Многоканальное устройство для подклю-чЕНия иСТОчНиКОВ иНфОРМАции K ОбщЕйМАгиСТРАли Советский патент 1981 года по МПК G06F9/50 G06F13/36 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в многопроцессорных вычилительных системах, у которых внутренний и внешний обмен информацией организован с помощью общих магистралей.

Известны устройства для подключения источников информации к общей магистрали, содержащие цепь кольцевого опроса и триггеры подключения к магистрали, соединённые выходами с сигналами подключения к магистрали, (в известном устройстве триггеры подключения к магистрали названы триггерами занятия магистрали). Источниками информации являются процессорБ вычислительной cиcтe вы, которые обращаются к модулям ЗУ с помощью общей магистрали. Выбор очередного П1)оцессора для подключения к магистрали осуществляется .сигналом опроса, который образуется в приоритетном процессоре и pacnjpocTраняется по цепи кольцевого опроса до тех пор пока не обнаружится заявка на подключение к магистргши от соответствующего процессора. После этого с помощью триггера подключения к магистрали происходит сцепление с магистралью и сеанс обмена с требуемым модулем ЗУ. Затем после окончания сеанса обмена ответным сигналом из ЗУ сбрасывается триггер подключения к магистрали и -опять начинается опрос заявок с приоритетного процессора l.

Недостатком этих устройств являются большие затраты времени на

0 распространение сигнала опроса по цепи кольцевого опроса, что снижает пропускную способность магистрали.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

5 многоканальное устройство для подключения источников к общей магистрали, содержащее в каждом канале генератор сигналов кольцевого опроса, узлы формирования сигналов обмена

0 (триггеры подключения к магистргши) и переключатели сигналов опроса, KaiKpnK из которых соединен с собственной шиной заявок, переключатели сигнгшов опроса соединены между со5бой в кольцо с помощью входных и выходных шин кольцевого опроса образуя цепь кольцевого опроса, а каждый генератор сигналов опроса соединен с выходом сборки заявок (ши0 иой наличия заявок). Опрос и обслуживание заявок в данном устройстве происходит по кольцу, начиная с младшего по номеру канала и кончая им же. При нешичии заявок генератор сигналов опроса в младшем канале вырабатывает сигнал кольцевого опроса, который с помощью, цепи кольцевого опроса последовательно опрашивает все каналы. Достигнув канала, в котором имеется заявка, сигнал опроса подключает на определенное время источник информации к магистрали и после завершения обмена распространяется дальше, и т.д. пока не достигнет канала, в котором он выработался. Если к этому моменту времени нет заявок, то сигнал опроса исчезает, а если есть, то регенерируется, и начинается ранее описанный процесс обслуживания, заявок f2j.

Таким образом, обслуживание заявок происходит по кольцевому опросу, причем время опроса канала без заявки определяется временем срабатывания переключателя сигнала опроса. Вр мя задержек от конца одного сеанса обмена до начала другого может быть довольно существенным и линейно зависит от числа каналов.

Кроме того, данное устройство работает только в синхронном режиме. Это значит,что заявки по всем канала подаются в одном такте,что требует о щей синхронизации для всех источнико информации.Если же подавать заявки в непрерывном времени (асинхронно) { то в любом канале возможно практически одновременно образование сигнала подключения к магистрали и вьщача в соседний сигнала опроса. Это может привести к одновременному подключению к магистргши двух источников информации , что равносильно отказу устройства.

Недостатками данного устройства являются:

а)низкая пропускная способность магистрали из-за больших задержек при переключении магистрали с одного источника информации на другой;

б)узкая область применения, так как устройство может работать только в синхронном режиме.

Цель изобретения - увеличение пропускной способности магистрали и расширение области применения устройства путем обеспечения возможности работы в асинхронном режиме.

Эта цель достигается тем, что .в многоканальное устройство, содержащее элемент ИЛИ, входы которого сое динены с входньо ш шинами сигналов заявок, генератор опроса, подключенщлЛ первым входом с выходом элемен-. та. ИЛИ и М каналов опроса, каждый из которых включает триггер, соединенный нулевым входом с соответствую.щим входом элемента ИЛИ, единичным выходом - с соответствукицей выходной

шиной подключения к магистрали, а единичным входом - к шине логической единицы, в каждый канал опроса введены элемент И и узел .предварителного выбора заявки, причем первый выход генератора опроса соединен с первым входом первого узла предварительного выбора заявки, первый выход i-го узла предварительного выбора заявки подключен к первому входу (i+l)-ro узла предварительного выбора заявки, первый выход М-го узла предварительного выбора заявки соединен с вторым входом генератора опроса, вторые входы узлов предварительного выбора заявки подключены к соответствующим входс1М элемента ИЛИ, второй выход узла предварительного выбора заявки каждого канала опроса соединен с первым входом элемента И дрго же канала опроса, а третий . .ВХОД - с нулевым выходом триггера того же канала опроса и соответствующими входами элементов И- других каналов опроса, выход элементов И каждого канала опроса подключен к сихнронизирующему входу триггера того же канала опроса (i 1, М-1), а также тем, что узел предварительного выбора заявки содержит триггер два элемента И и элемент задержки, причем единичный вход триггера соединен с шиной логической 1, синхронизирующий, вход - с первым входом узла и через элемент -задержки - с первым входом второго элемента И, второй вход которого, соединен с нулевым выходом триггера, а выход - с первым выходом узла, первый вход первого элемента И подключен к второму входу узла, второй вход - к третьему входу узла, а выход - к инверсному нулевому входу триггера, прямой выход триггера является вторым выходом узла.

На чертеже изображена функциональная -схема предлагаемого устройства.,.,

Устройство содержит В Каждом канале опроса узел 1 предварительного выбора заявки, элемент И 2, триггер 3, а также входные шины 4 сигнала заявки, выходные шины 5 подключения к магистрали, входную шину б кольцевого опроса и выходную шину 7 кольцевого опроса, генератор 8 опроса и элемент ИЛИ 9.

Генератор 8 сигналов опроса и все узлы 1 предварительного выбора заявки соединены между собой в кольцо с помощью входных и выходных шин б и 7 кольцевого опроса. При этом генератор 8 включен между первым и последним узлёъми предварительного выбора заявки.

Каждый узел 1 предварительного выбора заявки состоит из триггера 10, первого элемента И 11, второго элемента И 12 и элемента 13 задержки, Генератор В сигналов опроса состоит из триггера 14, элемента И-НЕ 1 и элемент. 16 задержки. Устройство работает следующим образом. Триггер 3 служит для подключения источников информации к магистрали, триггер 10 служит для фиксирования заявки-, которая осуществляется в следукндем цикле обслуживания. Триггер 10 устанавливается в 1 по положительному фронту сигнеша опроса, который подается на синхронизирующий вход при наличии единичного сигнала заявки. С помощью элемента И 11 триггер 10 сбрасывается нулевым сигНс1лом заявки, либо сигналом подключения к магистр 1ли. Элемент И 12 слу жит для выдачи положительного фронта опроса соседнему узлу 1 посредством входной и выходной шины б и 7 кольцевого опроса. С помощью элемента 13 задержки обеспечивается коррек тность в работе узла 1 в синхронном режиме работы, заключающаяся в том, что независимо от времени прихода заявки и фронта опроса либо триггер 10 устанавливается в 1, либо фронт опроса распределяется дальше. Действительно, так как переключение триггера 10 происходит с задержкой, то несмотря на наличие заявки в данном канале на выходе элемента И 12 появляется ложный сигнал опроса. Наличие элемента задержки устраняет эту опасность, не ограничивая порядок появления заявок и фронта опроса на входс1Х данного узла-1. Величина задержки элемента 13 должна быть больше задержки переключения триггера 10 Элемент 16 зсщержки в генераторе 8 сигналов опроса обеспечивает асинхронный режим его работы. Если нет заявок, то триггер 14 находится в состоянии 1, а все остальные триггеры в состоянии.О. Появление заявки хотя бы на одной из шин 4 приводит к переключению триггера 14 генератора 8 в нулевое состояние и образованию на выходе генератора В положительного фронта опроса, который поступает на триггер 10 и через элемент 13 задержки на вход элемента И 12 узла 1. Бсл на шине 4 сигнала заявки в первом :канале нет заявки, то тригге 10 останется в нуле, а фронт опроса через э.лемёнт 13 задержки, элемент И 12, а также выходную и входную шины кольцевого опроса поступает в соседний узел 1. В случае нали чия единичного сигнала на шине 4 первого канала фронт опроса переклю чает триггер 10 в 1 и дальше не распространяется. Лереключение триг гера 10 в 1 вызывает с помощью эл мента И 12 переключение в 1 триггера 3, что в свою очередь приводит с помощью элемента И 11 к сбросу триггера 10 в данном канале и образованию фронта опроса на выходе элемента И 12 для предварительного выбора очередной заявки. Таким образом, практически одновременно с сеансом обмена первого источника информации происходит опрос очередной заявки. В том узле предварительного выбора заявки, где имеет место заявка, т Зиггер 10 устанавливается в 1, подготовив в своем канале элемент И 12 для переключения триггера 3 в 1 по окончании текущего сеанса обмена. Далее процесс распространения фронта опроса прекращается до тех пор, пока не сбросится единичный сигнал на шине 4 сигнала заявки первого канала, что приводит к сбросу триггера 3 и к концу данного се.анса обмена. Если очередная заявка выбрана в одном из узлов предварительного выбора заявки, то сброс триггера 3 первого канала с задержкой элемента И 2 приводит к переключению в 1 аналогичного триггера в этсяч канале. В результате одноименный источник информации подключается к магистрали, сбрасывается второй триггер 10 в канале, и обр азуется очередной фронт опроса в следующий канал. Подобный процесс продолжается до тех пор, пока фронт опроса не вернется на второй вход генератора В опроса, переключив его триггер 14 в 1. Если на входах элемента ИЛИ 9 имеется хотя бы одна заявка, то триггер генератора 14 через элемент 16 задержки с помощью элемента И-НЕ 15 переключится в О и выдает новый фронт опроса в первый канал. Если к моменту прихода фронта опроса на второй вход генератора 8 все заявки находятся в нуле, то триггер 8 устанавливается в 1 и очередной фронт опроса не вырабатывается до прихода очередной заявки. Далее процесс обслуживания повторяется. Таким образом, совмещение, времени обслуживания предыдущей заявки с -j временем выбора следукядей позволяет сократить время перехода от одного обслуживания к другому, а это в свою очередь позволяет повысить пропускную способность магистрали, а значит и производительность многопроцессорной вычислительной системы, у которой процессоры соединены с общей памятью с помощью магистргшей, Асинхронный режим работы устройства дает возможность каждому источнику информации, будь то процессор или же внешнее устройство, иметь собственную синхронизацию. Это позволяет подключить к магистрали разнородные источники информации,что увеличивает гибкость и функциональные возможности вычислительной системы.