Ячейка каскадной коммутирующей среды Советский патент 1981 года по МПК G06F7/00 

(54) ЯЧЕЙКА КАСКАДНОЙ КОММУТИРУЮЩЕЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к автоматйке и вычислительной технике и может быть использовано при реализации тех нических средств повышенной надежное тив децентрализованных мультипроцессорных и многомашинных вычислительных комплексах. Известна ячейка каскгщной коммути рующей среды, содержащая шины ввода и потенциалов поиска и выделения, шины приема и выдачи имени приемника блок формирования потенциала выделения и блок управления l. Недостатком ячейки является то, что применение ее в составе децентра лизованной коммутирующей системы сопряжено с возникновением взаимных блокировок на этапе поиска, когда несколько конечных ячеек (ячеек-источников) формируют свои деревья каналов связи, что снижает быстродей ствие системы. . Наиболее близкой к предлагаемой является ячейка коммутирующей среды, содержащая входные блоки, блок управ ления и блок формирования потенциала выделения 2. Недостатком известной ячейки явл ется ее низкое быстродействие, так как исключение состояния блокировки возлагается на программные средства, что требует известных временных затрат. Цель изобретения - повышение быстродействия ячейки при работе ее в составе децентрализованной коммутирующей системы за счет автоматического исключения взаимных блокировок. Указанная цель достигается тем, что в ячейке каскадной коммутирующей среды, содержащей шины ввода и вывода потенциалов выделения, шины приема и выдачи имени приемника, блок управления, содержащий группу элементов ИЛИ, элемент И-НЕ и элемент НЕ, блок формирования потенциала выделения, входные блоки, каждый из которых содержит группу вентилей приема имени приемника, первый, второй, третий и четвертый элементы И-НЕ, причем в блоке управления выходы группы элементов ИЛИ соединены с соответствукицими шинами выдачи имени приемника, входы элемента И-НЕ подключены к соответствующим шинам .ввода потенциалов выделения., а выход элемента И-НЕ подключен ко входу элемента НЕ, входы блока формирования .потенциала выделения подключены к

выходам группы элементов ИЛИ блока управления, а инверсный выход блокаформирования потенциала выделения подключен к одному из входов элемента И-НЕ блока управления, причем в каждом из входных блоков информационные входы группы вентилей приема имени приемника подключены к соответствующим шинам приема имени приэмника, а выходы группы вентилей приема имени приемника соединены с одним из входов группы элементов ИЛИ блока управления, первый вход первого элемента И-НЕ подключен к шине блока аппаратного контроля, второй вход первого элемента И-НЕ подключен к выходу элемента НЕ блока управления, а выход первого элемента И-НЕ подключен к первому входу второго элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента И-НЕ, первый вход которого соединен -с выходом элемента И-НЕ блока управления, а второй вход соединен с выходом второго элемента И-НЕ и управляющим входом группы вентилей приема имени приемника, третьи входы первого элемента И-НЕ первого входного блока связаны с третьими выходами первых элементов И-НЕ в остальных входных блоках, блок управления содержит схему сравнения кодов, информационные гходы которой соединены с соответствующими шинами приема имени приемника, а выходы подключены к ;четвертым входам первых элементов И-НЕ соответствующих входных блоков, причем выход четвертого элемента И-НЕ в каждом входном блоке соединен с соответствующей шиной вывода потенциала вьщеления,первый вход соединен с выходом второго элемента И-НЕ, а второй вход подключен к выходу элемента И-НЕ блока управления.

На чертеже представлена ячейка каскадной коммутирующей среды.

Ячейка содержит блоки, lyj,f каж-, дый из которых содержит первый элемент И-НЕ 2/, шину 3 блока аппаратного контроля, второй элемент И-НЕ 4 третий эле у1ент И-НЕ 5, четвертый элемент И-НЕ 6, группу вентилей 7 приема имени приемника, шины 8 прием имени приемника, блок,9 управления, содержащий элемент И-НЕ 10, шины 11д-11 ввода потенциала выделения, элемент НЕ 12,группу элементов ИЛИ 13, шины 14 -14fY, выдачи имени приемника, схему 15 сравнения кодов, олок 16 формирования потенциала выделений шины 17 w вьтода потенциалов выделения.

Рассмотрим работу ячейки при фор мировании канала связи.

Процесс образования какала связан между ячейкой-источником и ячей кой-приемником и осуществляется За два этапа. На этапепоиска формируется дерево связи с несливающимися

ветвями и основанием в ячейке-источнике. На этапе выделения в сформированном дереве каналов связи выделяются единственный канал, соединяющий источник с приемником.

Рассмотрим подробнее работу ячейки в процессе образования канала свйзи.

в зависимости от местоположения ячейки в канале связи, она может бить ячейкой-источником, транзитной ячейкой или ячейкой-приемником. Инициатором формирования канала связи на первом этапе является ячейкаисточник , Каждой ячейке коммутирующей системы соответствует процессор (ЭВМ), код имени которого хранится в блоке 16. Ячейке-источнику соответствует процессор(ЭВМ), инициирующий процесс образования канала связи и обмен в мультипроцессорной системе, в этом случае процессор ячейки-источника формирует код имени ячейки-приемника, который поступает на шины 8 приема имени приемника одного из m входных блоков (например, первого).

Далее работа ячейки-источника на этапе поиска ничем не отличается от работы любой другой ячейки. Поэтому рассмотрим работу ячейки в общем случае, когда на ее шины одновременно поступают несколько кодов. Схема 15 сравнения кодов из числа Ьоступающих по шинам , кодов выбирает максимальный код, которому будет соответствовать единичный потенциал на соответствующем выходе рхемы сравнения. В общем случае таки максимальных кодов может оказаться несколько, поэтому рассмотрим случай когда с выхода схемы 15 сравнения на входные блоки поступает несколько единичных потенциалов (например, на первый и второй входные блоки). Так Как до этого на входные блокине поступали единичные потенциалы и с выхода элемента НЕ 12 поступает единичный потенциал (нет потенциалов вьщеления) ,то кажда1й из элементов И-НЕ 2 имеет разрешение на прием единичного входного потенциала со стороны остальных входных блоков.Предположим,что по шинам 3 с блоков аппаратного кон;троля поступают еданичные сигналы, разрешающие прием единичных потенциалов с выхода схемы IS сравнения кодЬв.

Во время воздействия единичных потенциалов на входы элементов И-НЕ 2 и 2, последние совместно с запрещающими связями образуют триггер с двумя устойчивыми состояниями, в результате переходных процессов один из элементов И-НЕ 2, блокируя вход другого, оказвтается подключенным к одному из выходов схемы 15.

Допустим, что единичный потенциал с выхода схемы 15 принимается элементом 2j . При этом его инвертирова ное значение с выхода элемента 2 , прикладывается ко входам элементов И-НЕ изолируя ячейку от срёдь поступает на вход элемента И-НЕ 4 и с его выхода в формуле единичного по тенциала поступает на первый вход элемента И-НЕ 6 и управляющий .рход группы вентилей 7 . Максимальный код имени приемника с шин 8 приема имени приемника поступает через .группу элементов 13 на шины , выдачи имени приемника, транслируется на все смежные ячейки, образуя расходящуюся волну поиска с центром в ячейке-источнике. Эта волна охватывает все исправные и незанятые в данный момент ячейки среды. Если ячейка неисправна по i-му входу (,...,т), то по шине 3.- с блока аппаратного контроля поступает нулевой потенциал, который блокирует i-ый вход от действия волны поиска,В этом случае неисправное направление исключается на этапе поиска и не включается в ка нал связи. По окончании распространения волны поисксГ в ячейках среды из числа единичных потенциалов с выхода элементов И-НЕ 4.-4 формируется дере ро каналов связи с несливающимися ветвями. Поэтому оно имеет единственный канал - ствол дерева, сое диняющий ячейку-источник и ячейкуприемник. С момента выделения ячейки приемника начинается второй этап формирования канала связи. I Для выделения ячейки-приемника предназначен блок 15 формирования потенциала выделения. Текущий код имени приемника, принятый ячейкой, поступает на входы блока 16 и сравни вается с фиксированным кодом, хранящимся в блоке 16. Сравнение этих кодов означает, что данная ячейка является приемником сообщения. В это случае на инверсном выходе блока 16 формируется нулевой потенциал, который,инвертируясь элементом И-НЕ 10 поступает в виде единичного потенциала на вторые входы элементов И-НЕ 5у,-5. Элементы И-НЕ 5 5 с обратными связями образуют буферный регистр, в который по сигналам выделения с выхода элемента И-НЕ 10 записывается состояние элементов И-НЕ 2 2. Таким образом, появление нулевого потенциала выделения на входах ячейки сопровождается переписью состояния элементов в соответствующи триггера буферного регистра. Кроме того, единичный потенциал выделения С выхода элемента И-НЕ 10 поступает на вторые входы элементов И-НЕ б.-6, на первые входы которых поступают единичные потенциалы,соответствующие дереву каналов связи. Следовательно, поступивший на вход ячей- , ки нулевой потенциал поиска трансли- руется в смежную ячейку по кратчай-. шему пути, С9ответствующему сформированному на этапе поиска дереву каналов связи. По достижении потенциала выделения ячейки-источника в среде ячеек сформировался единственный канал связи, соединяющий ячейку-источник и ячейку-приемник. Все остальные ячейки, задействованные на этапе поиска, но не вошедшие в сформированный канал связи, устанавливаются в исходное состояние. Для этого процессор (ЭВМ) ячейки-источника обнуляют код имени ячейкиприемника и всей ячейки среды, не вошедшие в канал связи, удерживаются нулевым потенциалом выделения, форми-руемым ячейкой-приемником. Кроме того, все ячейки сформированного канала связи заблокированы по входам на время обмена нулевым потенциалом с выхода элемента НЕ 12. По окончании обмена блок 16 ячейки-приемника формирует на своем выходе единичный потенциал, и все ячейки канала связи устанавливсцотся в исходное незанятое состояние и могут быть использованы при формировании новых каналов связи. Эффективность изобретения заключается в повышении быстродействия работы за счет автоматического устранения взаимных блокировок. При этом увеличивается быстродействие работы предлагаемой ячейки в 2-3 раза по сравнению с известной, что позволяет использовать ее при построении надежных и быстродействующих коммутирующих систем со случайным распределением запросов. Формула изобретения Ячейка каскадной коммутирующей среды, содержсццая шины ввода и вывода потенциалов выделения, шины приема и выдачи имени приемника, блок управления, содержащий группу элементов ИЛИ, элемент И-НЕ и элемент НЕ, блок формирования потенциала выделения, входные блоки, Кс1Ждый из которых содержит группу вентилей приема имени приемника, первый второй, третий и четвертый элементы И-НЕ, причем в блоке управления выходы группы элементов ИЛИ соединены с соответствующими шинами выдачи имени приемника, входы элемента подключены к соответствующим шинам ввода потенциалов выделения, а выход элемента И-НЕ подключен ко входу элемента НЕ, входы блока формирования потенциала выделения подключены к выходам группы элементов ИЛИ блока управления, а инверсный выход блока формирования потенциала выделения подключен к одному из входов элемента И-НЕ блока управления, причем в каждом из входных блоков информационные входы группы вентилей -приема имени приемника подключены к соответств ующим шинам приема имени приемника, а выходы группы вентилей приема имени приемника соединены с одним из входов группы элементов ИЛИ блока управления, первый вход первого элемента И-НБ под-ключей к шине блока аппаратного контроля, в торой вход первого элемента И-НЕ подключен к выходу элемента НЕ блока управления, а выход первого элемента И-НЕ подключен к первому входу второго элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом элемента И-НЕ блока управления, а второй вход соединен с выходом второго элемента И-НЕ и управляющим входом группы вентилей приема имени приемника, третьи входы первого элемента И-НЕ первого входного блока свяэаны с третьими выходами первых элементов И-НЕ в остальных входных бло ках, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия при работе в составе децентрализованной коммутирующей среды,блок управления содержит схему сравнения кодов, информационные входы которой соединены с соответствующими шинами приема имени приемника, а выходы подключены к четвертым входам первых элементов И-НЕ соответствующих входных блоков, причем выход четвертого элемента И-НЕ в каждом входном блоке соединен с соответствующей шиной вывода потенциала вьаделения, первый вход соединен с выходом второго элемента И-НЕ, а второй вход подключен к выходу элемента И-НЕ блока управления .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 06 F 7/00, 20.03.79.

кл.С 06 F 7/00, 29.06.79 (прототип)