Многоканальное устройство сопряжения Советский патент 1979 года по МПК G06F3/04 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к многоканальным устройствам для сопряжения, например, центральных и периферийных процессоров и блоков памяти, и может быть использовано при построении многопроцессорных вычис- . лительных систем.

Известно устройство сопряжения, состоящее из многовходовых блоков связи, приданных каждому объединяемому устройству, при этом все блоки связи связаны между собой магистралями обмена по принципу каждый с каждым 1.

Однако такое устройство сопряжения высокопроизводительных устройств имеет следующие недостатки: блоки связи, входящие в устройство сопряжения, ограничивают максимальный размер системы; если набор устройств составляет не максимальный вариант системы, часть аппаратуры не используется; блоки связи не унифицированы и в каждом случае решается вопрос о подключении одного или группы определенных устройств к конкретной схеме, что требует дополнительного оборудования и уменьшает возможность

изменения структуры устройства сопряжения; обмену данными через устройство сопряжения предшествует обмен служебной информацией, которая устанавливает связь, что снижает скорость работы устройства.

Наиболее близким к данному изобретению по технической сущности является многоканальное устройство сопряже0ния, содержащее блоки хранения адреса, входы которых соединены с первой группой входов устройства, и блок управления коммутацией, а в каждом канале - блок дешифрации, блок приори5тета и коммутатор, причем выходы блоков хранения адреса соединены с первыми входами блоков дешифрации каналов, выходы блока дешифрации канала соединены с соответствующими запрос0ными входами блоков приоритетов всех каналов, кроме данного канала, каждый запросный вход блока управления коммутацией соединен с соответствующими выходами блоков приоритета всех,кроме

5 одного, каналов, каждый вход второй группы входов устройства является признаковым входом канала и соединен с соответствующими сигнальными входами коммутаторов всех каналов, кроме

0 данного канала, выход блока управления коммутацией соединен с управляющими входами коммутаторов каналов, а выходы коммутаторов каналов являются выходами первой группы выходов устройства 2 . Недостатки этого устройства сопря жения заключаются в непосредственной адресации обменивающихся устройств и передаче сообщений по участ кам, начинающихся и оканчивающихся хранящими регистрами, что наряду с дроблением передаваемого массива на множество однопосылочных сообщений, требующих своего пути обмена, снижает производительность устройства сопряжения. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит в каждом канале формирователь запроса и формирователь сигнала блокировки, причем вход формирователя запроса канала соединен с соответствующим входом первой группы входов устройства, первый выход формирователя запроса кансШа соединен со вторым входом бло ка дешифрации канала, второй выход формирователя запроса канала соединен с третьим входом блока дешифрации канала, с соответствующим ещресным входом блока управления коммутацией и с соответствующими запросными входами блоков приоритета всех каналов, кроме данного канала, первы вход формирователя сигнала блокиров™ ки канала соединен с соответствующи ми выходами блоков приоритета всех каналов, кроме данного канала, второ вход формирователя сигнала блокировки канала соединен с соответствующим входом второй группы входов устройст ва, выходы формирователей сигналов блокировки каналов являются выходами второй группы выходов устройства, а блокирукидие входы блоков приоритета каналов являются входами третьей гру пы входов устройства. На фиг, 1 приведена структурная схема многоканального устройства сопряжения; на фиг. 2 - один из вариан тов блока дешифрации канала на фиг. 3 - вариант выполнения формирователя сигнала блокировки канала; на фиг. 4 - пример конкретной схемы формирователя запроса канала. Многоканальное устройство сопряже ния (фиг.1) содержит блоки 1-4 хранения адреса, блок 5 управления коммутацией с запросными б и адресньоми вxoдa iи, группы 8-10 входов, группы 11, 12 выходов, каналы 13-16, каждый из которых содержит формирователь 17 запроса, блок 18 дешифрации со входа ми 19--21, блок.22 приоритета с запро ными входами 23 и блокирующим входом 24, Формирователем 25 сигнала блокировки, коммутатор 26 с сигнальными входами 27 и управляющим входом 28, Блок дешифрации (фиг,2) содержит элемент И 29, дешифратор 30, элемент И 31, дешифраторы 32, 33, элемент 34 задержки, схему сравнения 35, вход 36, остальные обозначения аналогичны обозначениям по фиг.1. Формирователь сигнала блокировки (фиг.З) содержит входы 37, 38, выход 39, элемент ИЛИ 40, элемент задержки 41, элемент НЕ 42, элемент И 43. Формирователь запроса (фиг,4) содержит группу 44 элементов И, элемент 45 задержки, триггер 46, элемент ИЛИ 47, элемент 48 задержки, элементы И 49-51, элементы НЕ 52, 53, элементы 54, 55 задержки, схему сравнения 56, регистр 57, группу 58 элементов И, элемент И 59, выходы 60, 61 схемы сравнения. Устройство может иметь 2 (к О - т, где m - количество разрядов полного адреса устройства, участвующего в обмене) направлений, связанных- с обменивающимися устройствами и 6-2 направлений для связи с другими устройствами сопряжения. Устройство сопряжения работает следующим образом. Устройства, участвующие в обмене через устройство сопряжения, подразделяются программой-диспетчером на ведущие и ведомые. Ведущее устройство, . инициируя обмен, формирует адрес устройства сопряжения А(Р), адрес ведомого устройства А(К), подключенного к данному устройству сопряжения, вид операции обмена (запись/чтение), выдает информацию на шины данных (в случае операции -запись) с задержкой 1ц и формирует сигнал подтверждения (синхронизации) от ведущего устройства. Здесь Р - количество разрядов адреса устройства сопряжения, к которому подключено ведомое устройство, К - количество разрядов адреса ведомого устройства, подключенного к данному устройству сопряжения, Р + К т. Устройство сопряжения анализируя адрес А(Р) и собственный физический номер, определяет, адресуется ли оно в устройстве данного устройства сопряжения или нет. Если сообщение не адресуется к устройствам данного устройства сопряжения, то оно с помощью блоков 1-4 транслируется в смежные устройства сопряжения, пока не достигнет требуемого ведомого устройства. Ведомое устройство, получив вид операции и требуемую информацию выполняет указанную операцию и выдает результат, сопровождая его с задержкой t сигналом подтверждения от ведомого устройства. Ведущее устройство, получив сигнал подтверждения, завершает цикл обмена у себя, устанавливая в исходное нулевое состояние сигнал подтверж рения ведомого и с задержкой t сигТ1алы на адресных, информационных и шинах управления. Задержка t компенсирует максимальный разброс задержек при передаче сигналов по шинам. Ведомое устройство завершает начатый цикл обмена, устанавливая у себя в исходное нулевое состояние сигнал подтверждения в.едомого. Следующий цикл обмена ведущего устройства с данным ведомым устройством возможен лишь по завершении предыдущего цикла обмена в данном ведомом устройстве. Поэтому во время подключения шин обмена в устройстве сопряжения сигнал подтверждения ведомого в подключаемом направлении должен быть нулевым. Если в предыдущем цикле обмена ве дущее устройство обращается в то жа CciMoe ведомое устройство, то следующий цикл обмена совершается по пути, зафиксированному в предыдущем цикле. Фиксация пути, осуществляемая блоками 17 в каналах 13-16 устройства сопряжения, значительно повышает быстродействие устройства сопряжения в случае обмена массивами. Работа любо го блока 17 ограничивается фиксирова ным временем ,.п. ; по истечении которого происходит разрушение зафикси рованного пути и представляется возможность другому ведущему устройству начать свой цикл обмена с данным вадомым устройством. Блоки 17 каналов 13-16, расчленяя длинные массивы на множество коротких массивов, определяемых величинами t.n., дают воз можность оптимальным образом (с точки зрения уменьшения времени обмена) осуществить обмен как длинных массивов так и одиночных сообщений. Кроме того, в пределах времени t ф.п. возможно нескольким ведущим устройствам вести обмен с одним и тем же устройством по зафиксированному обще му пути. Это также увеличивает быстр действие устройства сопряжения в слу чае обмена одиночньзии сообщениями. Другой особенностью устройства сопряжения является принудительное обратное разрушение пути в том случае, если первоначальное сообщение, устанавливающее путь обмена, задержа лось в устройстве сопряжения на время, превьоша ощее допустимое. При этом разрушение пути от ведущего устройства до устройства сопряжения, в котором обнаружена недопустимо большая задержка, начинается со стороны данного коммутатора, тем самым обеспечи вается быстрое разрушение пути и использование ранее занятых участков пути для других сообщений. Работа устройства сопряжения начи нается с приема сообщения, части которого поступают на соответств тощие входы группы 8-10. В схеме сравнения 56 адрес Л(т) сообщения, поступающий по входам группы 8, сравнивается с сщресом, хранящимся в регистре 57. По сигналу неравенства с выхода 60 схемы сравнения 56 и по сигналу ВДШ, задержанному элементом задержки 54 на величину времени работы схемы сравнения 56, через элементы И 59, 58 и регистр 57 заносится адрес А(т). Одновременно сигнал с выхода элемента И 59 через элемент ИЛИ 47 устанавливает в О триггер 46. Происходит разрушение пути, который был установлен адресом, зафиксированным в регистре 57 к моменту поступления сщреса А(т). В результате сравнения адреса А(т), поступающего со входов 8 и того же адреса, зафиксированного в регистре 57, на выхода 61 схемы сравнения 56 появится сигнал равенства, который через элемент И 51 и элемент 48 устанавливает в триггер 46. Величина згщержки элемента 48 должна быть достаточной для разрушения ранее зафиксированного пути до смежного устройства сопряжения. Сигнал с единичного плеча триггера 46 управляет выдачей адреса А(т) с регистра 57 в соответствующие блоки 18 дешифрации каналов 13-16 и поступает на соответствующие блоки 18 дешифрации, блоки 22 и коммутаторы 25. Величина задержки элемента 45 равна допустимому времени фиксации пути Ъф.п..Сигнал с выхода элемента 45 через эломент И 50 при отсутствии сигнала подтверждения ведущего (ведущее устройство завершило очередной цикл обмена) через элемент ИЛИ 47, устанавливает в О триггер 46. Величина задержки элемента 55 равна времени tg допустимой паузы между последовательны1 1и обращениями в одно и то же ведомое устройство. Если последующее обращение произошло через время t t2 от момента завершения предыдущего обращения, то сигнал с выхода элемента 55 через элемент НЕ 52, элемент 49 И и элемент ИЛИ 47 устанавтриггер 46. Один из ливает в выходов группы 12, определяемый содержимым регистра 57, становится допустимым для других входов. Адрес А (т) А (к) + А (р) с регистра 57 через группу 44 элементов И поступает на один из блоков 18 дешифрации. Адрес А(к) поступает на дешифратор 30, адрес А(р) - на дешифратор 33. Дешифрированный номер устройства сопряжения поступает на схему сравнения 35, где происходит сравнение адреса задаваемого адресом А(р) с физическим номером, поступающим по входу 36 из тумблерного регистра (на фиг. 2 не показан). Если физический номер устройства сопряжения не равен номеру, задаваемому адресом А(р), то данное устройство сопряжения является транзитным и по сигналу неравенства через элемент И 31 включается дешифратор 32. По кодаии, поступанвдим с блоков 1-4 по входам 21 и являющим ся указателями выходов из данного транзитного устройства сопряжения, в соответствии с адресом требуемого устройства сопряжения А(р) на выходах дешифратора 32 формируется запрос на выход к транзитному устройству сопряжения. Величина задержки элемента 34 больше или равна задержке, вносимой схемой сравнения 35. Если физический номер устройства сопряжения равен номеру, задаваемому адресом А(р), то по сигналу равенства включится дешифратор 30 и на одном из выходов его формируется запрос в устройство, определяемое адресом А(к). В блоках 22 приоритета из множест ва запросов на данный выход выбирает ся один, принятый в данный момент к обслуживанию и в соответствии с которым подключается коммутатор 26 и сообщение поступает на группы 8-10 входов следующего устройства сопряжения. Если сообщение задержалось в устройстве сопряжения на время, боль шее допустимого, то включаются блоки 25. На входы 37 с блоков 22 поступают запросы с одного входа. Если с данного входа поступило сообщение, то сигнал подтверждения ведущего поступает на вход элемента 41 задерж ки данного канала. Задержка элемента 41 по переднему фронту сигнала подтверждения ведущего выбирается, исходя из суммарной задержки, вносимой соответствующими блоками 18 дешифрации и блоков 22, и величина задержки элемента 41 должна быть больше суммарной задержки указанных блоков. Если на входах .37 по истечении време ни tj не появилось ни одного сигнала то это означает превышение запросом допустимого времени ожидания, задава мого элементом 41 задержки и на выходе элемента И 43 появляется сигнал обратного разрушения пути. Сигнал об ратного разрушения пути, поступая на соответствующий выход, передается в предшествующее смежное устройство сопряжения. Этот же сигнал поступает на соответствующий блок 22 и блокирует работу данного блока. На входах соответствующего блока 25 формируются условия для его срабатьшанияг ест сигнал ВДЦ и нет ни одного сигнала п входам 37. На выходе блока 25 формируется сигнал и выдается в следующее смежное устройство сопряжения и т.д. Таким образом, в устройстве сопряжения, в котором по какой-либо причине время ожидания запроса превысило предельно допустимое, формируется сигнал обратного разрушения пути, который, распространяясь от данного устройства сопряжения в направлении к ведущему устройству, последовательно разрушает ранее установленный путь, Элементы задержки, входящие в состав коммутаторов 26, служат для задержки переднего фронта сигнала подтверждения ведущего на вр&ля, большее или равное времени срабатывания блока 17. С помощью указанных элементов блокируется ложное срабатывание коммутаторов 26 каналов 13-16 во время переходных процессов в блоках 17, Использование изобретения позволяет повысить быстродействие за счет того, что обмен осуществляется по пути, зафиксированному предыдущим сообщением. Это исключает временные затраты, связанные с прокладкой пути для каждого сообщения и позволяет значительно сократить время при обмене массивами сообщений. Кроме того, фиксация пути выявляет общие участки пути при обмене одиночными сообщениями от нескольких источников. В этся случае одиночные сообщения от разных источников формируются на начальном общем участке пути в массив и обмен осуществляется массивом по зафиксированному участку пути, общему для всех сообщений сформированного массива. Формула изобретения Многоканальное устройство сопряжения, содержащее блоки хранения адреса, входы которых соединены с первой группой входов устройства, и блок управления коммутацией, а в каждом канале - блок дешифрации, блок приоритета и коммутатор, причем выходы блоков хранения адреса соединены с первыми входами блоков дешифрации каналов, выходы блока дешифрации канала соединены с соответствующими запросными входами блоков .приоритетов всех каналов, кроме данного канала, каждый запросный вход блока управления коммутацией соединен с соответствующими выходами блоков приоритета всех,кроме одного, каналов, кг1ждый вход второй группы входов устройства является признаковым входом канала и соединен с соответствующими сигнальными входами коммутаторов всех каналов, кроме данного канала, выход блока управления коммутацией соединен с управляющими входами ксяимутаторов каналов, а выходы коммутаторов каналов являются выходами первой группы выходов устройства, отлич ающе а с я тем, что, с целью повышения быстро- действия, оно содержит в каждом канале формирователь запроса и форр-шрователь сигнала блокировки, причем вход формирователя запроса канала соединен с соответствующим входом первой группы входов устройства, первый выход формирователя запроса канала соединен со вторым входом блока дешифрации канала, второй выход формирователя запроса канала соединен с третьим входом блока дешифрации канала, с соответствующим адресным входом блока управления коммутацией и с соответствующими запросными входами блоков приоритета всех каналов, кроме данного канала, первый вход формирователя сигнала блокировки канала соединен с соответствующими выходами блоков приоритета всех каналов, кроме данного канала, второй вход формирователя сигнала блокировки канала соединен с соответствующим входом второй группы входов устройства, выходы формирователей сигнала блокировки каналов являются выходами второй группы выходов устройства, а блокирующие входы блоков приоритета каналов являются входами третьей группы входов устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 314207, кл. G Об F 15/16, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 402871, кл. G 06 F 15/16, 1972.