Устройство для сопряжения вычислительных машин с абонентами Советский патент 1982 года по МПК G06F3/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН С АБОНЕНТАМИ

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при созданий высокопроизводительных и экономичных систем переработки информах ии.

В настоящее время известны резервированные перестраиваемые устройства.

Изрестно .устройство для сопряжения, содержгцдее ЭВМ и m устройств ввода - вывода |lj

Однако в не.й количество включенКых ЭВМ не зависит от количества решаемых задач и, следовательно, система обладает повышенным энергопотреблением.

Наиболее близким техническим решением является устройство 2j, содер- жащее приемные блоки, выходы которых подключены к входам первого элемента ИЛИ и блока формирования запроса, счетчик, суммирующий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выходы через дешифратор и элементы И подключены к входам коммутатора, выходы которого через элемент ИЛИ подключены к блоку обработки запросов, который управляется от специальной схемы, .содержащей три элемента И, два элемента ИЛИ и два триггера. Устройство презназначено для

моделирования процесса сбора и обработки информации.

Недостатки сюда следует,том, что для ооработки запросов используется только один блок обработки запросов, что снижает производительность устройства; длительность обработки сформированного сообщения (число включе10ний и итераций) определяется включенной выходной шиной дешифратора, от- , сюда следует, что предполагаемая длительность должна быть известна заранее, а это сужает область применения

15 устройства. При необходимости обработки параллельно несколько запросов в соответствующее количество раз должны быть увеличены аппаратурные затраты, что приведет к увеличению энерго20потребления. Последующий запрос может быть обработан только после окончания обработки предыдущего запроса, что также снижает производительность устройства. И, наконец, устройство

25 позволяет лишь моделиоовать процесс сбора и обработки информации, но не осуществлять сам процесс приема и обработки многоразрядной информации. Действительно, как видно из чертежа

30 данного устройства, в нем нет даже связи от приемников входной информации к блоку обработки запросов. Цель изобретения - повышение быст родействия устройства. Поставленная., цель достигается тем, что в устройство для сопряжения вычислительных машин с абонентами, содержащее счетчик, дешифратор, регистр конфигурации, два элемента ИЛИ причем выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с суммирующими и вычитающими входами счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, выходы дешифратора соединены с входами соответству ющих разрядов регистра конфигурации . выходы разрядов регистра конфигурё ции являются выходами запуска устройства, входы первого элемента ИЛИ являются входами запросов обмена устройства, входы второго элемента ИЛИ являются входами окончания вычис лений устройства, дополнительно введен блок распределения задач, содержащий группу триггеров, две групп из m элементов И, группу из п элемен тов И, группу из m элементов ИЛИ, группу из п элементов ИЛИ, триггер запуска,три элемента ИЛИ и элемент И выход которого соединен с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых Соединены с единичными входами соответствующих триггеров ,группы, инверсные и прямые выходы ко торых соединены соответственно с соо ветствующими входами элемента И и с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, выходы которых являются информационными выходами устройства, вторые входы элементов -И второй группы подключены к информационному входу устройства, входы сигналов занятости устройства сое динены с вторыми входами соответствующих элементов И первой группы и с соответствукидими входами треТ:Ьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами элементов И третьей группы, выходы которых соединены с соответствующими входами четвертого элемента ИЛИ и с выходами запуска абонентов устройства, входы окончания обмена устройства соединены с соответствующими входами, пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевыми входами триггеров группы и триггера запуска, единичный вход и инверсный выход которого соединен соответственно с выходом четвертого элемента ИЛ и с вторыми входами элементов И тре ей группы, третьи входы элементов И третьей группы соединены с соответСТВУЮ14ИМИ входами готовности абонен тов устройства, инверсный вход i-ro ,...m) элемента И первой грудпы соединен с выходом (i-2)-ro элемента ИЛИ первой группы, первый вход которого соединён с (i- 1)-м управляющим входом третьей группы устройства, второй вход j-ro (...m-2) элемента ИЛИ первой группы соединен с выходом {j-1)-ro элемента ИЛИ первой группы, второй вход первого элемента ИЛИ первой группы и инверсный вход второго элемента И первой группы соединены с первым управляющим входом третьей группы устройства, инверсный вход i-ro ( I 3 , . . . .Ti), элемента И третьей группы соединен с выходом (i-2)-ro элемента ИЛИ второй группы, первый вход которого соединен- с (i- 1)-м управляющим входом пятой группы устройства, второй вход j-ro ( , ...,п-2) элемента ИЛИ второй группы соединен с выходом (j-1)-го элемента ИЛИ второй группы, второй вход первого элемент.а ИЛИ второй группы и инверсный вход второго элемента И третьей группы соединены с перв.ым управляющим входом пятой группы устройства. На фиг, 1 и 2 приведена функциональная схема устройства для сопряжения,.- . Устройство для сопряжения содержит входных абонентов 1,п) выч 1слительных модулей 2, счетчик 3, суммирующий вход 4 которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ 5, выходы которого соединены с лервьми управляющими входами абонентов 1, вычитающий вход 6 через второй элемент ИЛИ 7 подключён к первым управляющим выходам 8 вычислительных модулей 2, а выходы соединены с входами дешифратора 9, выходы которого подключены к установочным входам разрядов регистра конфигурации 10, единичные выходы которого соединены с управляющими входами 11 .вычислительных модулей 2, Дополнительно система снабжена блоком распределения задач 12,. первые управляющие входы 13 которого подключены к вторым управляющим выходам абонентов 1, вторые управляющие входы 14 соединены с третьими управляющими выходами абонентов 1, третьи управляющие входы 15 подключены к вторым управляющим выходам вычислительный модулей 2, информационные выходы 16 которых соединены с выходами системы, а информационные входы 17 подключены к информационным выходам 18 блока распределения задач 12, информационный вход 19 которого соединен с информационными выходами абонентов 1, а управляющие выходы 20 подключены к управляющим входам абонентов 1. Блок распределения задач (фиг, 2) содержит первую группу 21 из п элементов И, вторую группу 22 из m элементов И, m групп каналов 23, m триггеров 24, триггера запуска 25, ./ первую группу из (п-2)-х элементов ИЛИ 26, вторую .группу из (т-2)-х элементов ИЛИ 27, три элемента ИЛИ 28-30 и элемент 31. Входы первого элемента ИЛИ 28 соединены с первыми управляющими входами 12 устройства а выход подключен к нулевым входам триггеров 24 и к нулевому входу три гера запуска 25, нулевой выход кото рого соединен с первыми входами п элементов И первой группы 21, вторы входы которых подключены к выходу третьего элемента ИЛИ 30, третьи вх ды соединены с вторыми управляю14ими входами 14 устройства и через соотв ствующие элементы ИЛИ 26, другие входы которых подключены к предыдущим элементам ИЛИ 26 этой же группы соединены с инверсными входами, а выходы подключены к управляющим выходгии 20 устройства и через второй элемент ИЛИ 29 к единичному входу триггера запуска 25. Третьи управля ющие входы 17 устройства соединены входами третьего элемента ИЛИ 30 и с входами m элементов И вто рой группы 22 и через соответствующие элементы ИЛИ 27 второй группы, друние входы которых подключены к в ходам предыдущего элемента ИЛИ 27 второй группы, соединены с инверсными входами элементов И 22 второй группы третьи входы которых через элемент И 31 подключены к нулевым выходам триггеров 24, единичные вхо ды которых подключены к выходам соо ветствующих элементов И второй группы 22, а единичные выходы соеди нены с управляющими входами клапано 23, информационные входы которых по ключены к информационному входу 19, а выходы - к информационным выходам устройства 18. Работа схеглы перестраиваемой вычислительной системы заключается в следующем. В исходном состоянии, разряды регистра конфигурации 10, триггеров 24 и триггер запуска 25 устройства распределения задач 12 находится в нулевом состоянии. Счетчик 3 также находится в нулевом состоянии. Все вычислительные модули 2 выключены. с первых управляющих выходов абонен тов 1 сигналы - заявки на решение задач, поступают через первый элеме ИЛИ 5. на суммируюцщй вход счетчика Дешифратор 9 в соответствии с кодом на счетчике 3 формирует на одном нз своих выходов единичный сигнал, который поступает на вход соответствующего разряда регистра конфигурации 10. При поступлении первой заявки, например, от второго абонента 1 единичный сигнал будет сформирован на втором выходе дешифратора 9,который устанавливает в единицу первый разряд регистра конфигурации 10.Единичный сигнал с выхода первого разряда регистра конфигурации 10поступает на управляющие входы 11первого вычислительного модуля 2 и осуществляет его включение. После включения соответствующего вычислительного модуля 2 на их вторых управляющих выходах будут сформированы единичные сигналы. В частности, при включении первого вычислительного модуля 2 единичный сигнал с второго управляющего выхода через третий управляющий вход 15 блока распределения задач 12, через соответствующий элемент И 22, открытый по второму входу единичным сигналом с выхода элемента И 31, на входы которого поступают единичные сигналы с нулевых выходов m триггеров 24, поступает на единичный вход первого триггера 24 и устанавливает его в .единицу. Одновременно этот же единичный сигнал поступает через элементы ИЛИ 27 второй группы на инверсные входы всех остальных элементов И 22 второй группы, обеспечивая их закрытое состояние. Еди 1ичный сигнал с единичного выхода триггера 24 поступает на управляющий вход соответствующей группы клапанов 23 и открывает их. .Нулевой сигнал с нулевого выхода триггера 23 поступает на вход элемента И 31, обеспечивает формирование на его выходе нулевого сигнала. Одновременно единичный сигнал с третьего управляющего входа 15 поступает через третий элемент ИЛИ 30 на элемент И-21 первой группы, а другие прямые вкода которого поступают единичные сигналы с нулевого выхода триггера запуска 25 и через второй управляющий вход 14 от второго управляющего выхода абонента. Этот же сигнал через . элемент ИЛИ 26 первой группы поступает на инверсные входы всех последующих элементов И 21. первой группы. Вследствие этого на выходе соответствующего элемента И пер.вой группы формируется единичный сигнал, который через второй элемент ИЛИ 29 поступает на единичный вход триггера запуска 25 и устанавливает его в единицу. Нулевой сигнал с нулевого выхода триггера запуска 25 закрывает все элементы И 21 на время ввода информации от избранного абонента. Одновременно единичный сигнал с выхода элемента И 21 поступает через управляющий выход 20 устройства распределения задач 12 на управлящий вход соответствующего абонента осуществляет его запуск. Информация с избранного абонента 2 через инфорационный вход 19 устройства распрееления задач 12 и через открытую группу клапанов 23 и соответствующий й информационный выход 18 устройства аспределения задач 12 поступает на вход соответствующего вычислительного модуля 2. После окончания приема информации с абонента 1 на его втором управляющем выходе формируется управляющий сигнал, который через соответствующий управляющий вход 13 первой группы управляющих входов бло ка распределения задач 12 и первый элемент ИЛИ 28 поступает на нулевой вход триггера запуска 25 и на нулевые входы m триггеров 24, устанавливая их в нулевое состояние. Таким об разом, схема приходит .в исхЪдное состояние. После окончания переработки инфор мации на первом управляющем выходе 8 соответствующего вычислительного модуля 2 формируется управляющий сигнал, который через элемент ИЛИ 7 поступает на вычитающий вход 6 счетчика 3. Следовательно, в счетчике 3 динамически формируется код числа за явок на решение. Как только количест во заявок в счетчике 3 достигнет некоторой величины А, формируется единичный сигнал на четвертом выходе дешифратора 9,.который поступает на единичный вход второго разряда регистра конфигурации 10 и устанавливает его в единицу. Единичный сигнал с выхода этого разряда поступает на управляющий вход 11 второго вычислительного модуля 2 и осуществляет его включение. Включение других модулей 2 осуществляется аналогично при увеличении кода числа заявок в -счетчике 3. При уменьшении кода количества заявок в счетчике 3 до некоторой величины формируется единичный сигнал на третьем выходе дешифратора 9, поступает на нулевой вход второго разряда регистра конфигурации 10 и устанавливает его в нуль. Нулевой сигнал с единичного выходч1 данного разряда регистра конфигурации 10 Поступает на первый управляющий вход 11 второго вычислительного модуля 2 и вызывает его отключение. Отключение предыдущих вычислительных модулей 2 осуществляется аналогично при изменении кода числа заявок в счетчике 3. Рассмотрим работу схемы при наличии заявок на решение от нескольких абонентов 1 и нескольких включенных Вычислительных модулей 2. Пусть эаяв ,ки|на решение задач есть от всех вхо ных абонентов 1, а в работу включены первые два вычислительных модуля 2. Будем считать, что одновременное фор мирование управляющих сигналов на вторых управляющих выходах вычислиТельных модулей 2, в силу случайного времени решения задач, маловероятно Пусть первым освободтлся второй вычи лительнйй модуль 2. Управляющий сигнал со второго управляющего выхода Второго вычислительного модуля 2 через соответствующий управляющий вход 15 группы управляющих входов блока распределения задач 12 и через второй элемент И 22 первой группы, открытый по другому прямому входу единичным сигналом с выхода элемента И 31, а по инверсному входу - нулевым сигналом с первого входа 15 третьей группы управляющих входов, поступает на единичный вход соответствующего триггера 24, устанавливая его в .единицу, единичный сигнал с выхода которого открывает соответствующую группу клапанов 23. Одновременно этот же сигнал через третий элемент ИЛИ 30 и через первый элемент И 21 первой группы, открытый по другим входам единичными сигналами с нулевого выхода триггера запуска 25 . и с управляющего входа 14, поступает через второй элемент ИЛИ 29 и с управляющего на .единичный вход триггера запуска 26, устанавливая его в единицу, и через управляющий выход 20 - на управляющий вход первого абонента 1 и осуществляет его за- . пуск. Вследствие этого осуществляется ввод информации с первого абонента 1 через информационный вход 19 устройства распределения задач и через соответствующую группу клапанов 23 во второй вычислительный модуль 2. Заметим, что второй и последующий элементы И 21 в это время закрыты единичным сигналом, поступающим от третьего управляющего выхода первого абонента 1 через вторые управляющие входы 14 устройства распределения задач и через элементы ИЛИ 26 первой группы на инверсные входы элементов И 21. После окончания информации с первого абонента 1 на его втором управляющем выходе будет сформирован единичный сигнал, который через управляющий вход 13 устройства распределения задач 12 и через первый элемент ИЛИ 28 поступает на нулевые входы триггера запуска 25 и триггеров 24, устанавливая их в нулевое состояние. Одновременно с этим сформированы нулевые сигналы на третьих управляющих выходах абонентов 1 и на втором управляющем выходе вычислительного модуля 2. Если к этому времени есть сигнал на втором управляющем выходе первого вычислительного модуля 2, то аналогично описанному производится запуск и ввод информации от второго абонента 1 в первый вычислительный модуль 2. В этом, случае будет открыт второй элемент И 21 первой группы, так как с третьего- управляющего выхода второго абонента через управляющий вход 14 поступает единичный сигнал, который открывает соответствующий элемент И 21 и через элементы ИЛИ 26 первой группы запрещает открытие последующих элементов И 21 первой группы. Работа системы при другом количестве включенных вычислительных модулей 2 аналогична описанной. Из описания работы схемы устройства распределения задач следует, что элеме ты ИЛИ 26 первой группы и ИЛИ 27 вт рой группы элементов обеспечивают запуск последующего абонента после окончания работы предьщущего и соот ветственно прием информации в последуюций вьгчислительный модуль толь ко после окончания приема информации в предыдущей вычислительный модуль, что обеспечивает устойчивую работу системы при наличии заявок на решени от нескольких абонентов и нескольких готовых к работе вычислительных моду лей . I Таким образом, устройство для соп ряжения в перестраиваемой вычислитель ной системе позволяет обеспечить производительность примерно в т раз больше, чем производительность прото типа, а по сравнению с аналогичными вычислительными системами с постоянно конфигурацией обеспечивает более эко номичный энергетический режим. Формула изобретения Устройство для сопряжения вычисли тельных машин с абонентами, содержащее счетчик, дешифратор, регистр конфигурации, два элемента ИЛИ, приче выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с сумми рующим и вычитающим входами счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, выходы дешифратора соединены с входами соответствующих разрядов регистра конфигурации, выходы разрядов регистра конфигурации являются выходами запуска устройства, входы первого элемента ИЛИ являются входами запросов обмена устройс тва, входы второго элемента ИЛИ являются входами окончания вычислений устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введен блок распределения задач, содержащий групп триггеров, две группы из m элементов И, группу из п элементов И, груп пу из m элементов ИЛИ, группу из п элементов ИЛИ, треггер запуска, тр элемента ИЛИ и элемент И, выход кото рого соединен с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых соединены с единичными входами соответствующих триггеров группы, инверсные и прямые входы которых соединены соответственно с соответствующими входами элемента И и с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, выходы которых являются информационными выходами устройства, вторые входы элементов И второй группы подключены к информационному входу устройства, входы сигналов занятости устройства соединены с вторыми входами соответствующих элементов И первой группы и с соответствующими входами третьего элемента ИЛИ, выход, которого соединен с первыми входами элементов И третьей группы, выходы которых соединены с соответствующими входами четвертого элемента ИЛИ и с выходами запуска абд 1ентов устройства, входы окончания обмена устройства соединены с соответствующими входами пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевыми входами триггеров группы и триггера запуска, единичный вход и инверсный выход которого соединены соответственно с выходом четвертого элемента ИЛИ и с вторыми входами элементов И третьей группы,третьи входы элементов И третьей группы сое- . динены с соответствующими входами готовности абонента устройства, инверсный вход i-ro (i-i3,..,m) элемента И первой группы.соединен с выходом (i-2)-ro элемента ИЛИ первой группы, первый вход которого соединен с (i- 1)-м управляющим входом третьей группы устройства, нторой вход j-ro (,...,m-2) элемента ИЛИ первой группы соединен с выходом (j-l)-ro элемента ИЛИ первой группы и инвервный вход второго элемента И первой группы соединены с первым управляющим входом третьей группы устройства, инверсный вход i-ro (i-3,..,n) элемента И третьей группы соединен с выходом (i-2)-ro элемента ИЛИ второй группы, первый вход которого соединен с (i- ) -м управляющим входом пятой группы устройства, второй вход j-ro (j-2,..,,n-2) элемента ИЛИ второй группы соединен с выходом (j-l)-ro элемента ИЛИ второй группы, второй вход первого элемента ИЛИ второй группы и инверсный вход второго элемента И третьей группы соединены с первым управляющим входом пятой группы устройства. Источники информации-, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 52-4 178, кл. 97 7)(G 06 F 15/16), опуб- ик. 1978. 2.Авторское свидетельство СССР № 613925, кл. G 06 F 15/16, 1977 (прототип).