Устройство для управления и обмена данными
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве системы ввода вывода вычислительной CHCTCbibi с распределенной обработкой и распределенными вводом - выводом данных. Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет оперативного перераспределения блоков ввода - вывода. Устройство содержит блок микропрограммного управления, блок синхронизации, блок согласования, блок магистральных элементов, дешифратор , два мультиплексора, группу блоков ввода-вывода, две группы коммутаторов , группу регистров адресов внешних устройств, регистр управления обметом, регистр начала обмета, две группы элементов К, элемент К. с 8 ил. 00 Mk о iCa N3
COlO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (191 (11) (S11 4 G 06 F 13/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4019106/24-24 (22) 31.01.86 (46) 23.06.87. Бюл. Р 23 (72) А.И.Кривоносов, В.В.Куванов, В.М.Миролюбский, Г.Н.Тимонькин, В.С.Харченко, С.Н.Ткаченко и С.Б.Никольский (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
0 964620, кл. G 06 F 13/12, 1982.
Авторское свидетельство СССР
У 1183980, кл. G 06 F 13/18, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И ОБМЕНА ДАННЫМИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве системы ввода— вывода вычислительной системы с распределенной обработкой и распределенными вводом — выводом данных.
Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет оперативного перераспределения блоков ввода — вывода. Устройство содержит блок микропрограммного управления, блок синхронизации, блок согласования, блок магистральных элементов, дешифратор, два мультиплексора, группу блоков ввода-вывода, две группы коммутаторов, группу регистров адресов внешних устройств, регистр управления обметом, регистр начала обмета, две группы элементов К, элемент К.
8 ил.! 13
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве системы ввода-вывода вычислительной системы с распределенной обработкой и распределенным вводом-выводом данных.
Цель изобретения — повьппение надежности устройства за счет оперативного перераспределения блоков вводавывода в процессе обмена данными.
Сущность изобретения состоит в повьппении надежности устройства за счет обеспечения оперативного перераспределения блоков ввода-вывода для BY и сокращения суммарного объема оборудования. Объем оборудования при этом сокращается на величину С=(М-К)х х С (где С вв — объем оборудования вв блока ввода-вывода), т.е. количество блоков ввода-вывода К в устройстве меньше числа внешних устройств M.
На фиг.l приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема блока микропрограммного управления; на фиг.3 — функциональная схема блока согласования; на фиг.4— функциональная схема блока ввода-вывода; на фиг.5 — функциональная схема блока синхронизации; на фиг.6— структурная схема алгоритма выбора и настройки блока ввода-вывода; на фиг.7 — структурная схема алгоритма обслуживания блока ввода-вывода; на фиг.8 — временная диаграмма работы блока микропрограммного процессора.
Функциональные схема блоков согласования и ввода-вывода показаны при обмене шестнадцатиразрядными словами данных.
Устройство содержит (фиг.l) блок
1 микропрограммного управления (БИУ), блок 2 согласования, группу блоков
3.1-3.К ввода-вывода, блок 4 синхронизации, группу регистров 5.1-5.К адресов внешних устройств, регистр 6 управления обменом, регистр 7 начала обмена, дешифратор 8 первый мультиплексор 9, вторую 10.1 — 10.К и первую 11.1 — 11.M группы коммутаторов, блок 12 магистральных элементов, первую группу элементов И 1 3,1 — 13.К, второй мультиплексор 14, элемент
И 15, вторую группу элементов И 16.1—
16.К, выходы 17.! — 17.К второй группы элементов И, шину 18 данных центрального процессора (ЦП), внутреннюю шину 19 данных, первую группу входоввыходов 20 устройства, первый 21.1, 19042 г
5
f0 !
45 второй 21.2, третий 21„3 и четвертый
22 входы устройства, пятый вход 23 устройства, группу входов 24 устройства, вторую группу входов-выходов
25 устройства, первый, второй и третий выходы 26 устройства, третью группу выходов 27.1 — 27.М устройства, вторую группу выходов 28 устройства, первую группу выходов 29 устройства, выход 30 блока магистральных элементов, вторую группу входов
31.1 — 31.К логических условий БМУ, третью группу выходов 32 БИУ, третью группу информационных входов-выходов
33 блока согласования, четвертую 34, пятую 35, шестую 36 группы выходов
БИУ, первую 37.1 и вторую 37.2 группы информационных входов-выходов блока согласования, первый 38.1, второй
38.2, третий 38.3 выходы блока синхронизации, вторые входы 39.1 — 39.K первой группы элементов И, первые входы 40.1 - 40.К второй группы элементов И, группу выходов 41.1 — 41.К дешифратора, группу выходов 42.1
42,К регистра начала обмена, группу выходов 43.1 — 43.К регистра управления обменом, установочные выходы
44.1 — 44.К блока ввода-вывода группы, вторые информационные выходы
45.1 — 45.К, первые информационные выходы 46.1 — 4Ь.К, выходы 47.1
47.К запроса обслуживания, выходы
48.1 — 48.К направления обмена блоков ввода-вывода группы, пятый вход
49 логического условия БИУ, группу выходов 50 первого мультиплексора, выход 51 элемента И.
При этом входы требования обмена
21.1, признака управляющего слова
21.2 и разрешения непосредственного доступа 21.3 группы входов 21 управления ЦП устройства соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами логических условий БИУ 1.
БИУ 1 (фиг.2) содержит блок 52 формирования адреса, мультиплексор
53, счетчик 54 адреса, регистр 55 микрокоманд, постоянную память 56 (ПП), элементы И 57 и 58, выходы
59-63 блока формирования адреса, выходы 64 — 68 ПП.
Блок 2 согласования (фиг.3) содержит первую 69.! — 69.16, вторую
70.1 — 70.16„ 71.7 — 7!.16 и четвертую 72.1 — 72.16 группы магистральных элементов, входы и вы3 .1 3 I 90 ходы 73 — 76 магистральных элементов.
Блок 3 ввода-вывода содержит (фиг.4) регистр 77 управления, регистр 78, счетчик 79, триггер 80 режима, триггер 81, триггер 82 направления обмена (знака), триггер 83 управления, третий элемент И 84, восьмой элемент И 85, шестой элемент
И 86, четвертый элемент И 87, пятый Ip элемент И 88, седьмой элемент И 89, элемент И 90>десятый элемент И 91, второй элемент И 92, первый элемент
И 93, второй элемент ИЛИ 94, первый элемент ИЛИ 95, элемент НЕ 96. Кроме !5 того, блок 3 имеет первый 97.1, второй 97.2, третий 97.3 входы синхронизации блока 3, первый 98.1, второй
98.2, третий 98.3, четвертый 98.4 входы микроопераций группы управляю- p щих входов блока 3, с первого по шестнадцатый входы 99.1 — 99.16 группы информационных входов блока 3, с первого по шестнадцатый выходы 100.!в
100.16 первого информационного выхо- 25 . да блока 3, выход 101 регистра 77, выходы 102.1 и 102.2 счетчика 79, первый 103.1, второй 103 ° 2 выходы второго информационного выхода 45 блока 3, выход 104 элемента ИЛИ 94. 30
Блок 4 синхронизации (фиг.5) содержит триггер 105, генератор 106 и элемент И 107., Кроме того, на схеме (фиг.5) обозначены первый 108.1, второй 108.2 и третий 108.3 выходы генератора 106.
Рассмотрим назначение элементов, блоков и связей устройства.
БМУ 1 (фиг.2) предназначен для управления работой устройства и форми- 40 рования сигналов микроопераций для взаимодействия с центральным процессором и реализации микропрограмм обработки информации, выполняемых операционным блоком. Входы 21.1, 21 2 45 и 21.3 блока 1 служат для приема сигналов соответственно: "Требование обмена", "Признак управляющего слова" (ПУС) и "Разрешение непосредственного доступа" (РНД). Вход 49 блока 1 50 предназначен для приема сигнала направления обмена (знака) от блоков
42 4 ввода-вывода (БВВ). Входы 31.1
3!.К предназначены для приема сигналов запросов на обслуживание от блоков 3.1 — З.К соответственно. На выходе 32 блока I формируются микрооперации, управляющие блоком 2 согласования. На выходе 29 блока формируются микрооперации для управления ОЗУ и операционным блоком на базе микропроцессорных секций, например, комплекта К1804ВСI. На выходе 34 выдается код номера БВВ. На выходе 35 формируются микрооперации, управляющие работой мультиплексора 9. На выходе
36 блока 1 формируются микрооперации, управляющие работой блока 4 синхронизации, блоков 3 ° 1 — 3..К, мультиплексора 14. На выходе 28 блока 1 формируются сигналы микроопераций для взаимодействия с ЦП: Разрешение обмена", "Конец обмена", Прерывание".
Блок 52 формирования адреса (фиг.2) представляет собой комбинационное дискретное устройство, закон функционирования которого однозначно определяется табл.1 соответствия. Табл.1 определяет состояния входов и выходов блока 52 формирования адреса (где + — безразличное состояние соответствующего входа устройства. Тр.обм. — сигнал Требование обмена, формируемый на входе
21.1 блока 1. Пр. УС вЂ” сигнал "Признак управляющего входа", поступающий на вход 21.2 блока 1. Раз. НД вЂ” сигнад Разрешение непосредственного доступа", формируемый на входе 21.3 блока 1. Пр Z — сигнал логического условия "Признак результата (Z)", формируемый операционным блоком (микропроцессорными секциями, например, комплекта K)804ВСI), ПП вЂ” трехразрядные микрооперации признаков перехода, коды,и наименования которых приведены в табл.2, на МП вЂ” начальный адрес микропрограммы обслуживания BY формируемый по запросам от блоков ввода-вывода.
А пер. — адрес перехода, формируемый на выходе 67 ПП 56.
1319042
Таблица l
Выходы блока 52
Входы блока 52
31 ° 1
21,2 21.3 22 49
ПР.УС Раз. IlpZ Знак
60 61 59 62
63
Зl.m 21.1 тр. обм.
0 О 000 О О О
1 000 1 0 0
О О 000 0 1 HA MII, О
О 0 + C 000 О НА ИПп О
1 Ф 000 Ф %
1 000 к 1
1 001 1 1 Апер О
1 0
О 011
1 а 100 1 1 Апер О
0 % 100
Как следует из табл.1, блок 52 формирования адреса функционирует следующим образом. При воздействии на вход блока 52 микрооперации "Конец микропрограммы" (код 000) на выходах блока 52 формируются нулевые сигналы.
Если на вход блока 52 поступает сигнал "Требование обмена", то на своих управляющих выходах 60 — 63 блок 52 формирует соответственно
1,0,0,1, по которым код начального адреса микропрограммы обмена с входа
30 блока 1 через мультиплексор 53 записывается в счетчик 54.
Если на входы 31.1 — 31.К блока
52 поступает запрос от БВВ то на своем выходе 59 блок 52 формирует код начального адреса микропрограммы обслуживания i-го BY, где i--l,М, который по .соответствующим управляющим сигналам записывается в счетчик
54. Более высокий приоритет имеет сигнал "Требование обмена". Если в момент выполнения микропрограммы поступает сигнал запроса на обслуживание от BY то данный сигнал не вос— принимается до окончания микропрограммы.
При поступлении на вход блока 52
35 сигнала ПУС на выходе 62 блока 52 формируется единичный сигнал, разрешающий формирование исполнительного адреса микрокоманды путем увеличения
40 содержимого счетчика 54 на единицу по тактовому импульсу.
С приходом на вход блока 52 сигнала РНД на выходе 62 блока 52 формируется единичный сигнал, разрешаю45 щий формирование исполнительного адреса путем увеличения содержимого счетчика 54 на единицу.
При поступлении на входы блока 52
g0 микрооперации "Анализ знака" и единичного сигнала на вход 49 блок 52 формирует на своих выходах управляю— щие сигналы, по которым адрес перехода А„ с выхода 68 ПП 56 через
55 мультиплексор 53 записывается в счетчик 54. Если поступает нулевой сигнал на вход 49, то блок 52 формирует управляющие сигналы, осуществляющие формирование исполнительного адреса
7 13 микрокоманды путем увеличения содержимого счетчика 54 на единицу.
При поступлении на входы блока 52 микрооперации "Признак результата" и единичного сигнала на вход 22 блок
52 формирует на своих выходах управляющие сигналы, по которым адрес перехода A„ 56 через мультиплексор 53 записывается в счетчик 54. Если же поступает нулевой сигнал на вход 22, то блок 52 формирует на выходах управляющие сигналы, осуществляющие формирование исполнительного адреса микрокоманды путем увеличения содержимого счетчика 54 на единицу.
Как комбинационное устройство, условия функционирования которого однозначно описываются табл.1, блок
52 формирования адреса может быть наиболее просто реализован на программируемой логической матрице.
Т а блица 2
Код
Микроопер ация
Признак результата
Анализ знака
011
Конец микропрограммы
Мультиплексор 53 (фиг.2) предназначен для коммутации адресов микрокоманд с входа 30 блока 1, с выхода
59 блока 52 формирования адреса и выхода 68 ПП 56. Мультиплексор 53 реализует логическую .функцию
An ид А Уео Уб, +А с> Уео Уе1 +Ае Уео Уе1 где А — адрес на выходе мультиенх плексора 53;
А — адрес, поступающий с шины 18 ЦП;
А — адрес, сформированный блоком 53;
А, — адрес, поступающий с выхода 68 ПП 56;
Ye, Ye управляющие гнал фор мируемые на выходах 60 и
61 блока 52 соответственно.
Счетчик 54 (фиг.2) предназначен для запоминания, увеличения на единицу и выдачи адреса очередной микрокоманды. Он имеет вход D параллельной записи кода адреса, счетный вход
19042 8
f0
55 (+l) и вход синхронизации С. Код адреса, поступивший на вход D, записывается в счетчик, если Hà его вход синхронизации поступает тактовый импульс. Содержимое счетчика увеличивается, если импульс поступает на его счетный вход (+1). Счетчик 54 работает в двух режимах. Если следующий адрес формируется путем увеличения на единицу текущего адреса, то на вход синхронизации поступает нулевой сигнал с выхода элемента И 58, а на счетный вход счетчика 54 — очередной тактовый импульс с выхода элемента
И 57. Если следующий адрес формируется путем параллельной записи кода адреса с входа D, то на счетный вход счетчика 54 поступает нулевой сигнал, с выхода элемента И 57, а на вход синхронизации — тактовый импульс с выхода элемента И 58.
Регистр 55 микрокоманд (фиг.2) предназначен для записи и временного хранения микрокоманд, считываемых из
ПП 56 ° На выходе 55.1 регистра 55 формируются микрооперации, управляющие мультиплексором 9. На выходе
55.2 регистра 55 формируются сигналы микроопераций, предназначенные для управления работой устройства. На выходе 55.3 формируются сигналы "Конец обмена", "Разрешение обмена" и
"Прерывание", предназначенные для взаимодействия с центральным процессором.
Постоянная память, предназначеная для хранения микропрограмм, реалиэуе мых устройством. На вход ПП 56 подается исполнительный адрес микрокоманды с выхода счетчика 54.
ПП 56 представляет собой блок памяти статического типа. На выходе 64
ПП 56 формируются микрооперации, упрдзляющие блоком 2 согласования. На выходе 65 выдаются микрооперации, управляющие работой операционного блока на микропроцессорных секциях, например, серии К1704BС1, счетчиком начального адреса и оперативно-запоминающим устройством (адреса ячеек ОЗУ, сигналы обращения и записи).
На выходе 34 блока 1 формируется код номера внешнего устройства. На выходе 66 ПП 56 формируются сигналы микроопераций, на выходе 67 ПП 56— сигналы микроопераций признаков перехода, коды и наименование которых приведены в табл.2. На выходе 68
9 13190
Блок 3 ввода — вывода (фиг. 4) предназначен для управления выдачей и приемом сло» данных от внешних устройств.
Регистр 77 управления предназначен для формирования темпа обмена битами. слов данных при приеме (передаче) их от BY. Регистры 78 и 77 могут работать в режиме записи и сдвига. Если на управляющий вход регистров поступает единичный сигнал, то
ПП 56 формируются адреса переходов при проверке логических условий признака результата (вход 22 блока 1) и направления обмена (вход 49 блока 1).
Рассмотрим работу БИУ 1. В исходном состоянии счетчик 54 и регистр 55 блока 1 находятся в нулевом состоянии. С выхода 67 ПП 56 на вход блока 52 поступает микрооперация "Конец микропрограммы", на управляющих выходах 60 - 63 блока 52 присутствуют нулевые сигналы. Функционирование блока 1 начинается с
;приходом на его входы 38.1 и 38.2, сигналов синхронизации соответственно Т, и Т (фиг.8). Тактовый импульс
Т,, поступая на входы элементов И 57 и 58, не проходит через элементы И, так как на вторые входы элементов И поступают нулевые сигналы. С прихо- 20 дом на вход 21,1 блока 1 сигнала
"Требование обмена" на выходах 60—
63 блока 52 формируются соответственно единичный, нулевой и единичный сигналы, которые разрешают прохождение начального адреса микропрограммы обмена с входа 30 блока 1 через мультиплексор 53 и последующую запись в счетчик 54 по тактовому импульсу Т,. По тактовому импульсу
Т в регистр 55 записывается первая микрокоманда (1ИК). микропрограммы (MII) обмена, На выход 28 блока 1 выдается сигнал ЦП "Разрешение обмена".
ЦП выдает на вход 21.2 сигнал ПУС, 35 по которому на выходе 62 блока 52 формируется единичный сигнал, разрешающий прохождение тактового импульса Т,, на счетный вход счетчика 54.
Исполнительный адрес второй микро- 40 команды (2MK).формируется путем увеличения содержимого счетчика 54 на единицу (+1). На выходе 64 ПП 56 формируются микрооперации, разрешающие прохождение слова данных с входа 20 45 устройства через блок 2 согласования на вход-выход 25 устройства для последующей записи в ОЗУ. Кроме этого, на выходе 65 ПП 56 формируются сигналы адреса, обращения и записи ОЗУ. 50
С записью в счетчик 54 адреса третьей микрокоманды (ЗИК) на выходе 67
ПП 56 формируется микрооперация "Конец микропрограммы" (КМП), а на выходе 55.3 регистра 55 — сигнал "Конец обмена". С приходом на вход 31.1 блока 1 запроса от первого внешнего устройства во время реализации мик42 10 ропрограммы обмена данный сигнал не воспринимается, После формирования микрооперации КИП и наличия запроса на выходах 60 — 63 блока 52 формируются соответственно нулевой, единичный и единичный сигналы, разрешающие прохождение начального адреса микропрограммы обслуживания первого ВУ (НА ИП,) через мультиплексор 53 и по следующую запись в счетчик 54 по тактовому импульсу Т . Последующие адреса микрокоманд микропрограммы обслуживания BY формируются путем увеличения содержимого счетчика 54 на единицу (+1). Функционирование блока заканчивается после прекращения поступления сигналов синхронизации на входы 38.1 и 38.2 блока 1.
Блок 2 согласования (фиг.3) предназначен для согласования работы устройства с ЦП при записи (чтении) данных в оперативную память ЦП.
Первая 69.1 — 69.16 и вторая 70.!в
70.16 группы магистральных элементов служат для формирования четного слова данных при передаче информации от
ЦП и к ЦП соответственно. Третья
71.1 — 71.16 и четвертая 72.1 — 72,16 группы магистральных элементов предназначены для формирования нечетного слова данных при передаче информации от ЦП и к ЦП соответственно. Формат слова данных ЦП равен двум форматам слов данных ВУ.
На входе 32 блока 2 согласования (фиг.3) формируются микрооперации (на входах 76.1 — 76.4), управляющие прохождением слов данных. При передаче четного слова данных от ЦП внешнему устройству на входе 76.1 присутствует единичный сигнал, а на входах 76,2 — 76.4 — нулевые сигналы. Управление передачей слов данных через другие группы магистральных элементов осуществляется аналогичным образом.
ll 13 регистры работают в режиме записи, в противном случае — в режиме сдвига.
Регистр 78 ввода-вывода предназначен для записи слов данных, поступающих в параллельном коде на вход
19 блока 3 от ЦП и выдачи их ВУ последовательным кодом с выхода 100.16 регистра 78. Кроме того, в регистр
78 по входу Р,- записываются слова данных в последовательном коде от
ВУ и выдаются с выхода 46 ЦП в параллельном коде.
Счетчик 79 (фиг.4) предназначен для записи кода количества переданных бит слова при выдаче и приеме
его от абонента. Разрядность счетчика 79 определяется выражением
n=Pog N+I, где Н вЂ” количест разрядов регистра 78.
Триггер 80 режима предназначен для управления работой триггера 81 и регистра 77.
Триггер 81 режима предназначен для управления режимом работы (записи и сдвига) регистра 78 ввода-вывода. Триггер 82 знака предназначен для хранения информации о направлении обмена .данными между центральным процессором и BY. Триггер 83 управления служит для управления выдачей битов слов данных BY. Элементы И 8493 предназначены для формирования сигналов, управляющих работой блока 3
Элемент ИЛИ 94 служит для формирования сигналов синхронизации регистра
78. Элемент ИЛИ 95 формирует сигнал установки в исходное (нулевое) состояние счетчика 79. Элемент HK 96 предназначен для формирования единичного сигнала, необходимого для автономного формирования темпа обмена битами слов данных.
Блок 6 управления обменом функционирует в режиме выдачи слова данных ВУ и режиме приема информации от ВУ.
Режим выдачи слова данных BY. В исходном состоянии регистры, триггеры и счетчик находятся в исходном (нулевом) состоянии (цепи установки в исходное состояние на функциональной схеме не показаны). Работа блока
3 начинается с приходом на вход 41 блока 3 (фиг.4) управляющего сигнала с выхода 41.1 дешифратора 8 (фиг.l).
Одновременно на группы входон 38 и
36 блока 3 поступают сигналы синхронизации и микроопераций, управляющие
19042 12
55 работой блока 3. Перед выдачей или приемом слов данных ВУ всегда выдается управляющее слово (УС), в котором содержится информация о направлении передачи данных. УС поступает на входы 99.1 — 99.16 регистра 78 и зайисывается в него по заднему фронту тактового импульса Т>. Информация о направлении передачи данных (ноль или единица) с входа 99.16 регистра 78 записывается по тактовому импульсу
Т . Разрешающими сигналами для прохождения тактового импульса Т через элементы И 85 и 91 являются микрооперации, поступающие с входов 98.3 и
98.2 соответственно.
После этого по тактовому импульсу
Т, на вход 17 блока 3 поступает единичный сигнал, который устанавливает триггеры 80 и 83 в единичные состояния, а также, проходя через элемент
ИЛИ 95, подтверждает исходное (нулевое) состояние счетчика 79. Единичный сигнал с выхода триггера 80 переводит триггер 81 в единичное состояние и устанавливает регистр 78 в режим сдвига, ранее записанного УС.
По тактовому импульсу Т в регистр 77 записывается в младший разряд единица с выхода элемента НЕ 96.
Перенос единицы в старшие разряды регистра 77 осуществляется по очередному тактовому импульсу Т после установки триггера 80 в исходное (нулевое) состояние.
По второму тактовому импульсу Т триггер 80 устанавливается в исходное (нулевое) состояние.
При записи единицы в старший разряд регистра 77 по очередному тактовому импульсу Т единичный сигнал с
I выхода 101 регистра 77 поступает на вход элемента И 89 и по очередному тактовому импульсу Т на выход 103.1.
Кроме того, единичный сигнал с выхода элемента И 89 через элемент ИЛИ 94 поступает на вход синхронизации регистра 78 и производит сдвиг записанного УС. Информационный сигнал с выхода 100.16 регистра 78 через элемент И 93 поступает на выход 103.2.
Единичный сигнал с выхода элемента
И 89 поступает также на счетный вход счетчика 79, который осуществляет счет числа переданных бит слова данныхе
Единичный сигнал с выхода 101 регистра 77, проходя через элемент
13 13190
И 88, по тактовому импульсу Т, поступает на единичный вход триггера 80, переводя последний в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода триггера 80 разрешает запись единиць| в младший разряд регистра 77 с выхода элемента НЕ 96. Блок 3 готов к выдаче очередного бита слова данных.
Выдача очередных бит с выхода 100.16 происходит аналогично. 10
При выдаче последнего бита слова данных из регистра 78 на единичном выходе 102 счетчика 79 появляется единичный сигнал, который поступает на выход 47 блока 3, сигнализируя об 15 окончании выдачи управляющего слова абоненту. Кроме того, единичный сигнал с единичного выхода 102 счетчика
79 по тактовому импульсу Т, проходит через элемент И 87 и переводит триг- 2О
rep 81 в исходное (нулевое) состояние, а также через элемент И 92 триггер 83 управления.
Выдача сигнала конца обмена словом на выход 47 блока 3 сигнализирует о том, что слово данных выдано ВУ и блок 3 готов к записи и выдаче очередного слова.
После выдачи управляющего слова передаются слова данных, так называ- ЗО емые информационные слова (ИС). Запись и выдача ИС имеет некоторые особенности. При записи ИС по тактовому импульсу Т на входе 98.2 отсутствует микрооперация, управляющая записью 35 знака в триггер 82.
По тактовому импульсу Т, на входе
98 ° 1 присутствует микрооперация, переводящая через элемент И 84 триггер
80 в единичное состояние, а также че- 10 рез элемент ИЛИ 95 устанавливающая счетчик 79 в исходное состояние. В дальнейшем запись ИС в регистр 78 и выдача его BY происходят аналогично записи и выдаче ВУ управляющего слова.5
После передачи всех слов на вход
98.4 поступает микрооперация "Конец группового обмена, которая, проходя через элемент ИЛИ 95, устанавливает счетчик 79 в исходное (нулевое) сос- 0 тояние.
Режим приема информации от внешнего устройства. В данный режим функционирования блок 3 переходит после выдачи BY управляющего слова, которое настраивает ВУ на выдачу информации на вьгход 43 блока 6 управления обменом.
42 l4
На вход 98.1 поступает микрооперация, которая по тактовому импульсу
Т,г устанавливает триггер 80 режима в единичное состояние. Сигнал с выхода триггера 80 устанавливает триггер 81 в единичное состояние. Нулевой сиг- .. нал с вьгхода триггера 81 разрешает запись информации (бит слова данных), поступающей на вход регистра 78 с входа 43. Частота (темп) приема бит осуществляется блоком 3 аналогично частоте при выдаче битов слова данных путем сдвига единицы в регистре
77. При появлении единицы на (N-1)-м выходе регистра 77 единичный сигнал с данного выхода по.тактовому импульсу Т проходит через элемент И 86 на выход 44 блока 3.
По очередному тактовому импульсу
Т единица появляется íà N-м вьгходе
101 регистра 77 и по тактовому импульсу Т через элемент И 89 постуз пает на выход 103.1, синхронизируя поступление бита слова от BY на вход
43 блока 3. Одновременно единичный сигнал с выхода элемента И 89 поступает на счетный вход счетчика 79 и через элемент ИЛИ 94 на вход синхронизации регистра ?8. В результате бит информации (ноль или единица) записывается в младший разряд регистра
78 с входа 43 блока 3.
Прием последующих бит слова данных происходит аналогично. Биты слова последовательно записываются в младший разряд регистра 78 с входа
43 блока 3, а ранее записанные биты сдвигаются в более старшие разряды регистра 78 до тех пор, пока на единичном выходе 102 счетчика 79 не появляется единичный сигнал, поступающий на выход 47 блока 3.
Прием следующих ИС происходит аналогичным образом. При приеме последнего ИС в массиве информационных слов на вход 98.4 поступает микрооперация конца группового обмена, которая, проходя через элементы И 90 и ИЛИ 95, устанавливает счетчик 79 в исходное (нулевое) состояние, подготавливая его к дальнейшей работе.
Блок 4 синхронизации (фиг.5) предназначен для формирования на своих выходах 108.1 — 108.3 трех последовательностей тактовых импульсов, сдвинутых друг относительно друга, которые обеспечивают синхронизацию оаботы устройства.
15 13190
Триггер 105 служит для управления работой блока 4 синхронизации. В исходном состоянии триггер 105 находится в нулевом состоянии. При этом нулевой сигнал с его выхода поступа5 ет на вход управления генератора 106.
Генератор 106 формирует на своих выходах последовательности импульсов только при наличии единичного сигнала на его управляющем входе. !О
Элемент И 107 служит для формирования сигнала на нулевой вход триггера
105 после поступления управляющего сигнала "Конец работы" с входа 36.1 блока 4. 55
Запуск блока 4 синхронизации осу- ществляется по сигналу "Пуск", который поступает на вход 23. Он подается на единичный вход триггера 105 и устанавливает его в единичное сос- 20 тояние. Единичным сигналом на своем выходе триггер 105 запускает генератор 106, который начинает формирование последовательностей синхросигналов, формирование синхросигналов про- 25 должается до тех пор, пока на первый вход элемента И 107 не поступает управляющий сигнал "Конец работы". После этого при поступлении на второй вход элемента И 107 очередного так- 30 тового импульса с выхода 108.3 формируется управляющий сигнал на нулевой вход триггера 105, который возвращается в исходное состояние и снимает управляющий сигнал с входа гене- 35 ратора 106. В результате этого генератор 106 прекращает выдачу последовательностей тактовых импульсов.
Регистр 5 адреса внешнего устройства предназначен для записи и вре- 40 менного хранения адреса BY с кото-: рым осуществляется обмен данными.
Регистр 6 управления предназначен для управления работой устройства при приеме информации от внешних уст- 45 ройств.
Регистр 7 начала обмена служит для формирования сигналов начала об- .. мена данными внешним устройством.
Дешифратор 8 предназначен для вы- 50 дачи на своих выходах управляющих сигналов для записи адресов ВУ в регистры 5.1-5.К адреса BY и управления блоками управления обменом.
Мультиплексор 9 предназначен для 55 управления прохождением слов данных из блоков управления обменом к центральному процессору.
42 16
Коммутатор 10 предназначен для— приема и коммутации сигналов информации от ВУ в зависимости от адреса BY.
Коммутатор 11 служит для коммутации и выдачи информации BY в зависимости от адреса BY.
Блок 12 магистральных элементов предназначен для формирования начального адреса микропрограммы обмена, поступающего с шины 18 ЦП.
Элементы И 13.1 — 13.К служат для формирования сигналов синхронизации регистров 5.1 — 5.К соответственно.
Мультиплексор 14 направления обмена предназначен для выбора информации из блоков управления обменом о направлении передачи данных между
ЦП и BY.
Элементы И 15 — 17 предназначены дпя формирования управляющих сигналов во время выбора и настройки блоков ввода-вывода.
Шина 18 данных ЦП служит для передачи (приема) тридцатидвухразрядных слов данных. Разряды Π— 15 шины 18 данных служат для передачи начальных адресов микропрограмм обмена. Разряды 16 — 31 служат для передачи информации через блок 2 согласования на вход-выход 25 устройства для последующей записи в ОЗУ.
Внутренняя шина 19 данных предназначена для передачи шестнадцатиразрядных слов данных.
Устройство работает следующим ° образом.
В исходном состоянии все регистры устройства находятся в нулевом состоянии. Функционирование устройства начинается с приходом на вход 23 устройства сигнала пуска. В результате блок 4 синхронизации начинает формировать на выходе 38 три последовательности тактовых импульсов, сдвинутых друг относительно друга.
С приходом с входа 21 устройства (вход 21.1) блока 1 сигнала "Требование обмена" от ЦП на выход 28 устройства выдается сигнал Разрешение обмена". ЦП по сигналу "Разрешение обмена" выдает на вход 21 устройства (вход 21.2) блока 1 сигнал ПУС, по которому на выходе 32 БМУ 1 формируется микрооперация, поступающая на вход блока 2 согласования и разрешающая прохождение информации (начального адреса ОЗУ ЦП) с входа 37.1 че17 13 рез блок 2 согласования, вход-выход
33 блока 2 на вход-выход 25 устройства для последующей записи в буферную зону ОЗУ. Одновременно на выходе 29 устройства формируются микрооперации для записи информации в буферную зону ОЗУ по тактовому импульсу Тз, например, в ячейку А . В следующем цикле работы устройства по тактовому импульсу Т на выходе 28 устройства формируется микрооперация "Конец обмена", сигнализирующая ЦП об окончании обмена данными. Аналогичным образом осуществляется прохождение с входа 20 устройства на вход-выход
25 устройства информации о длине массива, управляющего слова и константы "1" в буферную зону ОЗУ, например, в ячейки А, А з и А, соответственно.
После записи начального адреса (НА), длины массива (ДМ) и единицы в буферную зону ОЗУ аналогично производится запись адреса внешнего устройства в ячейку А буферной зоны
ОЗУ, однако формирования микрооперации КМП на выходе 67 ПП 56 блока 1 микропрограммного управления не происходит, а осуществляется формирование микроопераций на выходе. 29 устройства по реализации микропрограммы выбора и настройки блока ввода-вывода (фиг.б). Микрооперация KMII не формируется одновременно с микрооперацией "Конец обмена". На выходе 29 устройства формируются микроопера— ции, осуществляющие логическое умножение (фиг.б,символ 7) содержимо— го ячейки А на содержимое ячейки А, при этом на вход 22 устройства поступает сигнал значения логического условия "Признак результата" (ноль или единица). В разрядах ячейки А, записаны единицы, если соответствующий блок ввода-вывода занят обслуживанием внешнего устройства. Если операция логического умножения не вырабатывает сигнал признака результата, на вход 22 поступает нулевой сигнал и по очередной микрокоманде осуществляется сдвиг единицы в старшие разряды ячейки признака занятости блока ввода-вывода (фиг.б, символы 12, 13, 18, 19). Таким образом, производится выбор определенного блока ввода-вывода для обмена массивом слов данных с внешним уст,ройством. В случае занятости всех
19042 18
55 блоков ввода-вывода на выходе 28 устройства формируется сигнал прерывания центральному процессору, а на выходе 67 ПП 56 (фиг.2) формируется микрооперация КИП (фиг.б, символ 24).
Если операция логического умножения вырабатывает единичный сигнал значения логического условия на входе 22 устройства, то осуществляется перепись начального адреса массива слов данных ОЗУ ЦП и счетчика длины массива из ячеек А, и А буферной зоны ОЗУ в ячейки А, и А ОЗУ i-ro блока ввода-вывода, где 1=1,К (фиг.б, символы 8, 14, 20). После этого по тактовому импульсу Т производится запись выбранного внешнего устройства с входа-выхода 25 устройства в ре-, гистр 5. Предположим, что выбирается первый блок ввода-вывода. По тактовому импульсу Т на выходе 34 блока 1 формируется код номера внешнего устройства, по которому на -выходе 41.1 дешифратора 8.появляется единичный сигнал, поступающий на вход элемента И 13.
На выходе 33 блока 1 формируются микрооперации обращения и адреса ячейки А, по которым код адреса внешнего устройства поступает на вход-выход 25 устройства. По тактовому импульсу Т на выходе элемента
И 13.1 формируется сигнал .синхронизации регистра 5.1, по которому происходит запись адреса внешнего устройства с входа-выхода 25 устройства в регистр 5.1. После этого на входе
29 устройства формируются микрооперации, производящие запись результата логического умножения содержимого ячеек А и А (фиг.б, символы 7, 13, 19), помещенного ранее в регистр общего назначения (POH) операционного блока, в ячейку А6 буферной эоны ОЗУ (фиг.б, символы 10, 16, 22).
В дальнейшем происходит запись управляющего слова из ячейки ОЗУ с входа-выхода 25 устройства в БВВ 3. 1.
Для этого на вход блока 3.1 поступают сигналы микроопераций с выхода
36 блока 1, сигналы синхронизации с выхода 38 блока 4.синхронизации и управляющий сигнал с выхода 41.1 дешифратора 8. Запись управляющего слова в БВВ 3.1 происходит по тактовому импульсу Т . По тактовому импульсу
Т на выходе 36.2 блока 1 формируется микрооперация, которая по такто19 13190 вому импульсу Т поступает через элементы И 15 и 16, на единичный вход регистра 7 начала обмена. На выходе
42.1 регистра 7 формируется единичный сигнал, поступающий на вход коммутатора 11.1 и проходящий на выход
27.1 устройства, сигнализируя BY o начале обмена. Разрешающим сигналом для прохождения информации через коммутатор 11.1 является единичный сигнал на выходе регистра 5.1, так как в регистре 5.1 записан код адреса первого внешнего устройства. По так!
О товому импульсу Тз осуществляется установка регистра 7 в исходное.(нулевое) состояние. Таким образом, осуществляется выбор и настройка блока ввода-вывода. В дальнейшем блок ввода-вывода осуществляет автономную выдачу слова данных внешнему устройству.На выходе 67 ПП 56 блока 1 (фиг.2) фор20 мируется микрооперация КМП. Устройство переходит в режим ожидания очередной заявка от ЦП по выбору и настрой25 ке очередного БВВ на автономную выдачу слова данных внешнему устройству. Если оказывается, что все БВВ заняты, то на выходе 28 устройства формируется сигнал прерывания центральному процессору, а на выходе 67 ПП 56 блока 1 формируется микрооперация
КИП {фиг.6, символ 24).
После выдачи слов данных БВВ 3.!в
З.К на выходах 47.1 — 47.К формируются единичные сигналы, которые поступают соответственно на входы 31.1—
31.К БМУ 1. Данные сигналы возникают
35 асинхронно по отношению к ЦП и друг к другу. При этом одновременно могут
40 формироваться несколько сигналов.
БМУ 1 устанавливает приоритет между запросами от блоков управления обменом таким образом, что в.любой момент времени обрабатывается только один запрос на обслуживание.
При поступлении на вход 31.1 БМУ ! заявки от блока 3.1 начинается ре45 ализация микропрограммы обслуживания первого внешнего устройства. Алго-: ритм обслуживания внешнего устройства приведен на фиг.7. На выходе 36.3
БМУ 1 формируются микрооперации, обеспечивающие прохождение сигнала знака (направления обмена) на вход 49 тупает нулевой сигнал, то направление обмена данных соответствует передаче массива слов данных из операблока ). Если на вход 49 блока 1 пос-55
42 20 тивной памяти (ОП) внешнему устройству (фиг. 7, символы 3,4 ) . На выходе 29 устройства формируются микрооперации, осуществляющие проверку счетчика длины массива на ноль. В случае передачи всех слов внешнему устройству на выходе 36 блока 1 формируется микрооперация, переводящая блок 3 вводавывода в исходное аостояние (фиг.7, символ 5). После этого на выходе
29 устройства формируются микрооперации, осуществляющие исключение признака занятости БВВ 3.1 посредством
"вычеркивания" единицы из соответствующего разряда ячейки А . На выходe
28 устройства формируется микрооперация Прерывание", а на выходе
67 ПП 56 блока 1 — микрооперация КМП (фиг.7, символ 6).
Если не все слова данных передаются BY то происходит формирование микроопераций на выходе 29 устройства, осуществляющих запись начального адреса массива слов данных из ячейки
А, в счетчик начального адреса и формирование сигнала "Требования непосредственного доступа". Устройство переходит в режим ожидания сигнала
"Разрешение непосредственного доступа" от ЦП (фиг.7, символы 7-10).
При приходе сигнала Разрешение непосредственного доступа" на вход
21.3 блока 1 на выходе 32 блока 1 формируются микрооперации, разрешающие прохождение слова данных с входа
20 устройства через блок 2 согласования, шину 19 данных на вход блока
1.3 ввода-вывода. На выходе.41.! дешифратора 8 и выходе 34 блока 1 формируются микрооперации, осуществля- ющие запись слова данных и запуск блока 3.1 на автономную работу (фиг.7, символ ll). В дальнейшем на выходе 29 формируются микрооперации, осуществляющие модификацию счетчиков длины массива, начального адреса и последующую их запись соответf (,ственно в ячейки А и А„ ОЗУ. а
Функционирование устройства при записи данных из внешнего устройства в ОП ЦП производится следующим образом. Слово данных от BY поступает в последовательном коде на вход 24 устройства. Код адреса внешнего устройства (например, первого BY) записывается в регистр 5 на все время группового обмена, поэтому на выходе регистра 5.1 присутствует единичный
21 13190 управляющий сигнал, разрешающий прохождение битов слова данных (нулей или единиц) на единичный установочный вход регистра 6 (через коммутатор 10.1) и последующее прохождение информации на вход блока 3.1. Автономный прием битов слава данных блоком 3.1 сопровождается выдачей с выхода 45.1 сигналов синхронизации через коммутатор 11.1 на выход 27.1 1О устройства. Одновременно перед приемом бит слова с выхода 44.1 блока
3.1 на нулевой установочный вход регистра 6 поступает единичный управляющий сигнал, подготавливая регистр
6 к приему информации.
Рассмотрим функционирование устройства г осле приема слова данных (фиг.7). Блок 3.1 выдает на вход 31 1 блока 1 запрос на обслуживание. Еди- 20 ничный сигнал знака (направления передачи данных) через мультиплексор
14 поступает на вход 49 блока l. Единичный сигнал на входе 49 соответствует записи данных в ОП ЦП. После оп- 15 ределения направления передачи данных производится проверка счетчика массива слов данных (фиг.7, символ 13).
Если не все слова данных переданы от
ВУ, то производится запись начально- 30
ro адреса массива слов данных из
I ячейки оС, в счетчик начального адреса и формирование сигнала Требования непосредственного доступа".
Для этого на выходе 29 устройства формируются соответствующие микрооперации. Устройство переходит в режим ожидания сигнала РНД (фиг.7, символы 14 — 17).
При приходе сигнала на вход 21.3 блока 1 от ЦП на выходах 32 и 35 блока 1 формируются микрооперации, разрешающие прохождение слова данных из блока 3.1, через мультиплексор 9 и блок 2 согласования на вы- 45 ход 20 устройства. Кроме того, на выходе 36 блока 1 формируются микрооперации, осуществляющие запуск блока 3.1 на последующий автономный прием очередного слова данных от BY 50 (фиг.7, символ 18). После запуска блока 3.1 на выходе 29 устройства формируются микрооперации, производящие модификацию счетчиков начального адреса и длины массива. 55
Если все слова данных от BY переданы
ЦП, то.аналогичным образом осуществляется выдача последнего слова дан42 22 ных иэ блока 3,1 через мультиплексор
9, блок 2 согласования на выход 20 устройства и приведение блока вводавывода в исходное состояние (фиг,7, символы 20-23). После этого производится исключение признака занятости соответствующеrо блока ввода-вывода, формируются микрооперации "Прерывание" и "Конец микропрограммы" (фиг.7, символы 23,24).
Выбор и настройка других блоков ввода-вывода осуществляются аналогичным образом.
Работа устройства прекращается с приходом на вход блока 4 синхронизации микрооперации с выхода 36.1 БМУ 1.
Формула изобретения
Устройство для управления и обмена данными, содержащее блок микропрограммного управления, блок согласования, блок магистральных элементов, блок синхронизации, дешифратор, регистр управления обменом, два мультиплексора, группу блоков ввода-вывода, элемент И, причем первая и вторая группы информационных входоввыходов блока согласования образуют группу входов-выходов устройства для подключения к группе информационных входов-выходов центрального процессора ЭВМ, третья группа информационных входов-выходов блока согласования соединена с группами информационных входов блоков ввода-вывода группы, с группой информационных выходов первого мультиплексора и образует группу входов-выходов устройства для подключения к оперативной памяти и ЭВМ, первый, второй, третий, четвертый входы логических условий блока микропрограммного управления являются входами устройства для подключения к выходам требования обмена, признака управляющего- слова, разрешения непосредственного доступа и логического условия центрального процессора ЭВМ соответственно, первая и вторая группы выходов блока микропрограммного управления являются группами выходов устройства для подключения к группе управляющих входов оперативной памяти ЭВМ и группе управляющих входов центрального процессора ЭВМ соответственно, вхоц пуска и первый, второй, третий выходы блока синхрониза13190
23 ции являются входом и выходами устройства для подключения к выходу запуска и к первому, второму, третьему синхровходам центрального процессора ЭВМ, при этом третья группа выходов блока микропрограммного управления соединена с группой разрешающих входов блока согласования, вторая группа информационных входов-выходов которого соединена с группой 10 информационных входов блока магистральных элементов, группа информационных выходов которого соединена с первой группой входов логических условий блока микропрограммного уп- 15 равления, вторая группа входов логических условий которого соединена с выходами запроса обслуживания блоков ввода-вывода группы, выходы направления обмена которых соединены 20 с группой информационных входов второго мультиплексора, выход которого соединен с пятым входом логического условия блока микропрограммного управления, четвертая группа выходов которого соединена с группой входов дешифратора, группа выходов которого соединена с входами выборки блоков ввода-вывода группы, первый, второй и третий синхровходы которых сое- 30 динены с первым, вторым, третьим выходами блока синхронизации соответственно, первый выход которого соеди,нен с первым входом элемента И и с .первым синхровходом блока микро- 35 программного управления, второй синхровход которого соединен с вторым выходом блока синхронизации, .первая группа установочных входов регистра управления обменом соединена 40 с установочными выходами блоков ввода-вывода группы, первые информационные выходы которых соединены с группой информационных входов первого мультиплексора, группа управляющих 45 входов которого соединена с пятой группой выходов блока микропрограммного управления, шестая группа выходов которого соединена с вторым входом элемента И, с управляющим вхо-50 дом блока синхронизации, с управляющим входом второго мультиплексора, с разрешающими входами блоков вводавывода группы, информационные входы
42 24 которых соединены с группой выходов регистра управления обменом, .разрешающий вход блока магистральных элементов подключен к шине нулевого потенциала устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет оперативного перераспределения блоков ввода-вывода,в него введены группа регистров адресов внешних устройств, две группы коммутаторов, регистр начала обмена, две группы элементов И, причем информационные выходы коммутаторов первой группы образуют группу выходов устройства для подключения к информационным входам внешних устройств группы, информационные входы коммутаторов второй группы образуют группу входов устройства для подключения к информационным выходам внешних устройств группы, информационные входы регистров адресов внешних устройств подключены к группе входоввыходов устройства для подключения к оперативной памяти ЭВМ, при этом группа выходов дешифратора соединена с первыми входами элементов И первой и второй групп, вторые входы которых соединены с вторыми выходами блока синхронизации и элемента И соответственно, выходы элементов И первой группы соединены с синхровходами регистров адресов внешних устройств группы, группы выходов которых соединены с управляющими входами коммутаторов первой и второй групп, информационные выходы коммутаторов второй группы соединены с второй группой установочных входов регистра управления обменом, третий выход блока синхронизации соединен с первой группой установочных входов регистра начала обмена, вторая группа установочных входов соединена с выходами элементов И второй группы и с установочными входами блоков вводавывода группы, вторые информационные выходы блоков ввода-вывода группы и соответствующие разряды группы информационных выходов регистра нача-ла обмена соединены с соответствующими разрядами групп информационных входов коммутаторов первой группы.
1319042
1319042
31/
Ик
1319042
1319042
7 иачала
Jlnup з
Jonvcü бАе аЗУ
Sn срорииробон. . е нипроотрац.
Г
4.Ртрвьамие обиена
,лонги оонена .Конец никроироеромни
Jan Дались бАт ОЮ еоиэииь! /йи,ювроера ЙЖ аа и наст 7г Аа Дб иьна ро оадтиното ет 1лЯ t иvс/Фт а ! ЮУ Аб регистр 8б Оеренись ия иР бячейлу та Ч Ат «A;, Ag «Ат! б Zunvco со евт о ЖФ блчеалу Zt Аб «Prtucmp Р са Этому ZZ Лепись бсо он 2) йенй» Йион. м оне Фомац Ь ptIcc1 и юи атеиеубщФ wing, Ar-ЛIАc la Ф Дэтись гати ао 9У блчейулб и дан се бага итмит РФ» АЬмну иию ю б Люись ЮАб Ю абреса ЬУ „gл Ат е POl(Z Ор Ф ФУОтисьулиР/ чеини озу ею Аю, Ат Ат t7 w Ж. он. монаи ним. т анны Аа Я итмо ро иното Аб л Ать.д Аа Z7 аФьниро он прсра еа нил коне нил т 1319042 Составитель С.Пестмал Техред И.Попович Корректор M.Äeì÷èê Редактор О.Бугир Заказ 2514/44 Тираж 67 2 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, %-35, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие,i .Уж ород,ул.Проектная 4 
