Устройтво для обмена данными Советский патент 1979 года по МПК G06F3/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНА ДАННЫМИ

Изобретение относится к.области вычис.лительной техники, в частности к устройствам для обмена данными, и может, быть использова 1р в качестве блока передачи данных в каналах ввода-вывода.

Известно устройство для обмена данными, содержащее блок обменного формата, блок подготовки данных, блок передачи формата данных, блок буферной палтяти, ком мутатор, генератор запросов, схему сравнения, дешифратор и блок управления 1.

Недостаток устройства состоит в том, что оно имеет незначительное быстродействие и ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для обмена дан. ными, содержащее преобразователь формата данных, первый вход которого- соединен с первым входом устройства, коммутатор данных, первые информационный и управЛЯЮЩ.ИЙ выходы которого соединены сеютветствённо Со- йторым входом преобразователя формата данных и со входом регистра маркеров, блок управления, первые вход

и выход которого соединены соответственно со вторым управляющим выходом-и первым, управляющим входом коммутатора д;анных, две схемы сравнения, причем второй управляющий вход коммутатора данных и вторые вход и выход блока управления являются соответственно вторым - третьим входами и первым выходом устройства 2. В этом устройстве емкость буферизации данных увеличена, компоновка и.развертка слов обмена с оперативной памятью цифровой вычислительной мащины (ЦВМ) производится на разных регистрах по мере получения (или выдачи) байта.

Наличие дополнительного регистра формировання и связанного .с ним регистра Маркера усложняет структуру канала (много связей), а наличие передачи данных между регистрами снижает надежность. К усложнению структуры приводит также выполнение модификации счета данных на восемь, так как необходимость выполнения начальной модификации счета требует наличия трехразрядного сумматора помимо ре версивного счетчика.

Наличие буфера данных позволяет работать с цепочкой данных, но его объем не достаточен, чтобы эта работа выполнялась с той же скоростью, что и при отсутствии цепочки данных. Это снижение скорости передачи данных необходимо особенно учитывать при подсоединении к каналу ввода-вывода небуферизованных устройств, способных к «переполнению, то есть к потере информации. Тем более, что имеющийся буфер можно использовать только при использовании ограничения на расположение данных в оперативной памяти по целочисленной границе. Это либо усложняет программирование ввода-вывода, либо снижает эффективность использования оперативной памяти. /;-. , : .;.; ; ; ;;

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок памяти, счетчик адреса записи, счётчик адреса чтения, регистр границы, счетчик байтов, регистр конца, чтения и модификатор, причем выход счетчика адреса записи соединен с первым. входом регистра границьт не первым адресным входом блока памяти, выход счет- чика адреса чтения соединен с первым входом первой схемы сравнения и со вторым адресным входом блока памяти, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с четвёртым входом устройства и со. вторым информационным выходом коммутатора данных,: выход блока памяти соединен с первУм информационным входом коммутатораданных и со вторым выходом устройства, второй вход и выход первой СхеМь,Г сравнения соёДИнёна соответственно с выходом регистра границы и с третьим 1зходом блока управления, третий выход которого соединен с установочными входами Счетчиков адреса записи и чтения и счётчика байтов, выход регистра конца чтения и первый выход счетчика байтов через вторую схему сравнения соединеньСс чётвёртьгм входом блока управления, четвертый выход которого соединен с управ-. ляющйМи входами блока памяти, регистра границы, регистра конца чтения и модификатора и со.счётными входами счетчика байтов; счетчиков адреса записи и чтения, информационный вход, первый, второй и третий выходы модификатора соединены соответственйо с. пятьГм входом устройстваГё ifflrфорМационным Входом регистра конца Чтения, с третьим вь1ходом устройства и с пятым входом блока управления, шестой йхоД которого Соединён со вторым выходом счетчика, байтов, четвертый выход устройств Соединен с выходом регистра маркёров и с первым выходом прёобразовао-еля формата данных, второй выход которого соединен со вторым информационным входом коммутатора данных.

Структурная схема устройства представ

лена на чертеже.

Устройство для обмена данными содер кит блок памяти I, преобразователь 2 формата дaнныx регистр 3 маркеров, коммутатор данных 4, счетчик 5 адреса записи, счетчик б адреса чтения, регистр .7 границы, схему сравнения 8, счетчик 9 байтов, схему сравнения 10, регистр II конца чте,ния, модификатор 12, блок управления 13, вход 14, выходы 15.. 16, вход 1.7, выход 18, 0 входы 19-21, выход 22. Позициями 23-28 обозначены входы блока управления, позициями 29-30 - его выходы.

Устройство работает следующим образом.- : V,. - . .

В процессе выполнения каналом ввода вывода операций, требующих обмена данных блок управления 13 получает по входу 21 от блока управления канала ввода-вывода сигнал о начале обмена. Если выполнение канальной программы обмена только ,начинается, (отсутствует режим цепочки данных), счетчик 5 адресазаписи, счетчик 6 адреса чтения и счетчик 9 байтов устанавливаются в исходное состояние (нулевое) пО. сигналу с выхода 30 блока управления 13. При каждом поступлений сигнала «начать обмен в коммутатор данных 4 nq входу 17 передается информация о начальной позиции байта в первом слове обмена (три младших разряда адреса данных), в модификатор 12 по входу 19 поступает информация 6 счете данных..: : ::

При Выполнении операции ввода (операция типа «чтение) информация от внешнего устройства (ВУ), поступает в блок сопряжения канала в вода-вы вод а с интерфейсом (один байт - при однобайтном интерфейсе или два байта - при двухбайтном), otкyдa передается в блок памяти 1, причем при двухбайтном интерфейсе в блок памяти 1 записывается поочередно снача. ла нулевой байт, затем первый. 0 Из блока памяти I байты по-одному через коммутатор данных 4 поступают в соднррр ствующую позицию регистра в преобразователе 2. Сформйройанное слово передается в оперативную память ЦВМ. При. выполнений Операции вывода («запись наоборот), информация (слово) из оперативной памяти ЦВМ поступает на регистр в преобразователе 2 и по-байтно через коммутатор данных 4 поступает в блок памяти 1, а из него байт (или поочередно два 0 .байта придвухбайтном интерфейсе) поступает с выхода 15 в yaeJT сопряжения канала ввода-вывода с интерфейсом, и затем - к внещнему устройству.

Если выполняется операция типа «чтение, по запросу из узла св;язй с интерфей$ сом байт записывается в блок памяти 1 По адресу, соответствующему коду в счетчике 5 адреса записи. При этом к содержимому счетчика 9 байтов прибавляется единица, а затем код счетчика 5 адреса записи, увеличивается на единицу. Если используется двухбайтный интерфейс, то запро( из узла связи с интерфейсом сохраняется и процедура записи байта соответственно повторяется. В промежутке между приемом информации от ВУ устройство переходит к процедуре .формирования слова. При выполнении данной процедуры для операции типа «чтение из блока памяти считывается байт, расположенный в блоке памяти 1 по адресу, который указывает счетчик 6 адреса чтения, и помещается в регистр преобразователя 2 в ту или иную позицию в соответствии с содержимым укаР зателя позиции байта коммутатора дан-. ных 4. Содержимое указателя позиции байта коммутатора данных 4 увеличивается на единицу при операции «чтение и уменьшается, если выполняется операция «обратное чтение, указывая позицию очередного байта. Если запрос от узла связи с интерфейсом приходит в процессе формированиям слова, то этот йроцесс приостанавливается/ и данные от ВУ записываются, в блок памяти I. По завершении формированная елова (достигнута крайняя позиция регистра формирования или исчерпан счет данных) коммутатор данных 4 выдает об этом сигнал в блок управления 13. После перё.4ачи сформированногр слова в оперативную память ЦВМ, если счет дан.ных не исчерпан, ;устройство приступает к формированию следующего слова. В процессе приема байтов от рнешйего устройства и формирования слова схема сравнения 10 производит сравнение содёржимого счетчика 9 байтов и остаточиогй счета данных в регистре 1. При обнаружении равенства и отсутствия цепочки данных в команде, блок управления 13 вырабатывает сигнал о прекращении приема данных от ВУ. Процесс формирования слов продолжается вплоть до ис:черпания счета данных в модификаторе 12. Если в команде указан флажок цепочки данных, то процесс приема байтов от ВУ продолжается... ..,; . : . ...:. .: .:,.. .. Формирование слова по новой команде канала ввода-вывода, начнется после ее приема в канал ввода-вывода, причем с той позиции, которая указана в команде. До начала формирования слова.по новой команде производится сравнение Содержимого счетчика 9 байтов и нового счета даннЫх, Тем самым проверяется не принято ли байтов больще, чем задано. В. случае отсутствия в новой команде фЛажка цепочки данных, ВУ выдается сигнал прекратить пере: дачу данных. При этом передача данны г в оперативную память ЦВМ по новой команде выполняется нормально, то есть до исчерпания счета данных, но передается сигнал в. блок управления канала ввода-вывода о «Неправильной длине передаваемых данных. Таким образом, не происходит прерывания процесса обмена да1внб1х и-: каВальная программа н6 рм альн6завёри аегся; При наличии флажка цепочки данных Сигнала о прекращении передачи данных от ВУ не выдается и оба процесса (прием данных от ВУ и передача слов в оперативную память ЦВМ) продолжаются нормально (как было описано выше). При выполнении операции вывода («запись) информация из оперативной памяти .ЦВМ, принятая на регистр преобразователя 2 передается по-байтно через коммутатор данных 4 в блок памяти 1, а из него по-байтно же в узел связи с интерфейсом по ... запросу от ВУ. При этом счетчики. 5, 6 i счетчик 9 байтов работают как и при oneраЦии ввода. Счет данных также модифицируётся на этапе Шредачй данных между преобразователем 2 и блоком памяти. Указатель Позиции байта коммутатора данных 4 при выполнении операции «Зйписи рабоtaeT аналогичйб, йак и при выполнении операции «чтение. Только управляет он в даннбм случае передачей байта из преобразователя 2 в блок памяти 1. При выводе процесс развертки, также как процесс компоновки при вводе, приосганавливается, когда появляется запрос от узла связи с интерфейсом (то есть от ВУ). При завершении развертки одного слова производится рбраЩение в оперативную память ЦВМ за новым словом, вплоть до исчерпания счета данньГх.. . - : : . Если В команде отсутствует флажок цепочки данных, то процесс Передачи байтов Из блока памяти 1 к ВУ продолжается до обнуления счетчика 9 байтов. При наличии флажка цепочки данных и при исчерпании счета даннь1х, содержимое счетчика 5 адреса записи запоминается в регистре 7 границы (отмечая позицию в накопителе пое- еднего байта текущей команды). При продолжении передачи данных к ВУ содержимое регистра 7 границы сравнивается на схеме сравнения 8 с содержимым счетчика 6 адреса чтения. Это процедура необходима для идентификации возможных сбоев (к какой именно команде они относятся), тик как; процесс выборки инфо рмации из oneративной памяти ЦВМ и развертка этих слов (запись в блок памяти I) продолжаются для новой кЬманды («предвыбранной). . . Когда произойдет сравнение на схеме сравнения 8, значит в узел сопряжения с интерфейсом переданы все байтц по «текущей команде и ранее «предвыбранная команда становится «текущей и в блоке памяjH I на содятся «ее байты, переданные по Текущей команде Может оказаться, чти счет данных «предвыбранной команды будет; исчерпан до окончания передачи в ВУ байтов «текущей команды. Тогда процесс передачи данных из оперативной.1амяти ЦВМ в какал ввода-вывода приостанавливается до завершения передачи данных в ВУ по . текущей команде. При каком-либо нарушении работы канала ввода-вывода, блок управления 13 посылает ВУ сигнал о прекращении передачи данных и устройство формирует остаточный счет данных. Если регистр 7 границы занят, то счет данных в модификаторе 12 и содержимое счетчика 6 ажртса чтения уй:еличивает.ся на единицу ДО тех пор, пока содержимое регистра 7 границы и счетчика 6 адреса чтения не станут равными. Если регистр 7 границы не занят, то прибавление единицы к счетчику данйых и вычитание единицы от содержимого счетчика 9 байтов производится вплоть до обнуления последнего. Затем проверяется, была ли произведуна передача байта (или байтов) из узла связи с интерфейсом в ВУ. Если нет, то производится прибавление единицы к.счету данных один или два раза в соответствии. с видом используемого интерфейса (ол;но.или Двух-байтных). -..,-.Изобретение обеспечивает работу, с цепочкой данных высокоскоростных ВУ. Использование ре.жима цепочки данных в известных каналах ввода-вывода (в.т.ч. и в ЕС-4035) из-за обращения в оперативную память ЦВМ за/сцепленными командами в процессе продолжения Т1ёредачй данных и недостаточного объема буферизации приводит к необходимости снижения скорости ПодсОеД,иняемых. к каналу ввода-вьшода устройств. Для того, чтобь это, снижение было НС слишком значительным используются елеJiyioiuHe средства: - присвоение наивысшего приоритета режиряу цепочки данных; - введение требования целочисленной границы. .:..,. .. - .... Это требование усложняет прог)аммирование и снижает эффективность ИсПользования оперативной памяти, но позволяет уменьшить снижение скорости ВУ с 94% до 70-13%. Широкий дйапаЗШ1т6сЛёдних цифр объясйяется зависимостью этой величины От размера счета данных обмена. Учет этой зависимости Также приводит к услож ненйю программирования, а неучет - к снижению скорости обмена.. Изобретение позволяет . работать с цепочкой данных с такой же скоростью, как и без нее в пределах используемого объема буферизации данных, что позволяет каналу ввода-вывода обеспечить большую скорость передачи данных, то есть пропускная способность увеличивается. Отсутствие огра| ичения при программировании на расположение данных в оперативной памяти по цело численной границе упрощает программиро вание ввода-вывода. Новая структура устройства с отдельным накопителем буферизации данных и отдель- ным регистром формирования позволяет уп-, ростнть структуру канала ввода-вывода по сравнению с известным устройством. Уменьшение ширины тракта передачи данных внутри устройства снижает число связей с 42 до 20... Уменьшилось количество регистров маркеров (теперь используется только один). Кроме того, такая структура позволила использовать для буферизации данных элементы памяти, имеющие большую степень интеграции по сравнению с регистровыми, что позволило при увеличении объема буферизации в 4 раза снизить аппаратные затраты приблизительно на 40%. Данная стр.уктура выгодно отличается от Известного устройства большей гибкостью с точки зрения модернизации с целью увеличения объема буферизации: меньшие затраты оборудования с меньшимколичеством изменений. Формула изобретения Устройство для обмена данными, содержащее преобразователь формата данных, первый вход которого соединен с первым входом устройства, коммутатор данных, первые информационный и управляющий выходы которого соединены соответственно со вторым входом преобразователя формата данных и со входом регистра маркеров, блок управления, первые вход и выход которого соединены соответственно со вторым управляющим выходом к первым управляющим входом коммутатора данных, две схемы сравнения, причем второй управляющий вход коммутатора данных и вторые вход и выход блока управления, являются соответственно вторым- третьим входами и первым выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения.и повышения быстродействия, оно содержит блок памяти, счетчик адреса записи, счётчик адреса чтения, регистр границы, счетчик байтов, регистр конца чтения и модификатор, причем выход счетчика адреса записи соединен с первым входом регистра границы и. с первым адресным входом блока памяти, выход счетчика адреса чтения соединен с пёрвьш входом первой схемы сравнения и со вторым адресным входом блока памяти, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с четвертым входом устройства, и со вторым информационным выходом коммутатора данных, выход блока памяти соединен с первым информационным входом -Коммутатора данных и со вторым выходом устройства, второй Вход и выход первой схемы сравнения соединены соответственно с выходом регистра границы и с

третьим входом блока управления, третий ВЫХОД которого соединен с установочными, входами счетчиков адреса записи и чтения и счетчика байтов, выход регистра KOHUgi. чтения и первый выход счетчика байтой вторую схему сравнения соединены fc четвертым входом блока управления, четвертый выход которого соединен с управляющими входами блрка памяти, регистра грани.цы, регистра конца чтения и модиТфикаторй; и со счетнЫмр входами сче:тчика байтов, счетчиков адреса записи и 4tieHHfl, информационный. вход, первый, второй и третий выходы мрдиф11Катора; соединены соответстг веннб с пятым в;х6дом ус-трЬйства, с йн формационныМ входом регистра конца чте

ния, с третьим выходом устройства, и с ПЯТЫЙ входом блока управления, ше:сГ й вход которого соединен со вторы и выходом счетчика байтов, четвертый выход устройства соединен с выходом регистра маркеров и с первым выходом преобразователя формата данных, второй выход которого соединен со вторым информационным входом, коммутатора данных.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Канйл селекторный ЕС-4036, Техническое описание. Ц53.057.003 ТО, 1973,. (прототип) ..