Многоканальное устройство для приоритетного подключения источников информации к общей магистрали Советский патент 1978 года по МПК G06F9/50 

и опросом должно быть не менее времени последовательного прохождения запроса через узлы приоритета всех каналоа и не может быть использовано для обслуживания запросов (обмена ino магистрали) . Второе, особенно явное при активности только одного канала устройства, состоит в задержке обслуживания запросов: вдобавок к отмеченному интервалу времени между фик сацией запросов и опросом, распростра нение запросов через поканальные узлы приоритета начинается после фиксации запросов, т.е. позже возникновения. Сложность устройства связана с использованием в его общей магистрали, помимо шин запрета, запросов и опроса, еще двух вышеназванных шин, тогда как число шин в общей магистрали является одним из основных показателей сложности магистральных струк тур. Цель изобретения - повышение пропускной способности и упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем что каждый канал содержит первый, второй и третий элементы задержки, элемент ИЛИ-НЕ, элемент НЕ формирователь импульсов и датчик управляющего потенциала, первый канал дополнительно содержит источник тока, причем выход датчика управляющего потенциала канала соединен с первыми входами первого и третьего элементов задержки канала и со входом датчика управляющего потенциала последующего канала, вход датчика управляющего потенциала первого канала соединен с выходом источника тока, первый вход узла фиксации запроса канала соединен со вторыми входами первого элемента задержки канала и узла приоритета канала, выход первого элемента задержки канал соединен со вторым входом узла фиксации запроса канала и с третьим вхо дом узла опроса канала, шина опроса соединена со вторым входом третьего элемента задержки канала и через эле мент НЕ канала - со входом второго элемента задержки канала, с первым входом элемента ИЛИ-НЕ канала, с тре им входом узла фиксации запроса кана выход второго элемента задержки канала соединен со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ канала и с четвертым вх дом узла фиксации запроса канала, вы ход третьего элемента задержки канал через формирователь импульсов соединен с четвертым входом узла опроса к нала, выход элемента ИЛИ-НК канала соединен с третьим входом элемента И канала, второй выход узла опроса канала соединен с шиной- запросов, выхо датчика управляющего потенциала последнего канала соединен с шиной нуле вого потенциала устройства. На фиг, 1 представлена структурна схема устройства; на фиг. 2, 3, 4, 5 - варианты структурных схем узпа фиксации запроса , узла опроса, узлр1,обмена и узла приоритета соответственно. Многоканальное устройство для приоритетного подключения источников инормации к общей магистрали содержит (фиг. 1): шину 1 запросов, шину 2 опроса, шину 3 занятости, каналы 4, группы 5, 6, 7 входов, а каждый канал содержит элемент И 8, узел 9 фиксации запроса, элементы 10-12 задержки, элемент НЕ 13, элемент ,ИЛИ-НЕ 14, узел 15 обмена, узел 16 опроса, формирователь 17 импульсов, узел 18 приоритета, входы 19-22, датчик 23 управляющего потенциала, источник тока 24. Узел фиксации запроса может быть выполнен, например, в виде (фиг.2) элемента И 25, триггера 26 и элемента НЕ 27. Узел опроса может быть выполнен, например, в виде (фиг. 3) элемента НЕ 28, элемента И 29, усилителей 30, 31. Узел обмена может быть выполнен, например, в виде (фиг. 4) триггера 32, усилителя 33, элемента ИЛИ 34, группы 35 элементов И. Узел приоритета может быть выполнен, например, в виде элемента ИЛИ 36 и элемента НЕ 37. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на входах 19, 22 и на шинах 1-3 действуют сигналы логического нуля, а узлы 15 всех каналов отключены от общей магистрали. Сигналы запроса приходят в разные каналы 4 асинхронно, поступая, каждый в своем канале, со входа 19 на вход элемента 10 задержки, на первый вход узла 9 и на второй вход узла 18 приоритета. В результате сигналы поканальных запросов начинают распространяться по цепочке последовательно соединенных элементов ИЛИ 36 узлов 18 каналов в качестве сигналов запрета для менее приоритетных каналов, а на связанных с выходами элементов НЕ 27 узлов 9 входах установки в нулевое состояние триггеров 26 узлов 9 устанавливаются состояния логического Иуля ( в каналах 4, на входах 19 которых появились запросы), не препятствующие последующей установке этих триггеров в единичное состояние, По мере прохождения сигналов запрета со входов 19, 22 (или с одного из этих входов) через элементы ИЛИ 36 узла 18 на входы 22 менее приоритетных каналов 4 на выходах элементов НЕ 37 узлов 18 этих каналов устанавливаются состояния логического нуля/ закрывая элементы И 8 по первым входам. Сигнал логической единицы со входа 19 через элемент 10 задержки на второй вход элемента И 25 узла 9 проходит за время, заведомо достаточ ное для его прохождения со входа 19 канала 4 с высшим приоритетом через цепочку элементов ИЛИ 36 узлов 18 до первого входа элемента И 8 канала 4 с низшим приоритетом. При отсут ствии на шине 2 сигнала опроса элемент И 25 узла 9 открыт через элемен ты НЕ 13 и элемент 11 задержки соответственно по третьему и четвертому входам и сигнал запроса, прошедцшй на выход элемента 10, через элемент И 25 узла 9 устанавливает триггер 26 узла 9 в единичное состояние, открывая элемент И 8 по второму вход После поступления сигнала запроса на вход 19 хотя бы одного канала 4 и при отсутствии подключенных к общей магистрали каналов 4 на шине 2 нижеописанным образом появляется сигнал опроса. Устанавливающийся при этом на выходах элементов НЕ 13 уровень логического нуля закрывает элементы И 25 узла 9 всех каналов 4 по третьим входам, фиксируя тем на тригге рах 26 узлов 9 поканальные состояния выходов элементов 10 задержки, непос редственно предшествующие появлению сигнала опроса. Через время задержки на элементе 11, достаточное для распространения сигнала опроса по шине 2 вдоль всей магистрали и для окончания переходных процессов в узлах 9 всех каналов 4, сигнал логического нуля появляется на втором входе элемента 14 ИЛИ-НЕ и открывает через него элемент И 8 по третьему входу. В результате с приходом сигнала опроса только в одном из каналов 4 с зафиксированным в узлах 8 запросами элемент И 8 рказывается открытым по всем входам. Таковым является канал 4 с наивысшим среди этих каналов приоритетом, в этом канале сигнал запроса через элемент И 8 проходит в узел 15 обмена, инициируя подключение связанного с ним источника информ ции к общей магистрали и последующий обмен. После подключения к магистрали источник снимает сигнал запроса со входа 19, что немедленно закрывает элемент И 25 узла 9 по первому входу и через элемент НЕ 27 узла 9 обнуляет триггер 26 узла 9, а с шины 2 нижеописанньал образом снимается сигнал опроса. По окончании обмена узел 15 отключает источник от общей магистрал С окончанием сигнала опроса на выходе элементов НЕ 13, третьем и перво входах соответственно элемента НЕ 27 узла 9 и элемента ИЛИ-НЕ 14 всех кана лов 4 устанавливается сигнал логической единицы, что через элементы ИЛИ-Н 14 закрывает элементы И 8 по третьим входам. Через время задержки на элеме те 11 сигнал логической единицы появляется и на четвёртом входе элемента И 25 узла 9 о Таким образом, при окончании сигнала опроса сначала блокируется прохождение сигналов запроса с выходов узлов 9 через И 8 в узлы обмена 15, а потом разрешается поканальное занесение запросов с выходов элементов 10 в узлы 9. За время отсутствия сигнала опроса на узлы 9 разных каналов 4 заносятся дополнительно поступившие на выходы элементов 10 этих каналов сигналы запросов. При появлении на шине 2 следующего сигнала опроса к магистрали подключается следующий, наиболее приоритетный из источников, запросы которых к этому времени зафиксированы узлами 9 соответствующих им каналов 4, Если после обслуживания очередного источника запросы на подключение следующих отсутствуют, устройство находится в режиме ожидания запросов, т.е. в исходном состоянии. Если исполнителем запросов источников информации, например процессоров, являются общие для них пассивные устройства, например ОЗУ, не использующие для своей работы шины 1, 2, 3, вход 22 и подключенные непосредственно к магистрали в любом ее месте или распределенные по ее длине, то на входах 20, 21 всех каналов 4 на все время работы задаются уровни соответственно логической единицы и логического нуля, что разрешает работу узлам 16 опроса и обусловливает подключение каналов 4 к общей магистрали установкой соответств тоиих этим каналам триггеров 32 в узлах 15 в единичное состояние. Сигналы запросов, каждый в своем канале, со входов 19 через элементы 10 задержки поступают на третьи входы узлов 16 опроса, которые при незанятой магистрали формируют на своих выходах сигналы опроса, поступающие с шины 2 на входы элементов НЕ 13 всех каналов 4 и вышеописанным образом подключающие к магистрали наиболее приоритетный из источников информации, выдавших сигналы запроса. С подключением этого источника к магистрали сигнал логической единицы с выхода узла 15 обмена соответствующего канала поступает по шине 3 на первые входы узлов 16 всех каналов и прекращает или предотвращает выработку ими сигнала опроса. Подключенный источник снимает сигнал запроса со входа 19 своего канала за такое время до окончания обмена, которое достаточно для затухания этого сигнала в узле 18 приоритета. При любых отказах от одного до п -1 поканальных узлов 16 опроса ( п - число канаьпов в устройстве) , не приводящих к выдаче этиьш узлами ложных сигналов опроса и запросов, работоспособность устройства не нарушается, если в описываемом случае Kpcwe шин 2, 3 и входов 22 используется также игина 1, объединяющая по ИЛИ поканальные сигналы запросов с выходов усилителей 30 16. Если исполнителем запросов явлйется один из источников информации (например, при взаимодействии процес соров или внешних устройств с ОЗУ или главным на магистрали процессором) , то на входах 20 и 21 соот ветствующего этому источнику (глав ного ) канала 4 на все время работы задаются уровни логической единицы, а на входах 20 и 21 остальных канало 4 - уровни логического нуля. Это разрешает работу узла 16 опроса и об печивает постоянную подключенность узла 15 к общей магистрали только в главном канале. В остальных каналах узлы 16 не работают, а под(слючение к магистрали производится посредством триггеров 32 узлов 15. Узел 9 в главном канале не работает, так как исполнитель заявок не выдает сигналов запроса на вход 19. Сигналы запросов со входов 19 разных каналов 4 через элемент 10 и усилитель 30 узла 16 по шине поступают на первый .вход элемента И 29 узла 16 главного канала, что при незанятой магистрали вызывает формирование узлогл 16 этого канала сигнала опроса по шине 2 поступающего во все каналы 4 и вышеописанны.1 образом подключающего к магистрали один из источни ков. Формирование сигнала опроса и и этом случае прекраш.ается с появлением на 1иине 3 занятости сигнала логическое единицы. При взаимодействии источников ийформации с общим для них активным (выдающим сигнал опроса) исполнителе заялок, непосредственно подключенным к магистрали, например, при взаимоде ствии внешних устройств или процессо ров с общим для них процессором, на входах 20 и 21 всех каналов 4 задают ся сигналы логического нуля. Сигналы запросов со входов 19 разных кана лов 4 через элемент 10 и усилитель 30 узла 16 по шине 1 поступают в исполнитель заявок, который, если не ведет в это время работу с магистрал при наличии на шине 1 сигнала логической единицы выдает на икну 2 сигнал опроса, поступающий во все каналы 4 и вышеописанным образом подключающий к магистрали один из источников информации. Сигнал опроса снимается в этом случае исполнителем за явок в процессе обмена. Сигнал опроса с выхода узла 16 оп са, задержавшись на элементе 12, запускает формирователь 17 импульсов/ формирующий импульс логического нуля ;В вълиеописанных случаях работы устройства это не влияет на работу узла 16, так как к моменту появления импульса на выходе- формирователя 17 си нал опроса уже блокируется сигиалом логической единицы на первом входе узла 16, а к моменту формирования следующего сигнала опроса оканчивается импульс логического нуля на выходе формирователя 17. Если же к моменту появления сигнала опроса, инициированного ранее поступившими запросами, позднее поступивший более приоритетный запрос еще не занесен в узел 9 соответствующего канала, но уже поступил в качестве сигнала запрета в наиболее приоритетный из каналов с ранее зафиксированными в узлах 9 запросами, то по этому сигналу опроса к общей магистрали не подключится ни один источник информации. В этом случае на первом входе узла 16 опроса остается сигнал логического , а сигнап опроса на выходе узла 16 прерывается на время длительности импульса логического нуля, поступающего с выхода формирователя 17 на второй вход узла 16, после чего сигнал опроса восстанавливается. При повторных неподключениях источников к общей магистрали повторяется и прерывание сигнала опроса. Источник 24 тока наиболее приоритетного канала 4 задает в цепочку последовательно соединенных датчиков 23 каналов 4 постоянный ток, обусловливаю ций на управляющих входах элементов 10 и 12 постоянное управляющее напряжение. Соответственно поканальным величинам этого напряжения элементы 10 и 12 разных -каналов задерживают проходящие через них сигналы соответственно запросов и опросов на разное время, увеличивающееся с увеличением приоритета канала, причем время задержки сигнала запроса меняется от нуля в наименее приоритетном канале до величины ntr., в наиболее приоритетном канале, а время задержки сигнала опроса - от 2t до , где TO - время задержки в узле 18 приоритета одного канала, tr - время задержки на элементе 11. Заметим, что в качестве датчика 23 управляющего напряжения может быть использован резистор, реактивный элемент или импеданс . Многоканальное устройство для приоритетного подключения источников информации к общей магистрали дает существег чый экономический эффект, обусловленный следующим. Повышение пропускной способности обусловлено: уменьшением потерь времени общей магистрали на решение приоритетов на 50-90% (для 2-9-канального устройства при to - С упрощение определяется при этом уменьшением числа шин общей магистрали от пяти в известном устройстве до трех в изобретении; исключением диагностических .едур. 9 требующих до 20% времени общей магистрали; уменьшением практически вдво среднего времени задержки обслуживания запросов и потерь времени на пов торное подключение. Повышению эффект ности устройства способствуют также повышенная живучесть, обусловленная параллельной в ряде применений работой узлов опроса при малой их взаимо зависимости, и унификацией каналов для вышеописанных применений. Формула изобретения Многоканальное устройство для при оритетного подключения источников. информации к общей магистрали, содержащее шины запросов, опроса и занятости, а каждый канал содержит узл опроса, обмена, приоритета, фиксации запроса и элемент И, причем первый и второй выходы узла приоритета канала соединены соответственно с первы входом узла приоритета последующего канала и с первым входом элемента И канала, выход элемента И канала соед нен с первым входом узла обмена канала, второй вход узла обмена канала соединен с соответствующим входом первой группы входов устройства, выход узла обмена канала соединен с первым входом узла опроса канала и с шиной занятости, второй вход и пер вый выход узла опроса канала соединены соответственно с соответств ощи входом второй группы входов устройст ва и с шиной опроса, первый вход и выход узла фиксации запроса кангша соединены соответственно с соответствующим входом третьей группы входов устройства и со вторым входом элемента И канала, первый вход узла приоритета первого канала соединен с шиной нулевого потенциала устрой- ства, отличающееся тем, что, с целью повышения пропускной способности и упрощения устройства. 9 каждый канал содержит первый, второй и третий элементы задержки, элемент ИЛИ-НЕ, элемент НЕ, формирователь импульсов и датчик управляющего потенциала,- первый канал дополнительно содержит источник тока/ причем выход датчика управляющего потенциала канала соединен с первыми входами первого и третьего элементов задержки канала и со входом датчика управляющего потенциала последующего канала, вход датчика управляющего потенцигша первого канала соединен с выходом источника тока, первый вход узла фиксации запроса канала соединен со вторыми входами первого элемента задержки канала и узла приоритета канала, выход первого элемента задержки канала соединен со вторым входом узла фиксации запроса канала и с третьим входом узла опроса канала, шина опроса соединена со вторым входом третьего элемента задержки канала и через элемент НЕ канала - со входом второго элемента задержки канала, с первым входом элементе ИЛИ-НЕ канала, с третьи л входом узла фиксации запроса канала, выход второго элемента задержки канала соединен со вторым входом элемента ИЛИ-НЕ канала и с четвертым входом узла фиксации запроса канала, выход третьего элемента задержки канала через формирователь импульсов соединен с четвертым входом узла опроса канала, выход элемента ИЛИ-НЕ канала соединен с третьим входом элемента И канала, второй выход узла опроса канала соединен с шиной запросов, выход датчика управляющего потенциала последнего канала соединен с шиной нулевого потенциала устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР 317064, кл. G06 F 9/18, 1972. 2.Патент США, 3800287, кл. 340172.5, 1974.

7 «

Z5

26

fue.S

Фиа.2

33

I-

зг

риеЛ

tpat.S