Устройство для обработки прерываний

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ив В0пи (д1) 4 С 06 F 9/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3841865/24-24 (22) 10. 01. 85 (46) 07.01.87 Бюл. N - 1 (72) Б.М.Бобченко и А.В.Лисовский (53) 681. 325 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 873243, кл. С 06 F 9/46, 1979.

Устройство для обработки прерываний. М.: препринт ИТЭФ, - 179. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ

ПРЕРЫВАНИЙ, содержащее регистр прерываний, регистр масок, первый блок элементов И, приоритетный шифратор, первый элемент KIH триггер и блок управления, причем первая группа информационных входов регистра прерываний и группа информационных входов регистра масок являются группой кодовых входов устройства, группа запросных входов которого является второй группой информационных входов регистра прерываний, вход управления записью регистра масок является первым, а вход управления записью регистра прерываний — вторым входами группы синхровходов устройства, первая группа информационных выходов которого является группой выходов приоритетного шифратора, группа входов которого соединена с группой входов первого элемента ИЛИ и с группой выходов первого блока элементов

И, группа выходов регистра прерываний подключена к первой группе входов первого блока элементов И, вторая группа входов которого соединена с группой выходов регистра масок, выход перього элемента ИЛИ подключен к сбросовому входу триггера, выход

C которого является выходом прерывания устройства, блок управления содержит регистр состояний, первый элемент ИЛИ, первый и второй элементы И, причем в блоке управления группа кодовых выходов устройства является группой кодовых выходов регистра состояний, первый информационный вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ и к первому входу первого элемента ИЛИ блока управления, второй вход первого элемента

ИЛИ блока управления является третьим входом группы синхровходов устройства, выход первого элемента KIH блока управления соединен с вторым информационным входом регистра состояний, третий информационный вход которого подключен к установочному входу триггера и выходу первого элемента И,, первый вход которого соединен с инверсным входом второго элемента И, второй вход первого элемента И подключен к прямому входу второго элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет формирования не толь-. ко номеров запросов, но и номеров разрешенных к запуску задач, соответствующих номерам поступивших запросов, в устройство введены первый и второй блоки памяти, второй блок элементов И, второй элемент ИЛИ, а в блок управления введены дешифратор, счетчик, третий элемент И, второй и третий элементы ИЛИ, причем информационные входы первого и второго блоков памяти подключены к группе кодовых входов устройства, группы входов управления записью первого и второго блоков памяти являются под2124

128 группой входов группы синхровходов устройства, группа выходов первого блока элементов И подключена к группе информационных входов первого блока памяти, группа адресных входов которого соединена с группой выходов приоритетного шифратора и группой адресных входов второго блока памяти, группа выходов которого подключена к первой группе входов второго блока элементов И, вторая группа входов которого соединена с группой выходов первого блока памяти, группа выходов второго блока элементов И подключена к группе входов второго элемента ИЛИ, выход первого элемента HlIH блока управления соединен с первым входом второго элемента ИЛИ блока управления, второй вход второго элемента ИЛИ блока управления подключен к выходу третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ блока управле1 ния соединен с прямым входом второго элемента И, выход которого подключен к прямому входу третьего элемента И и первому входу третьего элемента

ИЛИ, второй вход которого является четвертым входом группы синхровходов устройства, третья группа входов второго блока элементов И подключена к группе выходов дешифратора, группа входов которого соединена с группой информационных выходов счетчика и является второй группой информационных выходов устройства, выход третьего элемента ИЛИ соединен со счетным входом счетчика, выход переполнения которого подключен к четвертому информационному входу регистра состояний и к инверсному входу третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с инверсным входом второго элемента И.

Изобретение относится к вычислительной технике, к устройствам приоритетного обслуживания запросов и может найти применение в вычислительных системах, работающих в реальном масштабе времени.

Цель изобретения — расширение области применения за счет формиро.вания не только номеров запросов, но и номеров разрешенных к запуску задач, соответствующих номерам постуПИВШИХ SGIIPOCOB °

На фиг.l изображена структурная схема устройства; на фиг.2 — структурная схема блока управления.

Устройство содержит регистр f прерываний, регистр 2 масок, блок 3 элементов И, приоритетный шифратор 4, элемент ИПИ 5, триггер 6, блок 7 памяти, блок 8 памяти, блок 9 элементов И, элемент ИЛИ 10 и блок 11 управления, группу запросных входов

f2 устройства, группу выходов 13 регистра f, группу выходов 14 регистра 2, группу выходов 15 блока 3, группу информационных выходов 16 устройства, группу кодовых входов 17 устройства, группу синхровходов 18 г устройства, выходы 19 блока 7, выход 20 элемента ИЛИ 5, выход 21 прерывания устройства, выходы 22 блока

8, выходы 23 блока 9, входы 24 блока 9, выход 25 элемента ИЛИ 10, установочный вход 26 триггера 6, rpyn.IIy кодовых выходов 27 устройства, группу информационных выходов 28 устройства.

® Блок f1 управления (фиг.2) содержит дешифратор 29, регистр 30 состояний, элемент ИЛИ 31, элемент

ИЛИ 32, элементы И 33-35, счетчик 36, элемент ИЛИ 37, Устройство используется совместно с цифровой ЭВМ. Все его выходы и входы, кроме входа 12, подключаются к этой ЭВМ.

Группа запросных входов 12 необходима для приема сигналов внешних запросов и дальнейшей записи их в регистр прерываний.

Группа информационных выходов 16 г служит для выдачи в ЭВМ кодов номеРов поступивших запросов.

Группа кодовых входов 17 используется для приема параллельного кода из ЭВМ и передачи этого кода на

3 128? 1 группы входов регистра прерываний и регистра масок. Один разряд этого кода подается на кодовый вход первого и второго блоков памяти. Группа синхровходов 18 предназначена -5 для передачи управляющих сигналов в устройство. Причем первый вход этой группы является входом управления записью в регистр масок, второй вход — входом управления запи- 10 сью в регистр прерываний, третий и четвертый входы — входами синхронизации работы блока 11 управления.

Остальные входы группы синхровходов 18 являются входами управления записью в первый и во второй блоки памяти.

Выход 21 прерывания необходим для передачи сигнала прерывания в

ЭВМ. Группа кодовых выходов 27 служит для вывода в 3BM слова состояния устройства.

Вторая группа информационных выходов 28 используется для передачи в ЭВМ номеров запускаемых задач.

Регистр 1 прерываний необходим для фиксации и хранения сигналов внешних запросов на прерывание.

Регистр 2 масок служит для хранения кода, разрешающего или запрещающего обработку поступивших запросов.

Первый блок 7 памяти предназначен для хранения информации о поступивших запросах и для учета задач, которые в связи с этим были запуще- 35 ны. Этот блок можно представить в виде триггерной матрицы.

Количество столбцов блока 7 памяти равно количеству разрядов регист- 4О ра 1,и каждый столбец этого блока связан соответственно с одноименным разрядом регистра посредством блока 3. Количество строк блока 7 определяет максимальное число задач, ко- 45 торые могут быть запущены при наличии внешних запросов. В каждом столбце содержится информация о поступившем, но еще не обработанном запросе. Каждая строка соответствует номе-5р ру задачи, которая может быть запущена при наличии внешних запросов.

При поступлении запроса в регистр 1 единичный сигнал проходит через блок 3 и воздействует на вход группы информационных входов блока 7 памяти. Это приводит к записи единиц во все триггеры соответствующего столбца, что означает наличие внеш2ч 4 них условий для запуска любой иэ задач.

Лля адресации при выводе информации иэ блока 7 памяти служит группа его адресных входов 16, подключенная к группе выходов приоритетного шифратора. Поступающий адрес позволяет прочитать код всего адресованного столбца.

Второй блок 8 памяти необходим для хранения информации о разрешении на запуск задачи при наличии запроса. По своему устройству второй блок памяти аналогичен первому блоку памяти. Разница заключается в том, что во втором блоке памяти не используется группа информационных входов для записи единиц во все триггеры столбцов. Второй блок памяти также можно представить в виде триггерной матрицы. Каждому столбцу и здесь соответствует запрос, а строке — номер задачи. Наличие единицы в каком-либо триггере этого блока означает разрешающее условие для запуска задачи при наличии запроса. Запись единиц и нулей во второй блок памяти производится так же, как и в первый блок памяти. Занесение нескольких единиц.в столбец блока д означает разрешение запуска задач с номерами, равными номерам строк, на пересечении которых со столбцом в матрице записаны единицы. Запись нескольких единиц в строку означает разрешение запуска задачи при появ лении запросов с номерами, равными номерам столбцов, которые имеют единичное значение в триггерах матрицы на пересечении со строкой.

Считывание информации второго блока памяти производится аналогично с первым блоком памяти.

При сравнении в блоке 9 столбцов наличие .единичногоуровня в j-м разряде выходных кодов первого и второго блоков памяти означает, что поступил i-й запрос и имеется paspeшение на запуск j-й задачи, связанной с i-м запросом. Таким образом, блок 9 формирует М-разрядный позиционный код, показывающий наличие всех условий для запуска j-й задачи.

Регистр 30 необходим для регистрации и хранения информации о готовности устройства к выдаче в ЭВИ номеров поступивших запросов и задач. Этот регистр двухразрядный, 5 t 28 он имеет четыре информационных входа и два выхода. Коды на группе выходов регистра означают: 00 — устройство в исходном состоянии, 01

QcTp0IlcTBo I"oToBo K выводу, 10 устройство не готово к выводу, 11 номера поступивших запросов выведе;1 ны полностью е

Счетчик 36 служит для перебора кодов, являющихся номерами задач, которые могут быть запущены при наличии необходимых условий.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройства

ЭВМ производит обнуление блоков

7 и 8, регистров, счетчика и триггера, причем в результате обнуления регистра 2 уровни с группы выходов этого регистра блокируют все разряды в блоке 3 элементов. Цепи, по. которым производится обнуление, не показаны. Далее ЭВМ осуществляет занесение единиц в триггеры блока 8, т.е. запись информации о разрешении пуска задач при появлении запросов. Устройство готово к работе после установки с помощью ЭВМ необходимых разрядов регистра 2 в разрешающее состояние. Поступающие на группу входов 12 сигналы внешних запросов фиксируются в регистре 1, группа выходов которого соединена с первой группой входов блока 3. Появление на группе входов 12 устройства внешних запросов приводит к формированию на группе выходов блока 3 позиционного кода, имеющего единичные уровни только в тех разрядах, которым соответствуют единичные состояния регистра 1 и разрешающие состояния регистра 2. Полученный позиционный код с группы выходов блока 3 поступает на группу входов приоритетного шифратора 4, который формирует на группе выходов 16 номер наиболее приоритетного своего входа с единичным уровнем, что соответствует номеру наиболее приоритетного поступившего внешнего запроса. Код на группе выходов

16 непозиционный. Позиционный код с группы выходов блока 3 поступает на группу информационных входов блока 7 памяти, что приводит к установке в единичное состояние всех триггеров тех столбцов блока 7 памяти, которым соответствуют единичные состояния разрядов поступившего позиционного кода. И, наконец, позиционный код

ro потенциала с инверсного сбросового входа триггера 6. В дальнейшем это позволяет установить триггер 6 в единичное состояние при наличии сигнала на его входе 26. Единичный уровень с выхода элемента 5 поступает на вход 20 блока управления,что приводит к снятию сбросового нулевого потенциала с первого информационного входа (уст."00 ") регистра 30.

Теперь этот регистр может быть установлен в одно из возможных его состояний при появлении сигналов на его информационных входах. При наличии в регистре 1 зафиксированных внешних запросов на группе выходов приоритетного шифратора находится код самого приоритетного единичного разряда регистра 1. Этот код поступает на группу адресных входов блока 7 памяти и в отсутствие сигналов на группе входов 18 производит считывание адресованного столбца, т.е. кода, содержащего информацию о поступившем запросе и об уже запущенных .задачах. Так как рассматривается начало работы устройства, то ни одна задача еще не запущена, запрос уже поступает, что и приводит к адресации столбца. В данный момент времени . все триггеры столбца имеют единичные состояния, обусловленные поступившим запросом. Код номера столбца с выхода приоритетного шифратора поступает также на группу адресных входов блока 8 памяти, что приводит аналогично первому блоку памяти к считыванию кода столбца, содержащего информацию о разрешенных к запуску задачах при наличии запросов. В этом коде единичное состояние имеют те триггеры, которые ранее установлены в это состояние с помощью ЭВМ. Допустим, что самым приоритетным является первый разряд регистра 1, имеющий в рассматриваемый момент единичное состояние. В данном случае адресуются . первые столбцы блоков 7 и 8. Коды этих столбцов поступают на две группы входов блока 9 элементов И для поразрядного сравнения. Так как каждый отдельный элемент И этого блока является трех2124 6 с группы выходов 3 блока поступает на группу входов элемента ИЛИ 5. При наличии хотя бы одного единичного уровня в поступившем коде этот уровень появляется на выходе элемента

ИЛИ 5, что приводит к снятию нулево7 12821 входовым, то сравнение производится при наличии разрешающего уровня на третьем входе каждого элемента И.

Сравнение кодов осуществляется последовательно. Перебор этих селектируемых элементов производится с помощью счетчика 36, код которого преобразуется дешифратором 29 в позиционный.

Предположим, что в первом столб- 10 це блока 8 памяти единичное состояние имеет только один триггер (второй по порядку). В этом случае при поступлении запроса в первый разряд регистра 1 имеется разрешение 15 на запуск только одной второй задачи. Так как в рассматриваемый момент времени код счетчика 36 имеет нулевое значение (перед началом работы устройства произведено его обнуление), то селектируется первый элемент И блока 9 ° При селектировании этого элемента на выходе первого разряда блока 9 присутствует нулевой уровень, поскольку первый триг- 25

rep блока 7 имеет единичное значение, а первый триггер блока 8 — нулевое значение. Поступление кода с нулевым уровнем в первом разряде блока 9 на группу входов элемента 30

ИПИ 5 приводит к появлению на выходе этого элемента нулевого уровня, который подается в блок управления на вход 25, что отражает результат сравнечия одноименных триггеров в блоках 7 и 8. В данном случае совпадения не происходит и на входе 25 имеется нулевой потенциал. Поступление хотя бы одного внешнего запроса в регистр 1 приводит к появлению еди-40 ничного уровня на входе 20 блока управления. Передний фронт этого уровня происходит через элемент ИЛИ 31 и устанавливает регистр 30 в состояние

"10". Этот же передний фронт с выхода элемента ИЛИ 31 проходит через элемент ИЛИ 32 и поступает на входы элементов И 33 и 34. Дальнейшее прохождение этого сигнала определяется уровнем на входе 25. Так как в рассматриваемом случае этот уровень, имеет нулевое значение, то сигнал проходит через элемент И 34, а затем через элемент ИЛИ 37 на счетный вход счетчика 36. Передний фронт поступив-55

mего сигнала увеличивает на единицу содержимое счетчика, код которого преобразуется дешифратором 29, что приводит к селектированию очередного

24 8 (в данном случае второго) элемента блока 9. Выход 38 счетчика — это выход переполнения, на котором только с момента переполнения устанавливается единичный уровень, Сигнал с выхода элемента И 34 поступает также на прямой вход элемента И 35, на другом инверсном входе которого имеется нулевой разрешающий уровень с выхода переполнения счетчика. Сигнал с выхода элемента И 34 на прямой вход элемента И 35 проходит через задержку, элемент которой не показан. Сигнал на выходе элемента ИЛИ 32 возникает благодаря его появлению на одном из входов этого элемента, соединенного с выходом элемента И 35. С выхода элемента ИЛИ 32 сигнал поступает на входы элементов

И 33 и 34. Так как к этому моменту производится селектирование уже второго разряда, а ранее быпо установлено, что второй триггер второго блока памяти имеет единичное состояние, то выход второго разряда блока 9 имеет единичный уровень, который проходит через элемент ИЛИ 5 и устанавливается на входе 25 блока управления.

Рассматриваемый в данный момент сигнал с выхода элемента ИЛИ 32 проходит через элемент И 33 и устанавливает регистр 30 в состояние "01", что означает готовность информации о номерах запросов и задач к выводу.

Кроме того, сигнал с выхода элемента И 33 поступает на установочный вход триггера 6, что приводит к появлению единичного уровня на выходе

21 прерывания. Это,в свою очередь, прерывает 3BN и вызывает программу обслуживания устройства, которая сначала считает состояние регистра 30 с группы кодовых выходов 27.

Таким образом, при появчении единичного уровня на входе 20 блока управления производятся дешифрация нулевого содержимого счетчика 36, установ регистра 30 в состоянии "10", анализ уровня входа 25, который в первый момент имел нулевое состояние, увеличение на единицу содержимого счетчика36, которое теперь равно 1, задержка сигнала с выхода элемента И 34 и очередной анализ уровня входа 25 уже со второго разряда блока 8, установ регистра ЗО в состоянии "01".

Рассмотрим алгоритм программы обслуживания, которая начинает свою

Код, сформированный приоритетным шифратором, адресует столбцы блоков 7 и 8. Так как содержимое счетчика в этот момент равно нулю, то селектируется первый элемент блока 9, т.е. сравниваются первые разряды считанных кодов памяти. На входе 25 блока 11 появляется единичный уровень.

Сигнал команды проходит через элементы 31-33 и устанавливает регистр 30 в состояние "01". Поступление еще одного сигнала с выхода 26 элемента

И 33 на установочный вход триггера 6 не имеет значения, так как триггер

У находится в единичном состоянии до обработки всех запросов и появления в связи с этим нулевого потенциала на его инверсном входе. Программа обслуживания производит все действия, описанные ранее, для обработки состояния "01", в том числе считывает номер запроса с группы выходов 16 и номер запускаемой задачи с группы выходов 28, что означает необходимость запуска первой задачи при наличии запроса. После считывания

ЭВМ . выдает команду, что приводит к увеличению содержимого счетчика на

9 128212 работу при наличии единичного уров- ня прерывания на выходе 21 триггера. Программа обслуживания считывает код состояния регистра 30 с группы выходов 27 и анализирует этот код, который может иметь состояния "00, 01, 10 или 11". Если считанный код имеет значение "01", то программа . обслуживания производит считывание номера обрабатываемого запроса с fO группы выходов 28. На этой группе выходов находится код содержимого счетчика .36, который и является кодом номера запускаемой задачи. При этом

3ВМ производит считывание кода с 15 группы выходов 28, т.е. кода номера запускаемой задачи.

Далее программа обслуживания выдает команду, которая в виде сигнала поступает с группы входов 18 на 20 вход элемента ИЛИ 37, а с его выхода — на счетный вход счетчика 36.

Это приводит к увеличению на единицу содержимого счетчика, которое стано. вится равным 2, и к селектированию следующего (в данном случае третьего) разряда блока.

Затем программа обслуживания выдает команду, которая в виде сигнала поступает с группы входов 18 на 30 вход элемента ИПИ 31, а с его выхода — на вход "1О" регистра 30, что позволяет установить этот регистр в состояние "10". С выхода элемента

ИЛИ 31 этот же сигнал поступает на 35 вход элемента ИЛИ 32, что приводит к продолжению работы устройства.

Далее осуществляется переход в режим ожидания состояний "11" или "01", 40

Выберем максимальное число разрядов в столбцах, равное 4, что соответствует наибольшему числу запускаемых задач, равному 4. Это допущение позволяет рассмотреть окончание 45 анализа одного столбца и переход к следующему. Так в рассматриваемый момент времени с приходом сигнала от команды в счетчике 36 устанавливается код, равный 2. Так как в первом gp столбце блока 8 только второй триггер имеет единичное значение, то новому содержимому счетчика соответствует нулевой уровень на входе 25 блока 11. Сигнал команды проходрт через элементы 31, 32, 34 и 37, что делает содержимое счетчика 36 равным 3. Этому коду счетчика также соответствует нулевой уровень на выходе 25. Сиг4 10 нал с выхода элемента И 34; проходя после задержки через элементы 35 и 32, снова поступает на выход элемента И34, затем на выход элемента

ИЛИ 37 и на вход счетчика 36, что приводит к переполнению этого счетчика (его содержимое становится равным нулю). Уровень переполнения на выходе 38 блокирует прохождение сигнала с выхода элемента И 34 через элемент И 35 и передним фронтом устанавливает регистр 30 в состояние "11".

Программа обслуживания устройства, сосчитавшая код состояния, равный

"11", производит установку маски первого обработанного запроса в запрещающее состояние, выдавая соответствующий код на группу информационных входов l7 регистра масок и сигнал управления записью в регистр масок на вход группы синхровходов 18.

Это приводит к тому, что приоритетный шифратор выбирает очередной наиболее приоритетный свой единичный вход и выдает на первую группу информационных выходов 16, этот номер. Продолжается поиск номеров задач для очередного запроса с первого элемента столбца, так как счетчик снова находится в нулевом состоянии.

ll 12821 единицу (код счетчика становится равным 1). Это приводит к селектированию второго разряда блока 9. На входе 25 блока 11 единичный уровень.

После выдачи ЭВМ команды регистр

30 устанавливается в состояние "10".

Одновременно с этим сигнал команды проходит через элементы 32 и 33 и устанавливает регистр 30 снова в состояние "01", так как уровень "25" 10 имеет единичное значение. Программа обслуживания снова производит считывание кодов с выходов 16 и 28, что дает информацию о необходимости за,пуска второй задачи при наличии запроса.15

24

Взаимодействие устройства и ЭВМ происходит аналогично до тех пор, пока установ маски в запрещающее состояние для последнего обработанного разряда регистра 1 не приводит к появлению нулевого уровня на выходе 20 элемента 5, к сбросу триггеl ра 6 и установлению нулевого потенциала на выходе 21 прерываний. Появление нулевого уровня на входе 20 блока il производит установ регистра 30 в состояние "00", что означает окончание работы программы обслуживания.

1 2821 24

Составитель М.Кудряшев

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Редактор О.Бугир

Заказ 7267/47 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4