Устройство для сопряжения эвм с общей магистралью
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в многомашинных или многопроцессорных вычислительных системах с магистральной структурой обмена информацией. Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат. Устройство содержит два пpиe,o- передатчика, приемник, два передатчика, дешифратор адреса, регистр команд, регистр адреса приемника, регистр состояния, регистр данных источника, регистр данных при емника, регистр адреса, блок прерывания, блок захвата магистрали, три триггера, два элемента И, группу элементов И, два элемента НЕ, элемент сравнения. 5 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЩМЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (59 4 06 F 13 24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4229833/24-24 (22) 13.04.87 (46) 30.10.88. Бюл. ¹ 40 (72) А. A. Чудов (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 907536, кл. G 06 F 13/00, 1980.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1051526, кл. G 06 F 13/14, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ
ЭВМ С ОБЩЕЙ МАГИСТРАЛЬЮ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в
„„SU,.„, 1434448 А1 многомашинных или многопроцессорных вычислительных системах с магистральной структурой обмена информацией. Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат. Устройство содержит два прие ;опередатчика, приемник, два передатчика, дешифратор адреса, регистр команд, регистр адреса приемника, регистр =îñòîÿíèÿ,,регистр данных источника, регистр данных при емника, регистр адреса, блок прерывания. блок захвата магистрали, три триггера, два элемента И, группу элементов И, два элемента НЕ, элемент сравнения. 5 ил.
1434448
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в многомашинных или многопроцессорных вычислительных системах с магистральной структурой обмена информацией.
Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат.
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — структурная схема дешифратора адреса; на фиг. 3 — структурная схема блока захвата магистрали; на фиг. 4 — структурная схема блока прерывания; на фиг. 5 — пример использования устройства для сопряжения.
Устройство содержит (фиг. 1) общую шину 1 ЭВМ, общую магистраль 2 обмена, содержащую шину 3 адреса, шину 4 данных, шину 5 захвата источника, шину 6 захвата приемника, шину 7 синхронизации источника, шину 8 синхронизации приемника, приемопередатчики 9, !О, приемник 11, дешифратор 12 адреса, регистр 13 команд, регистр 14 состояния, регистр 15 адреса приемника, регистр 16 данных источника, триггер 17, регистр 18 данных приемника, триггер 19, регистр 20 адреса, адресный вход 21, группу элементов И 22, блок 23 захвата магистрали, триггер 24, передатчик 25, элемент HE 26, элемент 27 сравнения, передатчик 28, элемент НЕ 29, элемент И 30, элемент И 31, блок 32 прерывания.
Дешифратор 12 адреса содержит (фиг. 2) адресный вход 33, элемент 34 сравнения, регистр 35, дешифратор 36 кода, триггер 37, группу элементов И 38, элемент ИЛИ 39, элемент ИЛИ 40.
Блок 23 захвата магистрали содержит (фиг. 3) группу элементов И 41, передатчики
42, приемники 43, группу элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44, элемент ИЛИ вЂ” НЕ 45, группу элементов ИЛИ 46, группу элементов
И 47, элемент И 48, одновибратор 49.
Блок 32 прерывания содержит (фиг. 4) элемент НЕ 50, группу элементов И 51, элемент ИЛИ 52, триггер 53, элемент И НЕ 54, триггер 55, элемент ИЛИ 56, регистр 57 вектора прерывания, элемент ИЛИ 58, выход
59 предоставления прерывания.
На фиг. 5 обозначены устройства 60 для сопряжения и ЭВМ 61, входящие в вычислительную систему.
Устройство работает следующим образом.
В на чальный момент производится установка триггеров 19, 24, 37, 53, 55, регистров 13, 35 в нулевое состояние, триггера 17— в единичное состояние, на входы регистра
20 подается код приоритета устройства на подключение к магистрали обмена. В магистрали 4 данных устанавливается исходное состояние, на выходе элемента ИЛИ вЂ” НЕ
45 — единичный сигнал, на выходах элементов ИЛИ 46, И 47 — единичный сигнал, ко10
15 торый подается на входы элементов И 41 (цепи начальной установки на чертежах не показаны). Устройство для сопряжения является внешним устройством для ЭВМ и представляет пять программно-доступных регистров: регистр 13 команд ЭВМ, регистр
14 состояния устройства, регистр 15 адреса приемного устройства, регистр 6 данных источника, регистр 18 данных приемника.
Обращение к данным регистрам со стороны ЭВМ осуществляется путем установки на адресных шинах общей шины адреса одного из регистров и селекции установленного адреса дешифратором 12 адреса. На первых входах 33 элемента 34 сравнения установлен групповой адрес регистров, представляющий код старших разрядов адресов регистров. В момент установки на общей шине адреса регистра на выходе элемента 34 сравнения формируется единичный сигнал. который записывается в триггер 37 единичным сигналом, стробирующим адрес. Этим же сигналом код младших разрядов адреса записывается в регистр 35 и поступает на входы дешифратора 36 кодов, который имеет
25 пять выходов и формирует единичный сигнал только на выходе, соответствующем регистру, к которому осуществляется обращение. На. выходе элементов И 38 единичный сигнал формируется в моменты установки на общей шине сигналов, стробирующих данные, на выходе элемента ИЛИ 39 формируется ответный сигнал устройства при обращении ЭВМ к регистрам устройства. Единичным сигналом с выхода элемента ИЛИ 40, формируемым при чтении регистров, осуществляется подключение общей шины к выходам регистров 14, 18, 57, нулевым сигналом осуществляется подключение общей шины через приемники к входам регистров 13, 15, 16.
Для захвата магистрали обмена ЭВМ об40 ращается к регистру 13 команд и устанавливает в первом разряде регистра сигнал «Запрос» и единичный сигнал во втором разряде регистра 13, или сообщение является срочным. Сигнал «Запрос» поступает на вход записи регистра 20 и на вторые входы элементов И 22. Если общая магистраль 2 обмена свободна, то на шине 5 источника имеет место нулевой сигнал, на третьих входах элементов И 22 — единичный потенциал, поэтому в случае свободной магистрали 2 об50 мена в момент установки сигнала «Запрос» с выходов регистра 20 на входы блока 23 захвата магистрали через элементы И 22 начинает поступать код приоритета данного устройства на подключение к магистрали
55 обмена.
Рассмотрим работу блока 23 захвата магистрали в случае одновременного поступления сигнала «Запрос» сразу в нескольких
1434448
1О
20 устройствах сопряжения, подключенных к магистрали, или, что то же самое, при наличии запросов в нескольких устройствах в момент освобождения магистрали обмена.
В момент формирования сигнала «Запрос» с выходов регистра 20 кдд приоритета и бит срочности (если сообщение срочное), через элементы И 22, группу элементов И 41 и передатчики 42 поступают в магистраль 4, где устанавливается результирующий потенциал монтажного ИЛИ и во всех устройствах, подключенных к общей магистрали 2 обмена, на выходе элемента ИЛИ вЂ” HE 45 формируется нулевой потенциал. Данный элемент ИЛИ вЂ” НЕ 45, а также элементы ИЛИ
46 предназначены для исключения прохождения сигналов с выходов элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 на входы элементов И
47 на время переходных процессов, возникающих из-за различия пути прохождения сигналов на первые и вторые входы элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44. С по )о|ц)ью элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 осуществляется сравнение в каждом разряде потенциала бита приоритета данного устройства и результирующего потенциала, который имеет место в общей магистрали обмена. В старших разрядах осуществляется сравнение бит срочности. Если потенциалы старших бит совпадают, то на выходе элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 фсрмируется единичный потенциал, который поступает на входы элементов И 47 и 4! и разрешает дальнейшую выдачу в магистраль 4 бит приоритета из данного устройства.
Если потенциалы бит в старшем разряде не совпадают, то на выходе элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 старшего разряда формируется нулевой потенциал. Это означает, что в общей ма|истр»ëè обмена одновременно подключается аналогичное устройство с более высоким приоритетом, чем данное. В этом; .учае на вход элементов И 47 с выхода гяршего элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 поступает нулевой сигнал, который с помощью элементов И 41 блокирует выдачу кода приоритета из данного устройства. Ес. и в устройстве потенциалы старших бит совпали, то осуществляется сравнение потенциалов бит следующих младших разрядов. Если в каком-то разряде потенциалы бит не совпада|ат, то на выхода элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 в данном разряде формируется нулевой сигнал, который подается на входы элементов И 41 данного и мла >Jli åõ ряз рядов и Отключает Bbi\oäb! гистра 20 младших разрядов от магистрали обмена с помощью элементов И 41 младших разрядов. После сравнения кодов приорите. та во всех разрядах только в одном устройстве на выходе младшего элемента И 47 останется е.|иничный сигнал, который поступает на информационный вход триггера 24.
На синхровход данного триггера поступ»e! сигнал с выхода одновибратора 49. который запускается в случае свободной ма; истрыли обмена (на магистрали 5 — |куг|ево)! си!нал), после формированы. отрицягсльнс)гo .!«репада на выходе элемента ИЛИ вЂ” -НЕ 46 и формирует импульс, длительность которо!.О больше времени срабатывания элемен:o2 И
41, 47, ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44, необходимых для определения устройства с iI»I!«IIмальным приоритетом. Задним фронтом импульса с выхода одновибратора 49 ед)!)|)! )ный сигнал с информационного входа, соединенного с выходом элемента И 47, записывается в триггер 24. Е |иничный «игн,!.л -!.. выхода триггера 24 харгктсризует дынное у«Tройство как источник и переводит в активно! состояние выходь! регистров 15, 1(>, через передатчик 26 гocTsll»pò н» отк >да через элемеь-! 1-1(26 во всех мсi.,-о )ствах, подключенных к магистр;,,; и .!)", ен», поступает на вход элемента р1:"), отк.|го |; ет выходы блока 23 захвата магист;;I. .ã . магистр;.ли 4 и блокирует в даль.-. йи; ;; рыботу блока 23 захвата магистр;,:::.
1, Осле установки три|тера 24 в «.—,II!iii >:О« состояние в перво" разряде p«i. стра .4 .Остояния находится единичный иоенц)*.» „ . оторый характеризует ".»нное .,строй«тво к,|к источник сообщения в магис- |л: Обмc:;"
После обГ)а)цения к пег:|,.трх 14 со! |о.: .|И» и анализа единичного:ервог0 ры:>.,)я;|;- |анного регистра ЭВМ ооря|цасг«я к р«г! . Тр, ! 5 адреса приемника .; зяи!.Сын»с, ко: адреса TIp . åìíoão устрой)ст .>... |> к|)-г.) >« необходи >)О пере i»I>OTI, сооб!,с!|):с |,»:i!,|Р код пост ..пает ня ||!Нну 3 и,::.:e« . о уст )Ойствях coI)p5!ж ния ня lie" !i> элемента 27 срав||с)>;|я, !;.à «ьоры«vi )",!>! торого поступает i;o;!, Ядр:с ст.-, !!«т!>» носительно магистр ли об;;«! я. (1,"!! «О)г:»дении кодов на !)ь!х>).|2х э, !е |с:.!:i «,> >. .!!с ния формируется сди|п|чнь Г! си! И|)г), к,) г!)рый подается нг второ|! разряд реги -;,. 1! и характеризует :ст)ройство как I! pi: ми:|к «Ообщения. Кроме того, единичный выхода элемента 27 сравиени. ««р«з l!cl); датчик 28 поступает I!cl !III!!i, 6: :.;Iл;, всех устройствах ||а вход эл:.. ;:,:::,i
Е сл и; стройство является i«i c -::!> I .l.", м со;>: щения (триггер 24 стан )d,-,cè н е | н>l,;l |, то в данном устройстве форми!",. - «)!: ничный сигнал на выхо |е эл«. «;т» которь>й иост пает н» вход реги«т!)ы i4 стояний и характериз.ст "этов;:ос"ь " )" е)>ного устройства к l:р|!«м сооб .:I;! :„ .. Э1!.".исто.ник обращается к регистр !3 л»н; ы и > cTаня в;|ив2ет I! а Iil ине дан!i!>! х !,::. ф| i. ".— цию. Сигналом с выхода де!|!)|ф();|-г, р» !" адреса Ос > |цест .ляется запись и .-);1)|)!. >), > !, !: в регистр 16 и установка тригг«ра,.;: ылевое состояние. 1 1)iôopì 2ÏI!; —. e вы х!),|Я |)«вЂ” гистра 16 поступает в магистр:,|ь
1434448
40 лее в приемном устройстве на входы регистра 18. Единичный перепад с нулевого выхода триггера 17 с некоторой задержкой в элементе И 30 поступает в магистраль 7.
Если устройство является приемником (на выходе элемента 27 сравнения, на информационном входе триггера 19, на входе установки режима записи регистра 18 находится единичный сигнал), то данный перепад подается на входы записи триггера 19 и регистра 18. Установка триггера 19 в единичное состояние означает, что в приемный регистр 18 записаны данные. Единичный сигнал с выхода триггера 19 поступает на пятый разряд регистра 4 состояния и в магистраль 8 и далее осуществляет в устройстве-источнике установку в единицу триггера
17. Это означает, что регистр 6 готов к приему от ЭВМ нового сообщения. В ЭВМприемнике осуществляется анализ пятого разряда регистра 14 состояния и при единичном сигнале в данном разряде чтения содержимого регистра 18 и сброс триггера 19 в нулевое состояние.
Если в устройстве-источнике в регистре !
6 данных записано очередное сообщение и триггер 17 установлен в ноль, то после чтения регистра 18 и установки в устройствеприемнике триггера 19 в нулевое состояние на вход элемента И 30 через элемент НЕ 29 поступает единичный потенциал, при этом единичный сигнал, стробирующий данные с нулевого выхода триггера 17 через элемент
И ЗЮ, поступает в магистраль 7 и далее записывает в устройстве-приемнике информацию в регистр 18 и устанавливает триггер
19 в единичное состояние. После обмена массивами требуемой длины ЭВМ-источник обращается к регистру 13 команд и устанавливает в первом разряде нулевой сигнал, а в третьем разряде — единичный сигнал. Это означает конец обмена информацией и приводит в устройстве-источнике к сбросу триггера 24 и к блокировке выходов регистров
15, 6, а в устройстве-приемнике — формирование нулевого сигнала на выходе элемента
27 сравнения. Освобождение магистрали 2 приводит к тому, что устройства, имеющие запрос на подключение, осуществляют выдачу через элемент И 22 и блок 23 захвата магистрали кодов приоритета, и процесс обмена информацией между устройствами повторяется.
Кроме программного режима устройство для сопряжения может осуществлять обмен с ЭВМ по прерываниям. Регистр 13 команд содержит три разряда разрешения прерываний: четвертый разряд разрешения прерывания устройства источника, пятый разряд разрешения прерывания начала обмена устройства приемника, шестой разряд разрешения прерывания конца обмена устройства приемника.
В режиме прерывания устройство для сопряжения работает следующим образом.
В устройстве-источнике одновременно с установкой сигнала «Запрос» в первом разряде регистра 13 команд ЭВМ устанавливает единичный сигнал разрешения прерывания источника в четвертом разряде. После занятия магистрали 2 в момент установки триггера 24 в единичное состояние осуществляется установка триггеров 53 и триггера 55 в единичное состояние единичным перепадом с выхода элемента И 51 — 1, при этом в общую магистраль 1 с нулевого выхода триггера 53 передается сигнал требования прерывания, в ответ на который ЭВМ формирует сигнал разрешение прерывания. Данный сигнал через элемент ИЛИ 56 осуществляет сброс триггеров 53, 55 в нулевое состояние и переводит в активное состояние выходы регистра 57 вектора прерывания, которые подключаются к общей магистрали !. После чтения вектора прерывания источника ЭВМ переходит на подпрограмму источника, запрещает все прерывания и осуществляет обращение к регистрам 16, 18 и анализ четвертого разряда регистра 14. В устройстве-приемнике ЭВМ всегда разрешает прерывание начала приема путем установки единичного сигнала в пятом разряде регистра 13. В момент формирования единичного сигнала на выходе элемента 27 сравнения единичным перепадом с выхода элемента И 51 — 2 осуществляется установка триггеров 53, 55 в единичное состояние и выдача вектора прерывания начала приема приемного устройства. После анализа данного вектора прерывания ЭВМ переходит на подпрограмму приема: запрещает прерывание начала приема путем записи нулевого сигнала в пятом разряде регистра 13, разрешает прерывание конца приема путем установки единичного сигнала в шестом .разряде регистра 13 и осуществляет анализ пятого разряда регистра 14 команд и чтение содержимого регистра 18. Когда устройство оканчивает обмен и освобождает общую магистраль обмена 2, на выходе элемента 27 сравнения формируется нулевой сигнал. Это приводит к установке триггеров 53, 55 в единичное состояние по единичному перепаду с выхода элемента
И 51 — 3, к формированию сигнала запроса прерывания и установки вектора прерывания конца приема приемного устройства.
По данному вектору ЭВМ переходит на подпрограмму прерывания конца приема и устанавливает нулевой сигнал в шестом разряде регистра 13 команд.
Если устройство для сопряжения не выставляло сигнал требования прерывания, то в момент прихода сигнала подтверждения прерывания данный сигнал через элемент
ИЛИ 58 поступает на выход 59 для других
1434448
Формула изобретения
25
ЗО
40
55 устройств, подключенных к общей шине и выставивших требование прерывания.
Таким образом, данное устройство позволяет осуществлять обмен, информ ацией между любыми ЭВМ, входящими в состав вычислительной системы (фиг. 5) массивами любой переменной длины, причем в случае попытки одновременногого подключения к магистрали нескольких устройств для сопряжения осуществляется арбитраж приоритетов на подключение и выделение устройства с максимальным приоритетом. Остальные устройства, имеющие запрос на подключение, от магистрали отключаются до ее освобождения. Обмен информацией между
ЭВМ и устройством для сопряжения может осуществляться либо в программном режиме, либо по прерываниям.
Устройство для сопряжения ЭВМ с общей магистралью, содержащее дешифратор адреса, блок прерывания, регистр команд, регистр состояния, регистр данных источника, регистр адреса, блок захвата магистрали, причем первая группа информационных входов и группа информационных выходов блока захвата магистрали образуют группы входов и выходов устроиства для подключения к информационной шине общей магистрали, группа информационных входов регистра адреса образует группу адресных входов устройства отличающееся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, в него введены два приемопередатчика, приемник, два передатчика, регистр адреса приемника, регистр данных приемника, элемент сравнения, трн триггера, два элемента
И, два элемента НЕ, группа элементов И, причем первый, второй информационные выходы, информационный вход и группа информац> онных входов первого приемопередатчика являются выходами, входом и группой входов устройства для подключения соответственно к входу требования прерывания, синхровходу, выходу разрешения прерывания и к группе управляющих входов
ЭВМ, группа информационных входов приемника образует группу входов устройства для подключения к группе адресных выходов ЭВМ, группа информационных входоввыходов второго приемопередатчика образует гру пну входов -выходов устройства для подключения к группе информационных входов-выходов ЭВМ, группа информационных выходов регистра данных источника и группа информационных входов регистра данных приемника образуют группы выходов и входов устройства для подключения к информационной ц:ине обшей магистрали, группа информационных выходов регистра адреса приемника и первая группа информационных входов элемента сравнения образуют r py!IIII>I выходов и входов устройства для подключения к адресной шине общей магистрали, информационный выход первого передатчика и вход первого элемента НЕ являются ablxoдом и входом устройства для подключения к шине захвата источника общей магистрали, информационный Rblxo второго передатчика и первый вход первого элемента И являются выходом и входом устройства для подключения к шине захвата приемника общей магистрали, синхровход первого триггера, соединенный с входом записи регистра данных приемника, и выход второго элемента И являются входом и выходом устройства для подключения и шине синхронизации источника общей магистрали, единичный выход первого триггера, сосдиненный с первых! информационным входом регистра состояния, и синхровход второго триггера, соединенный с входом второго элемента НЕ, являются выходом и входом хстройства для по.1ключения к шине синхранизаци!! 11р!1«.. 1Нка общей 1агистралн, при этом гру...:а:;нформацио ных выходов приемника «оедн;«на с группой информационных входов дешнфратОРа аДРЕСа, ГРУППа УПРаВЛЯгОЩИХ ВХОДОН Н первый выход которого соединены соот!>««в ственно с группой информационных н1>!хг!ло:1 и с первым информационным входо.; нервого приемопередатчика, второй н!1фом: ни!1онный вход и информационный выход которого соединены соответственно с н1,!хо )ом требования прерывания i: с вхоло ра.,cii ния прерывания блока прерывания, ныхо,", ответного сигнала ко орого co«;;I. «II с н.:— формационным входом де!нифратора адр «;. . второй выход которого соеди1цн с унрнн, IBI,— щим входом второго прием опер«ла "1!I,а, группа информационны. выходов которог,; соединена с группами информацн«нн1Н:х .Ixoдов регистра команд, рег!1стр11 адреса н1 немника и регистра данных ис-!очника. гр;:ina информационных выходов р«! н«тр1! .",:.Ii!ных г!риемннка соегн1нена «груни
10 единичным выходом третьего триггера и с первым входом запроса прерывания блока прерывания, второй вход запроса прерывания которого соединен с четвертым информационным входом регистра состояния, с информационным входом первого триггера, с информационным входом второго передатчика, с входом разрешения записи регистра данных приемника и с выходом элемента сравнения, вторая группа информационных входов которого соединена с группой младших разрядов первых входов элементов И группы и с группой информационных выходов регистра адреса, информационный вход которого соединен с первым информационным выходом регистра команд, второй информационный выход которого соединен с вторыми входами элементов И группы и с входом записи регистра адреса, информационныйй выход которого соединен со старшим разрядом первых входов элементов И групп, третьи входы которых соединены с выходом первого элемента HE и с разрешающим входом блока захвата магистрали, вторая группа информационных входов которого соединена с выходами элементов И группы, разрешающий и тактовый выходы блока захвата магистрали соединены соответственно с информационным входом и синхровходом третьего триггера, нулевой вход которого соединен с третьим информационным выходом регистра команд, вход чтения регистра данных приемника соединен с нулевым входом первого триггера и с пятым выходом дешифратора адреса, шестой выход которого соединен с входом записи регистра данных источника и с нулевым входом второ15 го триггера, нулевой выход которого соединен с пятым информационным входом регистра состояния и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, седьмой выход дешифратора адреса соединен с входом записи регистра адреса приемника.
1434448
Составитель С. Пестмал
Редактор М. Циткина Техред И. Верес Корректор А. Обруча р
Заказ 5556151 THpdSK 704 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва. 1К- — 35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4
