Устройство для согласования интер-фЕйСОВ Советский патент 1981 года по МПК G06F3/04 

1

Устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано в управляющих вычислительных комплексах, используквдих интерфейс общая шина и содержащих периферийные устройства, использующие другие интерфейсы.

Известны устройства для сопряжения, содержащие дешифратор, регистр управления, блок выполнения прерывания, блок обмена, коммутатор переключатель, блоки усиления, первый из которых соединен с общей шиной ЭВМ, йторой - с общей шицой периферийной системы.

Эти устройства позволяют сопрягать интерферийную магистраль, предназначенную для подключения периферийных устройств, с общей шиной ЭВМ 1

Недостатком этих устройств является низкая пропускная способность вследствие отсутствия.возможности прямого обращения программы ЭВМ к любому периферийному устройству без учета занятости остальных устройств подключенных к той же интерфейсной магистрали. Кроме того, известное . устройство требует промежуточной буферизации данных,и команд перифе , . 2.

рийной системы во внутренних ре гистрах- устройства. Указанные недостатки усложняют программы обршчения к периферийным устройствам и сниждют быстродействие обмена с ними.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для сопряжения периферийной системы в ЭВМ, содержащее де0шифратор, блок обмена, блок выполне-. ния прерывания, блоки усиления, первый из которых соединен с общей шиной вычислительного комплекса, второй - с шинами интерфейса периферий5ных устройств, первый вход первого блока усиления соединен с выходом блока выполнения прерываний, первый и второй выходы первого блока усиления соединены соответственно с пер0вым входом дешифратора и первым входом блока выполнения прерываний, первый выход блока обмена соединен с первым входом дешифратора 2}.

Однако данное устройство характе5ризуется низкой пропускной способ11ОСТЫО, так как оно не предусматривает независимого программного обращения к периферийным устройствам сопрягаемого с общей шиной интерфейса, такого же, как и периферийным устройствам, подключенным непосредственно к общей шине. Программное обращение к периферийным устройствам сопрягаемого -интерфейса осуществляется через групповое устройство, имеющее собственные адресуемые регистр управления и схему инициирования и чтения запросного слова прерывания. Наличие группового устройст ва существенно усложняет програкплное обращение к подключенным через него периферийным устройствам, особенно в случае многопрограммного режима работы вычислительного комплекса, так как дополнительно необходимым ряд программных действий для исключения возможности возникновения конфликтных ситуаций при обслуживании подключенных устройств. Усложняет программы в этом устройстве также то, что сигналы ответа (признаки результата операции от различных периферийных устройств и регистров) считываются программой t; одного общего регистра и что разрешение-запрет прерывания устанавливается одновременно на все периферийные устройства. Кроме того, работа с периферийными устройствами осуществляется только с использованием прерываний.

Цель изобретения - повышение пропускной способности устройства, а также расширения его функциональных возможностей для упрощения программного обеспечения ЭВМ и повышения

гибкости управления.

1- Поставленная цельдостигается тем, что в устройство, содержащее блоки усиления первого и второго интерфейсов, входы-выходы которых являются- соответствующими входами-выходами устройства, блок прерываний

соответственно соединенный первым входом и выходом с первыми выходом и входом блока усиления первого интерфейса, вторые вход и выход которого подключены соответственно к первым выходу и входу блока обмена, третий вход - к выходу коммутатора, а третий, четвертый, пятый и шестой выходы - соответственно к первому входу блока вьщачи управлянлдих сигналов, входу селектора и первым входам дешифратора и приемного регистра данHbix, вторым входом соединенного со вторым выходом блока.обмена,, третий, четвертый выходы и второй вход квторого соединены соответственно с первым входом коммутатора, вторым входом блока выдачи управляющих сигналов и выходом селектора, а пятый выход блока обмена - ко второму входу дешифратора, первым выходом соединенного с первым входом блока усиления второго интерфейса, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу блока выдачи управляющих сигналов и первому выходу приемного регистра данных, а первый

выход - ко второму входу коммутатора, введены блок приоритета, шифратор и блок регистров команд и , причем первый и второй выходы блока регистров команд и состояний соединены соответственно с первым входом блока приоритета и третьим входом коммутатора, первый и второй входы - соответственно со вторыми выходами дешифратора и приемного регистра данных, а третий вход - со вторыми входами блока усиления второго интерфейса и блока приоритета, первым выходом подключенного ко второму, входу блока прерываний, а вторым выходом - через шифратор к четвертому входу коммутатора.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит дешифратор 1,предназначенный для формирования сигналов выборки устройств, подключенных ко второму интерфейсу, и их регистров команд и состояний, блок 2 обмена, выполняющего процедуры, предусмотренные алгоритмом первого интерфейса; блок 3. прерыв.аний; реализующий операции прерывания программы ЭВМ; блок 4 усиления первого интерфейса, блок 5 усиления второго интерфейса, приемный регистр 6 данных, осуществляющий прием и трансляцию данных первого интерфейса на линии данных второго интерфейса или на соответствующий регистр команд исостояний; коммутатор 7,. осуществляющий выдачу на шины данных первого интерфейса информации с шин второго интерфейса, шифратора и с регистров команд и состояний; селектор 8, опознающий на адресных первого интерфейса адреса, присвоенные устройствам второго интерфейса, и разрешающий работу блока обмена; блок 9 выдает управлягадих сигналов, предназначенный для формирования из кодов операций и младших адресов первого интерфейса соответствующих управляющих сигналов второго интерфейсау блок 10 регистров команд и состояний, содержащий по одному регистру на каждое устройство, .подключаемое ко второму интерфейсу,шифратор 11, преобразующий номер выбранного устройства вектор прерывания программ ЭВМ; блок 12 приоритетов, обеспечивающий выбор наиболее приоритетного запроса на обслуживание из вйёх запросов, поступающих от устройств, подключенных ко второму интерфейсу.

Первый интерфейс представляет собой унифицированную систему магистральных связей между процессором, оперативной пё1мятью и периферийными устройствами. Связь между устройствами, участвующими в операции

обмена, осуществляется по асинхронному принципу.,

Второй интерфейс представляет собой унифицированную систему магистральных связей для даннйх и управлянвдих сигналов и радиальных связей для сигналов выборки устройств и признаков готовности. Связь между центр ьной и периферийной частями интерфейса осуществляется под управлением центральной части.

Каясдому устройству, подключенному ко второму интерфейсу, соответствуют два адреса-на адресных шинах первого интерфейса: адрес регистра команд и состояний и адрес регистра данных. Устройство осуществляет обмен данными между ЭВМ, используюв1ей первый интерфейс, и устройствами, подключенными ко второму интерфейсу, как в режиме программного обмена, так и в режиме прерываний

В режиме программного обмена устройство работает следующим образом.

Как правило, перед обращением к внешнему устройству осуществляется опрос готовности этого устройства с помощью кЬманд чтения состояния соответствующего регистра в блоке 10 регистров команд и состояний. С этой целью ЭВМ через усилители 4 первого интерфейса выдает- адрес регистра команд и состояний требуемого устройства, подключенного ко второму интерфейсу. Дешифратор 1 формирует из полученного адреса сигнал выборки поступающий в блок 10.

Одновременно селектор в определяет принадлежность адреса, выданного по первому интерфейсу, к диапазону адресов устройств; подключенных ко второму интерфейсу, и запускают в работу блок 2 обмена, который обеспечивает чтение выбранного регистра команд и состояний в ЭВМ, через коммутатор 7 и усилители 4 первого интерфейса, причем состояние разряда, соответствующего готовности устройства, считывается непосредственно с радиальной шины готовности заданного устройства. Если разряд готовности будет в 1, то ЭВМ пере.ходит к выполнению операции обмена информацией с соответствующим устройством, подключенным ко второму интерфейсу, если, же разряд готовности будет в О, то ЭВМ пераоди чески повторяет операцию чтения этого регистра команд и состояний до получения 1,. в разряде готовности. При чтении регистров команд и состояний никакие управляющие сигналы во второй интерфейс не выдаются.

Выдача или прием информации с ;Устройства, подключенного ко второму интерфейсу, осуществляется одной командой ЭВМ подключенной к первому интерфейсу.

При вьщаче информации адрес устройства, подключенного ко второму интерфейсу, поступает на селектор 8, дешифратор 1 и на блок 9 выдачи управляющих сигналов, данные через усилители 4 первого интерфейса на вход приемного регистра 6 данных и код операции записи - на блок 9 и блок 2 обмена.

По сигналу селектора 8 блок 2 обмена заносит код данных в приемный регистр 6 и запускает в работу дешифратор 1 и блок 9. Данные с приемного регистра 6 через усилители 5 поступают на линии данных второго интерфейса. Дешифратор 1 выда5ет во второй интерфейс сигнал выборки устройства, соответствующего принятому адресу. По коду операции и состоянию младших разрядов адреса блок 9 формирует последовательность

0 сигналов, которые записывают в устройство, для которого имеется сигнал выборки, данные, поступившие от ЭВМ, а также выполняет в устройстве другие действия, предусмотренные сшгоритмами второго интерфейса

5 и данного устройства.

Прием информацииот устройства, подключенного ко второму интерфейсу, отличается от выдачи информации на устройство тем, что на блок 9 и блок

0 2 обмена поступает код операции чтения, по которому блок 9 выдачи управляющих сигналов формирует с учетом состояния младших разрядов адреса сигналы, по которым информация от .

5 устройства, для которого имеется сигнал выборки, по линиям данных через усилители 5, коммутатор 7 и усилители 4 поступает в ЭВМ. Обмен необходимыми синхросигналами по пер0вому интерфейсу в процессе приема или выдачи информации осуществляется блоками 2 обмена.

Таким образом, в режиме программного обмена каждый такт обмена второго -интерфейса инициируется одним

5 тактом обмена первого интерфейса. Это позволяет одной командой ЭВМ, подключенной к первому интерфейсу, выполнить все необходимые действия по такту обмена информации с устрой0-ством, подключенным ко второму интерфейсу, а также программе ЭВМ, используявдей первый интерфейс, обращаться к устройствам, подключаемым через второй интерфейс так же как :к

5. устройствам, подключенным к первому интерфейсу, -без дополнительных программных действий на согласование интерфейсов.

В режиме прерывания устройство работает следующим образом.

0

По командам от ЭВМ в регистры команд и состояний, относящихся к внешним устройствам, которым разрешается работать в режиме прерываний, записываются 1 вразряды раз5

решения прерываний. Выходы разрядов разрешения прерываний поступают в блок 12 приоритетов, где разреша- 1 ют сигналам готовности от соответствующих внешних устройств участвовать в установлении приоритетов вызова прерывания программы ЭВМ по этим сигналам, а Также по сигналам

ОШ1|6ОК. ,

Из всех одновременно поступивших от внешних устройств сигналов готовности узел 12 приоритетов вьзделяет наиболее приоритетный сигнал с учетом наличия разрешения на прерывания для каждого из подключенных ко второму интерфейсу устройства. Выделенный сигнал поступает в шифратор; 11, который преобразует поступивший на его выход сигнал и вектор прерывания данного устройства,, и на вход блока3 прерываний, который осуществляет, обмен необходимыми синхросигналами, предусмотренными алгоритмом первого интерфейса. . В частности, этим алгоритмом предусматривается передача в ЭВМ по шинам данных вектора гдаерывания,.поступающего с шифратора 11 через коммутатор 7. Передачей в ЭВМ вектора прерывание заканчивается процедура прерыв.ания. Затем ЭВМ переходит к выполнению программы обслуживания данного прерывания.

Таким образом, в режиме прерываний, как ив программном режиме, обеспечивается возможность со стороны программы воспринимать устройства второго интерфейс как подключенные непосредственно к 11ервс у интерфейсу и использойать в полной мере все архитектурные возможности общей шины. Это псйзволяет сократить пpoгpaм J ы обслуживания устройства, подключенных ко второму интерфейсу, уменьшить время их выпол нения, и следовательно, повысить скорость обмена информацией с этими устройствами и уменьшить время реакции на сигналы прерывания от них.

Использование предлагаемого устройства для подключения к ЭВМ, использунадим интерфейс общая шина, устройств, выходящих на магистраль но-радиальный интерфейс, позволяет по сравнению с известными примерно в.два раза сократить программы ввода-вывода данных и время их выполнения при программном обмене и в четире и более раз уменьшить время реакции ЭВМ на запросы прерывания при работе с прерываниями. . Устройство используется в устройстве согласования солряжений общая шина и типа 2К (УСС ОШ/2К), применяемЕлхсоответственно в моделях СМЗ, СМ4 и СМ1 и СМ2, входящих в систему малых ЭВМ (СМ ЭВМ).

Устройство УСС ОШ/2К позволяет использовать в моделях СМЗ и СМ4 всю номенклатуру периферийных устройств моделей СМ1 и СМ2, причем программирование для этих устройств, подключенных -к СМЗ и СМ4, через УССОШ/2К аналогично программированию для устройств, подключаемых к СМЗ и. СМ4 непосредственно через общую шину.

Формула изобретения

Устройство для согласования интерфейсов, содержащее блоки усиления первого и второго интерфейса, входывыходы которых являются соответствуннцими входами-выходами устройства, блок прерываний, соединенный первьм входом и выходом соответственно с первыми выходом и входом блока усиления первого интерфейса, вторые вход и выход KQToporo подключены соответственно к первым выходу и входу блока обмена, третий вход к выходу коммутатора, а третий, четвертый, пятый и шестой выходы - соответственно к первому входу блока вьщачи управляющих сигналов, входу селектора и первым входом дешифратора и приемного регистра данных, вторым входом соединенного со вторым выходом блока обмена, третий, четвертый выходы и второйвход которого соединены соответственно с первым входом коммутатора, вторым входом блка вьщачи управляющих сигналов и выходом.селектора, а пятый,выход блока обмена - ко второму входу дешифратора, первым выходом соединенного с первым входом блока усиления второго интерфейса, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу блока вццачи управляющих сигналов и первому выходу приемного регистра данных, а первый выход - ко второму входу коммутатора, отличающее -с я тем, что, с целью повышения пропускной способности устройства, в него введены бло приоритета, шифратори блок регистров команд и состояний,причем первый и второй выходы блока регистров команд и состояний соединены соответственно с первым входом блока приоритета и третим входом коммутатора, лервый и второй входы - соответственно со вторыми выходами дешифратора и приемного регистра данных, а трети вход - со вторыми входами блока усиления второго интерфейса и блока приоритета, первым выходом подключенного ко второму входу блока прерываний а вторым выходом - через шифратор к четвертому входу коммутатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1. Патент США № 3714635, кл. 340-172.5, Опублик. 1973.

2. Авторское свидетельство СССР 554534, кл. G 06 F 3/04, 1975 (прототип).