Устройство для сопряжения вычислительных машин в однородной вычислительной системе Советский патент 1982 года по МПК G06F3/04 

I

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть -испопь,зовано при создании высокопроизводительных вычислительных систем.

Известно устройство для сопряжения, содержа1цее группу элементов И, триггер начала обмена, триггер обобщенного условного перехода, элемен ты И tn.

Недостатком указанного устройства является низкая надежность и быстродействие вычислительной системы, обусловленные тем, что выход из строя устройства сопряжения влечет к разбиению всей вычислительной системы на подсистемы, обмен информацией между которыми невозможен.Кроме того, низкое быстродействие обусловлено необходимостью выполнения операции настройки перед каждым обменом информацией между машинами системы и отсутствием возможности работы по прерыванию программы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее дешифратор адреса, триггеры занятости, триггер состояния, элементы ИЛИ t2.

Недостатком известного устройства являются узкие функциональные возможности, поскольку при подключении различных ЭВМ требуется перенастраивать блоки сопряжения, и не обеспеtoчивается прерывание программ.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения логики прерывания программ и возможности под- ,

15 ключения к обобщенному каналу системы без операции настройки.

Поставленная цель достигается . тем, что в устройство для сопряжения вычислительных машин, содержа20щее триггер начала ч бмена,триггер обобщенного условного перехода, триггер окончания обмена, дешифратор адреса, группу элементов И, элемент 39 ИЛИ причем первый информационный вход-выход группы элементов И соединен с информационным входом-выходом вычислительных машин, второй информационный вход-выход группы элементов И является информационным входом выходом устройства, управляющие вхо ды элементов И группы подключены к выходу элемента ИЛИ,первый вход которого подключен к шине обмена уст ройства, входы дешифратора адреса подключены к информационным шинам системы, первые входы триггера нача ла обмена и триггера окончания обме на подключены к шине системной синхронизации вычислительных машин, пе|рвый вход триггера обобщенного условного перехода подключен к . входной шине обобщенного условного перехода устройства, вторые ёходы триггера начала обмена, триггера окончания обмена и триггера обобщенного условного перехода соединены с им ной системной синхронизации соответствующей вычислительной машины, выход триггера начала обмена под ключён к шине начала обмена системы, выход триггера окончания обмена подключен к шине окончания обгцена системы, а выход триггера обобщенного безусловного перехода (Соединен с шиной обобщенного безусловного перехода системы, введены триггер индивидуального взаимодействия, триг гер обобщенного безусловного перехода, триггер прерывания и два элемента И, причем выход первого элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ, первый вход с шиной индивидуального взаимодействия системы, а второй вход с выходом тригге ра индивидуального взаимодействия, первый вход которого соединен с выходом дешифратора адреса, первый вход триггера обобщенного безусловного перехода подключен к управляющему входу устройства, первый вход триггера прерывания соединен с шиной прерывания соответствующей вычислительной машины, выход с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к шине прерывания системы, а выход к выходной шине прерывания устройства, вторые входы триггера индивидуального взаимодейст вия, триггера обобщенного безусловно го перехода, триггера обмена, триггера окончания обмена, триггера прерывания и триггера обобщенного услов ного перехода соединены с входной шиной сброса устройства, выход триггера сообщенного условного перехода подключен к шине обобщенного безусловного перехода системы, а второй выход Т|эиггера прерывания подключен к шине прерываний системы. На фиг. 1 представлена блок-схема соединения ЭВМ в однородную вычис2 - устлительную систему на фиг. ройство для сопряжения ЭВМ в однородной вычислительной системе. Однородная вычислительная система состоит из одинаковых ЭВМ 1-3, которые с помощью устройства -6 сопряжения подсоединены к некоммутируемому системному каналу 7. Устройство для сопряжения содержит информационную шину 8, шину 9 индивидуального взаимодействия, шину 10 обобщенного безусловного перехода (ОБУП), шину 11 начала обмена, шину 12 окончания обмена,-шину 13 прерывания, шину 14 обобщенного условного перехода (ОУП), входы и выходы 15 22 для подключения к ЭВМ, группу 23 элементов И, дешифратор 2 адреса, триггер 25 индивидуального взаимодействия, первый элемент И 26, элемент ИЛИ 27, триггер 28 обобщенного безусловного перехода, триггер 29 начала обмена, триггер 30 окончания обмена, триггер 31 прерывания, второй элемент И 32, триггер 33 обобщенного условного перехода. Каждая машина занимается расчетом независимо от участка параллельной программы. Синхронизация их работы происходит в момент обмена информацией через системный канал. Любая ЭВМ системы может передавать и принимать информацию, все ЭВМ равноправны. Наращивание системы осуществляется простым подключением новых ЭВМ через свои системные устройства. В любой момент времени с системе может быть только одна передающая машина, приемных либо одна, либо, все остальные машины системы. Монопольное занятие системного канала осуществляется согласно программе распределения приоритетов. В предлагаемой системе используются следующие известные системные команды: трансляционный (групповой) обмен, индивидуальный обмен, обобщенный безусловный переход групповой; обобщенный безусловный переход индивидуальный, обобщенный условный переход. Все системные команды могут выполняться как программно, так и по прерыванию благодаря наличию в устройстве сопряжения логики прерывания. Выполнение системных команд по прерыванию обеспечивает оперативную реакцию на поступающую внешнюю информацию. Все устройства сопряжения и ЭВМ идентичны и не зависят от места расположения в системе. Устройства сопряжения передают и принимают информацию и служебные сигналы из системного канала. Работает устройство дпя сопряжения следующим образом. При трансляционном обмене все ЭВМ выдают активный сигнал на шину 19 системной синхронизации, вследствие чего триггер 29 начала обмена устанавлизается в единицу, а триггер 30 окончания обмена 30 сбрасывается Далее все ЭВМ переходят к опросу со тояния шины 11 начала обмена.Появле ние на шине 11 активного потенциал означает, что все машины системы син хронизировались и готовы к выполнению обмена, после чего передаю1чая ЭВ выставляет на шину 15 обменное слово и все ЭВМ активизируют шину 16 обмен потенциал с которой проходит через второй вход схемы ИЛИ 27 на управляющие входы группы элементов И. Обменное слово через группу элементов И 23 передающей машины поступает на информационную шину 8 системного канала, откуда через открытые элементы И 23 приемных машин поступает на информационный выход 15Если осуществляется групповой ОБУП, то одновременно с управляющим сигналом на шину 16 активизируется входная шина 17 , котора записывает в триггер ОБУП единицу. Наличие на шине 10 ОБУП активного потенциала заставляет приемные ЭВМ воспринимать переданное обменное слово как команду, подлежащую испопнению. После окончания обмена словом ..все ЭВМ выдают на шину 18 сброса активный потенциал, обнуляюший все триггеры устройства, а в триггере окончания обмена записывающий единицу. Далее все ЭВМ анализируют состояние шины 12 окончание обмена. Появле1 е на ней активного потенциала означает, что все ЭВМ системы приняли информацию, переданную по системному каналу. Синхронизация машин по окончании обмена необходима для / 1квидации различия в- скоростях их работы. Если в. трансляционном обмене передается массив информации, то процесс повторяется. При индивидуальном обмене после выполнения синхронизации машин по началу обмена пер€даюи ая ЭВМ выставляет на шину 15 информационную и одновременно активизирует входную шину 16 обмена. Обменное слово через открытые элементы И 23 передается на шину 8 системного канала, а .с них поступает на вход деимфратора адреса устройства сопряжения 2 приемных машин. Каждому устройству сопряжения присвоен свой адрес, поэтому активный сигнал на выходе дешифратора появляется лишь в том устройстве, адрес которого совпадает с обменным словом, которое интерпретируется в данном -случае как адрес. В приемных ЭВМ на элементы И 23 подан сигнал запрета, так как потенциал на входной шине 16 обмена пассивен. Активный потенциал на выходе дешифратора 2 устанавливает триггер индивидуального взаимодействия 25 в единицу. Далее активная ЭВМ выдает управляющий потенциал на шину 16, шину 9 индивидуального взаимодействия и одновременно с этим выставляет на шину 15 обменное слово. Так как на обоих входах схемы И 26 приемной ЭВМ оказываются активные уровни, то на ее выходе появляется активный потенциал, который прохо/ т через схему ИЛИ 27 и открывает элементы И 23. Слово обмена с системной инфс жационной шины 8 через открытые элементы И 23 поступает на информационную шину 15 приемной машины. Если осуществляется индивидуальный ОБУП, то одновременно с возбуждением шин 1,6 и 9 в передающей ЭВМ активизируются шины 17. В этом случае переданное интерпретируется в приемной ЭВМ как команда, подлежащая исполнению. Далее проис- . ходит синхронизация лашин системы по окончании обмена. Если в дифференцированном обмене передается 7 массив информации, то процесс повторяется. При реализации обобщенного услов ного перехода ЭВМ заносят в триггер 33 ОУП единицу, если удовлетворяется некоторый признак (равенст во нулю, переполнение, отрицательность результата), в противном случае заносится нуль. Далее осуществляется синхронизация машин по началу обмена и происходит спрос состояния системной шины 1 ОПУ. Если потенциал на шине Н активный, то значит условие обобщенного перехода выполнено во всех машинах и все ЭВМ переходят к следующему шагу вычислений. В противном случае все ЭВМ переходят .к выполнению другого участка программы по окончании системной команды, т.е. после выполнения синхронизации машин по окончании обмена. Все описанные выше системные команды могут выполняться также и по прерыванию программы. В этом случае активная ЭВМ записывает в свой триггер 31 прерывания единицу активизируя входную шину 21 прерывания. Пассивный уровень с инверсного выхода триггера 31 предотвращает распространение сигналаОпрерывания на выходную шину 20 прерывания в активной ЭВМ. В приемных маши нах на второй вход схемы И 32 инвер ного выхода триггера 31 подается активный сигнал и поэтому на выходе схемы И 32 появляется активный уровень, поступающий на выходную шину 20 прерывания, вызывая прерывание выполнения программы данной ЭВМ. Да лее выполняется одна из описанных выше системных команд. Применение некоммутируемого системного канала позволяет обойтись без )перации настройки перед каждым обменом информацией между машинами системы, что ведет к увеличению про изводительности вычислительной системы, так как отсутствуют затраты времени на настройку системы. Кроме того, введение в систему логики прерывания обеспечивает возможность работы вычислительной сис темы по прерыванию программы, что также позволяет увеличить быстродей вие и эффективность использования системы. 2 8 Формула изобретения Устройство для сопряжения вычислительных машин в однородной вычислительной системе, содержащее триггер начала обмена триггер обобщенного условного перехода, триггер окончания обмена, дешифратор адреса, группу элементов И, элемент ИЛИ, причем первый информационный вход-выход группы элементов И соединен с информационным входом-выходом вычислительных машин, второй информационный вход-выход группы Элементов И является информационным входом-выходом устройства, управляющие входы элементов И группы подключены к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к Шине обмена устройства, входы дешифратора адреса подключены к информационным шинам системы, первые входы триггера начала обмена и триггера окончания обмена подключены к шине системной синхронизации вычислительных машин, первый вход триггера обобщенного условного перехода подключен к входной шине обобщенного условного перехода устройства, вторые входы триггера начала обмена, триггера окончания обмена и триггера обобщенного условного перехода соединены с шиной системной синхронизации соответствующей вычислительной машины, выход триггера начала обмена . подключен к шине начала обмена системы, выход триггера окончания обмена подключен к шине окончания обмена системы, а выход триггера обобщенного безусловного перехода соединен с шиной обобщенного безусловного перехода системы, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения логики прерывания программ и возможности подключения к обобщенному каналу системы без операции настройки, в устройство введены триггер индивидуального взаимодействия, триггер обобщенного безусловного перехода, триггер прерывания и два элемента И, причем выход первого элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первый вход с шиной индивидуального взаимодействия системы, а второй йход с выходом триггера индивидуального взаимодействия, первый вход которого соединен с выходом дешифратора адреса, первый вход триггера обобщенного безусловного перехода подключен к управляющему входу устройства, первый вход триггера прерываьмя соединен с шиной прерывания соответствующей вычислительной машины, выход с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к имне прерывакмя системэ а выход к выходной шине прерывания устройства, вторые входы триггера ин; видуального взаимодейстВИЯ, триггера обобщенного безусловного перехода, триггера ,триггера окончания обмена, триггера прерывания и триггера обобщенного

услсжного перехода соединены с входной шиной сброса устройства, выход триггера обобщенного условного перехода подключен к шине обобщенного безусловного перехода системы, а второй выход триггера прерывания подключен к шине прерываний системы.

Источники ин)йэрмацйи, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 205377, кп. G 06 F 15/16 1967.

2. Патент США № г 0386Ц1, кл. , опублик. 1977 (прототип) .

Ш Ё

т т

/II

а

.

tf

.f