Мультиплексный канал Советский патент 1981 года по МПК G06F3/04 

(54) МУЛЬТИПЛЕКСНЫЙ КАНАЛ

1

Изобретение относится к вычислительной техшке, в частности к ортанизаццн структур мульшшексных каналов, и может быть использоваяо для ввода-вьгаода информащш в цифровых вычислительных системах.

Известны мультиплексные каналы, содержащие регистр командного слова, регистр адреса шшого командного слова, модификатор, адреса, регастр запросов, схему вБ1бора запросов, дешифратор номера внешнего устройства, шифратор адреса командного слова, схему .тртвления, шины передачи управляющих ошгалов и 1шф6р мационные шины. Функционирование таких как 1влов происходит параллельно с работой дектрального процессора и заключается в приеме командных слов из центрального процессора и управлении по ним обменом данными между внутренней памятью злектрошюй цифровой вычислительной машины (ЭШМ) и большим числом внешних устройств, работающих одновременно. Командные слова, выбранные из внутренней памяти ЭЦВМ, принимаются в память устройства Мультиплексный канал в указыва ют номер индикатора прерывания программы

центрального процессора при окончании обмена, счетчик количества обменов и область памяти, которую следует использовать при обмене. Поо ле каждого однократного обмена данными происходит измененне счетчика количества обменов и текущего адреса данных. Заверше ше операции ввода-вывода вызывает прерывание программы центрального процессора II.

Недостаток указанных каналов состоит в их

to невь1соком быстродействии.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является мультиплексный канал, содержащий блок обработки команды центрального процессора, вход которого соеди15нен с первым входом канала, регистр связи с центральным процессором, первый вход которого соединенг со вторым входом канала, а второй вход - с первым выходом блока об работки команды центрального процессора, ре20гистр хранения запросов, вход которого соединен с третьим входом канала, а выход - с первым входом блока анализа приоритетов, второй вход которого соединен со вторым выХОДОМ блока обработки команды центрального процессора, третий вход через регистр разреше ния реализации запросов и дешифратор адреса внешнего устройства - с первым выходом регистра связи с центральным процессором, а выход через шифратор адреса внешнего устрой ства - с первым выходом устройства, регистр командного слова, первьш вход которого соединен с четвертым входом канала, а первый (номер индикатора прерывания программы центрального процессора) и второй (счетчик количества обменов) выходы - со входами дешифратора номера индикатора прерывания, выход которого соединен со вторым выходом канала, третий (счетчик адресов размещения данных во внутренней памяти) и четвертый (начальный адрес размещея11я данных во внутре шей памяти) выходы регистра командного слова поступают на входы блока для формиро вания адреса обращения к внутренней памяти, выход которого соединен с третьим выходом канала, пятый выход регистра командного сло ва (командное слово) поступает на вход блока модификации. В этом блоке при каждом однократном обмене данными происходит изменение состояния счетчиков в составе команд ного слова. С выхода блока модификации комацпное слово поступает на второй вход регистра командного слова, с пятого выхода которого командное слово поступает на четвертый вход регистра хранения данных, пфвый вход которого соединен со вторым входом ка нала, второй вход - со вторым выходом регистра связи с центральным процессором, а третий вход - с пятым входом канала, выход регистра хранения дан1Ц 1Х соединен со входом селектора, первый, второй и третий выходы к торого соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым выходами устройства. Канал содержит также коммутатор адресов обращения к памяти канала, первый вход которого соединен с выходом шифратора адреса внешнего устройства, второй вход - с первым выходом регистра связи с центральным процессором, а выход соединен с седьмым выходом канала 2. В известном мультиплексном канале обработка KajtvJtoro запроса внешнего устройства на обмен информацией проходит последовательно следующие стадии: чтение командного слова, соответствующего старшему из пришедших запросов из памяти устройства, осущестпле гае обмена информацией между внешним устройством, приславшим старший запрос, и указанной в командном слове областью внутренней памяти ЭЦВМ, модификация командного слова и запись промодифицироваш|ого кома1здного слова в память канала. Обслуживание запросов внешних устройств организовано оследовательно; обслуживание каждого отделього запроса начинается после того, как законилось обслуживание предыдущего запроса, в ечение всего времени обслуживания одного апроса соответствующее ему командное слово аходится на одном регистре командного слова. Это обуславливает невысокую пропускную способность мультиплексного канала. Цель изобретения - повышение пропускной способности канала. Поставленная цель достигается тем, что в мультиплексный канал, содержащий блок дешифрации команды центрального процессора, вход которого является первым входом канала; регистр связи с центральным процессором, первый вход которого соединен со вторым входом канала, а второй вход - с первьш выходом блока дешифрации команды цен1грального процессора, регистр хранения запросов, вход которого соединен с третьим входом канала, а выход - с первым входом блока приоритетов, второй вход которого соединен со вторым выходом блока дешифрации команды центрального процессора, третий вход через регистр разрешения реализации запросов и дешифратор адреса внешнего устройства - с первым выходом регистра связи с центральным процессором, а выход - со входом шифратора адреса внешнего устройства, первый регистр командного слова, вход которого соединен с четвертым входом канала, а выход - со входом блока модификации, дешифратор номера индикатора прерывания, выход которого соединен с первым выходом канала, блок формирования адреса обращения к внутренней памяти, выход которого соединен со вторым выходом канала, регистр хранения данных, первый вход которого соединен со вторым входом канала, второй вход - со вторым выходом регистра связи с центральным процессором, третий вход с пятым входом канала, а выход - со входом селектора, группа выходов которого является группой выходов канала, коммутатор адресов обращения к памяти, первый вход которого соедг нен с выходом шифратора адреса внешнего устройства, второй вход - с первым выходом регистра связи с центральным процессором, а выход - с третьим выходом устройства, введены второй и третий регистры командного слова, первый и второй регистры адреса внешнего устройства и коммутатор, причем группа входов второго регистра команд- . ного слова подключена к группе выходов первого регистра командного слова, первая группа выходов - к группе входов блока формирования адреса обращения к внутренней памяти, а вторая rpyraia выходов - к группе входов третьего регистра командного слова, первьш и второй выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора номера индикатора прерьшания, выход блока мо дификации соединен с четвертым входом реги ра хранения данных, вход первого регистра ад реса внешнего устройства соединен с выходом шифратора адреса внешнего устройства, а выход - со входом второго регистра адреса вне него устройства, первый и второй входы коммутатора соединены соответственно с выходами первого и второго регистров адреса внешнего устройства, а выход - с четвертым выходом устройства. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого Мультиплексного канала; на фиг. 2 - структура командного слова. Мультиплексный канал (фиг. 1) содержит входы 1-5, выходы 6-9 и выходы 10, 11 и группы выходов канала, блок 13 дешифрации команды центрального процессора со входом 14. и выходами 15 и 16, регистр 17 связи с центральными процессором со вторым и первым входами 18 и 19, вторым и первым выходами 20 и 21, регистр 22 для хранения запросов со входом 23 и выходом 24, блок 25 приоритетов со вторым, первым и третьим входами 26-28 и выходом 29, регистр 30 раз решения реализации запросов со входом 31 и выходом 32, дешифратор 33 адреса внешнего устройства со входом 34 и выходом 35, шифратор 36 адреса внешнего устройства со входом 37 и выходом 38, первый регистр 39 адреса внешнего устройства со входом 40 и выходом 41, второй регистр 42 адреса внешнего устройства со входом 43 и выходом 44, коммутатор 45 со входами 46 и 47 и выходо 48, первый регистр 49 командного слова со входом 50 и выходами 51-55 группы выходов, второй регистр 56 командного слова со входами 57-60 группы входов и выходами 61 62 и 63, 64 первой и второй групп выходов, третий регистр 65 командного слова со входами 66 и 67 группы входов и выходами 68 и 69, дешифратор 70 номера индикатора пре|к шания со входами 71 и 72 и выходом 73, блок 74 модификации со входом 75 и выходом 76, блок 77 формирования адреса обращения к внутренней памяти со входами 78 и группы входов и выходом 80, регистр 81 хранения со вторым, четвертым, первым и третьим входами 82-85 и выходом 86, селектор 87 со входом 88 и выходами 89-91 группы выходов, коммутатор 92 адресов обращения к памяти со входами 93 и 94 и выходом 95. Структура командного слова (фиг. 2) вклю чает следующие поля: номер 96 индикатора прерывания программы центрального процео сора прк окончании обмена по данному кр)мандному слову, счетчик 97 количества обме6нов, которое необходимо выполнить для завершения обмена, сЧетчик 98 адресов размещения данных во внутренней памяти и начальный адрес 99 разме1це1шя данных во внутренней памяти. Канал работает следующим образом. Работа устройства инициируется командой прием командного слова, поступающей из центрального процессора на вход 14 блока 13. С выхода 15 в регистр 17 поступает -сигнал приема командного слова, разрешая принять в регистр 17 командное слово и сопровождающий его адрес внешнего устройства из памяти центрального процессора. Запись командного слова в память осуществляется следующим образом. Адрес внешнего устройства, однорпемеьшо являющийся адресом размещешш комаидаого слова в памяти, с выхода 21 регистра 17 поступает на вход 94 коммутатора 92 и .далее в память канала. Вслед за передачей адреса в память производится передача командного слова, которое с выхода 20 регистра 17 поступает на вход 82 регистра 81 и через селектор 87 - на выход 12, откуда поступает в канала. Во время передачи командного слова из центрального процессора в память канала работа блока 25 блокируется, для чего на вход 26 блока 25 с выхода 16 блока 13 поступают блокирующие сигналы. Наличие в памяти канала командного слова для некоторого внешнего устройства индицируется соответствующим разрядом рвгистра 30, который возбуждается сигналами, постхпаюшими на его вход 31 с выхода деишфратора 33. Реализация запросов внеппшх устройств на обмен информавдей между каким-либо внешним устройством и внутреш ей памятью ЭЦВМ осуществляется в следующей последовательности. Запросы внешних устройств на обмен данными поступают на вход 23 регистра 22. При наличии сигналов разрешения реализации запросов, поступающих с выхода 32 регистра 30 на вход 28 блока 25, последний вьщеляет сигнал, соответствующий старшему (нулевому) запросу. Этот сигнал поступает на шифратор 36, с выхода 38 которого адрес внешнего устройства. Одновременно являющийся и адресом размещения в памяти канала соответствующего командного слова, поступает на вход 93 коммутатора 92, с выхода 95 которого - в память канала. Считанное по этому адресу из памяти командное слово, соответствующее нулевому запросу, поступает по входу 4 в регистр 49. Командное слово с выхода 53 регистра 49 поступает на блок 74. На выходе 76 последнего формируются новые промодифицированные значения полей 97 и 98 командного слова и оставшиеся без изменения значения полей 96 и 99. С выхода 76 блока 74 командное слово поступает на вход 83 регистра 81, с выхода 86 которого через селектор 87 командное слово поступ&ет на выход 12 для возвращения в память канала по адресу, Поступающему с шифратора 36 через коммутатор 92. После зтого командное слово из регистра 49 передается в регистр 56, освобождая регистр 49 под командное слово, соответствующее следующему (первому) запросу. Одновременно с этой передачей командного слова осуществляется и запись адреса внешнего устройства, приславшего нулевой за1фос, с шифратора 36 в регист 39. С выходов 62 и 61 регистра 56 поля 98 и 99 командного слова, необходимые для форми рования текущего адреса обращения к внутренней памяти ло нулевому запросу, поступают на блок 77, с выхода 80 которого сформированный адрес поступает на выход 7 устройства, и далее во внутреннюю память ЭЦВМ В случае, есяи необходимо записать информацию во внутреянюю память ЭЦВМ, к внешним устройствам с выхода 41 регистра 39 через коммутатор 45 поступает адрес внепшего устройства, который идентифшщрует внешнее устройство, участвующее в обмене информааиdi-по нулевому запросу. После этого поля 96 и 97 командного слова, находящегося на регистре 56, а также адрес внешнего устройств на регистре 39 передаются соответствен в регистры 65 н 42, а в регистры 56 и 39 передаются соответственно командное слово из первого регистра 49 командного слова и {фес внешнего устройства с шифратора 36 для фор мирования адреса обращения к внутренней памяти по следующему (nepBONiy) запросу и идентификафш внешнего устройства, приславшего этот запрос (в сяуч&е записи данных во внутреннюю память ЭЦВМ); Обмен информацией по нулевому запросу происходит следующим образом. Если данные записьгааются во внутреннюю память, то инфор мация от внепшего устройства поступает на вход 5, откуда - на вход 85 решстра 81 и далее через селектор 87 - на выход Л, с которого инс юрмация поступает во внутреннюю память вычислительной машины, где осуществляется запись данных По ранее выданному адресу с выхода 7. Если данные читаются из внутренней памяти ЭЦВМ, то прочитанная информация из внутренней памяти поступает на вход 2 и далее на вход 84 регистра 81 и затем через селектор 87 - на выход 10, с которого - в информационные шины внешних уст ройств и используется внеишим устройством, идентифицируемым адресом, поступающим с регистра 42 через коммутатор 45 на выход 9. Таким образом, однократный обмен данными А. по нулевому запросу завершен. В случае, когда обмен данными заверщен полностью и состояние поля счетчика 97 количества обменов равно нулю, производится выдала номера индикатора прерывания программы цеитральното процессора: поля 96 и 97 командного слова с регистра 65 поступают на дешифратор 70 и далее с вьисода 16 - в центральный процессор. Таким образом, предлагаемый мультиплексный канал позволяет увеличить пропускную шособиость в установившемся режиме по сравHetsoo с П{хя1ускной шособность.о известного юнала. Это обусловлено тем, что в предлагаемом кашле одновременно в режиме перекрытая разлитых стадий обслуживания запросов шешних устройств ведется работа по трем командным словам, в то время кшс.в нгаестном в каждый момент времени работа ведетса только по одному командному слову. Формула изобретения Мульт1шлексный канал, содержащий Опок дешифрации команды цешфшшюго npoaeccof, вход которого является первым входом канала, регистр связи с центраяышм орсщессором, первый вход которого соедвнен со вю1шм входом канала, а впцрой вхед - с траым выходом блока деишфрищи комацди центрального процессора, pencetp хравення запросе, вход которого ооедияен с ТРФТЫШ входом к%-. нала, а вь1ход - с первым входом блока при(pi/гктов, второй вход которого соедини со вто{н пи выходом блока децшфршщк команды цен юльного процессора, третий вход через регистр разрешения реааязацин запросю н дешифрат(ф адреса внешнего устройства - с первым :Выхопом регистра связи с центральным процессором, а выход - со входом шифратора адjpeca внешнего устройсгаа, регистр ко |ма1Щ1ЮГО слова, вход которого соединен с четвертым входом канала, а выход - со входом блока модафшсацин, дешифратор номера индикатора прерывания, выход соеданен с пертым выходом кшала, блок формнррватя лдресй -обращеяия к внутренжй памяп, выход которого соеданен со втсфым. выходом канала, регистр хранешш данных, первый вход которого соединен со BtoiMM входом канала, второй вход - со ВТО1ШМ выходом регистра связи с центральным процессором, третий вход с пятм входом канала, а выход - со входом селектора, группа выходов которого является . выходов канала, коммутатор адресов (вращения к памяти, первый вход которого соединен с выходом шифратора адреса внешнего устройства, второй вход - с первьок выходом регистра связи с цвнтральнымТпроцессором, а выход - с третьим выходом устройства, о тличающийся тем, что, с целью повышения пропускной способности канала, в него введены второй и третий регистры командного слова, первый и второй регистры адреса внешнего устройства и коммутатор, причем гру па входов второго регистра командного слова подключена к группе выходов первого регистра командного слова, первая группа выходов к группе входов блока формирования адреса обращения к внутренней памяти, а вторая груп па выходов - к группе входов третьего регист ра командного слова, первый и второй выходы которого соединены с соответствуюидами входами дехнифратора номера индакатора прерьшания, выход блока модификации соединен с четвертым входом регистра хранения данных, вход первого регистра адреса внешнего устройства соединен с выходом шифратора адреса внешнего устройства, а выход - со входом второго регистра адреса внешнего устройства, первый и второй входь( коммутаторт соединены соответственно с выходами первого и второго регистров адреса внешнего устройства, а выход - с четвертым выходом устрсжства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Карцев М. А. Архитектура ЦВМ. М., Наука, 1978, с. 265-267. 2.Авторское свидетельство СССР № 495659, кл. G 06 F 3/04, 1973 (прототип).