Устройство управления обменом Советский патент 1980 года по МПК G06F3/04 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах управления обменом информацией между ЭВМ и внешними устройствами. Известно устройство управления обменом, содержащее блок управления, коммутатор, блок приоритета l. Это устрой ство обеспечивает обмен информацией между ЭВМ и Бне1йними устройствами. Недостатком этого устройства является то, что его ведущими устройствами, т.е. устройствами, начинающими операцию обмена, являются ЭВМ (каналы ввода-вы вода), а внешние устройства - исполнительные. ЭВМ определяет номер внешнего устройства, с которым необходимо произвести обмен команд обмена (прием, вы- дача, управление и др.), регламентирует последовательность служебных сигналов обмена. Это делает невозможным непосредственное включение в систему даух и более ЭВМ, так как каждая из них по принципу обмена является ведущей. При построении систем, включающих более одной ЭВМ, необходимо применять дополнительные устройства (адаптеры), позволяющие сопрягать ЭВМ между собой, что приводит к увеличению аппаратурных затрат при построении систем. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее блок сопряжения, первый вход-выход которого является первым входом-выходом устройства, регистр готовностей, блок микрокоманд, первый выход которого соединен со БИОПОМ счетчика номеров абонентов 2. Однако применение этого устройства при создании систем также требует дополнительных аппаратурных затрат. Цель предлагаемого изобретения - сокращение аппаратурных затрат при построении систем. Цель достигается тем, что устройство содержит блок хранения признаков готовностей, блок контроля готовности, причем первый вход блока хранения признаков го3товностей соединен с выходом счетчи са номеров абонентов и является вторым входом-выходом устройства, второй вход и первый выход блока хранения признаков готоБНОстей соединены с первым выходом и первым входом блока сопряжения соответственно, второй выход подключен к первому входу регистра готовностей, тре тий вход и третий выход блока хранения признаков готовностей подключены соответственно ко второму выходу и первому входу блока микрокоманд, первый вход-вы ход которого является вторым входом-вы ходом устройства, второй вход-выход тре тьим входом-выходом устройства, а третий вход блока микрокоманд подсоединен к вькоду блока контроля готовности, третий выход блока микрокоманд- ко втором входу регистра готовностей, первая группа выходов которого является выходом устройства, а второй выход подключен к. первому входу блока контроля готовности вторая группа входов которого является входом устройства, причем второй вход и второй выход блока сопряжения являются соответственно вторым входом и вторым выходом устройства, блок хранения признаков готовностей содержит матрицу запоминающих элементов, узел управлени регистр адреса, дешифратор адреса, первый и второй триггеры маски, триггер сбоя, элемент ИЛИ, первый, второй и третий элементы И, причем вход регистра адреса является первым входом блока первый вход матрицы запоминающих элементов - вторым входом блока, вход узла управления - третьим входом блока, а выходы первого и второго элементов И, выход регистра адреса и выход триггера сбоя являются соответственно первым, вторым и третьим выходами блока соот- ветствейно, причем выход регистра адреса связан со входом дешифратора сдреса и входом элемента ИЛИ, а вход подключе к первому выходу узла управления, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго триггеров маски, матрицы запоминающих элеме тов и триггера сбоя, выход дешифратора адреса подключен ко второму входу матрвды запоминающих элементов, первый и второй выходы которой подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго триггеров масКи, входы которых соединены со вторым вхо- 424 дом устройства, причем первый, второй и третий входы третьего элемента И соединен соответственно с выходом элемента ИЛИ, первым и вторым выходами матрицы запоминающих элементов, а выход подключен ко входу триггера сбоя. На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг, 2 - схема матрицы блока хранения признаков готовностей; на фиг, 3 - схема блока контроля готовности. Устройство содержит блок 1 сопряжения, блок 2 микрокоманд, счетчик 3 номеров абонентов, блок 4 хранения признаков готовностей, регистр 5 готовностей, блок 6 контроля готовностей, 7 - информационная магистраль; 8 - магистраль управляюи их сигналов процессора; 9 и 1Овыходы блока 2; 11, 12 и 13 - выход, вход, выход блока 4;. 14 и 15 - вход и выход блока 6; 16 - адресная магистраль; 17- магистраль готовности источника; 18- магистраль готовности приемника; 19- магистраль, управляющих сигналов обмена; 20 к 21 - информационные магистрали; 22 - внешние устройства. Блок 4 хранения признаков готовностей содержит регистр 23 адреса, дешифратор 24 адреса, матрицу 25 запоминающих элементов, элемент ИЛИ 26, два триггера 27 маски, триггер 28 сбоя, элементы И 29-31, узел управления 32. Блок с контроля готовностей содержит элементы 33-36 И, элементы 37-39 ИЛИ, счетчик 40 времени, триггер 41, Первый выход блока 2 микрокоманд соединен со входом счетчика 3 номеров абонентов, второй выход со вторым входом блока 4 хранения признаков готовнос- тей, третий выход соединен с управляющим входом регистра 5 готовностей. Выход счетчика 3 номеров абонентов подключен к первому входу блока 4 хранения признаков готовностей, третий выход которого подключен к первому входу регистра 5 готовностей, второй выход ко второму входу блока 2 микрокоманд, а первый выход и третий вход соединены соответственно с первыми входом и выходом блока 1 сопряжения. Выход блока 6 контроля готовйости соеД1шен с первым входом блока 2, Блок сопряжения 1 осуществляет электрическое сопряжение информшшонной магистрали процессора с информационной магистралью системы. Блок 2 микрокоманд осуществляет управление работой всех узлов устройства, задает режимы сканирования едреса, а 57 также вырабатывает служебные сигналы, сопровождающие информацию при обмене. Счетчик 3 номеров абонентов предназначен для выработки адресов абонентов. Блок 4 хранения признаков готовноо-. тей осуществляет хранение признаков, характеризующих условия и режимы обмена по каждой программе. Регистр 5 готовностей предназначен для выдачи сигналов готовности и поддер жания их в течение всей операции обмена Блок 6 контроля готовности определяе тип операции обмена, контролирует ход операции обмена, определяет момент нача ла и окончания ее. Устройство работает следующим образом. Всем программам обмена и соответственно абонентам 22 присвоены определен ные номера. Каждое внешнее устройство (абонент) осуществляет обмен информацией по одной или нескольким программам. Если внещнее устройство осуществляет односторонний обмен информацией (только прием или только выдачу), то его номер совпадает с номером реализуемой им про граммы, если двусторонний обмен информацией, то такому внещнему устройству выделены два номера. Имеется два типа операций обмена - Обмен 1 и Обмен 2. В операциях Обмен осуществляется обмен информацией между внешним устройством и процессором, причем одна программа операций Обмен 1 предназначена либо для приема информации от внешнего устройства, либо для вы дачи информации внешнему устройству из процессора. В операциях Обмен 2 два внешних устройства осуществляют обмен информацией между собой, минуя процессор. Каждой программе обмена ставится в соответствие двухразрядное число, один разряд ГП (готовность приемника к обмену), второй разряд ГИ (готовность источника к обмену). Признаки ГП, ГИ каждой программы хранятся в блоке 4 готов ностей, а их запись и стирание осуществляется по командам процессора в ходе вьтолнения рабочих программ. По команде с блока 2 микрокоманд счетчик 3 номеров абонентов последовательно вырабатывает номера абонентов, которые поступают на адресную магистра 16 системы и на вход блока 4 хранения признаков готовностей. По номеру в блоке 4 хранения признаков готовностей счи тываются признаки ГИ, ГП данной прог- 42 раммы, которые после контроля записываются в регистр 5 готовностей. С выхода регистра 5 готовностей сигналы ГИ, ГП поступают на внешние щины 17 и 18. На шину. 17 поступают сигналы ГИ от всех источников информации системы, на шину 18 сигналы ГП. Все абоненты 22 системы опознают адрес, присутствующий на адресной магистрали 16. Абонент 22, опознавший адрес, при готовности осуществить обмен выставляет на шину 17 или 18 соответствующий сигнал готовности. Один из входов блока 6 контроля 1Х)Товности подключен к шинам 17 и 18. В блоке 6 контроля готовности осуществляется анализ наличия готовностей и вырабатываются сигналы начала операции обмена или конца обмена, которые по цепи 15 поступают в блок 2 микрокоманд. Условием начала операции типа Обмен 1 является одновременное наличие сигнала ГИ на выходе ,14 регистра 5 готовностей и сигнала ГП;на шине 18, или сигнала ГП на выходе 14 и сигнала ГИ на шине 17. При получении от блока 6 контроля готовностей сигнала начала операции Обмен 1 блок 2 микрокоманд вырабатывает сигнал авторазрыва АР, по которому процессор прерывает вьшолнение текущей программы и переходит к вьшолнению программы обмена. Номер программы обмена поступает в процессор с выхода 11 блока 4 хранения признаков готовностей через блок 1 сопряжения. После завершения обмена абонент 22 снимает соответствующий сигнал готовности на шине 17 или 18, после чего блок 6 контроля готовности вырабатывает сигнал Конец обмена, поступающий по цепи 15 в блок 2 микрокоманд. Последний сигналом по цепи 9 устанавливает в О регистр 5 готовностей и вырабатывает команду для счетчика 3 номеров абонентов на продолжение сканирования адресов. Возможно окончание операции обмена по инициативе процессора. В этом случае команда гтоступает от процессора по щинам 8 в блок 2 микрокоманд, который устанавливает в О регистр 5 готовностей; Снятие сигнала Г И или ГП на выходах 14 регистра 5 готовностей также является для блока 6 контроля готовности уоловием для выработки сигнала Конец обмена. Принимаемая информация с щины 20 системы через блок I сопряжения по шине 7 поступает в процессор, либо при передаче с шин 7 через блок 1 сопряжения передается из процессора на щину 21 773 и далее пр1шимающему абоненту 22. Служебные сигналы, сопровождающие информацию, вырабатываются в блоке 2 микро команд и поступают с одной стороны на шину 19 системы, а с другой стороны по шине 8 в процессор. В системе возможен вариант, когда два внешних устройства осуществляют обмен информацией непосредственно без участия процессора. В этом случае признаки ГП/ГИ, характеризующие соответствующую программу обмена блока 4 хранения признаков готовностей, имеют нулевое значение. Устройство, передающее информацию, выставляет сигнал ГИ на шину 17, а устройство принимающее - сигнал ГП на щину 18. При одновременном присутствии сигналов ГИ, ГП на шинах 17 и 18 блок 6 контроля готов ности формирует сигнал начала операции Обмен 2, который по цепи 15 поступает в блок 2 микрокоманд. В этом случае , сканирование адресов останавливается, но в блоке 2 микрокоманд не вырабатываются сигнал АР для процессора и служебные сигналы, сопровождающие операцию. Внешние устройства осуществляют обмен информацией, используя рбшие магистрали системы - информационные 20 и 21 и магистраль управляющих сигналов 19. После завершения обмена (снятие одного из сигналов ГИ, ГП на шинах 17 и 18) блок 6 контроля готовности вырабатывает сигнал Конец обмена и осуществляется переход к следующему номеру. БЛОК 6 контроля готовности оусщест- вляет также контроль времени установления связи (от момента поступления адреса на адресную магистраль до момента сформирования сигнала начала операции обмена) и длительности самой операции обмена. Если внешнее устройство не готово к обмену, то.спустя определенное время после выдачи адреса блок 6 контроля готовности формирует сигнал перехода к следующему адресу. Если начавша яся операция обмена длится больше некоторого интервала времени, блок 6 контроля готовности также вырабатывает сигнал перехода к следующему адресу. Таким образом обеспечивается работоспособност системы при выходе из строя какого-нибудь абонента. При работе в системе нескольких ЭВМ счетчик 3 номеров абонентов работает только в устройстве управления обменом одной ЭВМ. В остальных ЭВМ счетчик 3 номера абонентов блокируется, блокировка осуществляется переключением на хгул 2 те. Обращение к блоку 4 хранения признаков готовностей в таких ЭВМ осуществляется по номеру, присутствующему на адресной магистрали, а вся дальнейшая работа осуществляется, как описано выше. Счетчик 3 номеров абонентов может быть включен в блоке управления обменом любой ЭВМ, но только одной.. Выходы .регистра 23 адреса соединены с входами элемента ИЛИ 26 и входами дешифратора . 24 адреса, выходы которого соединены с адресными входами матрицы 25 запоминающих элементов. Выходы матрицы 25 запоминающих элементов соеди- нены со входами элементов И 29-31, один из входов элемента И 29 соединен с выходок; элемента ИЛИ 26, один из входов элементов И ЗО и 31 соединен с выходом соответствующего триггера 27 маски. Выход элемента И 29 подключен ко входу установки в 1 триггера 28 сбоя. Управляющий вход регистра 23 адреса, управляющие входы триггеров 27 маски, вход установки в О триггера 28 сбоя и входы команд Запись, Чтение, матрицы 25 запоминающих элементов соединены с соответствующими выходами узла 32 управления. Матрица 25 запоминающих элементов предназначена для хранения двух- разрядных чисел, где N - общее количество программ обмена в системе. Узел 32 управления расшифровывает команду и вырабатывает управляющие сигналы, обеспечивающие вьшолнение команды. Имеется три команды обращения к блоку 4 хранения признаков готовностей: Запись, Считать, Установить маску. Команды Запись, Считать сопровождаются номером числа, которое записывается или считывается при обращении к матрице 25 запоминающих элементов. Номер числа записывается в регистр 23 адреса, дешифруется дешифратором 24 адреса и в виде позиционных сигналов поступает на адресные входы матрицы 25 запоминающих элементов. .Триггеры 27 маски служат для маскирования приема или выдачи информации. По команде Установить маску двухразрядное число записывается в триггеры 27 маски. Каждый триггер 27 предназначен для маскирования (запрещения выдачи) соответствующего сигнала ГИ или ГП через элементы И 30 и 31. При выполнении команды Считать осуществляется контроль считанного числа. Если при чтении по любому адресу, кроме нулевого, на выходе матрицы 25 запоминающих элементов име- 97 ются две единицы, появляется сигнал на выходе элемента И 29, который устанавливает в 1 триггер 28 сбоя. С выхода триггера 28 сбоя сигнал по цепи 13 поступает в блок микрокоманд, который до водит его до процессора. Номер программы, в признаках готовности которой обнаружен сбой, с выхода регистра 23 адреса по цели И через блок сопряжения доводится до ЭВМ. Ячейка матрицы 25 запоминающих элементов имеющая нулевой код адреса, используется для контроля. При проведении контроля в эту ячейку записываются две единицы. При чтении по нулевому адресу отсутствует выход элемента ИЛИ 26 и сигнал сбоя не вырабатывается. Сигналы ГИ, ГП с выхода блока 4 хранения признаков готовностей записываются в регистр 5 готовностей и поступают на щины 17 и 18. В итоге срабатывает блок 6 контроля готовности, блок 2 микрокоманд, в процессор поступает сигнал АР и нулевой код программы обмена. Таким образом осуществляется контроль устройства управления обманом. Каждый раз при вьшоянении команды Чте ние узел 32 управления устанавливает триггер 28 сбоя в О, подготавливая его к работе. При смене номера программы по коман де от блока 2 микрокоманд устанавливается в 1 триггер 41, который разрешает счет интервальных меток ,в счетчике 40 времени от блоки 2 микрокоманд. Э 1емент И, 33 фиксирует одновременное наличие сигналов ГИ на шине 17 и сигнала ГИ на выходе 14 регистра 5 готовностей, элемент И 35 фиксирует нали чие сигналов ГП на шине 18 и сигнала ГИ на шине 14, Указанные комбинации сигналов вызывают появление сигнала Обмен 1 в цепи 42„ Если присутствуют одновременно сигналы ГИ и ГП на шинах . 17 и 18,-то вырабатывается сигнал Обмен 2, который по цепи 43 поступает в блок 2 микрокоманд. Счетчик 40 времени имеет два выхода: первый выход соответствует допустимому времени установления связи Ту, второй выход - максимапь ному времени обмена Тд. Если через вре- не появится ни один из сигналов 1, Обмен 2, сигнал с первого вы хода счетчика 4О времени через элемент И 36 и элемент ИЛИ 39 поступает по цепи 44 в блок 2 микрокоманд как сигнал перехода к следующей программе. Лю бой КЗ сигналов Обмен 1, Обмен 2 через элемент ИЛИ 38 блокирует работу эле2мента И 36. Если по истечении некоторого максимального допустимого времени операция обмена не завершается, сигнал со второго выхода счетчика 40 времени через элемент ИЛИ 39 поступает на выход 44, Каждый раз после завершения операции обмена блок 2 микрокоманд cjff налом по цепи 45 устанавливает в О триггер 41 и счетчик 4О времени. Предлагаемое устройство обеспечивает обмен информацией в системе как между ЭВМ и внешними устройствами, так и между внешними устройствами (в том числе и между ЭВМ) без дополнительных аппаратурных затрат. Формула изобретения 1. Устройство управления обменом, содержащее блок сопряжения, первыфй входвыход которого является первым входом- вьтходом устройства, регистр готовностей, блок микрокоманд, первый выход которого соединен со входом счетчика номеров абонентов, отличающееся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, оно содержит блок хранения признаков готовностей, блок контроля го- товности, причем первый вход блока хранения признаков готовностей соединен с -выходом счетчика номеров абонентов и является вторым входом-выходом устройства, второй вход и первый выход блока хранения признаков готовностей соединены с первым выходом и первым входом блока сопряжения соответственно, второй выход подключен к первому входу регистра готовностей, третий вход и третий выход блока хранения признаков готовнос- тей подключены соответственно ко второму выходу и первому входу блока микрокоманд, первый вход-выход которого является вторым входом-выходом устройства, второй вход-выход третьим входом-выходом устройства, а третий вход блока микрокоманд подсоединен к выходу блока контроля готовности, третий выход блока микрокоманд - ко второму входу регистра готовностей, первая группа выходов которого является выходом устройства, а второй выход подключен к первому входу блока контроля готовности, вторая группа входов которого является входом устройства, причем второй вход и второй выход блока сопряжения являются соответственно вторым входом и вторым выходом устройства. 11732 2. Устройство по п. 1, отличающее с я тем, что блок хранения признаков готовностей содержит матрицу запоминающюс элементов, узел управления, регистр адреса, дешифратор адреса, пер- вый и втсрой триггеры маски, триггер сбоя, элемент ИЛИ, первый, и третий элементы И, причем вход регистра адреса является первым входом блока, первый вход матрицы запоминающих элементов - вторым входом блока, вход узла управления - третьим входом блока, а выходы первого и второго элементов И, выход регистра адреса и выход триггера сбоя являются соответственно первым, вто рым и третьим выходами блока соответственно, причем выход регистра адреса связан со входом дешифратора адреса и входом элемента ИЛИ, а вход подключен к первому выходу узла управления, второй, третий и Четвертый выходы которого подключены соответственно к управляющим входам первого и второго триггеров 2 маски, матрицы запоминающих элементов и триггера сбоя, выход дешифратора адреса подключен ко второму входу матрицы запоминающих &лементов, первый и второй выходы которой подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго триггеров маски, входы которых соединены со вторым входом устройства, причем первый, второй и третий входы третьего элемента И соединеНЫ соответственно с выходом элемента ИЛИ, первым и вторым выходами матрицы запоминающих элементов, а выход подключен ко входу триггера сбоя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 444062, кл. Q Об F 9/ОО, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 474006, кл. G 06 F 9/00, 1974. (прототип).

Kofoveccon

iJ П

Фиг.д

t5