Система коммутации

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 06 F 15/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1 ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3811812/24-24 .(22) 11 ° 11.84 (46) 07.07.86. Бюл. №- 25 (72) .Л.И. Сулин, Е.И. Петров, С.П. Полковников, К.К. Касторский, В.В. Романов, Т.М. Ширко, И.А. Маслова и A.В. Серегин (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 557358, кл. G 06 F 15/16, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 620036, кл. Н 04 Q 3/66, 1976.

Авторское свидетельство СССР

¹ (положительное решение по заявке № 3754966), кл. G 06 F 15/16, 1984, прототип. (54) СИСТЕМА КОММУТАЦИИ ,(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении систем обмена информацией между BM или между модулями многопроцессорных вычислительных комплексов, Соединение абонентов информационными шинами осуществляется коммутаторами. Управление соединением осуществляется устройствами управле-, ния обменом через линии управления, каждая из которых фиксирует занятость участка информационной шины. При по.„ЯОÄÄ 1242978 А 1 ступлении от абонента запроса на обмен информация из запоминающего устройства управления обменом об ос| новном и обходных маршрутах между ( абонентами .сравнивается с состоянием линий управления. В случае незанятости участков информационных шин,входящих в основной маршрут, устройство управления обменом осуществляет захват маршрута и по линиям управления информация поступает в устройство управления коммутаторами. При этом коммутаторы осуществляют соединение участков информационных шин в соответствии с требуемым маршрутом. По окончании обмена соединение существует до прихода импульса опроса, который циркулирует в линии опроса, последовательно обходя все устройства управления обменом. При занятости основного маршрута соединение может устанавливаться по обходным, что допускает возможность одновременного обмена информацией по разным маршрутам, если в них не заняты одни и те же участки информационных шин. Наряду с уменьшением времени установления соединения, это приводит к повьппению быстродействия системы, повьппению ее пропускной способности. 7 ил. 1 табл.

1 124297

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении систем обмена кпформацией между ЭВИ или между функпкональпымп модулями многопроцессор5 пьп: вычислительных комплексов.

Целью изобретения является повышение быстродействия системы.

На фиг. 1 предс тавлена с"груктурная система коммутации на фиг.2 — струк1О турная схема устройства управления . обменом; на фиг. 3 — функциональная схема блока захвата маршрута; на фиг., л — функциональная схема схемы сравнения," на фиг. 5 — функциональная схема коммутатора маршрутов на фиг. 6— функциональная схема блока управления коммутят{>ров; на фиг. 7 — функциональная схе IB коммутатора.

Система коммутации (фиг. 1) содержит М коммутаторов 1, соединенных: между собой и с !! абонентами 2 информацпоннымк шинами 3, И устройство 4 упрявгпенкя обменом. подключенных чет>ЕЗ СООТВЕТСтнуЮщткЕ 1! КОММутатарОВ 5 5 мярптрутов к линиям 6 управления.Б>тот,! т<гт 7 ...,.. 7 уттряплепия 10»IIy-,BI Ора-. мтт. соедьптены с линиямп 6 управления по входам, а выходами подкпючены к

А! ко:{мутаторам 1 . .. 1 *, ItI 3{! ." С "I PO>IC I Ва гг р о * с > - УПР ЯВЛЕНИЯ

Об>.теттсгм соединены линией 8 ollpÎcB и ! с соответствующими абонентами 2

11

? апра{ i!bi»IEI ШгтпяМ1Л 9 il Лкнкят)И 10 запросЯ на обмен. Пачальный запуск

3 г» ня линии 8 опроса осуществляeòñÿ схемой, содержащей элемент И{{И 11 которттй гклточен В разрыв одного из участ— к08 тгтiтгтгi 8 ВTОpОЦ 1>zод эJlетлеElтя ЦХЦ>

11 соединен с Выходом генератора 12 л{) одино:-кого импульса, Каждая линия 6 управления фиксируe"! занятость соответствующего ребра, -тисло которых О, т.е. участка информационных тттин 3, заключенного л; ттегтцУ ДВУМЯ смежными коммУтатоРЯмк 1 „ либо между коммутатором 1 и абонен-. том 2, который г свою очерець может

СОЕДИНЯТЬСЯ С НЕСКС>ЛгЬКИМИ КОММУТЯТО рами 1. Пиния 8 спроса служит для

* {1 синхронизации процесса захвата ребер информационных шин 3.

Устройство 4 управления обменом (фиг, 2) гсодержкт элемент 13 задержки 1гмпульса опроса на время, определяемое переходными процессами в устройстве 4 и в линиях 6, блок 1А захвата маршрута для установления и удержания соединения на время обме8 2

ii<1, блок 1 > памяти маршрутов, в котсрсм хрятзтттся . Информация О том !{яки » ребра информационных шин 3 возм.>жно занять при установлении соединения от,цанного абонента к каждому из ос-тавшихся по основному (кратчайшему) маршруту и обходным.

Информация хранится в виде матрицы (таблица) маршрутов, содтер;т{ащей в общем виде ({т1-1) К строк и q стол-бцов, где М вЂ” количество або!;ентозядресатсв в системе, если всс B{>0пенты могут выступать в роли адресатов> к — количество возможных тляршtp :" тав (основной и обходные) к данному абоненту-адресату, à Cq — коли"-тество ребер информационных n»III v систс.М{-, В СТРОК ЗяПИСяи дВОИгтттвти Од единица в некоторой >.-й позIIEI,è I 1;.!таРоl O УКЯЗЫВЯЕТ т Ч TO 7 С Р:bPO J.IOEIEI I

В COCÒBEt ВЯЗ НЯЧЕННОI" 0 MBPIJP "ТЯ К, гатт

{тому абоненту †адреса. Например, В таблице Для системы, кзобрал:енптай на фттг. 1, представлены основной и об{ ходные маршруты ст абонента 2 к B!О

" тт нентам 2 и 2 . Так в маршрут. тле:.. ;,>1, Яб»нентами 2 — 2 ВхОДЯт реС>ра:

3 „ — основной, 3 „ 3, 3, 3 к ! „1,7,>6 4

3, >, 3, 3, 3 — обходные,в март! шруты между абонентами 2 — 2. Вхо JS !.

Рг{>pB 3, О, 3 — ОСНОВНОЙ. 3

НЫЕ. КЯК >ЗИдНО ИЗ фИГ., 1, хттшя П;рЫ ,. N абонентов 2 - 2 обходных мярлг.p; <-:: больше, чем jIJJsi пары 2

В общем слу лае ограничимся -те" ырт-—

МЯ (К=" Ч 1 МЯ РШРУТЛ11И, Соде»кимое ВУ маршрутов Осн»ввпогс и обходных в устройстве 4 уттрявлептлг. обменом прквецено н табттице, Входы блока 15 соединены с ядресьтотт шиной 9 соответствующего Ябст ен I@I Z,цля приема адреса того BC>OIIcllтя, с которым необходимо установить co! Динвние, Я к группе выходов !6 . {

10 ., где к — коли тество маршрутсп г. (»сп»нного и обходных) до абонеп"Bадресата, 1:одключены к группам входов

16,..., 16 соответствующего коммутя- т: тора мяршрутон 5 к к группам маршрутных входов 16,..., 16 блока 14. группа выходов 17 . .., 17 которого ! K

ПСгДК11ЮЧЕНЯ К ГРУППЕ УПРаВЛЯЮЩИХ ВХОДОВ 17 а а, 1 г коммутатора, 5 маркру--! тон. Первый к второй входы блока !4 соединены соответственно с лкпиек 10 запроса на обмен и с линией 8 опроса., которая также соецинена с входом з 1242 элемента 13 задержки, выход которого является продолжением линии 8 опроса.

Блок 14 захвата маршрута (фиг.3) содержит группу схем сравнения 18 х ...,18, группу триггеров 19,...,19"

D-типа, управляющий триггер 20 Р-типа. Схему 21 приоритета и элемент 22 задержки для надежного срабатывания по .входу синхронизации — С-группы триггеров 19,..., 19 (Первая группа входов схем 18

18 сравнения подключена к линиям 6 управления, вторая группа входов каждой схемы 18 сравнения соединена с соответствующей группой маршрутных

15 входов 16...16 блока 14, а выход каждой схемы 18 сравнения — с соответствующим входом схемы 21 приоритета, выходы которой соединены с соответствующими установочными D-входами группы триггеров 19,...,19 к 20

Первый и второй входы блока 14 под— ключены соответственно к D и С-входам триггера 20, прямой выход которого соединен с входами установки

25 в нуль — R-группы 19,..., 19 триггеров, а через элемент 22 задержки— с С-входами. Прямые выходы триггеров

19,...,19 являются группой выходов

17,...,17 блока 14.Блок 14 захвата маршрута вырабатывает разрешающий сигнал занятости для наиболее приоритетного маршрута из совокупности свободных к заданному абоненту-адресату. Такой сигнал может появиться только на одном из выходов 17,..., 17" 35 блока. 14.

Схема 18 сравнения (фиг. 4) содержит элементов И 23,...,23 по .( числу линий 6 управления, количество которых равно количеству ребер ин- 40 формационных шин 3 в системе, и элемент ИЛИ-НЕ 24. Первые и вторые входы элементов И 23,...,23 являются первыми и вторыми группами входов схемы

18 сравнения, а выходы И 23,...,23 45

Q соединены с выходами элемента ИЛИ-HE

24, фиксирующего результат сравнения.

Схема 18 сравнения сравнивает код назначенного маршрута, считанный из блоков 15, с кодом состояния линий 6, 5О отображающим занятость ребер информационных шин 3. Единица на выходе схемы 18 сравнения появляется только в том случае, если на выходе всех элементов И 23,...,23 2 - нуль, Такое 55 ( состояние возможно, когда ребро,входящее в назначенный маршрут, свободно (на первом входе соответствующе978 4 го элемента И 23 — нуль), либо pe6po пусть даже занятое, не входит в дан-. ный маршрут (на втором входе элемента И 23 — нуль).

Кажцый коммутатор 5 маршрутов (фиг. 5) содержит мультиплексор 25 типа КП К:Q-разрядный по входу и

Q-разрядный по выходу. При этом управляющие входы V ..., V мультиплексора 25 подключены к группе управляющих входов 17 ... 17 коммутатора 5 маршрутов, а Q — разрядные коммутируемые входы j-й группы, где

1-,...,K †-. . к соответствующей группе входов 16 коммутатора маршрутов, 3 которые в свою очередь подключены,к соответствующей группе выходов 16"

ЗУ 15 маршрутов. Выходы (Q-разрядов) мультиплексора 25 подключены через монтажное ИЛИ к линиям 6 управления.

Блок 7 управления коммутатором (фиг. 6) содержит R элементов И 26 ( и

26 с прямым и:инверсным выхог дами. Максимальное значение R определяется числом всех возможных комбинаций по установлению соединений, соответствующим данному коммутатору

1, к которому подключено Г ребер информационных шин 3, где R С

Линии 6 управления i u j которые отображают занятость подключеных к коммутатору 1 ребер, попарно соединены с первыми входами элементов И 26, а остальные входы И 26 — к инверсным выходам тех из оставшихся элементов

И 26, к которым подключены i или линия 6 управления. Таким образом, появление единиц на паре (i, j) линий

6 обеспечивает срабатывание только одного элемента И 26 и формирование управляющего сигнала на соединение ребер информационных шин 3 и 3 в коммутаторе 1. Поэтому в последующем разрешается соединение в коммутаторе

1 другой парыребер (3 и 3 ) и блокируется соединение между собой ребер принадлежаших разным маршрутам (3 с

Зи3,3с3и3).

Коммутатор 1, изображенный на фиг. 7 для случая трех (Р) подключенных ребер одноразрядных шин 3, содержит шесть (Р)Р-1 — в общем случае) элементов И 27 и три (Р) элемента

ИЛИ 28. Управляющие сигналы от блока

7 позволяют осуществить коммутацию соответствующих ребер информационных шин 3.

Система коммутации функционирует следующим образом.

1242978

Включается питание, от которого управляющие триггеры 20 устройств

4 .. .,4 " управления обменом устанавливаются в начальное нулевое состоя5 ние. Затем в ЗУ 15 маршрутов каждого устройства 4 заносятся коды назначенных маршрутов (основной и обходные), от абонента 2, подключенного к данному устройству 4, к остальным абонентам, которые могут выступать как адресаты. От генератора 12 одиночного импульса производится запуск системы — по линии 8 опроса от устройства 4 к соседнему устройству 4 начинает передаваться импульсный сигнал положительной полярности (импульс опроса), разрешающий устанавливать соединение по запросам абонентов

2,..., 2

Для организации обмена абонентинициатор 2 попадает в устройство 4 по адресной шине 9 адрес искомого абонента, а по линии 9 — запрос на обмен. По адресу из блока 15 памяти маршрутов считываются коды основного и обходных маршрутов между данными абонентами, и в схемах 18 сравнения блока 14 захвата маршрута определяется возможность занять свободные маршруты (основной и обходные) до абонента-адресата, т.е. устанавливается факт незанятости всех входящих в назначенные маршруты (основной и обходные) ребер. Схема приоритета 21 выбирает наиболее приоритетный из свободных маршрутов,и íà D-вход триггера 19 поступает разрешающий единичный потенциал, указывающий и выбранном j-маршруте к адресату в данный

40 момент времени, С приходом по линии 8 опроса импульсного сигнала управляющий триггер

20 устанавливается в единичное состояние того блока 14 захвата маршру45

-:.à, который входит в состав устройства 4, подключенного к данному абонен:..у-инициатору (фиг. 3). При этом по входу R снимается обнуление триггеров 19,..., !9 ", а с задержкой, определяемой элементом 22 задержки, на

С-вход приходит положительный перепад, который устанавливает триггер 19 в единичное состояние. Маршрут выбирается самый приоритетный из совокупности свободных маршрутов, имеющихся в наличии на момент прихода импульса опроса, устанавливающего управляющий григгер 20 в единичное состояние.

Выбранный маршрут запоминается триггером 19 до тех пор, пока не будет снят запрос от абонента 2, сигнал потенциальной единицы поступает на управляющий вход V мультиплексора

25, и код выбранного j-маршрута поступает на линии 6 управления, В результате срабатывают блоки 7 управления теми коммутаторами 1, которые должны соединить захватываемые ребра информационных шин 3, и коммутаторы

1 производят требуемые соединения.

После обмена абонерт-инициатор 2 снимает запрос, т.е, на вход D управляющего триггер 20 приходит сигнал

"0", вследствие чего с приходом на вход С очередного импульса с линии 8 опроса, триггер 20 устанавливается в нулевое состояние, обнуляя тригге1 к ры 19,..., 19, что приводит к появлению логических нулей на линиях

6, поддер>кивающих проложенный j-маршрут. Как следствие появляются нули на выходах блоков 7 управления и соединение в коммутаторах 1 разрушается.

Бз описанного видно, что установление маршрута и его снятие синхронизировано от импульса опроса, т.е. изменения на линиях 6 возможны толь«о при наличии импульса опроса в данном устройстве 4,где величина задержки элемента 13 (t 13) определяется временем срабатывания устройства 4 (t 4) и коммутатора маршрутов 5 (с 5) 1 >t>4+ t 5.

Кроме того, чтобы не было ложных срабать:;ваний, запрос на линии 10 должен появиться с задержкой (Г д„ ) относительно установления адреса абонента-адресата на адресной шине 9, Beличина этой задержки определяется временем срабатывания ЗУ 15 (t 15), схемы сравнения 18 (t 18) и схемы приоритета 31 (t 21), т.е. t,„„п >

> t 15 + t. 18 + 1. 21 ° Величина задержки элемента 22 определяется надежным срабатыванием триггера 19, с

R-входа. которого предварительно снимается сигнал установки в ноль.

Предлагаемая система обеспечивает уменьшение времени на установление соединения между абонентом-инициатором и абонентом-адресатом за счет организации маршрута через линии 6 управления, при этом соединения ком

1242978

Количество абонентов 2 в системе (N,. не зависит от информационных шин 3 (Q) и в случае Q >p N (число абонентов 2, как правило, существенно меньше числа коммутаторов 1(N < M) тем более, что реализация коммутаторов в предлагаемой системе проста) можно добиться достаточно большего

10 быстродействия и пропускной способности в данной системе коммутации.

ФФ абонентовЗначение маршрута

РФ разрядов в строках — ФР ребер маршрутов блока !5 адресатов

Основной

1 1 О 1 О 0 0 0 0 ... 0

1 0 1 1 1 0 0 0 О ... 0

1 0 1 1 0 1 1 0 0 ... О

0 0 О 0 0 0 0 О О ... О

Основной

Обходной 1

Обходной 2

Обходной 3

1 1 0 О О О 0 0 0 ... О Основной

1 1 О О 0 1 О 1 0 ... O Обходной 1

1 О 1 0 0 0 1 1 0 ... 0 Обходной 2

0 1 1 0 О О О 1 . ° . 0 Обходной 3

Система коммутации, содержащая одновибратор элемент ИЛИ М коммуУ Э

45 таторов, М блоков управления коммутаторами, N устройств управления обменом, вход адреса и вход запроса

n.-ro устройства управления обменом являются и-м входом адреса и и-м входом запроса системы, где n=1,N—

50 номер соответствующего абонента, первые информационные входы-выходы

L(L - М) коммутаторов являются Р-ми (1 = 1, L) информационными входамивыходами системы, остальные информационные входы-выходы М коммутаторов ,соединены соответственно между собой, выход m-ro блока управления мутатором 1, входящих в данный маршрут, осуществляются одновременно, т.е. во времени маршрут прокладывается не последовательно, а параллельно.

Кроме того, занимая свободный обходной маршрут, если основной занят, добиваются еще большего увеличения быстродействия системы.

Сокращение времени на организацию маршрута уменьшает время занятости системы коммутации обслуживанием каждой пары абонентов. Поэтому пропускная способность системы возрастает.

Формула и з обретения

Предлагаемую систему коммутации целесообразно применять в сосредоточенном вычислительном комплексе. коммутатором (ш = 1, M) подключен к входу управления m-ro коммутатора, выход одновибратора подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход и ,второй вход которого подключены к входу опроса первого и выходу опроса

N-ro устройств управления обменом, выход опроса g-го (g = 1, N-1) уст.— ройства управления обменом подключен к одноименному входу g+1-ro устройства управления обменом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия за счет использования обходных маршрутов, в систему введены N коммутаторов маршрута, причем выходы N коммутаторов маршрутов поразрядно объединены через монтажное

ИЛИ и подключены к соответствующим

1242978 информационным входам М блоков управления коммутаторами и N устройств управления обменом, информационные и управляющие входы п-го коммутатора маршрута подключены соответственно к информационным и управляющим выходам и-го устройства управления обме.ном, причем каждое устройство управления обменом содержит блок памяти маршрутов, блок захвата маршрута и элемент задержки, причем адресный вход блока памяти маршрутов является входом адреса устройства, вход и выход элемента задержки являются входом опроса и выходом опроса устройства, причем блок захвата маршрута содержит К схем сравнения, К триггеров захвата, где К вЂ” количество маршрутов, триггер управления и блок приоритета, к-е вход и выход которого подключены к выходу к-й схемы сравнения и к информационному входу к-го триггера захвата соответственно (к = 1., К), информационный вход и, 5 вход синхронизации триггера управления являются соответственно входом запроса и входом опроса блока и подключены к одноименным входам устройства„ выход триггера управления под ц ключен к инверсным входам сброса, а через элемент задержки — к входам синхронизации триггеров захвата, выходы которых являются управляющими выходами блока и устройства, первые 5 входы схем сравнения поразрядно объединены и являются первым информационным входом блока и-информационным входом устройства, второй вход к-й схемы сравнения соединен с.к-м выхорр дом блока памяти маршрутов, выходы блока памяти маршрутов являются информационным выходом устройства.

1242978

@а э

t к

1242978

puz 7

Составитель В. Сычев

Техред М.Ходанич .

Редактор В. Иванова

Корректор Л, Патай

Тираж б71 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3707/49

Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4