Устройство для сопряжения вычислительных машин в однородной вычислительной системе

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ 14АШИН В ОДНОРОДНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ по авт.СВ. 924692, отличающееся тем, что, с целью повышения пропускной способности, в него введены две группы элементов И приема, две группы элементов И передачи, регистр обменного слова, триггеры левого и правого конвейерного обмена и третий , четвертый, пятый и шестой элементы И, причем выходы элементов И передачи первой группы соединены с первой группой шин конвейерного обмена устройства и информационными входами элементов И приема первой группы, выходы которых и выходы элементов И приема второй группыподключены к группе входов регистра обменного слова, группа выходов которого соединена с информационными входами элементов И передачи первой и второй групп, выходы элементов И передачи второй группы соединены с информационными входами элементов И приема второй группы и второй группой шин конвейерного обмена устройства, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, первым входом подключенного к выходу четвертого элемента И, первый и второй входы которого, соединены соответственно с нулевыми выходами триггеров левого и правого конвейерного обмена, единичные входы которых подключены соответственно к входным шинам ю левого и правого конвейерного обме (Л на устройства, а единичные выходы соответственно к первым входам пятого и шестого элементов И, вторыми входами соединенных с входной шиной обмена устройства и вторым входом третьего элемента И, выход пятого элемента И соединен с управляющими входами элементов И передачи первой группы и элементов И приема второй группы, выход шестого элем мента И подключен к управляющим Oi входам элемента И приема первой груп пы и элементов И передачи второй СХ) группы, первый и второй входы ре1 гистра обменного слова соединены оо соответственно с входными шинами разрешения записи устройства.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111

У51> 0 06 1 3/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 924692 (21) 3347930/18-24 (22) 20,10.81 . (46) 28.02.84. Бюл. Р 8 (72) И.A.Ìàìçåëåâ, Н.Н.Николаенко, M,Þ.Ðóñàêoâ и Е.Д.Часовников (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени электротехнический институт связи (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 924692, кл. G 06 I 3/04, 1979 (прототип).

Г (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЙ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН В ОДНОРОДНОЙ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ по авт.св.

Р 924692, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения пропускной способности, в него введены две . группы элементов И приема, две группы элементов И передачи, регистр обменного слова, триггеры левого и правого конвейерного обмена и третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, причем выходы элементов И передачи первой группы соединены с первой группой шин конвейерного обмена устройства и информационными входами элементов И приема первой группы, выходы которых и выходы элементов И приема второй группы. подключены к группе входов регистра обменного слова, группа выходов которого соединена с информационными входами элементов И передачи первой и второй групп, выходы элементов И передачи второй группы соединены с информационными входами элементов И приема второй группы и второй группой шин конвейерного обмена устройства, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, первым входом подключенного к выходу четвертого элемента И, первый и второй входы которого, соединены соответственно с нулевыми выходами триггеров левого и правого конвейерного обмена, единичные входы которых подключены соответственно к входным шинам левого и правого конвейерного обмена устройства, а единичные выходы— соответственно к первым входам пятого и шестого элементов И, вторыми входами соединенных с входной шиной обмена устройства и вторым вхо- Я дом третьего элемента И, выход пятого элемента И соединен с управляющими входами элементов И передачи первой группы и элементов И приема второй группы, выход шестого эле-, мента И подключен к управляющим входам элемента И приема первой груп © пы и элементов И передачи второй группы, первый и второй входы регистра обменного слова соединены (, © соответственно с входными шинами разрешения записи устройства.

1076893

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при создании высокопроизводительных вычислительных машин.

По основному авт. св. Р 924692 S известно устройство для сопряжения вычислительных машин в однородной вычислительной системе, содержащее группу элементов И, первый информационный вход-выход которой подклю- g чен к информационным шинам системы и входу дешифратора адреса, первые входы триггера индивидуального взаимодействия, триггера обобщенного безусловного перехода, триггера начала обмена, триггера окончания обмена, триггера прерывания и триггера обобщенного условного перехода соединены соответственно с выходом дешифратора адреса с входными шинами обобщенного условного перехода, системной синхронизации, прерывания и обобщенного условного перехода устроиства, вторые входы с входной шиной сброса устройства, а выходы — соответственно с первым входом первого элемента И, шинами обобщенного безусловного перехода системы и устройства, минами начала обмена системы и устройства, шиками окончания обмена системы 30 и устройства, шиной прерывания системы и шинами обобщенного условного перехода системы и устройства, второй вход первого элемента И соединен с шинами индивидуального взаимодей- 35 ствия системы и устройства, а выходс первым входом элемента ИЛИ, выходом подключенного к управляющему входу группы элементов И, второй информационный вход-выход которой соеди- 4П нен с информационными шинами устройства, первый и второй входы второго элемента И подключены к соответствующим выходам триггера прерывания, а выход — к выходной шине прерывания устройства (11.

Недостатком известного устройства является низкая пропускная способность, Цель изобретения — повышение пропускной способности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сопряже— ния вычислительных машин в однородной вычислителЬной системе введены две группы элементов И передачи, две группы элементов И приема, реристр обменного слова, триггеры левого и правого конвейерного обмена и третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, причем выхо,цы эле- 60 ментов И передачи первой группы соединены с первой группой шин конвейерного обмена устройства и информационными входами элементов И приема первой группы, выходы которых и выходы элементов И приема второй группы подключены к группе входов регистра обменного слова, группа выходов которого соединена с информационными входами элементов И передачи первой и второй групп выходы элементов И передачи второй группы соединены с информационными входами элементов И приема второй группы и второй группой шин конвейерного обмена устройства, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И, первым входом подключенного к выходу четвертого элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно а нулевыми выходами триггеров левого и правого конвейерного обмена, единичные входы которых подключены соответственно к входным шинам левого и правого конвейерного обмена устройства, а единичные выходы соответственно к первым входам пятого и шестого элементов И, вторыми входами соединенных с входной шиной обмена устройства и вторым входом третьего элемента И, выход пяа oãо элемента И соединен с управляющими входами элементов И передачи первой группы и элементов И приема второй группы, выход шестого элемента И подключен к управляющим входам элемента И приема первой группы и элементов И передачи второй группы, первый и второй входы регистра обменного слова соединены соответственно с входными шинами разрешения записи устройства.

На фиг. 1 представлена структура объединен1ля вычислительньх машин в систему, на фиг. 2 — блок-схема предлагаемого устройства.

Однородная вычислительная система состоит из одинаковых ЭВМ 1-3, которые с помощью устройств 4-6 подключены к некоммутируемым минам 7 системной магистрали и кольце. вому каналу 8, полученному путем соединения информационных шин конвейерного обмена устройств 4-6 в кольцо.

В предлагаемой системе используются дополнительно следующие системные Команды: "Правый параллельный конвейерный обмен" и "Левый параллельный конвейерный обмен" которые могут выполняться как программно, так и по прерыванию програE.

Устройство содержит (фиг. 2) информационные шины 9 системы, шины 10 конвейерного обмена первой группы устройства, шину 11 обобщенного условногo перехода системы, 1076893 шину 12 прерывании системы, шины 13 и 14 окончания и начала обмена системы, шину 15 обобщенного безусловного перехода системы, шину 16 индивидуального взаимодействия системы, шины 17 конвейерного обмена второй группы, шг.ы 18 информационного входа-выхода устройства, входные шины 19-26 разрешения записи, обмена, левого конвейерного обмена, сброса, правого конвейерного обмена, обобщенного безусловного перехода системной синхронизации и прерываний устройства, выходную шину 27 прерываний устройства, входную шину 28 обобщечного условного перехода, I 5 элементы И 29 и 30 передачи и при ема первых групп, элементы И 31 группы, дешифратор 32 адреса, триггер 33 индивидуального взаимодействия, элемент ИЛИ 34, регистр 35 обменного 20 слова, третин элемент И 36, элементы И 37 передачи и приема вторых групп, первый 39, четвертый 40, пятый 41 и шестой 42 элементы И, триггеры 43 и 44 левого и правого 25 конвейерного обмена, триггер 45 обобщенного безусловного перехода, триггер 46 начала обмена, триггер 47 окончания обмена, триггер 48 прерываний, второй элемент И 49 и триггер 50 обобщенного условного перехода.

Шинами 18-28, 11 и 13-16 устройство соединяется с одной из сопрягаемых в систему ЭВМ. 3S

Устройство работает следующим образом.

Все ЭВМ 1-3 системы (фиг. 1) работают параллельно и асинхронно.

Все они равноправны, хотя среди них может быть выделена ведущая, что оп- . ределяется программой работы системы, Каждая ЭВМ занимается отработкой независимого участка параллельной программы. Синхронизация работы ЭВМ осуществляется лишь для обмена инфор-45 мацией между ЭВМ.

При правом конвейерном обмене все ЭВМ выдают на шины 18 обменное слово.и возбуждают шину 19 записи, в результате чего обменное слово записывается в регистр 35. Одновременно с этим возбуждается шина 23, устанавливая триггер 44 в единицу. Затем все ЭВМ синхронизируются по началу обмена, для чего они выдают на шину 25 активный сигнал, который устанавливает триггер 46 в единицу, а триггер 47 в нуль и переходит к опросу состояния шины 14. Появление на шине 14 активного потенциала озна-60 чает, что все ЭВМ системы синхронизировались и готовы к обмену информацией. После этого все ЭВМ активизируют шину 20, потенциал с которой проходит через элемент И 42 на управ- ляющие входы элементов И 30 и 3 i .

Обменное слово из регистра 35 через элементы И 37 поступают на шины 17.

По шинам 10 обменное слово от соседнего слева устройства через элемент И 30 поступает в ЭВМ по шинам 18. После обмена все ЭВМ синхронизируются по окончанию обмена, для чего они выдают на шину 22 активный потенциал, обнуляющий триггеры 33, 43-46, 48 и 50, а также регистр 35 и записывающий единицу в триггер 47.

Далее все 3BN анализируют состояние шины 13. Появление на ней активного потенциала означает, что все ЭВМ обменялись информацией.

Синхронизация машин по окончании обмена необходима для ликвидации различия в скоростях их работы.

Если при конвейерном обмене передается массив информации, то процесс повторяется.

Левый конвейерный обмен произво-. дится аналогичным образом и отли! чается только тем, что возбуждается шина 21 и триггер 43 устанавливается в единицу ° Тогда сигнал обмена с шины 20, проходя через элемент И 41, открывает элементы И 29 и 38, обес печивая тем самым передачу обменно-, ;ro слова, находящегося в регист,ре 35, на шины 10 (передача влево) ! .и прием обменного слова от правой машины с шин 17. ! При трансляционном обмене, как и при других обменах, все ЭВМ синхронизируются по началу обмена. После синхронизации всех ЭВМ, передающая

ЭВМ выставляет на шины 18 обменное слово и все ЭВМ активизируют шину 20, потенциал с которой проходит через элемент И 36 на вход элемента ИЛИ 34 и далее на управляющие входы элементов И 31 ° Обменное слово через открытые элементы И 31 передающей машины поступает на информационные шины 9, откуда через открытые элементы И 31 поступает по шинам 18 в принимающие ЭВМ.

Если осуществляется групповой безусловный переход, то одновременно с появлением управляющего сигнала на шине 20 активизируется шина 24, которая записывает в триггер. 45 15 активного потенциала сообщает приемным ЭВМ, что обменное слово представляет собой команду, подлежащую исполнению. После окончания обмена словом все ЭВМ синхронизируются: по окончанию обмена, Если при трансляционном обмене передается массив информации, то процесс повторяется.

При индивидуальном обмене после синхронизации машин по началу обмена передающая ЭВМ выставляет на шины 18 информацию и одновременно

1076893

18 pv . 2

ВНИИПИ Заказ 749/45 Тираж 699 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 активизирует шину 20. Обменное слово через открытые элементы И 31 передается на шины 9, а с них поступает на входы дешифраторов 32 приемных машин. Каждому устройству сопряжения присвоен свой номер, поэтому активный сигнал на выходе дешифратора 32 появится лишь в том устройстве, номер которого совпадает с кодом обменного слова, которое интерпретируется как номер приемной ЭВМ. Активный потенциал на выходе дешифратора 32 устанавливает триггер 33 в единицу. Далее активная ЭВМ выставляет на шины 18 обменное слово и одновременно с этим выдает управляющий потенциал на шины 20 и 16. Поскольку на оба входа элемента И 39 приемной машины поступают активные уровни, то активный потенциал с выхода элемента И 39 через элемент ИЛИ 34 открывает элементы И 31, передавая обменное слово с шин 9 на шины 18 приемной машины.

Если осуществляется индивидуальный безусловный переход, то одновременно с возбуждением шин 20 и 16 передающая ЭВМ активизирует шину 15, записывая в триггер 45 единицу, В этом случае переданное слово интерпретируется в приемной ЭВМ как команда, подлежащая исполнению. Далее происходит синхронизация машин системы по окончанию обмена. Если передается массив информации, то процесс повторяется.

При реализации условного перехода ЭВМ заносит в триггер 50 единицу, если удовлетворяется некоторый признак (равенство нулю, переполнение и др.), в противном случае заносится нуль. Далее осуществляется синхронизация машин по началу обмена и происходит опрос состояния шины 11. Если потенциал на шине 11 активный, то 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 окон 5 чании обмена, Все укаэанные системные команды могут выполняться также и по прерыванию программы. В этом случае активная ЭВМ устанавливает свой триггер 48 в единицу, активизируя шину 26. Пассивный уровень с инверсного выхода триггера 48 предотвращает распространение сигнала прерывания на шину 27 в активной ЭВМ. В

25 приемных машинах на вход элемента H 49 с инверсного выхода триггера 48 подается активный сигнал и поэтому на выходе элемента И 49 появится активный уровень, поступающий на шину 27 и вызывающий прерывание выполнения.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает выполнение всех системных команд с возможностью обмена как через системные шины, так и через шины ковейерного обмена, что позволяет повысить его пропускную способность.