Устройство для сопряжения внешних устройств с каналом ввода-вывода Советский патент 1977 года по МПК G06F3/04 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для ввода - вывода информации.

Известно устройство 1 для сопряжения внешних устройств с каналом ввода - вывода, содержащее блок управления, блок синхронизации, дешифратор режима, схему сравнения, сдвиговый регистр, регистр модификации, триггер, элемент ИЛИ, вентили выдачи, вентили приема, вентили разрешения выдачи, вентили разрешения приема, вентили приема разрядов модификации.

Иедостаток устройства состоит в том, что оно требует повышенных затрат оборудования и имеет недостаточно высокое быстродействие.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство 2 для сопряжения внешних устройств с каналом ввода - вывода, содержащее блок связи с каиалом ввода - вывода, первый вход и выход которого соединены соответственно с первыми входом и выходом устройства, регистр управления, входом связанный с вторым выходом блока связи с каналом ввода - вывода, блок анализа команды, вход которого подключен к первому выходу регистра управления, первый регистр данных, первым входом подсоединенный к второму выходу блока связи с каналом ввода - вывода, второй регистр данных, вход которого

связан с выходом первого регистра данных, а выход - с вторым входом блока связи с каналом ввода - вывода, блок связи с внешними устройствами, первый вход которого соеднней с вторым выходом блока связи с каналом ввода - вывода, с первым и вторым выходами регистра управления и с выходом второго регистра данных. Первый выход, вторые вход и выход блока связи с внешними устройствами соединены соответственно с вторыми входом блока связи с каиалом ввода - вывода, с вторыми входом и выходом устройства.

Недостатком известного устройства является обеспечение непосредственной и одиовременной связи не более двух внешних устройств, что снижает пропускную способность устройства и сужает его функциональные возможности. . Цель изобретения - повышение пропускной

способности и расширение функциональных возможностей устройства.

Это достигается тем, что в устройство введены счетчик, блок выработки байтов состояния, блок местной памяти, блок памяти адресов, блок поиска свободной зоны и блок определения монопольного режима и выдачи сигналов идентификации. Первые входы блоков поиска свободной зоиы и местной памяти соединены с выходом блока памяти адресов, первый, второй и третий входы блока памяти адресов - соответственно с вторым выходом регистра управления, с третьим выходом блока связи с каналом ввода - вывода и с выходом блока поиска свободной зоны, второй вход и выход которого соединены соответственно с третьим выходом регистра управления и первым входом блока местной памяти, второй вход и выход блока местной памяти - соответственно с выходом второго регистра данных и третьим входом первого регистра данных. Первый, второй входы блока определения монопольного режима и выдачи сигналов идентификации соединены соответственно с первым входом и первым выходом блока связи с внешними устройствами, первый, второй и третий выходы блока определения монопольного режима и выдачи сигналов идентификации - соответственно со вторыми входом и выходом блока связи с каналом ввода - вывода и с управляющими входами первого и второго регистров данных. Третий выход регистра управления подключен к входу счетчика, выход счетчика и выход блока анализа команды - к входам блока выработки байтов состояния, выход которого соединен с вторым входом блока связи с каналом ввода-вывода. Блок-схема устройства представлена на чертеже.

Устройство для сопряжения внешних устройств с каналом ввода - вывода содержит блок 1 связи с каналом ввода - вывода, регистр 2 управления, блок 3 поиска свободной зоны, блок 4 анализа команды, регистры 5, 6 данных, блок 7 памяти адресов, блок 8 местной памяти, счетчик 9, блок 10 выработки байтов состояния, блок 11 связи с внешними устройствами, блок 12 определения монопольного режима и выдачи сигналов идентификации, входы 13, 14, выходы 15, 16.

Устройство выполняет все операции по вводу - выводу информации, определяемые системой команд единой системы электронных вычислительных машин (ЕС ЭВМ).

Стандартные операции ввода - вывода определяются следующими командами: читать, читать в обратном направлении, писать, управление, уточнить состояние, проверить ввод - вывод.

Указанные команды устройством не распознаются и транслируются из канала ввода - вывода внешним устройствам без каких-либо дополнительных действий. Дополнительно устройство сопряжения может осуществлять прямую связь между любыми парами внешних устройств (в частности, каналов связи мультиплексора передачи данных), подключенных к устройству сопряжения, без обмена данными с каналом ввода - вывода. Инициирование прямой связи проводится каналом ввода - вывода передачей устройству сопряжения модификаций команд: читать, читать в обратном направлении, писать, управление.

Эти команды распознаются устройством сопряжения; бит команды, указывающий прямую связь, запоминается, он определяет особенное течение операции и внешнему устройству не передается.

Работа устройства сопряжения при исполнении стандартных команд сводится к следующему.

Капал ввода - вывода инициирует работу устройства выдачей последовательности сигналов начальной выборки. Поступающий от канала на вход 13 адрес в блоке 1 связи с каналом сравнивается с адресом, установленным в устройстве. При несравнеиии адресов сигнал «выборка канала транслируется по выходу 15 к другим внещним устройствам. При сравнении адрес и сигнал «выборка канала передаются в блок 11 связи с внешними устройствами и далее на выход 16 к внешним устройствам (в частности, мультиплексору передачи данных), а устройство логически подключается к каналу ввода - вывода. Одновременно этот адрес фиксируется па регистре 2 управления. Поступивший от внешнего устройства по входу 14 ответный адрес через блок И, блок 1, вьтход 15 возвращается каналу. Переданная каналом по продолжающейся последовательности сигналов начальной выборки команда принимается в блок 1 и фиксируется на регистре 2 в части, предназначенной для хранения команды. Блок 4 анализа команды проверяет команду на наличие признака прямой связи внешних устройств. В случае отсутствия такого признака команда без изменения нодается в блок 11, на выход 16 и далее внешнему устройству. Полученный с входа 14 нулевой байт состояния по цепи: блок 11, блок 1, выход 15 передается каналу. Дальнейшее взаимодействие может продолжаться с логическим отключением устройства и возобновлением взаимодействия по требованию абонента (мультиплексный режим) или без логического отключения (монопольный режим).

В мультиплексном режиме требование внешнего устройства и его адрес поступают на вход 14 и в блок 11 связи с внешними устройствами и затем транслируются без изменения в блок 1 связи с каналом ввода - вывода и далее в канал ввода - вывода. При выполнении внешним устройством команд «читать, «читать в обратном направлении, данные побайтно передаются от внешнего устройства по тому ж:е пути в канал ввода - вывода. По такой же цепочке поступают байты состояния внешнего устройства при выполнении им команд «уточнить состояние и «проверить ввод - вывод или по окончании обмена данными. При выполнении внешним устройством команд «писать, «управлепие данные побайтно подаются от канала ввода - вывода в блок 1, транслируются устройством в блок 11 и далее передаются с выхода 16 во внешнее устройство.

Пересылка первого байта данных в монопольном режиме ничем не отличается от описанного. Однако при пересылке следующего байта данных блок 12 определения монопольного режима и выдачи сигналов идентификаНИИ фиксирует наличие монопольного режима. Следующие подряд несколько (свыше двух) сигналов «информация канала, «информация абонента свидетельствуют о том, что подключенное к устройству сопряжения внешнее устройство работает в монопольном режиме. После выдачи блоком 12 признака монопольного режима в устройстве начинает действовать алгоритм ускорения передачи байтов данных через устройство. Например, при выполнении команды «писать байт данных, поступивший в блок 1, фиксируется на первом регистре 5 данных и блок 12 выдает отбетный сигнал идентификации в блок 1 и далее каналу ввода- вывода. Байт переписывается на второй регистр 6 данных и передается в блок 11 и далее внешнему уст ройству, а регистр 5 готов к приему следующего байта данных. Этим достигается ускорение передачи данных от канала ввода - вывода к внешнему устройству. При обратной передаче данных от внешнего устройства к каналу (но команде «читать) регистры 5 и 6 и блок 12 используются аналогично.

Инициирование прямой связи между любыми парами внешних устройств (в частности, каналов связи мультиплексора передачи данных) проводится каналом ввода - вывода передачей Зстройству сопряжения цепочек модифицированных команд «управление - «считать, «управление - «считать в обратном направлении, «управление - писать. Сначала каналом ввода - вывода инициируется внешнее устройство, считывагощее информацию. Для этого оргацизует начальную выборку считывающего устройства для передачи команды «управление. Адрес внешнего устройства, поступаюпшй в устройство сопряжения в процессе начальной выборки, сравнивается в блоке 1, и в случае сравнения фиксируется в устройстве на регистре 2 в соответствуюишх разрядах, транслируется устройством в блок 11 и далее передается с выхода 16 внешнему устройству. Внешнее устройство передает свой адрес по цепочке: вход 14, блок 11, блок 1, выход 15. Далее канал посылает на вход 13 и далее в блок 1 устройства сопряжения команду «управление, которая фиксируется в устройстве иа регистре 2 в соответствующих разрядах и затем анализируется блоком 4. При наличии признака прямой связи внешних устройств, запоминающего в устройстве и признака команды «управление, устройство сопряжения формирует в блоке 10 выработки байтов состояния нулевой байт состояния и передает его через блок 1 и выход 15 в канал. В ответ канал посылает в блок 1 устройства сопрялсения байт (байты), представляющий счет данных внещиего устройства, фиксируемый в соответствующих разрядах регистра 2. Далее устройство формирует в блоке 10 байт состояния («внешнее устройство кончило, «канал кончил) и выдает его через блок 1 в канал ввода - вывода. Канал посылает в устройство признак цепочки команд (в

ответ на байт состояния устройства), а затем организует начальную выборку для доведения до внешнего устройства команды «читать. Начальная выборка осуществляется аналогично описанной.

Дополнительио устройство сопряжения сбрасывает в блоке 1 признак цепочки команд, разряды регистра 2, соответствующие команде, а также с помощью блока 3 поиска свободной зоны подготавливает адрес свободной зоны блока 8 местной памяти для буферизации данных с учетом объема массива (счета данных). Приняв в процессе начальцой выборки ответный адрес внещнего устройства, канал

передает в блок 1 устройства сопряжения команду «читать, которая фиксируется на регистре 2 и затем анализируется в блоке 10. При наличии нризнака прямой связи внешних устройств и признака команды «читать, устройство подает байт команды «читать через блок И и выход 16 внешнему устройству. По ценочке: внешнее устройство, вход 14, блок И, блок 1, выход 15, канал ввода - вывода получает от внешнего устройства байт состояния о

готовности к выполнению команды. Дальнейшее взаимодействие при выполнении внешним устройством команды «читать осуществляется между внешним устройством и устройством сонряжения без участия канала ввода - вьтвода. В монопольном режиме внешнее устройство передаст в устройство сопряжения весь массив данных (в объеме счета данных) без логического отключения от входа 14 и выхода 16. В мультинлексном режиме внешнее устройство по собственной инициативе взаимодействует с устройством сопряжения на время передачи одиого или нескольких байтов. Требование внешнего устройства и его адрес передаются по входу 14 в блок 11, где сравнивается

адрес внешнего устройства с адресом, прииятым на регистр 2 из канала ввода - вывода. При сравнении адресов внешнее устройство по той же цепи передает байт (байты) данных в блок И устройства сонряжения. Затем данные

фиксируются на регистре 5 и переписываются на регистр 6. Далее данные с регистра 6 занисываются в свободную зону блока 8 местной памяти, адрес которой подготовлен блоком 3. В блок 7 памяти адре ов записываются адрес

внешнего устройства, адрес зоны местной памяти, отведенной данному внешнему устройству, а также признак занятости этой зоны. При очередном требовании внешнего устройства и условии сравнения его адреса с адресом, хранящимся в соответствующих разрядах регистрах 2, из блока 7 но адресу внешнего устройства прочитывается алТ,рес зоиы блока 8 местной памяти, куда записываются принимаемые данные от внещиего устройства. С приемом каждого байта данных в устройство значение счетчика 9 уменьшается на единицу. При нулевом значении счетчика 9 блоком 10 формируется байт состояния (с указателями «внешнее устройство кончило, «канал кончил), который передается в блок 1 и далее с выхода 15 каналу. Далее каналом ввода - вывода .инициируется внешнее устройство, записывающее информацию, передачей цепочки модифицированных команд «управление - «писать. Начальная выборка для доведения до устройства сопряжения команды «управление, выполнение устройством сопряжения команды «управление, начальная выборка для доведения до внешнего устройства команды «пи-.ать осуществляются аналогично описанной иоследовательности по цепочке модифицированных команд «управление - «читать. Отличие состоит в том, что при наличии признака прямой связи внещних устройств и признака команды «писать в блоке 7 адрес зоны местной памяти, которую заполнило «читающее устройство, заносится в ячейку блока 7 с адресом внещнего устройства, которое будет выполнять команду «писать. Таким образом, адрес зоны блока 8 местной памяти, в которой буферизированы данные устройства, выполнивщего команду «читать, отводится внещнему устройству, записывающему эти данные на свой носитель информации (например, передающему,в канал связи). После получения каналом ввода - вывода в процессе начальной выборки от внещнего устройства байта состояния о готовности к выполнению команды «писать, дальнейщее взаимодействие при выполнении этой команды осуществляется между внешним устройством и устройством сопряжения без участия канала ввода- вывода. В мультиплексном режиме требование внешнего устройства и его адрес передаются по входу 14 в блок 11, где сравнивается адрес внешнего устройства с адресом, принятым на регистр 12 из канала ввода вывода. По сигналу сравнения проводится считывание из блока 7 по адресу внешнего устройства адреса зоны блока 8, в которой.хранятся данные. По этому адресу считываются данные из блока 8. Очередной байт данных фиксируется на регистре 5, переписывается на регистр О, и по цепочке блок 11, выход 16 передается внешнему устройству. После передачи каждого байта данных значение счетчика 9 уменьшается на единицу. При нулевом значении счетчика 9 блоком 10 формируется байт состояния (с указателями «внешнее устройство кончило, «канал - кончил), который передается в блок 1 и далее с выхода 15 в канал ввода - вывода, а в блоке 7 устройства стираются адрес внешнего устройства, адрес зоны блока 8, отведенной данному внешнему устройству, и признак занятости этой зоны. Наличие счетчика массива данных, подлежащих передаче, формирование байтов в блоке выработки байтов состояния, наличие блока памяти адресов, выделение блока поиска свободной зоны, использование одной и той же зоны блока местной памяти для устройства, с которого считывается информация, и устройства, записывающего эту информацию на свой носитель, наличие блока определения монопольного режима п выдачи сигналов иденти510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 фикации, обеспечивают информационную связь двух и более пар внешних устройств или каналов связи без затрат времени на обращение в память процессора, что позволяет значительно повысить пропускную способность устройства. Формула изобретения Устройство для сопряжения внешних устройств с каналом ввода - вывода, содержащее блок связи с каналом ввода - вывода, первый вход и выход которого соединены соответственно с первыми входом и выходом устройства, регистр управления, вход которого соединен с вторым выходом блока связи с каналом ввода--вывода, блок анализа команды, вход которого соединен с первым выходом регистра управления, первый регистр данных, первый вход которого соединен с вторым выходом блока связи с каналом ввода - вывода, второй регистр данных, вход которого соединен с выходом первого регистра данных, а выход - с вторым входом блока связи с каналом ввода- вывода, блок связи с внешними устройствами, первый вход которого соединен с вторым выходом блока связи с каналом ввода - вывода, с первым и вторым выходами регистра управления и с выходом второго регистра данных, причем первый выход, вторые вход и выход блока связи с внешними устройствами соединены соответственно с вторым входом блока связи с каналом ввода - вывода, с вторыми входом и выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повыщения пропускной способности и расширения функциональных возможностей, устройство содержит счетчик, блок выработки байтов состояния, блок местной памяти, блок памяти адресов, блок поиска свободной зоны и блок определения монопольного режима и выдачи сигналов идентификации, причем первые входы блоков поиска свободной зоны и местной памяти соединены с выходом блока памяти адресов, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым выходом регистра управления, с третьим выходом блока связи с каналом ввода - вывода и с выходом блока поиска свободной зоны, второй вход и выход которого соединены соответственно с третьим выходом регистра управления и первым входом блока местной памяти, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго регистра данных и третьим входом первого регистра данных, первый, второй входы блока определения монопольного режима и выдачи сигналов идентификации соединены соответственно с первым входом и первым выходом блока связи с вненпшми устройствами, первый, второй и третий выходы блока определения монопольного режима и выдачи сигналов идентификации соединены соответственно с вторыми входом и выходом блока связи с каналом ввода - вывода и с управляющими входами первого и второго регистров данных, третий выход регистра управления соединен с входом счетчика, выход котороог и выход блока анализа команды соединены с входами блока выработки байтов состояния, выход которого соединен с вторым входом блока связи с каналом ввода - вывода. Источники информации, нринятые во внимание при экснертизе 1.Авт. св. № 309357, кл. G 06f 3/04, 1970. 2.Патент США, № 3.573.741, кл. 340-172.5, 1971 (прототин).