Устройство для управления каналами ввода-вывода

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КАНАЛАМИ ВВОДА-ВЫВОДА, соаержашееселекгоры, первые входы Koropjx являюгся входами первой группы усгройсгва, а вгорые входы соединены с выходами соогвегсгвуюших дешифраторов , входы которых являются входами ,В ГОрОЙ группы ус рОЙСТ,;: ВЫХОДЫ группы сепекгоров соединены с информационными входами регистров первой группы, выходы когорых соединены с информационными входами первого коммутатора , управляющий вход которого соединен с выходом блока приоритета, входы группы которого являются входами третьей группы устройства, вход со единен с входами синхронизащга первого и второго регистров, регистров первой и второй групп и является первым входом устройства, первые выходы селекторов соединены с информационными входами соответствуюшгос регистров второй группы, выходы которых средянешл с ивфоръ апионными входами второго коммутатора, первый выход которого является первым выходом устройства, а второй выход соединен с информационным входом регистра, выход которого является вторым выходом устройства , информационный вход второго регистра является вторым входом устройства , а выход является третьим выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия , в неЬо введены третий и четвертый коммутаторы, триггеры и распределитель импульсов, входы группы которого соединены с выходами триггеров входы синхронизации которых являются лвр&ым входом устройства и соединены с входом распределителя импульсов, выход которого соединен с уп (Л равляющим входом третьего коммутатора и первым информационным входом четвертого коммут1атора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом распределителя импульсов, второй информационный вход четвертого коммутатора соединен с выходом блока приоритета , а выход соединен с управлякядим входом второго коммутатора, выход первого коммутатора соединен с информационным входом третьего коммутатора , второй, третий и четвертый информационные входы которого соединены соответственно с первыми, вторыми и третьими выходами регистров первой группы, выход третьего коммутатора является четвертым выходом устройства, вторью выходы селекторов соединены с единичными юсодами триггеров, нулевые входы которых являются входами четвертой группы устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

422 А (19) (И) G 06 F 3/04

М»

\ ° м °

I» (21) 3457386/1 8-24 (22) 25.06. 82 (46) 15.04.84. Бюл. ¹ 14 (72) Б. И. Бочин, Л. С. Ильицкая, А. А. Латышов и Ю. H. Мельник (53) 381 .32 7.1 l (088.8) (56) 1. Патент США ¹ 3699530, кп. 340-172.5, опублик. 1972.

2. Патент США ¹ 4115854, кп. 364-200, опублик. 1978 (прототип) ° (54)(57) УСТРОЙСТВО,ОЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КАНАЛАМИ ВВОДА-ВЫВОДА, содержащее. селекторы, первые входы которых являются входами первой группы устройства, а вторые входы соединены с вщгодами соответствующих дешифратоPos Входы ,нторой Группы ус "ройствв,. выходы группы селекторов соединены с информационными входами регистров первой группы, выходы которых соединены с информационными входами первого юммутатора, уцравляюший вход которого соединен с выходом блока приоритета, входы группы юторого являются входами третьей группы устройства, вход соединен с входами синхронизации первого и второго регистров, регистров первой и второй групп и является первым входом устройства, первые выходы селекторов соединены с информационными входами соответствуки их регистров второй группы, выходы которых соединены с информационными входами второго коммутатора, первый высод которого является первым выходом устройства, а второй выход соединен с информвцион ным входом первого регистра, выход которого является вторым выходом устройства, информационный вход второго регистра является вторым входом устройства, а выход является третьим выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, в не о введены третий и четвертый коммутаторы, триггеры и распределитель импульсов, BxoglbI группы . которого соединены с выходами триггеров

Входы синхронизации KoropblK являются первым входом устройства и соединены с входом распределителя импульсов, И первый вьгод которого соединен с уп- ® равляюшим входом третьего коммутатора и первым информационным входом четвертого коммутатора, управляющий вход которого соединен с вторым выходом распределителя импульсов, второй информационный вход четвертого коммутатора соединен с выходом блока прноритега, а выход соединен с управляющим входом второго юммутатора, выход первого коммутатора соединен с первым ин ормационныМ входом третьего коммутатора, второй, третий и четвертый информационные входы которого соединены соответственно с первыми, вторыми и третьими выходами регистров первой группы, выход третьего коммутатора является четвертым выходом устройства, вторые выходы селекторов соединены с единичными входами триггеров, нулевые входы которых являются входами четвертой группы устройства.

1 1088

Изобретение относится к области вычжлительной техники и может быть ис— пользовано дпя управления обменом и +формации между каналами ввода-вывода и памятью цифровых вычислительных 5 систем.

Известны устройства 1 и 2 для уп равлеиня обменом информации между несколькими каналами ввода-вывода, каждый из которых занимает определенное i0 положение в цриоритетном ряду на о6ращение к памяти, и памятью электронной цйфровой вычислительной машины (ЭБВМ) .

f5

Известно устройство для управления каналами ввода-вывода, содержашее входной буфер, вход которого соединен с выходами каналов ввода-вывода, а выход — с входом памяти ЭБВМ, блок 20 управления подключением одного иэ каналов ввода- вывода к входу входного буфе,ра, блок уцравлеиия выбором ячейки записи Входного буфера, блок управления

Выбором ячейки чтении входного буфера, 25

Выходной буфер, вход которого соединен с Выходом памяти ЭБВМ, а Вьиод - с асодами каналов вводе-вывода, блок управления выбором ячейки чтения выходвйо буфера (. 1 3.

На выходе указанного устройства форми1 руется строка данньцс в виде совокупности слов, поступаюших на вход устройства

or ойного каналами ввода-вывода.

Наиболее близким к изобретению явля-З5 ется устройство для управлеюя каналами Ввода«вывода, содержашее группу селекторов, первые входы которых соеди- вены с входами первой группы устрой .ств, а Вторые всоды .черее соответствующие депифраторы соединены с sxo3МЬп Второй группы устройства, группу регистров для сборки, входы каждого, из которых соединены с выходами соо1

Ветствующего селектора, цериый комму- 45 татор (данных}, входы которого соедине— ны с первыми выходами соответствующих регистров для сборки, а вьпсод— с зервым выходом устройства, второй коммутатор (требований), входы юторо- 50 го соединены с вторыми выходами соо1

Ветствукицих регистров для сборки, а перВый выход - с вторым выходом устройсЮа, блок приоритета, вход которого .соединен с входами устройства, а Вы- 55 ход - с входами первого коммутатора и

Входом второго коммутаторе, регистр нсмера канала, вход юторого соединен

422 2 с вторым вьмодом второго коммутатора, а выход — с третьим выходом устройства, вьщодной регистр, вход которого соединен с входом устройства, а выход — с четвертым выходом устройства (2).

В известном устройстве ввод данных от каналов ввода-вывода s память

ЭБВМ происходит слецукицнм образом.

От соответствующих мультиплексы.

pos каналов ввода-вывода через селекторы в регистры для сборки поступают последовательно требование на обмен данными, в состав которого входит адрес размешения данных в памяти ЭБВМ, и несколько слов данных от одного канала ввода-вывода. Максимальное количество слов равно количеству слов в Формате обрашения к памяти. После того, как какой-либо регистр для сборки заполнен, его содержимое (требование и данные) через коммутатор требований (требование) и через коммутатор данных (данные) поступает на второй и первый выходы известного устройства и далее в память ЭБВМ. В случае, если

У ли заполнены несколько регистров для сборки, в цамяФь под управлением блока приоритета передается содержимое старшего по приоритету регистра для сборки.

Таким образом, на выход известного устройства, и далее в память поступают данные, представлянмцие собой совокупность слов, поступивших на вхсц известного устройства толью от одного канала ввода-вывода. Однако для применения известного устройства в таких областях, как обработка радиолокационной информации, управление воздушным движением, прогноз погоды и в других, caslssaablK с обработкой больших массивов информации в реальном масштабе времени, необходимо в каждой строке памяти ЭБВМ и, следовательно, на выходе известного устройства иметь данные в виде совокупности слов, поступаюших одновременно на входы устройства и характериэуюших состояние объекта в некоторый момент времени.

Недостатком известного устройства является поступление на выход устройства данных только в виде совокупности слов ог одного мультиплексора.

Бель изобретения — повышение быстро. действия устройства.

Поставленная пель достигается тем, что в устройство для управления каналами ввода-вывода, содержмцее селекто- —.

86422 4

5 !

О

25 ные входы которы соединены с входами 2, 3 и 4 третьей группы устройства, а сиихровходы соединены с цервым входом 14 устройства, элементы НЕ

45 и 46, элементы И 47 и 48.

Распределитель 35 импульсов (фиг.

3) содержит элемент -HE 49, регистр

50, первый 51, второй 52 выходМ.

Устройство работает следующим обра разом.

Ввод информации В память может осу-, ществляться в двух режимах: синхронном и асинхронном; Вывод информации из памяти в masan - только в асинхронном режиме.

Ввод информации в синхронном режиме (см. фнг. 4).

На выходе устройства формируется строка данных в виде совокупности трех слов (вектора), одновременно поступакаях на Вход устройства от трех синхронно работающих мультиплексоров каналов ввода-вывода (не изображены), .с

Первый такт. Три мультиплексора вьщвют на Входы 11, 12 и.13 требования

55 на ввод данньж, а на входы 8, 9 и 10 признаки требования (структура требова. ния мультиплексора состоит из поля . признака режима; поля номера канала, з 10 ры, первые входы которых являются входами первой группы устройства, а вторые входы соединены с выходами соответствующих дещифрагоров, входы которых являются входами второй группы устройства, входы группы селекторов соединены с информационными входами регистров первой группы, вькоды которых соединены с информационными входами первого коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом блока приоритета, входы группы которого являются входами трьетьей группы устройства, а вход соединен с входами синхронизации первого и второго регистров, регистров первой и второй групп и является первым входом усгройства, первые выходы селекторов соединены с информационными входами соо твегствующих регистров второй группы, выходы которых соединены с информационными входами второго коммутатора, первый выход которого является первым выходом устройства, а второй выход соединен с информационным входом первого регистра, выход которого является вторым выходом устройства, информационный Вход второго регистра является вторым входом устройства, а выход вляегся третьим выходом устройства, .введены третий и четвертый коммутаторы, триггеры и распределитель им- пульсоВ, Входы группы которого соединены с выходами триггеров, входы сиихроии зации которых являются первым входом устройства и соединены с входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом третьего коммутатора и первым информационным входом четвертого хоммуг то управляющий вход которого соединен с вторым выходом распределителя импульсов, второй инфо ыационный вход чЕтвэртОГО КОММУтатОра СОЕДИНЕН С жходом блока приоритета, а выход со единен с упраВляющим Входом Второго коммутатора, выход первого коммутатора соединен с первым информационным входом третьего коммутатора, второй, третий и четвертый информационные

Входы которого соединены соответственно спервыми,,вторыми и третьим» выходами регистров первой группы, вьасод третьего коммутатора является четвертым выходом устройстна,, вторЫе ВихоДы селекторов соединены с единичными

Входами триггеров, нулевые входы котораас являются входами четвертой группы устройства.

На фиг. 1 представлена функционал ная схема устройства для управления каналами ввода.-вывода; на фиг. 2— схема блока приоритета; на фиг. 3— схема распределителя импульсов; на фиг. 4 — временная диаграмма работы устройства при вводе информации в синхронном режиме; на фиг. 5 — то же при вводе информации в асинхронном режиме (для одного канале); на фиг,-6 — то же, при вводе информации (для одного канала).

Устройство (фиг. 1) содержит второй вход 1, входы 2, 3 и 4 третьей группы, входы 5, 6 и 7 четвертой группы, входы 8, 9 и 10 второй группы, входы 11, 12 и 13 первой группы, первый вход 14, четвертый выход 15, первый выход 16, Второй вьасод 17, третий Выход 18, дешифраторы 19, 20 и 21, селекторы 22, 23 и 24, триггеры 25, 26 и 27, регистры 28, 29 и

30 второй группы, регистры 31, 32 и 33 первой группы, блок 34 приоритета, распределитель 35 импульсов, первый 36, второй 37, третий 38, чу

Вертый 39 коммутаторы, второй 40 и первый 41 регистры.

Блок 34 приоритета (фиг.. 2) содержит триггеры 42, 43 и 44, установоч108642 2 поля кода операции (ssog-вывод), поля адреса памяти, поля ключа доступа к памяти). Под управлением сигнала с выхода дешифрйгора 19 (20,21) признак режима требования поступает на 5

Второй выход селектора 22 (23,24), а остальные поля требования — на пе гвый выход селектора 2 2 (23, 24) .

Второй такт. После прохождения синхроимпульса к входу устройства грит гер 25 (26,27) устанавливается в состояние, определяемое признаком режимов требования (при синхронном режз ме — состояние 1 ), на регистре 28 (29,30) запоминаются остальные требования; три мульжплексора выдают на входы 11, 12 и 13 по одному слову данньи, а на входы 8, 9 и 10 — признаки данных, которые указывают, что эти слова должны быть записаны в пер, вые области регистров 31, 32 и 33.

Под управлением сигнала с выхода дешифратора 19 (20,21) слово данных поступает на выходы группы селектора

22 (23,24).

Третий такт. После прохождения синхроимпульса в первой области каждого иэ регистров 31,32 и 33, соответствуимцей первому выходу регистра, запоминается по одному слову данньи. Сово- r30 купность этих слов поступает на третий вход третьего коммутатора 38. Наличие 1 (с выходов триггеров .25, 26 и 27) иа Всес Входах распределителя.

35 импульсов обусловливает его работу

В динамичесюм сдвиговом рщкиме, характеризующимся тем, что на его втором ояходе постоянно присутствует юд, подаваемый на управляющий Вход четвертого юммутагора 39 и обеепечи- 4р ваккций прохождение в этом коммутаторе информации с первого информационного входа на Въа од (для управцения вторым коммутатором 37); на первом Вьжоде . распределителя 35 импульс:ов в течение трек последовательных тактов (после прохождения очередных синхроимпульсов) появляются коды, обеспечивающие прохождение информации на мяход коммутатора 38 последовательно с второго, третьего и четвертого входов и на выход коммутатора 37 — информащп с

его входов. Таким образом, в третьем такте на выход 15 устройства выдается совокупность слов, поступающих цо второй группе выходов (т.е. слов, хра;нящихся в первых областях регистров

31, 32 и 33), а на выход 16 устройства

ВЫдаЮтСя ПОЛЯ Кеда олэрацИИ, адрЕСа памяти и ключа доступа к памяти гребсвания от первого мультиплексора, хранящегося на регистре 28. Мультиплексоры выдают ны вхсды 11, 12 и 13 первой группы устройства по второму слову данных, а на соответствукацие входы 8, 9 и 10 второй группы устройства — признаки данных, указывающие, что эти слова должны быть записаны во вторые области данных регистров 31, 32 и ЗЗ первой группы.

Четвертый такт. Работа устройства аналогична работе в третьем такте. На выходе 15 устройства формируется строка данных иэ вторых слов мульжплек соров, на выходе 16 — поля кода операции адреса памяти и ключа доступа к памяти требования с регистра 29.

Пятый такт. Аналогично третьему и четвертому тактам пятый такт характеризуется выдачей на выход 15 устройства строки данных (из третьих слов мультиплексоров), а на выход 16 устройства— соответствуквцих полей требования (с регистра 30). На входы 5. 6 и 7 четвертой группы устройства поступают сигналы Синхронная передача закончена", которые устанавливают триггеры 25, 26 и 27 по второму входу (Установка в "0 ) в состояние "0

Распределитель 35 импульсов работает следующим образом.

Признаки режима (синкронный — "1, асинхронный - 0 ) поступают с выходов триггеров 25, 26 и 27 на вход элемента И-НЕ 49, на выходе которого s режиме синхронного приема формируется сигнал О,;устанавливаюший универсальный сдвиговый регистр 50 в режим сдвига. Таким образом, в третьем такте на ягодах 51 .и 52 регистра 50 формирует ся код 0100, в четвертом — 0010, s пятом — 0001, и, следовательно, на вто ром выходе 52 распределителя 35 присутствует сигнал "О, а на выходе 51— последовательность кодов 100, 010, 001. Оигнал 0 с второго выхода 52 используется как управляющий для четвертого коммутатора 39 (разрешает прохождение управляющих кодов 100, 010, 001 на его выход для управления коммутатором 37), а последовательность. кодов 100, 010, 001 обеспечивает Выдачу с коммутаторов 37 и 38 требований от первого, второго и третьего мультиплексоров одновременно с совокупностями первых, вторых и третьих слоВ, соответственно, в третьем, четвергом и пятом тактах.

7 1,0ж

Ввод информации в асинхронном режиме. (фиг. 5) происходит следующим образом.

Первый г.акт. Мультиплексор выдает требование на ввод данных на вход 11 (12,13), а признаки требования — на вход 8 (9, 10). Поля требования номера канала, когда операции, адреса памяти и ключа доступа к памяти записываются в регистр 28 (29,30), -а поле признака 10 режима устанавливает триггер 25 (26, 27) в состояние "0". Нулевой сигнал с

Выхода триггера 25 (26,. 7), поступая на вход распределителя 35, обусловлива» ет формирование на выходе элемента 15

И-НЕ 49 сигнала "1, запрещающего режим сдвига и разрешающего параллель ный прием информации в регистр 50.

Следовательно, после прохождения синхроимпульса на выходе 52 распредели- 20 геля 35 формируется сигнал 1", а на выходе 51 — код 000. Выходной сигнал

"1" в качестве управляющего сигнала, поступающего на коммутатор 39, разрешает прохождение управляющего кода 25 с выхода блока 34 приоритета на управляющий вход второго коммутатора 37, Код 000 с первого выхода 51 распределителя 35 поступает на управляющий вход третьего коммутатора 38, обеспечивая прохождение на выход коммутатора 38 и, следовательно, на выход 15 устройства инФормации с первого входа третьего коммутатора 38, которая па ступает с выхода первого коммутатора

36, управляемого (так же как и коммутатор 37) кодом с выхода блока 34 приоритета.

Второй такт. Мутьтиплексор выдает первое слово данных на вход 11 (12, 13) устройства и признак данных - на вход 8 (9, 10), который указывает, в какую область регистра 31 (32, 33) записать это слово данных. Признак да итти пос гуп ает На детттттфра то р 1 9 4 5 (20,21), обеспечивая. прохождение

HepBoro слоВа данных через селектор

22 (23,24) в первую область регистра

31 (32,33). Если осуществляется ввод только одного слова данных, то во втором такте на вход 2 (3;4) устройства поступает сигнал "передача закончена". Если осуществляется ввод двух (илн трех) слоВ, то В третьем (или четвертом и третьем) такте повторяется процедура птиема очередного слова дантах so вторую (третью) область данных регистра 31 (32,33), а сигнал

422 8

"Передача закончена" поступает соответственно в третьем (четвергом ) такте. Поступление этого сигнала на вход блока 34 приоритета означает, что сборка данных закончена. На иыходе блока 34 приоритета устанавливается код, разрешающий выдачу на выходы

15 и 16 устройства слов данных и полей кода операции, адреса памяти и ключа доступа к памяти or одного и того же мультиплексора. Если из-эа асинхронности работы сборка данных закончена сразу в нескольких регистрах, То блок 34 приоритета устанавливает коммутаторы 36 и 37 в такое состояние, при котором на выходы 16 и 15 устройства поступает содержимое только одного из регистров 28, 29, ЗО и соответствующего ему регистра 31, 32, 33 для того мультиплексора, который является старшим по приоритету.

Блок 34 приоритета работает следующим образом.

Сигналы Передача закончена с входов 2,3 и 4 устройства поступают на входы блока 34 и далее на входы установки в 1" триггеров 42, 43 и 44 соответственно. В следующем такте (после прохождения синхроимпугцса с входа

14 устройства) на выходе триггера 42„ элеменгов И 47 и 48 формируется код

100 (010, 001), который поступает на управлятотций вход коммутатора 36 и (через коммутатор 39) на управляю щий вхощ коммутатора 37, обеспечивая прохождение через них в данном такте данных и требования того мультиплексора, дпя которого поступил сигнал "Передача закончена". Если одновременно пришло несколько сигналов, Передача закончена", то старший по приоритету сигнал с выхода триггера блокирует выдачу младшему (например, сигнал с выхода триггера 42 через элемент

НЕ 45 и элемент И 47 блокирует выдачу сигнала с выхода триггера 43). С выходов блока 34 приоритета сигналы, заведенные на входы установки триггеров в "0", сбрасывают после прохождения синхроимпульса тот триггер, который сформировал "3. на выходе блока 34 приоритета.

Выход информации в асинхронном режиме (фиг. 6) производится аналоги+но вводу информации в асинхронном режиме в отношении приема требований и формирования сигналов управления коммутаторами. Отличие заключается

9 1086422 10

h направлении передачи информшжи: с на вход 1 устройства и далее прнннмавьщода 16 устройства в память переда- ются по.синхроимпульсу в выходной рея n Rona onepN5; адреса памяти, гнстр 40. Таким образом, на выходах апов доступа к памяти, требования, а 17 и 18 устройства появляются нополе номера канала запоминается на мер канала и данные, предназначенрегистре 41, данные считанные нз памя- we для этого канала, соответстти по выданному требованию, поступают венно.

1086422

1086422

1 2 3 4 юака тапваявацпщаия вака фРды 11- 1Я

ke8g

® 7 Гинкронная яре3ича закончена

1d_#_ 018 Я f

3яз3 ксикупаяу а,р

Яыхдд юн утав<ра Р(Ыа316) 160

В Pres В

Йнхроиниульсь!

Признак яреЬобонж

Buon(8-9 физиак игла

ТреА ание ц фу ру-g7 физнак с нерон

eozn реяиеа

Вмод зтнента ФУ и-не

Выкю3ь! Х!Я (Угу)

JJNKD3 кпннутцло а а(Ьив!и) 1 2 .У

ВЯ Ю РгЮ

108642 2

Инкроииаудьсь йрознак трЮйЬ®ия

Входа

Признак Ст5д

Ухой У, 10

Т Юо8аже

ЮхЫ о

Спсбо

Юьиодь Ti Л-27

Вцц3 зпеиенпщ N u-HE

Вихюдн 31, Х2 (Рг $р) ! зьий кьниулатра ЯУ (Ehrgpp щ

Вход 5 Пере8ача затнчена дь!хо3 Ълока gO риоримета

Вьпс3 кюниуща орд Ю .ПЯнявь (зат сь сЗорки crt ) 1 086 422 у д ф

m N mu N Фюж perzmtp m

Гинрюинпульсьi

Ьхаа В Признак иребо3анию

&Од 11 Тре5о8ание

Выходю Tr 2Х- 27

ВБ)х03ц Я, Х2 (Рг 50)

Вмо3 дюка М приоришеяа

Зэд Я Лрейда закончена

ЙаоаЫ комиущатори 77

8brxa8 ргя

Айаг 17 (РГ 41)

БЬ МЯЛ ааааа 1

8bixnl 18 (Pr40)

Составитель С. Гапич

Редактор Л. Веселовская Текред Л.Кощобник Корректор М. Шароши

Закаэ 2242/45 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4