Устройство для сопряжения вычислительной машины с магистралью Советский патент 1982 года по МПК G06F3/04 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ . МАШИНЫ С МАГИСТРАЛЬЮ

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении многомашинных вычислительных систем.

По основному авт. св.№ 907536 известно устройство для сопряжения вычислительной машины с магистралью, содержащее счетчик слов и счетчик текущего адреса, блок управления и блок синхронизации, входы-выходы которых соединены с управляющими шинами магистрали, регистр информации, группа информационных входов и управляющий вход которого соединены соответственно с первой группой входов и первым выходом блока управления, блок анализа состояния магистрали, группа входов-выходов которого подключена к соответствующим управляющим шинам магистрали, группу приемников и группу передатчиков, причем входы приемников группы и выходы передатчиков группы подключены к информационным шинам магистрали, выходы приемНИКОВ группы соединены с группой входов регистра информации, группа выходов которого является группой информационных выходов устройства, вторая группа входов, второй выход и первый вход блока управления являются соответственно группой адресных входов устройства, выходом управляющих признаков и входом опроса устройства, а третий выход соединен с первым вхо10дом блока синхронизации, пе|эвые вход и выход блока анализа состояния магистрали соединены с соответствующими приоритетными шинами магистрали, а второй вход - с входом запроса уст15ройства, группы входов счетчика слов и счетчика текущего адреса соединены с выходами приемников группы, группы выходов - соответственно с группами 20 информационных и адреснь х выходов устройства, первые управляющие входыс четвертым выходом блока управления, а вторые управляющие входы - с входом опроса устройства, выход счетчи«а слов подключен ко второму входу блока управления и третьему входу блока анализа состояния магистралиs четвертый вход и второй выход которого являются соответственно входом ответа и выходом запуска подпрограмм устройства, второй вход блока синхронизации является входом управля.ющего признака устройства. Устройство позволяет осуществлят обмен информацией между ЦВМ, подклю ченными к общей магистрали. Перед передачей информации произ водится настройке устройств сопряже ния ЦВМ-датчика. (ЦВМд) и ЦВМ-приемн ка (ЦВМпр), причем программа настрой ки размещена в ЦВМд.Таким образом,если инициатором обмена является ЦВМпр или внешнее устройство (ВУ) ,то они должны сформировать и выдать в ЦВМд внешний запрос, по которому ЦВМд переводится на программу настройки. Наряду с передачей информации между ЦВМ в многомашинных системах необходимым требованием является также обеспечение возможности передачи команд управления между ЦВМ. Ко мандами управления осуществляется перевод ЦВМ с выполнения одной программы на другую. В известном устройстве отсутствует возможность передачи между ЦВМ команд управления что ограничивает.функциональные воз можности устройства. Отсутствие в п прототипе возможности передачи команд управления между ЦВМ по общей магистрали межмашинного обмена приводит к необходимости управления х дом рабочих программ ЦВМ с помощью системы прерывания каждой ЦВМ. Для обеспечения функционирования вычислительной системы необходимо создавать специальное внешнее устройство управления, которое было бы связано с внешними информационными шинами ЦВМ и входами внешних запросов типа прерывание всех ЦВМ. Между-внешним устройством управления и всеми ЦВМ должна обеспечиваться связь с помощью кабельной линии передами, что ведет к существенному увеличению оборудования в такой системе 1 { Недостаток известного устройства состоит в его ограниченных функциональных возможностях. 9 4 Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности обмена командами между абонентами магистрали. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен блок выдачи команд и регистр команд, причем первая группа выходов блока выдачи команд подключена ко входам передатчиков группы, а группа входов является группой информационных входов устройства, первый вход подключен ко входу синхронизации устройства., второй вход и выход соответственно к третьему выходу и пятому входу блока анализа состояния магистрали, а вторая группа выходов и третий вход к соответствующим управляющим шинам магистрали, группа входов регистра команд подключена к выходам приемников группы, а группа выходов является группой командных выходов устройства, первый вход регистра команд подключен к пятому выходу блока управления и к выходу запроса устройства, а второй вход является входом опроса команды устройства, а также тем, что блок выдачи команд содержит два регистра, пять триггеров, шесть элементов И, два формирователя импульсов, элемент ИЛИ, группу элементов И и три передатчика, причем выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого и первые входы регистров соединены с группой входов блока и первым входом третьего элемента И, выходом соединенного со вторым входом первого регистра и первым входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, выходом соединенного со вторым входом второго регистра и первым входом в-торого триггера, выход которого соединен с первым входом третьего триггера, -выходом соединенного с первым входом четвертого триггера и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого попключен к выходу пятого триг гера, а выход - к выходу блока и входу первого передатчика, выходы регистров соединены соответственно с первыми входами пятого и шестого элементов И, выходы которых и выход второго элемента И соединены с первой группой выходов блока, выход четвертого триггера соединен со вторым входом пятого элемента И, первым входом группы элементов И и через первый формир ватель импульсов со вторым входом ше того элемента И и вторым входом груп пы элементов И, первый и второй выхо ды которой соединены соответственно со входами второго и третьего переда чиков, третий вход со вторым входом третьего элемента И, первым входом пятого триггера и первой шиной перво го входа блока, третий выход - через второй формирователь импульсов со вторыми входами первого, второго, третьего и пятого триггеров, четвертый .вход - со вторым входом четвертого элемента И и второй шиной первого входа блока, а пятый вход - с первой шиной второго входа блока и первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен ко второй шине второго входа блока и третьим входам третьего элемента И и третьего триггера, четвертый вход которого является третьим входом блока, третий вход пятого триггера соединен с соответствующей шиной группы входов блока, выходы передатч ков являются второй группой выходов блока. На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - схема блока анализа состояния магистрали межмашинного обмена (ММО); на фиг. 3 - схема блока управления; на фиг. - схема блока выдачи команды. Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 анализа состояния магистрали, блок 2 управления, блок 3 синхронизации, счетчик k Текущего адреса, счетчик 5 слов, регистр 6 информации передатчики 7 ГРУППЫ, приемники 8 группы, блок 9 выдачи команды, регистр 10 команды, шины 11 и 12 приоритета, входную шину 13 запроса устройства, выходную шину 1 запуска подпрограммы ММО, входную-шину 15 ответа устройства, выходные.шины 16 и 17 управляющих признаков устройства, входную шину 18 опроса устройств шину 19 записи в счетчики, шину 20 записи в регистр информации, входные шины 21 номера ЦВМ, шину 22 выдачи из регистра информации, шину 23 признака конца массива, шины 2t и 25 синхронизации первого и второго управляющих слов, шину 26 выхода запро са устройства и записи в регистр команд, шину 27 входа опроса команды устройства и считывания из регистра команд, шину 28 призцака команды, шины 29 и 30 включения блока выдачи команд, вход 31 и выход 32 блока 9. Блок 1 анализа состояния магистрали обеспечивает запоминание запроса на ММО, анализ состояния информационной магистрали ММО (свободна-занята ; и при ее незанятости формирование сигнала на запуск управляющей программы в ЦВМ для подготовки ММО и занятие магистрали ММО для этого обмена. Блок 2 управления предназначен для формирования управляющих сигналов, обеспечивающих функционирование всего устройства. Блок 3 синхронизации обеспечивает синхронизацию тактовых сеток ЦВМ, между кйторыми ведется передача информации. Счетчик k текущего адреса и счетчик 5 слов определяют начальный (текущий) адрес и количество СЛОЕ передаваемого массива. Регистр 6 информации обеспечивает промежуточное хранение передаваемой информации. Передатчики 7 обеспечивают подключение кодовых ; числовых шин к информационным шинам 33 магистрали, а приемники 8 - подключение к этой магистрали блока 2 управления, счетчиков и 5, регистра 6 информации и регистра 10 команд. Входы-выходы блоков 1-3 соединены с управляющими шинами 3 магистрали. Блок 9 выдачи команд обеспечивает промежуточное хранение выдаваемой команды при занятой магистрали и выдачу команды на магистраль при освобождении . Регистр 10 команд обеспечивает промежуточное хранение принятой команды . На фиг. 1 пунктиром обозначена ЦВМ, которая с помощью рассматриваемого устройства подключается к магистрали. Блок 1 анализа состояния магистрали (фиг. 2) содержит четыре триггера 35-38, элементы И 39 и 40, элемент НЕ 41, приемник k2, передатчик 43. Блок 2 управления (фиг. 3) содержит схему 44 сравнения,, триггеры 4549, элементы И 50-53 формирователь 54 импульсо.в, приемники 55-59, передатчики 60-62, узел 63 коммутации, состоящий из элементов И 64-74, формирователей 75 и 76 импульсов, элемента ИЛИ 77. Блок 9 выдачи команд (фиг. 4) содержит регистры 78 и 79, триггеры 80 84, элементы И 85-90, элементы И 91 79 группы, элемент ИЛИ 95 формирова тели 96 и 97 импульсов, передатчики 98-100. С помощью рассматриваемого устрой ства (канала ММО) обеспечивается объ единение нескольких ЦВМ с помощью информационных 33 и управляющих 3 ,шин общей магистрали в единую многомашинную вычислительную систему. Устройство работает в двух режимах:передачи массива информации; передачи команды управления. Режим передачи массива информации Синхронизация ЦВМ вычислительной системы обеспечи8ается блоками 3 син хронизации, входящими в состав канала ММО всех ЦВМ. -Синхронизация ЦВМ, участвующих в MHO, заключается в совмещении тактовых сеток ЦВМд и ЦВМпр. В ЦВМд инициатором является программа, ЦВМгтр и внешние устройства при необходимости формируют сигналы запроса ММО. В данном случае рассмат ривается вариант, когда инициатором ММО является ЦВМд. При осуществлении ММО возникают конфликтные ситуации, вызванные одно временным запросом на ММО со стороны двух, или более ЦВМ в то время, когда магистраль ММО занята. Такие конфлик ты решаются блоком 1. Все блоки 1 со единены между собой шиной приоритета причем шина 11 является входом блока 1 от ЦВМ высшего приоритета, а шина 12 является выходной шиной для ЦВМ низшего уровня приоритета. Таким образом, крайняя левая ЦВМ обладает высшим уровнем приоритета, крайняя правая ЦВМ низшим. Для синхгронизации запросов на ММО . в крайнем на магистрали устройстве формируется строб синхронизации синхр., который через передатчик выдается на одну из шин 3 магистрали (не показано). Запрос на ММО формируется ЦВМд и поступает на вход триггера 35 которым фиксируется этот запрос и пе редним фронтом сигнала Стр. синхр. переписывается в триггер 36. Задним фронтом сигнала Стр. синхр., при отсутствии запросов в ЦВМ высшего приоритета (на шине 11 - разрешающий потенциал) и при условии, что межмашинная магистраль свободна (на выходе приемника k2 - разрешающий потенциал) через элемент И ЗЭ запрос пере 8 8 писывается в триггер 37, а затем в триггер 38 состояния межмашинной магистрали. На выходе триггера 37 формируется сигнал Запуск ММО (типа прерывания), поступающий в ЦВМ по шине 1, а триггер 38 через передатчик 3 устанавливает на шине Сост. магистр. ММО потенциал, соответствующий состоянию Занята. После перехода ЦВМ на управляющую программу подготовки устройств для ММО из ЦВМд по шине 15 выдается сигнал Запрос принят, которым сбрасывается триггер 37. Программа подготовки устройств для ММО обеспечивает запись в счетчики и 5 текущего адреса. Слов начального адреса, величины передаваемого массива ЦВМд. ЦВМпр и имитацию запроса на выдачу первого слова из ЦВМд и ЦВМпр. в счетчики каждой ЦВМд и ЦВМпр производится двумя операциями вывода. В первой операции выдается первое управляющее слово УСл. 1, во второй - второе управляющее слово УСл2. Отдельными разрядами УСл1 определяются: Режим работы - определяет, что будет передаваться между ЦВМ - массив информации или команда управления. Номер ЦВМ - определяется номер ЦВМ, в канал ММО которой передается второе управляющее слово. Признак ЦВМ - определяет, является ЦВМ датчиком или при, емником информации (при передаче команды управления не используется) . Признак синхронизации - определяет необходимость синхронизации ЦВМ, обменивающихся информацией ( при передаче команды управления не используется). Второе управляющее слово в первом режиме содержит начальный адрес массива информации и количество слов в массиве. Управляющие слова УСлТ и УСл2, сигналы их синхронизации Синхр УСл1 и Синхр УСл2, а также информация межмашинного обмена выдаются из ЦВМ на вход блока 9 выдачи команд. Их коммутация в блоке -обеспечивается выходными сигналами блока 1 анализа, поступающими по шинам 29 и 30 на вход блока 9 выдачи команд. Потенциалы на этих шинах обеспечивают переда Ч4У управляющих слов, и информации через элемент И 86 и далее через приемники 7 на информационные шины 33 магистрали, а сигналов синхронизации через элементы И 93 и 9 и передатчики 99 и 100 на управляющие шины 3 магистрали. При выдаче УСл1 номер ЦВМ через информационные шины 33 магистрали поступает в блоки 2 управления всех устройств на схему сравнения. JHa второй группе входов схемы 4k сравнения устанавливается номер соответствующей ЦВМ. В выбранной для обмена ЦВМ происходит сравнение номеров и с выхода схемы сравнения устанйвли- 20 мы вается в единичное состояние триггер S и затем по одному из тактовых импульсов (ТИ) триггер 6, потенциалом с выхода которого разрешается прием Признака ЦВМ (датчик-приемник) и Признака синхронизации соответстве но в триггеры 7 и 8. С выходов три геров 6 и k7 на элементе И 50 формируется сигнал ЦВМд-пр, который, поступая в ЦВМ, определяет, на ввод или на вывод массива будет работать выбранная ЦВМ. Выходным потенциалом триггера 8 на элементе И 73 формиру ется сигнал Вкл. стр, упр., которы поступая в блок 3, подключает на одн из шин З магистрали управляющий строб синхронизации Стр. упр., на элементе И 72 формируется сигнал Вкл. синхр., который, поступая в блок 3, обеспечивает синхронизацию тактовых сеток ЦВМд и ЦВМпр. При выдаче УСл2 в блок 2 выбранной ЦВМ эле ментом И 66 и формирователем 7б формируется сигнал ПКСч ММО, который обеспечивает запись в счетчики k и 5 начального адреса и величины масси ва информации, передаваемых между .выбранными ЦВМ. После подготовки канала ММО ЦВМд и ЦВМпр программой ЦВМд выдается на шину 10 магистрали сигнал Запрос в ЦВМд ( цель выдачи сигнала на чертежах не показана ), по которому на элементах И 71 ИЛИ 77 формируется сигнал Запрос Вв-В, который, поступая в ЦВМд, приостанавливает ее работу на один цикл, и из ячейки ОЗУ адрес которой записан а счетчике 4, выдается первое слово массива, Выдав емое из ЦВМд слово информации сопровождается сигналом Опрос Д-Пр ММО, по которому на элементе И 69 формируется сигнал Запрос в ЦВМпр. Последний через передатчик 62 выдается на одну из шин магистрали, а на элементе И 6 формируется сигнал Синхр. инф. ММО, который через передатчик 60 выдается на соответствующую шину Прием информации в канале ММО ЦВМпр производится на регистр 6 сигналом ПКРг ММО, сформированным в блоке 2 управления ЦВМпр на элементе И б7 из сигнала.Синхр. инф. ММО. Одновременно сигнал Запрос в ЦВМпр через . приемник 58, элементв И 70, ИЛИ 77 постуфают в ЦВМпр как сигнал Запрос Вв-В, вызывая приостановку програмЦВМпр. При этом из ЦВМпр выдается сигнал Опрос Д-Пр ММО на элементе И 65 формируется сигнал ВКРг ММО, которым считывается содержимое регистра 6 информации в ОЗУ ЦВМпр по адресу, указанному в счетчике А. Одновременно этот же сигнал через элемент И 68 и передатчик 61 поступает на соответствующую шину 3 магистрали как сигнал Запрос в ЦВМд на выдачу еле-. дующего слова информации из ЦВМ. Изменение состояния счетчиков i и 5 производится задним фронтом сигнала Опрос Д-Пр ММО. После передачи последнего слова массива информации счетчиками слов в ЦВМд и в ЦВМпр формируется сигнал Конец массива, которым аппаратура каналов ММО ЦВМд и ЦВМпр приводится в исходное состояние. С этого момента разрешается обмен между другими ЦВМ системы. Режим передачи команды, управления. Режим передачи команды управления обеспечивает передачу команды управления на прерывание текущей программы между любыми двумя ЦВМ, подключенными к общей магистрали. Выдача команды управления производится двумя операциями вывода. В первой операции выдается, первое управ- ляющее слово УСл1, отдельные разряды которого определяют признак режима и номер ЦВМпр, в которую передается команда управления . Второе управляющее слово содержит команду перехода, со- . держащую код операции и адрес перехода. Признак режима принимается сигналом Синхр УСл1 в триггер 8k блока 9 выдачи команды. Через элемент ИЛИ 95 на входе элемента И 0 блока 1 анализа устанавливается запрещающий потенциал для всех ЦВМ низшего приоритета. Одновременно шина Сост, магистр. ММО через передатчик 98 ус-, танавливается в состояние Занято, Управляющие слова передаются чере элемент И 86 ( на его управляющем вхо де . разрешающий потенциал) и передатчики 7 на общую информационную магис раль 33, а сигналы Синхр УСл1 и Синхр УСл2 через элементы И 93, 9 и передатчики 99 и 100 поступают на соответствующие.шины общей управляющей магистрали 3. Сброс триггера 8 и освобождение общей магистралипроизводится сигналом, сформированным на формирователе 97 из заднего фронта сигнала Синхр УСл2. При выдаче команды управления может возникнуть, ситуация, когда общая магистраль занята передачей массива информации между двумя другими ЦВМ системы. В этом случае информационные кодо вые шины и сигналы синхронизации,все ЦВМ, не участвующих в обмене, отключаются от общей информационной магистрали на элементе И 86 потенциалом с выхода элемента И 85, т. е. когда на шине 29 установлен запрещающий уровень потенциала, а на шине 30 разрешающий. Этими же потенциалами на элементах И 93, 9 отключаются от управляющих шин общей магистрали сиг налы Синхр УСл1, Синх.р УСл2. При выдаче команды управления сиг налом Синхр УСл1 через элемент И 87 триггером 80 фиксируется признак режима и одновременно в регистр 78 принимается УСл1. В следующей операции сигнал Синхр УСл2 через элемен И 88 и регистр 79 принимается УСл2 и одновременно устанавливается в единичное состояние триггер 81, После .этого ЦВМд продолжает свою программу не ожидая освобождения общей магистрали. После освибождения магистрали (на шине 30 запрещающей уровень потенциала, а на шине 29 - разрешающий) передним фронтом сигнала Строб, синхр. состояние триггера 81 перепи сывается в триггер 82, выходной потенциал которого поступает через эле мент ИЛИ 95 на вход элемента И 0 блока 1 анализа и запрещает обращение к общей магистрали ЦВМ более низкого приоритета. Одновременно че{эез передатчик 98 на шине .Сост- магистр, ММО устанавливается состояние Занято. Соответствующими тактовыми импульсами (ТИ обеспечивается установка в единичное состояние триггера 83 и через некоторое время его сброс. Выходным сигналом триггера 83 через . элемент И 89 обеспечивается передача УСл1 команды управления из регистра 78 на вход передатчиков 7 и далее на информационные шины магистрали, а через элемент И 92 и передатчик 99 сигнала Синхр УСл1. .Формирователем 96 из заднего фронта выходного сигнала триггера 83 формируется строб считывания УСл2 из регистра 79 и через элемент И 90 передается на информационные шины магистрали, а через элемент И 91 и передатчик 100 выдается сигнал Синх УПл2. После выдачи УСл2 формирователем 96 Формируется сигнал сброса блока 9 выдачи команд в исходное состояние и шина Сост, магистр, ММО у.станавливается в состояние Свободно. При выдаче УСл1 номер ДВМ через информационные шины 33 магистрали поступает на схемы kk сравнения блоков 2 управления всех устройств сопряжения. На второй группе входов схемы +4 сравнения устанавливается номер соответствующей ЦВМ, В выбранной для обмена ЦВМ происходит сравнение номеров ЦВМ. Признаком режима и сигналом Синхр УСл1 на элементе И 52 формируется сигнал записи, которым в триггере Э фиксируется результат сравнения номеров ЦВМ. Выходным сигналом с триггера k3 и сигналом Синхр УСл2 на элементе И 7 и формирователе 75 фор- мируется сигнал ПКРгК, которым осуществляется запись команды перехода с информационных шин 33 магистрали в регистр 10 команд. Этот же сигнал является признаком кепррграммированной команды (НК) типа прерывания. После приема признака НК в ЦВМ из нее по шине 27 выдается сигнал опроса команды, которым обеспечивается считывание команды в ЦВМ и перевод ее на соответствующую программу. Таким образом, устройство обеспечивает передачу между ЦВМ как массиBOB информации, так и команд управления по информационным и управляющи шинам общей магистрали. Формула изобрете-ния 1. Устройство для сопряжения вычислительнай машины с магистралью по авт, св. № 907536 отличающееся тем, что, с целью расши-. рения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности обмена командами между абонентами магистрали, в него введен блок выдачи команды и регистр команд, причем первая группа выходов блока выдачи команд подключена к входам передатчиков группы, а группа входов является группой информационных входов устройства, первый вход, подключен к входу синхронизации устройства, второй вход и выход - соответственно к третьему выходу и пятому входу блока анализа состояния магистрали, а вторая группа выходов и третий вход - к соответствующим управляющим шинам магистрали, группа входов регистра команд подключена к выходам приемников группы, а группа выходов является группой информацион ных выходов устройства, первый вход регистра команд подключен к пятому выходу блока управления и к выходу запроса устройства, а второй вход яв ляется входом опроса команды устройства. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что блок выдачи команд содержит два регистра, пят триггеров, шесть элементов И, два формирователя импульсов, элемент ИЛИ группу элементов И и три передатчика причем выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого и первые входы регистров соединены с груп пой входов блока и первым входом тре тьего элемента И, выходом соединенного со вторым входом первого регистра и с первым входом первого триггера, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента И, выходом соединенного со вторым входом второго регистра и с первым входом второго триггера, выход которого соединен с первым входом третьего триггера, выходом соединенного с первым входом четвертого триггера и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу пятого триг- гера, а выход - к выходу блока и входу первого передачика, выходы ; регистров соединены соответственно с первыми входами пятого и шестого элементов И, выходы Которых и выход второго элемента И соединены с первой группой выходов блока, выход чет-, вертого триггера соединен со вторым входом пятого элемента И,с первым входом группы элементов И и через первый формирователь импульсов со вторым входом шестого элемента И и со вторым.входом группы элементов И; первый и второй выходы которой соединены соответственно с входами второго и третьего передатчиков, третий вход - со вторым входом третьего элемента И, с первым входом пятого триггера и первой шиной первого входа блока, третий выход через второй формирователь импульсов - со вторыми входами первого, второго, третьего и пятого триггеров, четвертый вход - со вторым входом четвертого элемента И и второй шиной первого входа блока, а пятый вход - с первбй шиной второго входа блока и с первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен ко второй шине второго входа блока и к третьим в содам третьего элемента И и третьего триггера, четвертый вход которого является третьим входом блока, третий вход пятого триггера соединен с соответствующей шиной группы входов блока, выходы передатчиков являются второй группой выходов блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 907536, кл. G 06 F 3/0, 1980 (прототип)..

Инду. MHO

Вкл. генер

1

Ф(/г.1

CfTJpoS. .

Сост. магистр.ммо

Г

,У

t

Фиг. 2

N

j

1ча 1%

I

I

i I

sc

I

ji

«::

N

:s e к