Устройство для сопряжения устройств ввода-вывода с цвм Советский патент 1980 года по МПК G06F3/04 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для подключения различных устройств ввода-вь{вода к каналу цифровой вычислительной машины. Известно устройство, используемое в составе многоканальной системы обработки информации и позволяющее подключать к каналу одной цифровой вычислительной машины (ЦВМ) канал другой ЦВМ. При этом каналы двух разных ЦВМ по отношению друг к другу выступают в качестве устройств ввода вывода (УВВ) 1. Однако это устройство не может быть использовано при различии интерфейсов ввода-вывода и форматов данных каждого из кана лов. Известен также коммутатор магнитных дисков, предназначенный для организации обмена информацией канал ЦВМ с накопителями на сменных машит ных дисках. Коммутатор содержит блок связи с ЦВМ, предназначенный для фор мирования сигналов связи с ЦВМ и соединенный двухсторонней связью с блоком буферов слога, осуществляющим согласование скорости обмена накопителей с пропускной способностью устройств ЦВМ. Блок буферов слога также связан двухсторонней связью с блоком регистров-сдвигателей, обра-, батывающим управляющую информацию и преобразующим форматы обмениваемых данных,Накопители на сменных магнитных дисках подключены к коммутатору через блок связи с накопителями, вход которого соединен с блоком связи с ЦВМ, а выход - с блоком регистровсдвигателей. Организует работу всего коммутатора блок управления 2. Недостатками этого устройства являются невозможность его использования для подключения к ЦВМ различных типов УВВ и организация обмена информацией массивами фиксированной длины, что приводит к непроизводительным затратам времени при работе аппаратуры. Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, позволяющее управлять обменом между различными УВВ и ЦВМ без прерывания работы программы-диспетчера во время передачи. К этому устройству может быть подключено до 256-ти внешних устройств, однако формат информации и последовательность сигналов, передаваемых в ЦВМ, одинаков для всех УВВ, Устройство содержит два буферных регистра,один из которых связан с ЦВМ а другой «с одним из участвующих в текуц:(Ий момент времени в обмене УВВ, причем входы обоих регистров подключены к выходам преобразователя форматов данных. С ЦВМ соединен также своим входом регистр адреса УВВ, сл окащий для приема адреса УВВ, с которым до жен производиться обмен информшдией Кроме того, в составе устройства имеются регистр команд УВВ, блок дл сравнения адресов, регистр слова состояния устройства, управляющий блок, шина для обмена управляющей информацией с УВВ, а также шины для приема информации из УВВ и для пер дачи информации в УВВ 3, Существенными недостатками извес ного устройства являются отсутствие режима цепочки данных, что снижает эффективность работы ЦВМ с УВВ поямого доступа (например, с накопи телями на магнитных дисках), программная, с использованием прерываний, организация режима цепочки команд. Такая организация режима цепочки команд при обмене с УВВ,имеющими непрерывную высокую скорость носителя, приемлема только для ЦВМ высокого быстродействия, поскольку ЦВМ с малым быстродействием не буде успевать обрабатывать прерывания за время, отведенное на смену команды канала и управляющего слова. Кроме того, невозможность подключения к ЦВМ с помощью одно IX) усгройства сопряжения устройств вво да-вывода, имеющих различные ингерфейсы ввода-вывода, ограничивает во можности использования новых перспе тивных УВВ в составе комплексов обработки информации, построенных н основе ЦВМ, выпускающихся серийно. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства сопряжения устройств вводавывода с ЦВМ путем обеспечения возможности подкдючения УВВ с различными интерфейсагии в вода-вывода при сохранении пропускной способности канала обмена информацией. Поставленная цель достигается тем, что в предпагаемое устройство дополнительно введены блок для прямого доступа в память, блок для упр ления обменом с каналом ЦВМ,блок для управления обменом с УВВ, блок для хранения команд УВВ, регистр команд канала, счетчик адреса,, регистр байта состояния УВВ, ре}7истр ошибок, реверсивная информационная .шина, шина адреса, режимная шина, а также Шины для запроса управляюще информации, для запроса данных и лля приема команд УВВ, Выход первог буферного) регистра соединен с каналом ЦВМ через реверсивную информационную шину, связанную также с первым информационным входом преобразователя форматов данных к с входом регистра команд канала. Второй выход управляющего блока подсоединен к управляющему входу блока для прямого доступа в память, первый и второй информационные входы которого связаны с первым выходом счетчика адреса и со вторым выходом регистра адреса РВВ соответственно. Управляющий вход регистра адреса УВВ подключен к первому выходу блока для управления обменом с каналомf а третий выход - к первому информационному входу регистра слова состояния устройства. Первый выход регистра адреса УВВ подсоединен также к первому входу блока для сравнения адресов, второй вход которого соединен с УВВ через шину дня приема информации из УВВ, подключенную также ко второму информационному входу преобрззователя форматов данных и к информационному входу регистра байта состояния УВВ, Выход блока ,цля сравнения адресов связан с первым входом блока для управления обменом с УВВ, Второй вход управляющего блока, второй управляющий вход преобразователя форматов данных и управляющие входы второго буферного регистра и регистра ошибок подсоединены к парному выходу блока для управления обменом с УВВ. Второй и третий входы блока для управления обменом с УВВ, который подключен к УВВ через шину для управляющей информацией с УВБ, соединены, соответственнОг с первым выходом регистра байта состояния УВВ и вторым выходом регистра команд УВВ, Второй информационный вход регистра слова состояния устройства связан со вторым выходом счетчика адресар управляющий вход которого, а также управляющий вход блока для Х1занения команд УВВ подсоединены к первому выходу управляющего блока. Информационные входы блока для хранения команд УВВ и счетчика адреса подсоединены к каналу через шину для приема команд УВВ, Выход блока для :)сранения команд УВВ подключен к информационному входу регистра команд УВВ. Третийр четвертый и пятый выходы управляющего блока связаны, соответственно, с первым входом блока для управления обменом с каналомр подсоединенного к каналу через шину для запроса данных с четвертым входом блока для управления обменом с УВВ и с первым управляющим входом регистра команд УВВ, Третий . вход управляющего блока, соединенного с каналом через режимную шину, подключен ко второму выходу блока для управления обменом с каналом. Третий выход регистра команд УВВ

связан с третьим информационным входом второго буферного регистра.Третий и четвертый информационные входы регистра слова состояния устройства подсоединены, соответственно, ко второму выходу регистра байта состояния УВВ и к выходу регистра ошибок, соединенного своим инфор 1ационным входом с третьим выходом блока для управления обменом с каналом. Выход регистра слова состояния устройства подключен ко второму информационному входу первого буферного регистра, управляющий вход которого связан с четвертым выходом блока для управления обменом с каналом. Второй и третий входы блока для управления обменом с каналом подсоединены к выходу регистра команд канала и к третьему выходу преобразователя форматов данных соответственно. Второй и третий выходы блока для управления обменом с УВВ соединены, соответственно, со вторым управляющим входом регистра команд УВВ и с управляющим входом регистра байта состояния УВВ. Первый выход блока для прямого доступа в память связан с каналом через шину для запроса управляющей информации, а второй - через шину адреса.

Такое устройство имеет более широкие функциональные возможности, поскольку оно дает аппаратные средства для подключения к каналу ЦВМ устройств ввода-вывода с различными интерфейсами.ввода-вывода, а также благодаря аппаратурной реализации режимов цепочки команд и цепочки данных при управлении обменом с высхэ ко скоростными УВВ.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для сопряжения устройств ввода-вывода с ЦВМ содержит шину 1 для запроса управляющей информации, блок 2 для прямого доступа в память, шину 3 адреса, управляющий блок 4, преобразователь 5 форматов данных, счетчик б адреса, регистр 7 адреса УВВ, регистр 8 слов состояния устройства, второй буферный регистр 9, блок 10 для сравнения адресов, шину 11 адреса УВВ, блок 12 для управления обменом с каналом, первый буферный регистр 13, регистр 14 ошибок, шину 15 для запроса данных, pefTicTp 16 команд канала,реверсивную информационную шику 17, шину 18 для приема информации из УВВ, регистр 19 байта состояния УВВ,блок 20 для управления обменом с УВВ, шину 21 для передачи информации в УВВ, регистр 22 команд УВВ, блок 23 для хранения команд УВВ, шину 24 для приема команд УВВ, режимную шину 25 и шину 26 для обмена управляющей информацией с УВВ. Устройство включено между каналом 27 цифровой вычислительной маишны и устройствами 28 ввода-вывода.

Работа ЦВМ с УВВ через устройство сопряжений осуществляется по программе канала. Выход на выполнение этой программы осуществляется при выполнении стартовой команды обращения к устройству сопряжения. Программа канала представляет собой одну или несколько команд SBB, чередующихся с управляющими словами, которые за0дают границы обмена для данной команды. В программе канала вместе с командами УВВ хранятся признаки, которые задают тот или иной режим работы устройства при выполнении соот5ветствующей команды УВВ.

Выполнение команды УВВ через устройство сопряжения осуществляется в два этапа. На первом этапе устройство сопряжения взаимодействует с каналом ЦВМ,подготавливая всю

0 необходимую информацию для выпол- нения команды УВВ. На втором этапе происходит взаимодействие устройств сопряжения с УВВ и каналом для выполнения этой команды.

Работа устройства сопряжения начинается с выдачи каналом 27 на реверсивную информационную шину 17 кода стартовой команды,который заносится в регистр 16 команд канала. ,

0 При этом по шине 11 адрес УВВ поступает в регистр 7. Затем канал 27 выдает по шине 15 для запроса данных сигнал в блок 12 для управления обменом с каналом По этому сигналу

5 блок 12 выдает по шине 15 в канал 27 сигнал о занятости или незаня- . тости устройства. В случае, когда устройство свободно, блок 12 вьфабатывает сигнал, поступающий в управляющий блок 4, который разрешает

0 работу блока 2 для прямого доступа в память. Блок 2 запрашивает канал 27 по шине 1 для запроса управляющей информации и одновременно выдает на шину 3 адреСр по которому канал 27

5 читает информацию и выдает ее на шину 24 для приема команд УВВ, предварительно послав сигнал по режимной шине 25 в управляющий блок 4.При этом для формирования адреса блок 2

0 для прямого доступа в память использует адрес, поступающий из регистра 7 адреса УВВ по разрешающему потенциалу из управляющего блока 4.

По сигналу приема из управляющего

5 блока 4 информация с шины 24 для прищма команд УВВ принимается в счетчкк 6 адреса. Содержимое счетчика является начальным адресом программы канала. После этого управляющий блок 4 вновь разрешает работу блока

0 2 для прямого доступа з память,который выдает на шину 3 адреса начальный адрес программы канала из счетчика 6. По этому адресу канал 27 читает из памяти ЦВМ признаки

5 и код команды УВВ и выдает их на ши ну 24 для приема команд УВВ. Управляющий блок 4 организует прием информации с этой шины в блок 23 для хранения команд УВВ, а затем оттуда Передает ее в регистр 22 команд УВВ. После этого управляющий блок 4 посылает сигнал в блок 20 для угграв ления обменом с УВВ. По этому си;г-налу блок 20 производит выборку УВВ передает ему команду и обеспечивает ее выполнение. Одновременно с этим блок 4 производит увеличение содержимого счетчика адреса 6 на един цу, в результате чего в счетчике адреса получается адрес управляющег слова для переданной команды. После этого управляющий блок 4 вырабатывает сигнал, который поступает по режимной шине 25 в канал 27 и усгсаНавливает там границы обмена соглас управляющему слову канальной щэогр мы. Необходимый для этого адрес управляющего слова поступает из сче чика 6 адреса через блок 2 для прямого доступа в память по шине 3 адреса, а режим ввода-вывода опраъцивается каналом 27 в блоке 4 пос1:)едством режимной шины 25. Информация, определяющая режим обмена, поступает в управляющий блок 4 из регистра 22 команд УВВ. После того, как канал готов к об мену данными, т,е. новые границы об на установлены, он выдает по режимной шине 25 сигнал, поступающий в управляющий блок 4. После этого упр ляющий блок 4 снова изменяет содерж мое счетчика 6 адреса, увеличивая его на единицу и получая тем саг-ым счетчике 6 адрес следующей команды УВВ, разрешает работу блока 2для прямого доступа в память при наличии признака цепочки команд в регистре 22 команд УВВ для получения следующего кода команд УВВ, настраи вает преобразователь 5 форматов дан ных на соответствующий режим обмена и разрешает работу блока 12 для управления обменом с каналом. При выводе блок 12 для управлени Обменом с каналом посылает запросы по шине 15 для запроса данных в канал 27, в ответ на которые из канал по шине 17 в преобразователь 5 форматов данных поступают символы данных. При заполнении преобразователя 5 из него в блок 12 поступает сигнал, по которому претфащается формирование запросов. Управляющий блок 4, получив из блока 12 для управления обменом с каналом сигнал о заполнении преобразователя 5 форматов данных, инициирует выдачу байтов из преобразователя 5-на шину 21 для пе редачи информации в УВВ через второ буферный регистр 9 по управляющим сигналам из блока 20 для управлен 1Я обменом с УВВ. При вводе байты с шины 18 для приема информации из УВВ поступают в преобразователь 5 форматов данных по управляющим сигналам из блока 20 для управления обменом с УВВ,По мере поступления байтов данных преобразователь 5 посылает управляющие сигналы в блок 12, который организует выдачу символов из преобразователя 5 через первый буферный регистр 13 по реверсивной информационной шине 17 в канал 27. Прием следующей команды УВВ, упомянутый ВЕзПие, осуществляется с шины 24 в блок 23 для хранения команд УВВ одновременно с выполнением текущей команды УВВ. Управляющий блок 4 разрешает передачу следующей команды в регистр 22 и ее выполнение под управлением блока 20 при двух условиях: при окончании текущей команды и при наличии в блоке 23 кода следующей команды в цепочке. Как уже отмечалось выше, блок 20 для управления обменом с УВВ обеспечивает выборку УВВ, передачу ему команды и выполнение этой команды. Этим определяется второй этап выполнения команды УВВ. Блок 20 начинает свою работу по сигналу из управляющегхз блока 4, когда адрес УВВ и код команды для передачи ему были заготовлены. При этом для команд обмена, пока происходит начальная выборка УВВ, управляющий блок 4 подготавливает блоки устройства и канал к обмену данными. Время готовности канала определяется самим каналом и не должно быть больше промежутков времени от момента начала работы блока 20 до поступления запросов от УВВ. Взаимосвязь с УВВ осуществляется блоком 20 с помощью шины 26 для обмена управляющей информацией с УВВ, шины 21 для передачи информации в УВВ и шины 18 для приема информации из УВВ. Информация по шине 21 или по Шине 18 поступает в соответствии с идентификаторами на шине 26, которые выдаются в определенной последовательности. Во время выборки по адресу, вьщаваемому из регистра 7 апреса УВВ через второй буферный регистр 9 на шину 21, находитЬй УВВ и в него передается код команды из регистра 22. Сбои, возникающие при начальной выборке, фиксируются в регистре 14 ошибок. Сюда же заносятся сбои,возникающие при взаимодействии устройства сопряжения с каналом. При возникновении сбойной ситуации блок 20 или блок 12 прекращает дальнейшее выполнение команды и формирует слово состояния устройства (ССУ) , В процессе начальной выборки в блоке 10 для сравнения адресов гфоизводится сравнение адреса,.посылаемого в УВВиз регистра 7, с адресом, поступающим от этого-УВБ,

При отсутствии сбоев блок 20 после-начальной выборки ожидает от УВВ поступления запросов на байты данных. При этом канал и устройство сопряжения должны быть готовы к обмену Байты данных поступают в преобразователь 5 форматов данных или выдаются из него под управлением блока 20. Обмен может заканчиваться по инициативе канала или УВВ. В первом случае сигнал окончания обмена поступает из канала через управляющий блок 4 в блок 20, который прекращает взаимодействие с УВВ, принимает от него в регистр 19 байта состояния УВВ конечный байт состояния и формирует ССУ с помощью управляющего блока 4 в регистре 8.

Во втором случае УВВ само присылает конечный байт состояния, по которому формируется ССУ в регистре 8,

Когда ССУ сформировано, управляющий блок 4 через блок 12 сообщает каналу 27 об окончании выполнения программы канала. При выполнении цепочки команд ССУ формируется после выполнения последней команды в цепочке, в регистре 8 слова состояния устройства собирается вся информация, имеющая отношение к процессу выполнения команды в момент ее окончания. Эта информация хранится в регистре 19 байта состояния УВВ, в регистре 14 ошибок, в регистре 7 адреса УВВ и в счетчике б адреса.

ССУ выдается по специальной команде, которая поступает в устройство сопряжения из канала 27. Код этой команды, подобно коду стартовой команды, принимается в регистр 16. Блок 12 дешифрирует ее и выдает сигнал в управляющий блок 4. По этому сигналу блок 4 и блок 12 разрешает посимвольную выдачу из регистр 8 слова состояния устройства по реверсивной информационной шине 17 в канал 27 через первый буферный регистр 13.

Испытания данного устройства сопряжения показали, что оно позволяе подключать к цифровой вычислительной машине, имеющей определенный интерфейс ввода-вывода, устройства вводавывода,, имеющие другой интерфейс, с использованием всех возможностей этих УВВ.

Созданное на основе описанного изобретения устройство для сопряжен селекторного канала ПРМ Минск-32 с устройствами ввода-вывода ЕС ЭВМ позволяет подключить к ЦВМ Минск-32 более совершенные УВВ, в том числе и накопители на магнитных дисках, без внесения изменений в ЦВУ:, что приводит также к повышению комплексной эффективности,

продлению сроков эксплуатации и более полному использованию ресурсов серийно выпускаемых ЦВМ.

Формула изобретения

Устройство для сопряжения устройств ввода-вывода с ЦВМ, содержащее управляющий блок, первый выход которого подключен к управляющему входу регистра слова состояния устройства, преобразователь форматов данных, первый управляющий вход которого связан со вторым выходом управляющего блока, первый выход преобразова5теля форматов данных подсоединен к . первому информационному входу, первого буферного регистра, а второй - к первому информационному входу второго буфернохх) регистра, выход которого соединен с шиной для переда0чи информации в устройство вводавывода, регистр адреса устройства ввода-вывода, подключенный своим информационным входом к каналу цифровой вычислительной машины через

5 шину адреса устройства ввода-вывода, первый выход регистра адреса устройства ввода-вывода связан со вторым информационным входом второго буферного регистра, первый вход управ0ляющего блока связан с первым выходом регистра команд устройства ввода-вывода, блок для сравнения адресов,шину для приема информации из устройства ввода-вывода и шину для обмена управ

5 ляющей информацией с устройством ввода-вывода, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок для прямого доступа в память, блок для управ0ления обменом с каналом, блок для управления обменом с устройством ввода-вывода, блок для хранения команд устройства ввода-вывода, регистр команд канала, счетчик адреса, ре5гистр байта состояния устройства ввода-вывода, регистр ошибок, реверсивная информационная шина, шина для запроса управляющей информации, шина для запроса данных, шина адреса,

0 режимная шина и шина для приема команд устройства ввода-вывода,причем выход первого буферного регистра сое.цинен с каналом через реверсивную информационную шину, связанную также

5 с первым информационным входом преобразователя форматов данных и с входом регистра команд канала, второй выход управ.пяющего блока подсоединен к управляющему входу блока для прямого доступа в память, первый и вто0рой информационные входы которого связаны с первым счетчиком адреса и со вторым выходом регистра адреса устройства ввода-вывода соответственно, управляющий вход регистра адрес а

устройства ввода-вывода подключен к первому выходу блока для управления обменом с каналом,-, а третий выход к первому информационному входу регистра слова состояния устройства, первый выход регистра адреса устройства ввода-вывода подсоединен также к первому входу блока для сравнения адресов, второй вход которого соединен с устройством ввода-вывода через tuHHy для приема информации из устройства ввода-вывода,подкл5оченную также ко второму информационному входу преобразователя форматов данных и к информационному входу peiTicxpa байта состояния устройства ввода-выводаf выход блока, для сравнения адресов связан с первы входом блока для управления обменом с устройством ввода-вывода, второй вход управляющего блока, второй управляющий вход преобразователя форматов данных и управляющие входы второго буферного регистра и регистр ошибок подсоединены к первому выходу блока ,цля управления обменом с устройством ввода-вывода, второй и третий входы блока Д.ЛЯ управления обменом с устройством ввода-вывода,который подключен к устройству вводавывода через шину ,для обмена управляющей информацией с устройством ввода-выводаf соединены, соответственно, с первым выходом регистра байта состояния устройст-ва ввода-вывода и вторым выходом регистра команд устройства ввода-вывода,второй информационный вход регистра слова состояния устройства связан со вторым выходом счетчика адреса, управляющий вход которого, а также управляющий вход блока для хранения команд устройства ввода-вывода подсоединены к первому выходу управляющего блока, ин(1юрмационные входы блока для хранения команд устройства ввода-вывода и счетчика адреса подсоединены к KaHaJry через шину дпя приема команд устройства ввода-вьшода, выход блока, для хранения команд устройства ввода-вывода подключен к информационног-ду входу регистра команд устройства ввода-вывода,,третий четвертый и пятый,выходы управляющего блока связаны, оэответственно, с первым входом блока для управления обменом с каналомр подсоединенного

к каналу через шину для запроса данHHKf. с четвертым входом блока для управления обменом с устройством (a-вывoдa и с первым управляюгоим входом регистра команд устгройства ввода-БЫвода, третий вход управляющего блокар сое.1шненного с каналом через режимную шину, подключен ко втоpoiiiy выходу блока дпя управления обменом с каналом, третий выход регистра , команд устройства ввода-вывода связан с третьим информационным входом второго буферного регистра, третий и четвертый информационные входы рестЕстра слова состояния устройства подсоединены, соответственно, ко второму выходу регистра байта состояния устройства ввода-вывода и к выходу регистра ощибок, соединенного своим информационны входом с третьим выходом блока для управления обменом с каналом, выход регистра слова состояния устройства подключен ко второму информационному входу первого буферного регистра, управляющий вход которого связан с четвертым выходом блока для управления обменом с каналом, второй и третий входы блока для управления обменом с каналом подсоединены к выходу регистра команд канала и к третьему выходу преобразователя форматов данных соответственно, второй и третий выходы блока для управления обменом с устройством ввода-вывода соединены, соответственно, со вторым управляющим входом регистра команд устройства ввода-вывода и с ynpaB:|s ляющим входом регистра байта состояния устройства ввода-вывода,первый выход блока для прямого досггупа в память связан с каналом через шину для запроса управляющей информации, а второй - через тину адреса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 14 3400372, кл. 340-,172,5, опублик. 1965.

2.Коммутатор магнитных дисков. Техническое описание, часть I, ПЭЗ.057,034 TOlf редакция 1-72, 19-7

3.Отч;ет АИСТ/50 от 15.03.69. Организация связи с устройствами ввода-вывода в АИСТ-1, Сибирское отделение АН СССР, вычислительный ,центр, проект -йИСТ (гфототип) .