Устройство для сопряжения периферийной системы с электронной вычислительной машиной Советский патент 1977 года по МПК G06F3/04 

регистра управления, блока выполнения прерывания и блока обмена, второй и третий выходы которого соединены соответственно с четвертым входом регистра уиравления и первым входом второго блока усиления 2. Это известное устройство характеризуется ограниченной скоростью обмена данными из-за промежуточной буферизации данных и команд иериферийной системы во внутренних регистрах устройства сопряжения.

Целью изобретения является повышение пропускной способности устройства и сокращение его оборудования. В описываемом устройстве это достигается тем, что в нем третий выход и второй вход первого блока усиления соединены соответственно со вторым входом и четвертым выходом второго блока усиления, первый и второй выходы коммутатора соединены с третьим и четвертым входами второго блока усиления, выход переключателя соединен с четвертыми входами блока выполнения прерывания и дешифратора, четвертый выход дешифратора соединен с четвертым входом блока обмена. Это позволяет использовать адресные линии, линии признака операции и линии данных общей шины для передачи номера устройства, номера его регистра, кода операции и данных непосредственно в соответствующие линии периферийной магистрали.

На чертеже представлена схема описываемого устройства.

Оно содержит дешифратор 1; регистр 2 управления, предназначенный для хранения номера периферийной системы, сигналов разрещения прерывания и признаков результата операций периферийной системы; блок 3 выполнения прерывания, реализующий операции захвата обшей шины и прерывания программы ЭВМ, блок 4 обмена, управляющий операциями обмена с периферийной системой; коммутатор 5, осуществляющий коммутацию группы разрядов адресов общей щииы с группой разрядов адресов регистров устройств и кода операции периферийной системы, причем коммутация производится из условия получения наиболее коротких программ ЭВМ; переключатель 6, задающий номер устройства сопряжения; блок 7 усиления, связывающий устройство с общей шипой ЭВМ; блок 8 усиления, связывающий устройство с общей щиной (магистралью) периферийной системы; общую шину 9 ЭВМ; общую щину (магистраль) 10 периферийной системы.

Общая шина ЭВМ представляет собой унифицированную систему связей и сигналов между процессором, оперативной памятью и устройствами сопряжения с периферийными устройствами и системами. Связь между устройствами, участвующими в операции на общей шине, - асинхронна. Магистраль периферийной системы представляет собой унифицированную систему связей и сигналов между периферийной системой и блоком управления, функции которого реализуют рассматриваемое устройство. Система может состоять из одной или нескольких подсистем, каждая из которых содержит группу устройств. Каждое устройство может содержать группу адресуемых регистров.

Устройство предназначено для согласования несовместимых сигналов двух интерфейсов. Большинство сигналов общей шины интерпретируется в соответствующие сигналы

периферийной магистрали.

Рассмотрим работу устройства при распределении, например, адресных линий А (О) - А (17) общей шины ЭВМ следующим образом: разряды А (17) -А (12) указывают начало диапазона адресов периферийной системы, подключенной с помощью устройства сопряжения; разряды А (11) и А (8) определяют адрес периферийного устройства У (8, 4, 2, I); разряды А (7) и А (4) определяют адрее регистра устройства Р (8, 4, 2, 1); разряды А (3) -А (0) определяют четыре разряда кода операции Ф (8, 4, 2, 1). Пятый разряд кода операции, идентифицирующий основной тип операции (записи или чтения) соответствует сигналу признака операции общей щины ЭВМ.

При принятой системе адресации периферийная подсистема может содержать до 16 периферийных устройств, каждое из которых

может иметь до 16 регистров.

Из условия минимального использования адресов ЭВМ собственные схемы устройства для сопряжения (с номером один) адресуются следующим образом: регистр управления

по У (0), Р (0); схема управления режимом обработки требованиям по У (0). Р (1), где У (0) и Р (0) обозначают нулевое значение разрядов номеров устройства и регистра. При подобной организации к общей шине

ЭВМ может быть подключено до. восьми таких устройств сопряжения, использующих следующие адреса для собственных схем: У(0), Р(П-1), У (0) Р(2П-1), где П - номер устройства сопряжения. Каждая из подключенных периферийных подсистем использ)ет 2К адресов (К-1024), так как разряды А (0) -А (11) определяют адрес регистра и устройства и код операции (четыре разряда). Остальная часть адресов ЭВМ отводится под

адреса ячеек оперативной памяти и регистры системных периферийных устройств. При этом к каждому устройству сопряжения может быть подключено от одной до восьми периферийных подсистем (но не более восьми к

ЭВМ), для идентификации которых в регистре 2 зарезервировано соответствующее число разрядов для хранения номера периферийной подсистемы. Устройство осуществляет обмен данными

между регистрами устройств периферийной системы и оперативной памятью ЭВМ под управлением программы с использованием прерываний. В соответствии с программой определяется момент передачи данных и инициируется первый этап. На линиях общей шины

выставляется следующая информация: код заииси, адрес регистра 2, в соответствии с номером устройства сопряжения, код, соответствующий номеру периферийной подсистемы и сигналу разрешения прерывания, и, после фиксированной задержки, синхросигнал.

Дешифрируется поступивший из блока 7 в дешифратор 1 адрес и затем посылается в регистр 2 сигнал приема данных из блока 7 на регистр 2, после приема которых дешифратор 1 вырабатывает ответный синхросигнал и посылает его в блок 7. ЭВМ через блок 7 получает этот синхросигнал, снимает сигнал синхронизации, а затем данные адреса и сигналы управления. После снятия синхросигнала устройство снимает ответный синхросигнал, и на этом первый этап инициирования операции ввода - вывода заканчивается. В результате этого в регистре 2 хранится код номера периферийной подсистемы и сигнал «разрешения прерывания. Затем ЭВМ начинает выполнять второй этап инициации операции ввода - вывода, посылая через устройство в один из регистров периферийного устройства управляющую информацию для его запуска. Для этого ЭВМ помещает на линии общей шины адрес данной периферийной системы и код записи, адрес периферийного устройства и его регистра, а также соответствующие четыре разряда кода операции, после фиксированной задержки синхросигнала. Дешифратор 1 определяет, что адрес относится к адресам периферийной системы и посылает в блок 4 сигнал о запуске цикла на периферийной магистрали. Блок 4 инициирует цикл периферийной магистрали, передавая в блок 8 номер периферийной подсистемы из коммутатора 5 и синхросигнал. В блок 8 из блока 7 через коммутатор 5 поступают разряды кода операции, разряды номера периферийного устройства и номера регистра. Эта информация через блок 8 посылается в магистраль 10. После выполнения операции адресуемая периферийная подсистема выставляет синхросигнал и сигналы ответа, которые через блок 8 соответственно передаются в блок 4 и в регистр 2. Блок 4 стробирует прием сигналов ответа в соответствующие разряды регистра 2, а затем снимает информацию и синхросигнал, заканчивая операцию периферийной системы. По снятию сигналов периферийная подсистема снимает синхросигнал, после чего блок 4 передает в дешифратор 1 сигнал о завершении цикла периферийной магистрали. Далее дешифратор 1 носылает в блок 7 ответный синхросигнал и затем заканчивает операцию на общей шиие. Этим завершается второй этап инициации операции ввода - вывода в периферийном устройстве.

Значение сигнала ответа, хранящегося в регистре 2, может быть считано ЭВМ при обращении к регистру 2 по чтению. В этом случае содержимое регистра 2 по сигналу из дешифратора 1 поступает через блок 7 в

ЭВМ. После инициации ввода - вывода в периферийном устройстве ЭВМ продолжает выполнение основной программы. Рассмотрим, например, процедуру передачи данных в регистр устройства периферийной системы, которое в данный момент имеет запрос. Сигнал запроса поступает из магистрали 10 через блок 8 в блок 3. Храняшийся в регистре 2 сигнал «разрешения прерывания

передается в блок 3. Появление сигнала запроса запускает блок 3, который, обмениваясь управляюшими сигналами с ЭВМ через блок 7, выполняет операцию захвата общей шины и прерывание текущей программы. В

результате ЭВМ переходит к программе обслуживания прерывания от данного устройства сопряжения.

Программа начинает обычно свою работу с поиска причины прерывания в периферийной системе, имеющей в нашем одну общую линию запроса. Для этого ЭВМ ииипиирует операцию считывания из пепиферийной системы запросного слова, устанавливая адрее схемы управления релсимом обработки требования в соответствии с номером устройства сопряжения, и, после фиксированной задержки, синхросигнал. Дешифратор 1 определяет по этому синхросигналу поступающий

из блока 7 адрес и устанавливает его соответствие адресу схемы управления, затем посылает в блок 4 сигнал, по которому в периферийной магистрали начинается цикл режима обработки требования. Для этого блок 4

передает через блок 8 в магистраль 10 сигналы выборки всех подсистем и сигнал считывания запросов, по которому блок управления каждой подсистемы, хранящий сигнал запроса, помещает на линии данных магистрали 10 коды, идентифицирующие источники запросов в подсистеме. На линиях данных устанавливается, таким образом, запросиое слово системы. По получении синхросигналов от всех блоков управления подсистемами

блок 4 сообщает дешифратору 1, что запросное слово может быть передано в ЭВМ. Дешифратор 1 затем устанавливает ответный синхросигнал, после приема которого ЭВМ считывает запросное слово с линий данных

магистрали через блоки 8 и 7. Дешифратор 1 и ЭВМ заканчивают операцию на общей шине, а блок 4 операцию на магистрали периферийной системы. Затем ЭВМ по программе осуществляет поиск источника запроса наобработку требования в зависимости от принятого в периферийной системе принципа идентификации источников запросов. После определения программным способом номера регистра периферийного устройства, запрашивающего данные для передачи, ЭВМ организует операцию передачи из оперативной памяти слова данных в этот регистр устройства или приема данных из регистра аналогично описанной выше процедуре инициации операНИИ ввода - вывода.

При сопряжении магистрали периферийной системы с общей шиной ЭВМ использование описываемого 5стройства позволяет сократить объем его оборудования, по сравнению с программным устройством сопряжения, нримерио в три раза. С помощью устройства можно радиально подключать периферийные подсистемы к общей шине ЭВМ. При этом, но сравнению с устройствами аналогичного назначения, объем оборудования сокращается, примерно, в полтора раза. Описываемое устройство позволяет также одновременно обращаться к одинаковым регистрам различных нернферийных подсистем; обращение к регистру периферийной системы осуществляется в основном одной операцией по общей шине.

Формула изобретения

Устройство для сопряжения периферийной системы с электронной вычислительной машиной (ЭВМ), содержащее дешифратор, регистр управления, блок выполнения прерывания, блок обмена, коммутатор, переключатель, блоки усиления, первый из которых соедйнен с общей щиной ЭВМ, второй - с общей шиной периферийной системы, первый, второй, третий и четвертый выходы первого блока усиления соединены соответственно с первыми входами дешифратора, коммутатора, регистра управления и блока выполнения прерывания, первый, второй и третий входы первого блока зсиления соединены соответственно с первыми выходами дешифратора, регистра управления и блока выполнения прерывания, второй и третий входы дешифратора соединены соответственно с первыми выходами коммутатора и блока обмена, второй и третий выходы дешифратора соединены соответственно с первым входом блока обмена и со вторым входом регистра управления, второй и третий выходы которого соединены соответственно со вторыми входами блока обмена и блока выполнения прерывания, первый, второй и третий выходы второго блока усиления соединены соответственно с третьими входами регистра управления, блока выполнения прерывания и блока обмена, второй и третий выходы которого соединены соответственно с четвертым входом регистра управления и первым входом второго блока усиления, отличающееся тем, что, с целью повышения пропускной способности устройства и сокращения его оборудования, третий выход и второй вход первого блока усиления соединены соответственно со вторым входом и четвертым выходом второго блока зсиления, первый и второй выходы коммутатора соединены с третьим и четвертым входами второго блока усиления, выход переключателя соединен с четвертыми входами блока выполнения прерывания и дешифратора, четвертый выход дешифратора соединен с четвертым входом блока обмена.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Патент США № 3714635, кл. 340-172.5, опубл. 1973.

2.Патент США № 3710324, кл. 340-172, опубл. 1973.

Ю