Мультиплексный канал Советский патент 1976 года по МПК G06F3/04 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть испольэо вано для ввода/вывода информации из цифровых вычислительных систем. Известны мультиплексные каналы, содержа1дие-селекторные подканалы, каждый из ;которых состоит из блока сопряжения с внеш ними устройствами, первые вход и выход (которого соединены с первыми входом и вы ходом канала, регистра подканала, выход ;которого (Подключен ко второму входу блока ;сопряжения с внешними устройствами, первого регистра информации, вход которого соединен с вторым выходом блока сопряже|ния с внешними устройствами, второго ре|гисхра информации, вход которого подключен iK выходу первого регистра информации, пер:вый выход- соединен с вторым входом блока сопряжения с внешними устройствам, i мультиплексный подканал, который состоит яз блока сопряжения с внешними устройствами, первые вход и выход которого соединены соответственно с вторыми входом и вы ходомканала регистра подканала, выход которого подключен ко второму входу блока сопряжения с внешними устройства v.n, регистра информации .первый вход и выход которого соединены сооа ветственно со вторыми дом и входом блока сопряжения с внешними устройствами блок сопряжения с центральной оперативной пакаятью, первый к второй ды которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам канала, пер- вы(5 и второй выходы соединены соответстс венно с третьим и четвертым выходом кана ла, блок сопрж екия с центральным процессором, первый и второй входы которого соединены соотБе1х;тв8Нно с пять5м и шестым входами канапЗ; первый выход подключен к пятому выходу канала, обший регистр ин формации, первый вход которого соединенс третьим выходом блока сопряжения с центральной оперативной , вторые вхоны подключены соотЕэтственно к одному из вторых выходов второго регистра информации каждого селекторного подканала, третий вход соединен со вторым выходо: .псм истра информации мультиплексного полкикала, )- вый выход подключен: к третьему входу блс™ ка сопря ; е шя с центральйой опп| ат11впой памятью, ,регистрУ1фавления, первый вход которого соединен с первым выходом -25НУ 1Н регистра информации, первый выход подключен к четвертому входу блока сопряжения с центральной оперативной памятью, основной регистр подканала, йервые входы к&торсуго соединены соответственно с выходом регист ра подканала каждого селекторного подканала, второй вход подключен ко второму выхо ау.бло1ш опряжения с центральным процессором, выход соединен с третьим входом . блока сопряжения с центральным процессором и первыми входами регистров подканалов каждого селекторного пош анала и вхо дом регистра подканала мультиплексного пoдкaнaJ a, блок мода1фикаш1и, вход и выход которого подключен соответственно к пержо- му выходу и второму входу регистра iipaB-. ления, блок основной памяти, первый вход которого соединен с первым выходом обще™го регистра информации, и вторым выходом регистра управления, выход подключен ко второму входу регистра информации мультиплексного подканала, четвертому входу обще го регистра информации и третьему входу регистра шравления, блок памяти адресов, первый вход которого соединен с выходом основного регистра подканала, вторыми вь ходами блоков сопржкения с внешниМ|К устрой ствами селекторных подканалов и мультип-; лексиого подкапа,иа и т) выходом ре-гистра управления, первый выход подключен iKO второму входу блока основной тгамя ти, блок оп1;)еделения г дреса- свобод- : ной зоны основной памяти, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока памяти адресов, выход подключен к второму входу блока основной памяти и второму БХО ду блока памяти адресов. .Однако работа .синхронных устройств, та них, как магнитна.я лента -. магнитная лен та, возможна лишь при условии, что разница в скоростях передачи данных не превышает внутренней емкости этого спе шального устройства. В связи с этим при необходимое- ти сопряхсения сштхронных устройств со зна«чительной разностью в скоростях (в том чи« еле одного синхронного, а другого асиихрон - . JL ноге устройства; потребуется буферная память значительного объема, что связано е допопнитель{1ыми затратами оборудования. Etee известные среднескоростные и высокоск p- rabKb rynb iinneKCHbie каналы вычислитель ь машин и систем, осуществляющие обмен данных, между много-шсленными внешними устройствами и центральной оперативной памятью вычислительной системы, имеют встр енную местную оперативную память для храненка управляющей информации и буферизации данных подканалов. Известны также каналы, испохахзуюшие кс)свеиную адресацию памяти, в которых применена динамическая (косвенная) адресация местной памяти для со10)ашения объема памяти при постоянном числе подключенных устройств или увеличении количества подключенных устройств при данном объема памяти. Возможности известных {саналов ограничены операциями обмена ин- . формащгей с оперативной памятью. На пр)актйке час т1эТвозникает необходимость в пёр писи без обработки информации с устройст-т ва на устройство, с одного носителя на другой, например, данные, поступающие из каналов с вяз.и, не могут быть обработаны ера-. зу из-за отказа це1;тральных устройств и :. ; их необходимо буферировать на магнитной ; ленте. Такая перепись может быть осуществлена и в этих известных каналах, однако, для этого потребуется сначала запись этой информации в центральную оперативную память с одного внешнего устройства, а затем чтение этой же информации из оперативной памяти с выдаче другому внешнему устройству. Очевидно, что, во-первых, при этом двойное обращение к центральной операт вной памяти является лишним, снижающим производительность вычислительной системы, а во-вторых, такая перепись возможна лишь при исправных центральном процессоре и центральной оперативной памяти.; Цель изобретения повышение эффективности работь мультиплексного канала. .Достигается это благодаря тому, что в канал введены регистр неисправности, вход которого соединен соответственно с четве1 тым и третьим выходами блока сопряжения с центральной оперативной памятью и блока сопряжения с центральным процессором, блок выдачи команд, первый и второй входы которого подключены соответственно к регистра неисправности и Первому выходу регистра управления, выход соединен с вторыми входами блоков сопряжения с внешними устройствами селекторных подканалов и мультиплексного подканала, блок подсчета количества занять х зон основной вход которого соединен с выходом памяти, блока определения адреса свободной зоны основной памяти, выход подключен к третьему входу блока сопряжения с центральным процессором, блок и формирования адреса внешнего устройства, выход каждого из которых подключен соответственно к второму входу pel лстра по.дканала . вкаждом селекторном подканале, четверный вход и второй выход общего регистра информации соеди 1е- ны соответственно с выходом блока определения адреса свободной зоны основной памяти и четвертым входом регистра управления t- В каналеПпюлучена наряду с обычными операциями ввода/вывода возможность переписи информации с одного внешнего устройства на другое без обращения за информацией в центральную оперативную память. . Причем, это достигнуто за счет использова.ния имеющейся в кацапе местной памяти i при незначительном увеличении общего количества используемого оборудования канан ла. Кроме того, в канале предусмотрена, | рвбэмбжнссть буферирования информации, псЬ ч упающей от одного (или нескольких) внеи него устройства (например, из каналов свя зи) в другое внешнее устройство (напри)мер, на магнитной ленте) в случае отказа ; (центральной оперативной памяти или/и цент- .рального процессора. При этом обеспечивается прямая связь через канал между внещними устройствам, как подключенными к 1одному интерфейсу ввода-вывода, так и к интерфейсам других (например, селектор- . ных) подканалов.; На чертеже приведена структурная мультиплексного канала.: Схема содержит селекторные подканалы 1, каждый из которых состоит из блока 2Д сопряжения с внешними устройствами, регистра 3,1 подканала, блока 4 формирова- ния адреса внешнего устройства, первого регистра 5 информации, второго регистра 6 информации; мультиплексный подканал 7,: который состоит из блока 2.2 сопряжения с внешними устройствами, регистра 3.2 под« канала, регистра 8 информашш, регистра 9 неисправности (центральной оперативной па- мяти или центрального прйцессора/, бло1ш 1О выдачи команд 11 основной памяти, пред назначенного для хранения управляющей ин4 формации и данных подканалов; блока 12 модификации общего регистра информации. ,ТЭ, блока 14определения адреса свободной 1зоны основной памяти; блока 15 подсчета количества занятых зон основной памяти; регистра 16 управления; основного регистр i 17 подканала; блока 18 памяти адресов, предназначенного для храневп я адреса зоны основной памяти, отведенного данному внеаН. нёму устройству; блока 19 сопряжения с j центральной оперативной памятью и блона j , 20 сопряжения с центральным процессором. Подключение мультиплексного канала в вычислительной системе осуществляется с j помощью следующих шин: швтаы интерфейса | 21 ввода/вывода, шины 22 неисправности | центральной оперативной памяти, шины 23 i адреса ячейки : .льной оперативной па-: мяти, входных шин 1 н выходных шин 25 информации сопрялчения с центральной оперативной пам5п-ью, шины 26 неисправности центральног-о процессора, шиты 27 переда- ; чи кода инстру1щии н шинь; 28 выдачи ripe- рываний и кода условий центральному процессору. Мультидлексный каиал ртравляетс я инст. рукциями и ы полшзет все операции по вводу/выводу информации, определяемые системой команд вы пгслителькой системы ЕС ЭВМ,. Дополнитбльно мультиплексный канал осушествляет операцию JIO1 вводу данных в ОТ| одного внешнего устройства и выдаче iix дру- гому внешнему устройству без промежуточной записи в центральную оперативную память при спе а1ального признака в уп завляЮ1цек1,тоБе шнала , Инструкцня состоит из 32 разрядов (0-31): разряды О-Т-код инструкции, раз- ряды 16-18-ацрескакала, разряды 24-31|адрес внешкего ;гсл1 ройсггва ; Адресное олово каиало содерншт 32 ра ряда (0-31): разряды 0-3 ключ заадаты, разрядгл адрес упра&ля ощего слова канапа. Управляющее слово канала состоит мз 64 разрядов /О-юЗ/: разряйь О.«7 код one- paiiim, разряды адрес дакнь;х или 8-15 номер р.;.гешнего устройства с которым будет работать донное Бнешнее устройство при непосремСтвеммоп связи через канал, и 16-31 не используются в завксимости от значения разряда 47,: разряды 32™36 флажкл, paspsifi 47 признак HenocpeacTBeHHotf связи двух вкешпих устропстп, разряды 48 63 .« счет дйюгых. Работа мзльтдп,пе -:оиого канала з . , дартныя paxviii.ia:; озо,щ1тся li следующему, По нистр кш1н комвнаа Начать ввод/вывод поступает из центральног о процессора в блок 20 сопряжения о центральным процес-. сором; блок 20 выдает сигнал признака инструкции и номер внешнего устройства, ко- торый фиксируется на основном регистре 17 подканала. В тсанал из центральной оператив ной памяти через 24 и блок 19 оопряжения с нентрапькой оперативной памятью выбирается на общкй регистр 13 информации, адресное слово канала, которое далее пере- писывается на регистр 16 управления. По ад эесному слову качала через блок 19 на регистр 13 выбирается.- управлякниее слово канала. Пересчет адресов осуигествляется блоком 12 ,J.ЖJ). Параллельь о с выборкой из центра:аь 1ой оперативной памяти производится фиксация- управляющей инфо;;- мадии Б блоке 11 оскоиюй памяти. Для хранения уиравля1од;ей лформагши отводит-ся свободная зона )1,иой памяти. К началу фиксации ее адрес имеется на вхо- : де блока 14 огфеделе{шя адреса свободнойоизоны. Адрес занимаемой зоны основHoi памяти записывается-в ячейц;у блока 18 памяти адресов, связанную с номером внешнего устройства, и используется в дальней- шем при любом обращении закрепленного за ней внешнего устройства за управляющей информацией. При этом учитывается состояние блока 15 подсчета количества занятых зон основной памяти. Операция прюдолжаеть-. ся при отсутствии сигнала переполнения с выхода блока 15. Если блок 15 выдает сиг нал переполнеш1я основной памяти, через блок 2О и ишну 28 в центральный проиео сор будет послан код условия канал занйгг Поиск свободной зоиы основной памяти ве. дется для последующей работы одновременно с записью управлшо1цей информащш в бло ке 1 1 таблица занятости зон основной на- мяти хранится в блоке 18в спеадально от«. веденном месте. Параллельно с чтением управляющей информации из центральной опера .ивной канал осуществляет выборку внешнего устройства по адресу, переданному с регист ра 17 на регистр 3 подканала, блок сопря жения с внешними устройствами, интерфейс ввода-вывода 21 и далее внешнему устрой ству. После пол-учения каналом унравляюшег слова канала внещнему устройству выдается код операции о регистра 16 через блок 1О команд и блок 2. По получении от внешнего устройства нулевого байта состо яния начинается обмен данными. Для монопольного режима (например, в селекторных подканалов; обмен данными про дояжается без логического отключения внещ- него устройства от дитерфейса. Для мультиищексногО подканала 7 в мультиплексном режиме дальнейшее взаимодействие меулиу ка налом к BHejuifflM устройством прерывается и возобновляется по требованию абонента, поступающему в блок 2. Выбрав адрес внещ него устройства, выставившего требование, блок 2 выдает этот адрес в блок 18. Прочитанное по этому адресу в блоке 18 слово является адресом зоны блока 11, хранящего уаравляюг.иую информацию этого внеигаего устройства. Адрес зоны передается в блок 11 и по некгу выбиракхгся затравлзюише ело ва и пересылагот-cjf на регистры 13 и 16. Далее денные пословно nepsuaKfrcsi через блок 19 между иентра;;ьной оперативной па мятые и Kaviaao /i, Для побайтного обмена данными с 1зтге инигу }1 устройствами EcnonhSj ются первый ii регистры 5 и G ЯКг-. формации пог-.капапв (или pis гистр ин4юрмаъ-.пи 8 мультиплексного поа.катгала). Работа мультиш1екс юго канала нри переписи данных с одного внешнего устройства на другое непосредственно без обращения за данными в центральную оперативную память также инициируется инструкцией начать ввод/вывод. Аналогично онисиииому выще происходит выборка из цен-.ральной оперативной памяти адресного и у1Ц)аш яК1 $го слов канала. Дальнейщее течение опернции дополнительно определяется значением 47 разряда управляющего слова канала. Обычно сначала инициируется операция ввода/вывода внещнего устройства, осушествляюшего операцию считывания. Блок 15 при подсчете .количества занятых зон учитывает кроме , необхош1мой для хранения УфйВДШющей. информаш и, некоторое количество зон основной памяти, полученного пересчетом заданного в управляющем слове канала читающего устройства счета латшУ- в число зон, необходимых для буферизации дан1Л)х. Если при этом сигнал нереполнения из блока 15 сугсуччзтвует, операция продолл ается. Да.чные, в количестве, определяемом заданным в команде счетом данных, накапливаются в блоке 11. Первое слово запоминается как при обычной операции ввода в зоне, отведенной для :;д1равляющей информации подканала. После приема байтов дан- кых (где К число байтов в слове), на мео те «, байта записывается адрес следующей зоны, взятой с вь|,хода блока 14. Адрес 301Ш1 /записывается дважды: последникс байтом в информации (для образования цепочки данных) и на место старшего байта адреса данных в качестве старших разрядов текущего номера байтов. Для этого номер свободной зоны с выхода блока 14 Г ерени-. сывается на место последнего байта в регистр 13 и далее на место адреса в регистр 16, Младший байт адреса данных в этом случае определяет адрес байта в зоне буферирования дан1шгх. После приема каждого байта счет данньтх уменыиается на едИ ницу, а адрес данных увеличивается на еди- вицу. После р-1 байтов (где число байтов в зоне/ с выхода блока 14 в ябирается номер следующей зоны и процесс повторяется с использованием этого номера в качестве адреса данных и адреса в цепочке дан вых. Процесс 6jif)epiTpoBaHHa данных в OC:HOI ной памяти продолжается до тог-О момента, пока счет данных не станет paiun.iM ггулю. Инг;циировани-е работы ВПЕМИТГОГО уст}юй ства, которое совместно с iiptbSbKiyjnMM пгкмпШТК-1 уСТрОЙСТБОМ GCymCCTl5jJiif г ППОр-) ап К записи, должно начиь;атьс:я ли л-руг,нией начать ввод/вьпадд. Utifi может быть выдана в капал как ci,-j. ;jn )ii;-.. струкдией начать ввод/вывод для читак шего внешнего устройства, так и по программно-управляемому прерыванию, полученно му после осуществления внешним устройство тгения первого массива данных. Получив инструкцию для второго внешнего устройства канал выбирает адресное и управляющее cncv во канала и по адресу внешнего устройства в управлякидем .словв; канала проверяет, закончило ли первое устройство чтения масрива данных. Если jae закончило, адресное и управляклдее слова канала запоминаются в зоне, отведенной этому внешнему устройству ЕсгаГ закончило, с целью контроля правильности установления непосредственной связи между двумя внешними устройствами производится сравнение адресов внешних устройст собственного и находящегося в управляющем спрве канала подканала, работающего в паре Далее первое слово данных из зоны подка™ нала первого внещнего устройства переписывается на место, закрепленное за первым словом в зоне, отведенной второму внешне- нему устройству . После этого подканал и первые внешнее устройство может продолжать работу по цепочке команд, если она имеется. После передачи второму внешнему устройству К-1 байтов данных, К - байт помещается через регистр 13 на место второго байта адреса даннь1х регистра 16 и используется вместе с третьим (младшим) байтом адреса данных в качестве номера (адреса) байта данных в блоке 11. После окончания записи массива во втором внешнем устройстве блок 15 корректирует количество занятых зон блока 11. При поступлении сигнала неисправности центральной оперативной памяти или цент рального процессора на шинах 22 к 26 к далее на регистр 9 неисправности работа внешних устройств, осуществляющих операции читать продолжается до окончания программ, принятых в канал; Информация бу феризуется в блоке 18 как это описано выще. При переполнении основной памяти канала информация переписывается в специально резервируемое для этой цели устройство (например, на магнитной ленте), Адрес этого внещнего устройства предварительно устанав ливается в блоке 4 задания адреса внешнего устройства. Запись на внешний носитель буферизированной информадии сопровождаете я но мером внешнего устройства, с которого эта информация принята, и программой, при испо нении которой возникла неисправность. Кома ды взаимодействия с внешним устройством, i|B котором буферизуется информация, выраба тывается блоком 10 выдачи команд. В блоке 10 эта подпрограмме на случай отказа цёнтр альных устройств задана заранее. После восстановления центральных устройств бу феризированнБге данные могут быть прочита- использованы для дальнейшей обработки. Формула изобретения Мультиплексный канал, содержащий селекторные подканалы, каждый из которых сое- тоит из блока сопряжения с внешними устройствами, первые вход и выход которого соединены с первь1ми вх.одом и В1}1ходом канала, регистра подканала, выход которого под- ключей ко второму блока сопряжения с внешникш . устройствами, первого регистра ин- ; формации, вход которого соединен со вторым выходом блока сопряжения с внешними устройствами, второго регистра информации, вход которого, подключен X выходу первого регистра информации, первый выход - соединен со вторым входом блока сопряжения с внешними устройствами, мультиплексный подканал, который состоит из блока сопряжения с внешними устройствами, первые вход и выход которого соединены соответственно со вторыми входом и выхоДом канала, регистра подканала, выход которого подключен ко второму входу блока сопряжения с внешними устройствами, регистра инфор мации,пёрвыё вход и выход Koib- рогр соединень соответственно со вторыми выходом и входом блока сопря ения с внеШ;ними устройствакш, блок сопряженияс центральной оперативной памятью, первый и второй входы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам канала, первый и второй выходы - соединены соответственно с третьим и четвертым выходами канала, блок сопря кения с центральным процессором, первый и второй входы которого соединены соответственно с пятым и шестым входами канала, первый выход подключен к пятому выходу канала, общий регистр информации, первый хзход которого соединен с третьим выходом блока сопряжения с центральной оперативной памятью, вторые входь подключены соответственно к одному из вторых выходов второго регистра информации каждого селекторного подка- i нала, третий вход соединен со вторым выхо-ц дом регистра информагии мульт1тлексного подканала, первый выход подключен к трет1: - ему входу блока сопрялчвния с центр эльной оперативной памгггью, регистр управления, вход которого соединен с первым выходом o6suero регистра инфор ., первый выход подключен к четверто /у бпока сопряжения с центральной оперативной . памятью, основной регистр подканала, пер вые входы которого соединены соответственна с выходом регистра подканала каждого селекторного подканала, второй вход по; ключен ко второму выходу блока сопряжения с центральным процессором, выход соединен, с третьим входом блока сопряжения с центральным процессором и первыми входами регнстрод подканалов каждого селекторного подканала и входом регистра подканала муль типлексного подканала, блок модификации, вход и выход которого подключены соотвегст венно к первому выходу и второму входу регистра управления, блок основной памяти, первый вход которого соединен, с nepBi jw общего рег.истра информации и вторым выходом регистра управления, выход подключен ко второму входу регистра инфор мации мультиплексного подканала, четвертому входу общего регистра информации и трет

ему входу регистра управления, блок памяти адресов, первый вход которого соединен с выходом основного регистра подканала, вторыми выходами блоков сопряжения с вноШ ними устройствами селекторных подканалов и мультиплексного подканала и третьим вы- ходо.м регистра управления, первый выход подключен ко второму входу блока основной памяти, блок определения адреса бодной зоны основной памяти, первый и БТО™ рой входтз которого соединены соответствен-.

памяти,выход подключен к третьему входу сопряжения с центральным процессором, блоки формировавши адреса BHejuHero устройства, выход каждого из которых подключен соответственно к второму входу регистра подканала в каждом селекторном подканале, четвертый вход и второй выход общего регистра информашш соединены соответствен- но с выходом блока определения адреса свободной зоны основной памяти и четвертым t входом регистра управления. но с первым и BTOjiJbiM выходами блока памяти адресов, выход подключен к второму „ входу блока основной памнти и второму вхо ду блока памяти адресов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы канала, в НОГУ, виедены регистр неисправности, вход ivOTOporo соединен соответственно с четвертьгм и третьим выходами блока сопряжения с центральной оперативной памятью и блока сопряжения с центральным процессором, блок выдачи команд, первый и второй входы ко торого подключены соответственно к выходу регистра неисправности и первому выхо ду регистра управления, выход соединен с вторыми входами блоков сопряжения с внешними устройствами селекторных подканалов и мультиплексного подканала, блок подсчета количества занятых зон О1 новной памяти, которого соединен с выходом блока определения адреса свободной зоны основной