Мультиплексный канал Советский патент 1980 года по МПК G06F3/04 

(54) МУЛЬТИПЛЕКСНЫЙ КАНАЛ

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных машинах для ввода-вывода информации.

Известен мультиплексный канал, в состав которого входит блок памяти подканалов, соединенный с блоком сопряжения с вычислительной машиной, подключенным к регист-. ру адреса данных, соединенному с блоком совпадения, регистру кода операций, регистру признаков, счетчику массива данных, соединенных с блоком управления, связанным с блоком сопряжения с устройствами вводавывода, регистр адреса шаблона, триггеры достижения значимости данных и числа повторений, подключенные к блоку управления и блоку сопряжения с вычислительной машиной, регистр данных, соединенный с блоком сопряжения с вычислительной машиной и блоком переключения и триггер редактирования, подключенный к блоку управления, причем блок памяти редактирующих символов, соединенный с блоко.м переключения, подключен к блоку сопряжения с устройствами ввода-вывода, к блоку управления редактирующих символов, к блоку совпадения и регистру шаблона с блоком управления.

счетчиком числа повторений, подключенным к регистру шаблона 1.

Недостатком известного канала является невысокая пропускная способность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является канал, содержащий блок сопряжения с процессоро.м, выход которого соединен с первы.м входом регистра управления, второй вход которого соединен с первым входом регистра обмена и выходом блока сопряжения с

10 внешними устройствами, вход которого соединен с первым и третьим выходами регистра управления, первым выходом регистра обмена и первыми входами блока сопряжения с процессором и блока местной памяти, второй вход которого через блок управления

обрашениями соединен со вторым выходом регистра управления, третий выход которого через блок модификации адресов и счета данных соединен с третьим входом блока местной пздмяти и первым входом блока сопряжения с оперативной памятью, второй вход которого соединен с выходом блока местной памяти, с третьим входом регистра управления и вторым входом регистра обмена, третий вход которого соединен с выходом блока

сопряжения с оперативной памятью и с четвертым входом регистра управления, второй выход которого соединен с третьим входом блока местной памяти, блок управления видами циклов местной памяти, входы которого соединены со вторым и четвертым выходами регистра управления и с выходом блока управления обращениями, а выход блока управления видами циклов памяти соединен с четвертым входом блока местной памяти 2.

Основным недостатком является отсутствие в данном канале возможности совмещения обменов с программным управлением приемом и выдачей информации сразу для всех или нескольких подключенных внешних устройств, что снижает быстродействие канала.

Цель изобретения - повышение быстродействия канала.

Указанная цель достигается тем, что в канал, содержащий последовательно соединенные первый блок сопряжения, являющийся блоком сопряжения с процессором, блок управления, второй блок сопряжения, являющийся блоком сопряжения с оперативной памятью, подключенный через регистр обмена к третьему блоку сопряжения, являющемуся блоком сопряжения с внешними устройства.ми, и через четвертый блок сопряжения, являющийся блоком сопряжения с регистровой памятью, к блоку регистровой памяти, введены блок триггеров, первый и второй регистры конца массива, первый и второй регистры готовности, буферный регистр готовности и блок совпадения, соединенные с первым блоком сопряжения, причем первый регистр готовности подключен к блоку управления и к буферному регистру готовности, второй регистр готовности подключен к регистру обмена, а блок совпадения подключен к четвертому блоку сопряжения и регистру обмена.

Предлагаемый канал может работать в селекторном и мультиплексном режимах. Селекторный режи.м используется для выполнения служебных обменов с подключаемым к каналу устройством сопряжения с внешними устройствами на фоне мультиплексного обмена или для выполнения собственно селекторных обменов с одним из подключенных внешних устройств. Мультиплексный режим является основным рабочим режимом канала и обеспечивает полную автономность работы канала по отнощению к работе программы.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого мультиплексного канала.

Мультиплексный канал состоит из первого блока 1 сопряжения, второго блока 2 сопряжения, блока 3 управления, регистра 4 обмена, блока 5 регистровой памяти, четвертого блока 6 сопряжения, блока 7 совпадения, третьего блока 8 сопряжения, буферного регистра 9 готовности, первого регистра 10 готовности, второго регистра 11 готовности, первого регистра 12 конца массива, второго регистра 13 конца массива, блока 14 триггеров.

Второй блок 2 сопряжения соединен двуS сторонней связью с блоком 15 оперативной памяти. Первый блок 1 сопряжения соединен через блок 3 управления со вторым блоком 2 сопряжения, который подключен через регистр 4 обмена к третьему блоку 8 сопряжения и через четвертый блок 6 сопряжения 0 к блоку 5 регистровой памяти. Блок 14 триггеров, первый и второй регистры 12 и 13 конца массива, первый и второй регистры 10 и 11 готовности, буферный регистр 9 готовности и блок 7 совпадения соединены с первым блоком 1 сопряжения. Первый регистр 10 готовности подключен к блоку 3 управления и к буферно.му регистру 9 готовности, второй регистр 11 готовности подключен к регистру 4 обмена, а блок 7 совпадения подключен к четвертому блоку 6 сопряжения и регистру 4 обмена.

В составе блока 15 оперативной памяти выделены буферная зона 16 исходных данных, первая буферная зона 17 конечных значений управляющих слов, вторая буферная зона 18 конечных значений управляющих слов. Управляющие входы каждой зоны соединены с выходами второго блока 2 сопряжения.

Первый блок 1 сопряжения служит для сопряжения с процессором, второй блок 2 0 сопряжения служит для сопряжения с блоком 15 оперативной памяти, третий блок 8 сопряжения служит для сопряжения с внешними устройствами, четвертый блок б сопряжения служит для сопряжения с блоком 5 регистровой памяти.

5 В процессе работы программы процессор (на чертеже не показан) формирует заказы на обмен с внешними источниками в виде двух управляющих слов (УС-1 и УС-2) для каждого ВУ (для каждого подканала).

В составе управляющих слов для мультиплексного режима об.мена задаются начальный адрес зоны блока оперативной памяти, с которой должен производиться обмен инфор.мацией, количество слов инфор.мации, режим обмена, например, массивом или цепочкой одиночных величин и различные служебные признаки, необходимые каналу при обмене. Формируе.мый процессором массив управляющих слов для всех или нескольких внешних устройств загружается в специально выделенную для этого область блока 15 оперативной памяти, а затем - в буферную зону 16 исходных данных, без остановки работы канала.

Сообщение каналу со стороны процессора о факте занесения новых заказов на обJ мен производится путем записи в буферный регистр 9 готовности слова, где позиционным кодом указываются номера подканалов, по которым необходимо произвести обмен в

соответствии с управляющими словами УС-1 и УС-2 в буферной зоне 16 исходных данных и путем установки в «1 специального служебного триггера в блоке 14 триггеров.

В начале работы пуск мультиплексного канала производится по специальной команде процессора посредством инициации блока 3 управления, который в дальнейшем самостоятельно реализует временную диаграмму работы мультиплексного канала. Обращения со стороны программы к каналу идентифицируются посредством анализа различных служебных признаков, записываемых программой в блок 14 триггеров.

Если программа загрузила массив управляющих слов и сообщила об этом каналу, то в ходе реализации временной диаграммы канала в результате анализа служебного признака в блоке 14 триггеров происходит перепись содержимого буферного регистра 9 готовности в первый регистр 10 готовности. В этом адресуемом регистре в дальнейшем хранятся номера сформированных заказов на обмен по подканалам, но еше не принятым к исполнению.

В начале работы, когда обмены по подканалам не производились, происходит передача первого регистра 10 готовности во второй регистр 11 готовности, отображающий позиционным кодом наличие в канале заказов, принятых к исполнению. Содержимое второго регистра 11 готовности передается в устройство сопряжения (на чертеже не показано) через регистр 4 обмена и третий блок 8 сопряжения. В устройстве сопряжения значение регистра готовности программы должно являться основным управляющим словом, которое разрешает включать блоки связи с соответствующими внешними устройствами.

При обмене первы.м слово.м по како.му-то подканалу в соответствии с управляющими словами УС-1 и УС-2, выбираемыми из буферной зоны 16 исходных данных в блок 3 управления через второй блок 2 сопряжения, происходит запись (считывание) слова информации в (из) блок 15 оперативной памяти и модификация этих управляющих слов УС-1 и УС-2.

При этом гасится соответствующая «1 в первом регистре 10 готовности, отображающем наличие в блоке 15 оперативной памяти сформированных заказов, но еще не принятых к исполнению.

Текущее значение управляющих слов УС-1 и УС-2 записывается теперь уже для сокращения временных затрат при обменах в специальный блок 5 регистровой памяти, откуда в ходе дальнейших обменов по этому подканалу оно извлекается в блок 3 управления и куда после модификации обратно записывается.

Таким образом, перепись всей управляющей информации для всех подканалов, по которым сформированы заказы на обмен

(.массив УС- и УС-2) в буферной зоне 16 исходных данных, в блок 5 регистровой памяти, происходит последовательно по мере вступления в обмен подканалов, что также сокращает временные затраты канала, ибо в случае большого числа вновь сформированных заказов, перепись всех их из буферной зоны 16 исходных данных в блок 5 регистровой памяти на фоне текущих обменов с внешними устройствами заняла бы значительное время и .могла бы помешать O обменам, так как в установившемся режиме обмен информацией происходит в реальном масштабе времени по инициативе внешних устройств.

Обмен единицей информации с устройством сопряжения, к которому подключены внешние устройства, происходит в два этапа. На первом этапе из устройства сопряжения передается номер внешнего устройства, выбранного блоком приоритета устройства сопряжения с внешними устройства.ми (на 0 чертеже не показано). Если этот номер соответствует одному из разрешенных, зафиксированных во втором регистре 11 готовности, то он фиксируется в блоке 7 совпадения и по этому значению в четвертом блоке 6 сопряжения формируется адрес регистра блока 5 регистровой памяти, по которому текущее значение УС-1 и УС-2 выбирается в блок 3 управления.

На втором этапе происходит собственно передача слова информации из (в) выбранного подканала устройства сопряжения на регистр 4 обмена и далее в блок 15 оперативной памяти через второй блок 2 сопряжения по адресу, зафиксированному в блоке 3 управления. Значение УС-1 и УС-2 модифицируется и записывается в блок 5 регистровой памяти по адресу, определяемому но.мером подканала, зафиксированном в блоке 7 совпадения. На этом второй этап и цикл обмена одной единицей информации заканчивается. Далее происходит обмен словом в общем случае уже с любым подканалом. Если программа подготовила новые заказы на обмен (массив УС-1, УС-2), она, не прерывая работы канала, загружает этот массив в буферную зону 16 исходных данных и сообщает каналу о новых заказах записью 5 НОВОГО содержимого в буферный регистр 9 готовности и в блок 14 триггеров. Сам канал в процессе работы анализирует признаки новых обменов и производит соответствующее суммирование содержимого буферного регистра 9 готовности и первого регистра 10 готовности. Результат остается в первом регистре 10 готовности и используется для организации работ по вводу новых заказов на обмен.

Обмен с внещними устройствами происходит, как правило, массивами слов. Конец

массива может задавать или программа или

само внешнее устройство. В обоих случаях

при обмене последним словом массива по какому-то подканалу происходит гашение соответствующей «1 во втором регистре 11 готовности и установка «1 в первом регистре 12 конца массива или втором 13 в зависимости от того, какой регистр свободен от обращения со стороны программы. В буферную зону конечных значений управляющих слов соответственно первую 17 или вторую 18 заносится последнее текущее значение управляющих слов. Первый и второй регистры 12 и 13 конца массива являются адресуемыми со стороны программы, которая, не прерывая работы канала, может считать содержимое регистров 12 и 13 конца .массива и определить набор подканалов, по которым уже выполнены заказы на обмен. По этим (выполненным) заказам программа .может, не прерывая обменов каналов, обратиться в буферные зоны конечных значений, первую 17 или вторую 18, где в определенных ячейках, определяемых номером подканала, записаны конечные значения управляющих слов. Это необходимо, например, когда длину массива задает внещнее устройство. Таким образом, наличие трехуровневой памяти управляющих слов (буферная зона 16 исходных данных, блок 5 регистровой памяти, буферная зона 17 и 18 конечных значений управляющих слов) обеспечивает работу подканалов в масщтабе реального времени. Так, при выполнении текущего обмена управляющая информация (УС-1, УС-2) размещается в блоке 5 регистровой памяти. При этом, параллельно с выполнением текущего обмена, управляющая информация для следующего обмена заносится в буферную зону 16 исходных данных, а после его выполнения аппаратно переписывается в блок 5 регистровой памяти. В то же время информация об окончившемся обмене выводится не в блок 5 регистровой памяти, а в буферную зону 17 или 18 конечных значений управляющих слов, что и обеспечивает возможность приема в блок 5 регистровой памяти новой управляющей информации,не ожидая включения програ.ммы управления об3меном. Использование двух равноправных буферных зон 17 и 18 конечных значений управляющих слов позволяет записывать информацию об окончивще.мся обмене (состояние обмена) в буферную зону 17 конечных значений управляющих слов, если обе зоны - 17 и 18 свободны (для данного подканала) и нет обращения к зона.м 17 и 18 со стороны программы,или в буферную зону 18 конечных значений управляющих слов, если программа обращается к буферной зоне 17 конечных значений управляющих слов или ячейка в зоне 17 для данного подканала занята. Совокупностью всех этих факторов обеспечивается существенное повышение быстродействия мультиплексного канала. Формула изобретения Мультиплексный канал, содержащий последовательно соединенные первый блок сопряжения, блок управления, второй блок сопряжения, подключенный через регистр об.мена к третьему блоку сопряжения и через четвертый блок сопряжения к блоку регистровой памяти, и блок оперативной памяти, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия канала, в него введены блок триггеров, первый и второй регистры конца .массива, первый и второй регистры готовности, буферный регистр готовности и блок совпадения, соединенные с первым блоком сопряжения, причем первый регистр готовности подключен к блоку управления и к буферно.му регистру готовности, второй регистр готовности подключен к регистру обмена, а блок совпадения подключен к четвертому блоку сопряжения и регистру обмена. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 497578, кл. G 06 F 3/04, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР Л 525079, кл. G 06 F 3/04, 1976 (прототип).