служат для согласования уровней сигналов, поступающих от различных устройств вычислительных комплексов, число которых определяется числом информационных и управляющих линий, необходимых для устройств вычислительного комплекса). Эти блоки могут быть выполнены с использованием микросхем преобразователей уровней ЭСЛ-ТТЛ (К500ПУ125), ТТЛ- ЭСЛ (К500ПУ124), КМДП-ТТЛ (К176ПУ1, К56ПУ4), ТТЛ-КМДП (К155ЛНЗ, К155ЛН5) и др. Счетчик адресов на микросхеме К555ИЕ10.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии в блоках памяти 3 записана программа коммутации в виде последовательности символических имен для образования каналов связи.

В работе устройства сопряжения можно выделить фазу настройки и фазу обмена. На фазе настройки производится образование тех каналов связи, которые необходимы для обмена информацией между вычислительными устройствами на фазе обмена. Одновременно в устройстве может настраиваться, а затем функционировать на фазе обмена К каналов связи. Причем связь между любыми двумя вычислительными устройствами может быть образована К различными способами путем подключения их к одной и той же паре соединительных шин из К возможных.

Перед началом работы устройства сопряжения на вход сброса устройства 15 выдается сигнал сброса, который устанавливает счетчик адресов 22 в нулевое состояние.

Во время фазы настройки каналов связи по входу настройки 14 поступает нулевой сигнал, который действует на протяжении всего времени настройки и через элемент И 17 подается на входы выборки шинного формирователя 18 и элемента И 19. Под воздействием нулевого сигнала выход элемента И 19 и входы-выходы шинного формирователя 18 переводятся в высоко- импедансное состояние, при этом запрещается передача информации через коммутирующий элемент 2. Одновременно

нулевой сигнал настройки подается на вход счетчика адресов 22 и увеличивает содержимое счетчика адресов 22, устанавливая 1-й адрес.

С выхода 20 счетчика адресов 22 1-й адрес поступает на адресные входы блоков памяти 3. С информационных выходов блоков памяти 3 на вход дешифратора 21 будет поступать символическое имя, соответствующее фазе настройки. В результате дешифрации символического имени в дешифраторе 21 на соответствующем выходе будет единица, а на остальных выходах нули. Этот единичный сигнал поступает на адресный вход 16 коммутирующего элемента 2 1-й строки j-ro столбца и далее подается на первый вход первого элемента И 17 и тем самым настраивает коммутирующий элемент 2 1-й строки на работу. При этом коммутирующий элемент 2, на который поступает единичный сигнал, будет подготовлен к передаче информации между вычислительными устройствами.

Нулевые сигналы с остальных выходов дешифратора 21 1-й строки поступают на адресные входы остальных коммутирующих элементов 2 i-й строки, которые отключаются тем самым от информационных шин 13.

По окончании настройки на входе настройки I4 устанавливается единичный сиг-4 нал, который подается на второй вход первого элемента И 17 на протяжении всего времени обмена. На первый вх б д элемента И 17 в зависимости от программы коммутации подается из выходов дешифратора 21 единичный или нулевой сигналы. При поступлении нулевого сигнала на первый вход элемента И 17 на выходе его формируется нулевой сигнал, который подается на входы выборки шинного формирователя 18 и первый вход элемента И 19, запрещая обмен информации. При поступлении единичного сигнала на первый вход элемента И 17 выход элемента И 17 переводится в единичное состояние. Единичный сигнал поступает на входы выборки шинного формирователя 18 и первый вход элемента И 19 и тем открывает их для обмена информации, т.е. осущест- вляется подключение вычислительных устройств к информационным, шинам 13 и управляющим шинам 12.

Устройство сопряжения обеспечивает образование каналов связи между парами (вычислительная машина - внешний абонент), при этом коммутируются как информационные, так и управляющие сигналы. В каждом коммутирующем элементе 2 осуществляется управляемая передача информации между первым 9 и вторым 11 информационными входами-выходами. Направление передачи информации через коммутирующий элемент задают сигналы, поступающие на его управляющий вход 8 и далее на вход

задания направления передачи шинного формирователя 18. При единичном сигнале на управляющем входе 8 информация передается в направлении с первого информационного входа-выхода 9 на второй 11, а при

0 нулевом сигнале-со второго информационного входа-выхода 11 на первый 9.

На фазе обмена будет производиться обмен информацией по тем каналам связи, которые были образованы на фазе настрой5 ки. Так, например, если на фазе настройки был образован канал связи между 1-й вычислительной машиной (ВМ) и р-м внешним абонентом (ВА) через информационные и управляющие шины j-ro столбца, то управ0 ляющие сигналы будут поступать по следующему пути: управляющий вход 6, вход и выход 1-го блока согласования интерфейсов 1 второй группы, управляющий вход 8, второй элемент 1/1 19, управляющий выход 10

5 коммутирующего элемента 2 i-й строки J-ro столбца (K3ij) второй матрицы, j-я управляющая шина 12, управляющий вход 8, второй Элемент И 19, управляющий выход 10 коммутирующего элемента 2 р-й строки j-ro

0 столбца (КЭр) первой матрицы, вход и выход р-го блока-согласования интерфейсов 1 первой группы, информационный выход 4. При единичном сигнале на управляющем входе б информации будет передаваться

5 от ВМ к ВА по следующему пути: информационный вход-выход 7, первый вход-выход и второй вход-выход блока согласования интерфейсов 1 1-й строки второй группы, первый информационный вход-выход 9,

0 шинный формирователь 18, второй информационный вход-выход 11 КЭ1), j-я информационная шина 13, первый информационный вход-выход 9, шинный формирователь 18, второй информационный вход-выход 11 K3pj,

5 второй вход-выход и первый вход-выход блока согласования интерфейсов I первой группы м информационный вход-выход 5 р-й строки. При нулевом сигнале на управляющем входе 6 информация будет передаваться

0 от ВА к ВМ только в обратном порядке следования вышеприведенного пути.

В случае невозможности образования связи между 1-й ВМ и р-м ВА через j-e информационную и управляющую шины из-за

5 неисправности одного из коммутирующих элементов K31J первой матрицы или K3pj второй матрицы, устройство позволяет организовать подобную связь через любую другую r-ю информационную и управляющую шины (г 1, К; г ; J). Это может быть

достигнуто путем изменения символиче- ских имен в программе коммутации соответствующих взаимодействующих устройств. При этом функции j-x шин не теряются. Они могут быть использованы для коммутации любой другой пары устройств вычислительного комплекса для установления связи между которыми не используются исправные коммутирующие элементы.

Технико-экономический эффект зэклю- чается в следующем. Использование предлагаемого устройства сопряжения позволяет уменьшить время перенастройки в вычислительных комплексах с системой связи, производящей обмен информации в мультиплексном режиме, по сравнению с использованием для этой цели устройства прототипа.

Время перенастройки устройства в основном определяется количеством времен- ных тактов всех необходимых сигналов. Количество временных тактов для перенастройки в устройстве прототипа определяется следующими сигналами: 1. выдать сброс и начало настройки, 2. выдать символиче- ское имя, 3. выдать сигнал синхронизации, 4. выдать конец настройки. Итого получается 4 временных такта, а для предлагаемого устройства необходимы всего 2 такта: 1. выдать начало настройки, 2. вы- дать конец настройки. Сигнал сброса в дан- нрм устройстве является общим и подается для всего устройства перед началом работы. Таким образом, время перенастройки сокращается в /9 4 т/2 г 2 раза.-

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет существенно упростить схему и уменьшить аппаратурные затраты. Аппаратурные затраты устройства сопряжения в основном определяются количеством .ком- мутирующих элементов (N+M)K. Количество коммутирующих элементов в устройстве- прототипе и в предлагаемом устройстве одинаковое, а сложность же самих коммутирующих элементов 2 в значительной мере зависит от разрядности L передаваемой информации. Кроме коммутирующих элементов, в предлагаемом устройстве дополнительно введены N+M блоков памяти и N+M дешифраторов. Аппаратурные затраты для прототипа получим в виде формулы Si ЗБСИ + Зкэ + ЗРГ + Зсх ср тр, где ЗБСИ - затраты на блоки согласования интерфейсов, Зкэ - затраты на коммутирующие элементы, ЗРГ - затраты на регистры, 3cx.cp.rp. - затраты на схемы сравнения и триггеры. Аппаратурные затраты для предлагаемого устройства Зг - ЗБСИ + Зкэ + Ззу.дш., где 33у.дш - затраты на блоки памяти и дешифраторы.

Таким образом, аппаратурные затраты при N М К уменьшаются в

3, (N 4- М) 21 + (М + NT) K-(2L 4-1} + К L + (М + N) ПофК + М) R -gj -(N + М) JL + (М + ( Л + 0 + (М +

- - раза

Так, например, для L 8, N 24 значение R составляет:

164-109224

21 16

1,3 раза.

Формула изрбретения 1. Устройство для сопряжения, содержащее две матрицьГкоммутирующих элементов и две группы блоков согласования интерфейсов, причем первые информационные входы-выходы блоков согласования интерфейсов первой и второй групп образуют первую и вторую группы информационных входов-выходов устройства, второй информационный вход-выход и выход J-ro блока согласования интерфейса второй группы (j 1, М) соединены соответственнб с первыми информационными входами-выходами и управляющими входами коммутирующих элементов -й строки второй Матрицы, вторые информационные входы- выходы коммутирующих элементов j-ro столбца второй матрицы (j 1. К) соединены через j-ю информационную шину устройства с первыми информационными входами- выходами коммутирующих элементов j-ro столбца первой матрицы, управляющие входы которых подключены через J-ю управляющую шину с управляющими выходами коммутирующих элементов j-ro столбца второй матрицы, вторые информационные входы-выходы и управляющие выходы коммутирующих элементов р-й строки первой матрицы (р 1, N) соединены соответственно с вторым информационным входом-выходом и входом р-го блока согласования интерфейса первой группы, выходы блоков согласования интерфейсов первой группы и входы блоков согласования- интерфейсов второй группы образуют соответственно группы управляющих выходов и входов устройства, входы настройки коммутирующих элементов первой и второй групп соединены с входом настройки устройства, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени перенастройки устройства при организации мультиплексного режима обмена информацией, в устройство введены счетчик адресов, группа блоков памяти и группа дешифраторов, причем вход сброса счетчика подключен к входу сброса устройства, вход увеличения содержимого

счетчика адресов - с входом настройки, информационный выход счетчика адресов подведен к адресным входам блоков памяти группы, информационные выходы которых подключены, к входам соответствующих дешифраторов группы, адресный вход коммутирующего элемента р-й. строки и j-ro стол бца первой матрицы соединен с j-м выходом р-го дешифратора группы, адресный вход коммутирующего элемента 1-й строки и 1-го столбца второй матрицы соединен с j-м выходом (N+p-ro дешифратора группы.

2. Устройство по п. 1, от л и чаю ще е- с я тем, что; коммутирующий элемент додержит первый и второй элементы И и Щинный формирователь, первый м второй информационные входы-выходы которого образуют соответственно первый и второй информационные входы-выходы коммутирующего элемента, первый вход первото элемента

И является адресным входом коммутирующего элемента, вход настройки связан с вторым входом первого Элемента И, выход которого подведен к входу выборки шинного формирователя и первому входу второго элемента И, второй вход которого связан id вхбдЬм задания направления передачи шинного формирователя и образуют управляющий вход коммутирующего элемента, выход второго элемента И образует

управляющий выход коммутирующего элемента.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения системы обмена информацией между различными устройствами вычислительных комплексов, например между вычислительными машинами и внешними абонентами. Целью изобретения является уменьшение времени перенастройки устройства при организации мультиплексного режима обмена информацией Устройство для сопряжения содержит блоки согласования интерфейсов первой и второй групп, первую матрицу размерностью NxK КЭ, вторую матрицу размерностью МхК КЭ, N+K блоков памяти и N+M дешифраторов Каждый КЭ содержит два элемента И и шинный формирователь КЭ настраивается на коммутацию при поступлении на вход разрешения единичного сигнала с выхода де шифратора во время фазы настройки. Одновременно в устройстве может настраиваться, а затем функционировать на фазе обмена К каналов связи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил

Фиг. 2

В 9

i

Ц

.#

-,S0