Устройство управления передачей информации в многопроцессорной системе

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для децентрализованного управления передачей информации между компонентами вычислительной системы . Цель изобретения - уменьшение времени ожидания начала передачи сообщений за счет обеспечения возможности источникам информации выхода на обмен вне собственного интервала,, Цель достигается тем, что в устройство , содержащее ключ 1, элемент И 2, адаптер 3, элемент ИЛИ-НЕ 4, элемент ИЛИ 5, генератор 6, делитель 7 частоты, регистр 8 сдвига,.счетчик 9, дешифратор 10, триггер 11, блок 12 запуска, элемент ИЛИ 13, элементы И 14 - 16, введены блок 17 синхрониз ации, элемент ИЛИ 18, триггер 19, мультиплексор 20, счетчик 21, узел 22 сравнения, триггер 23, регистр 24, группа элементов И 25 , 3 ил„ to (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) G 06 F 13/376, 15/16 списочник изоБРКткНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4492770/24 (22) 10.10. 88 (46) 07.04.91. Бюл. h 13 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.М.Алексеев и С.Л.Зафиров (53) 681. 325 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1282150, кл, G 06 Р 15/16, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Р 1336024, кл. G 06 Р 15/16, 1986. (54). УСТРОЙСТВО У11РАБЛЕНИЯ ПЕРЕДАЧЕЙ

ИНФОРМАЦИИ И МНОГОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЕ . (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для децентрализованного управления передачей информации межМ

„„Я0„, 1640705 A 1

2 ду компонентами вычислительной системы. Цель изобретения — уменьшение времени ожидания начала передачи сообщений за счет обеспечения возможности источникам информации выхода на обмен вне собственного интервала.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее ключ 1, элемент И 2, адаптер 3, элемент HJIH-HE 4, элемент ИЛИ 5, генератор 6, делитель 7 частоты, регистр 8 сдвига,.счетчик

9, дешифратор 10, триггер 11, блок 12 запуска, элемент ИЛИ 13, элементы

И 14 — 16, введены блок !7 синхронизации, элемент ИЛИ 18, триггер 19, мультиплексор 20, счетчик 21 узел

22 сравнения, триггер 23, регистр 24 группа элементов И 25. 3 ил.

1640705

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для децентрализованного управления передачей информации между компонентами вычислительных систем.

Целью изобретения является уменьшение времени о здания начала. передачи сообщений за счет обеспечения источникам сообщений возможности выхо10 да на обмен вне собственного интервала.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — функциональная схема блока запуска; на фиг.3 - функциональная схема узла сравнения.

Устройство (фиг.1) содержит ключ

1, элемент И 2, адаптер 3, элемент

ИЛИ-HE 4, элемент ИЛИ 5, генератор

6, делитель 7 частоты, регистр 8 сдвига, счетчик 9, дешифратор 10, триггер

11, блок 12 запуска, элемент ИЛИ 13, элемент И 14-16, блок 17 синхронизации, элемент HJM 18, триггер 19, муль- 5 типлексор 20, счетчик 21, узел 22 сравнения, триггер 23, регистр 24, группу элементов И 25, вход 26 разрешения запуска, информационный вход 27, информационный вход-выход 28, выход.

29 разрешения передачи, вход 30 запроса передачи, вход 31 тактовых импульсов, выход 32 столкновения.

Блок запуска (фиг.2) содержит элемент И 33 генератор одиночных имЭ

35 пульсов 34, формирователь 35.

Узел сравнения (фиг.3) содержит элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 36, элемент

ИЛИ 37 формирователь 38.

Всем устройствам, подключенным к общей шине, присваивают в циклическом порядке номера, В соответствии с количеством устройств, а также с учетом Hpедполагаемой интенсивности появления сообщений, передаваемых 4 через них, выбирается длина регистра

8 сдвига и определяются конкретные . установочные входы для регистра 8 каждого устройства, Устройство работает следующим образом, В начале работы многопроцессорной системы от ведущего источника информации приходит сигнал пуска по входу

26 разрешения запуска устройства.

Адаптер 3 выдает информацию о состоянии общей шины на входы элемента

ИЛИ-НЕ 4 и, если шина свободна, разрешается прием блоком 12 запуска сигнала разрешения запуска. На выходе блока 12 формируется одиночный импульс, который устанавливает в исходное состояние регистр 24, регистр 8 сдвига, счетчики 9 и 21, и через элемент ИЛИ 13 сбрасывает триггеры 11, 19 и 23. Регистр 24 в каждом из устройств или группе устройств устанавливается в разное состояние. При установке регистра 8 сдвига у первого в цикле опроса устройства в последнем разряде устанавливается единица. Этим готовится к открытию элемент

И 14. Счетчик 9 ведет счет импульсов, поступающих с выхода блока 17.

Дешифратор 10 ° подключенный к его выходам, устанавливает поочередно единицы на своих выходах. Если устройство имеет запрос на передачу, то через элемент И 14 сигнал с входа 30 установит в единичное состояние триггер

11. Этим сигналом через элемент ИЛИ 5 будет выдано разрещение передачи источнику, откроется ключ 1, обеспечи-. вая прохождение информации с информационного входа на выходо Входной адаптер 3 непрерывно выдает информацию о состоянии общей шины на входы элемента ИЛИ-НК 4. Если у источника информация имеется, то он осуществляет передачу информации в общую шину. Элемент ИЛИ-HE 4 в этом случае выдает нулевой потенциал на вход элемента

И 2, не разрешая ему открываться, Триггер 11 продолжает оставаться в единичном состоянии после снятия сигнала на первом выходе дешифратора 10. Счетчик 9 продолжает считать, сигналы появляются на последующих выходах дешифратора 10, в зависимос" ти от состояния второго счетчика 21 и наличия единицы на соответствующем входе мультиплексора 20 могут готовиться к открытию элементы И 15, 16 и элементы И 25. Однако при наличии информации у источника, которому принадлежит данный интервал, элемент И 2, запертый нулевым потенциалом с выхода элемента ИЛИ-НК 4, не выдаст сигнал на установку в единичное состояние триггера 23, поэтому у данного источника в течение его интервала триггер 19 не будет установлен в единичное состояние. Передача информации данным источником будет продолжаться, При получении счетчиком 9 комбинации, соответствующей его коэффициенту счета, он обнуляется, появляется импульс на последнем выходе дешифратора 10, которым сбрасывается в нулевое состояние триггер 11 и подтверждается такое состояние у триггеров

l9 и 23. Снимается разрешение на передачу данному источнику и закрывается ключ 1. Одновременно импульсом с выхода делителя 7 происходит сдвиг единицы в регистре 8 сдвига. Из последнего разряда она записывается в первый, у остальных устройств передвигается в сторону последнего разряда. Если у закончившего передачу устройства B регистре 8 не было двух единиц подряд, то управление передается следующему устройству и т.д.

Устройство, не являющееся обладателем данного интервала передачи, у которого в это же время есть запрос 20 на передачу (устройство-обладатель интервала имеет информацию и ведет передачу), работает следующим образом.

Из-за отсутствия сигнала на входе элемента И 14 в таком устройстве не будет установлен триггер 11 и в первом такте разрешение на передачу оно не вырабатывает. Во втором такте, соответствующем сигналу на втором выходе дешифратора 10, нулевой потенциал с элемента ИЛИ-HE 4 не даст открыться элементу И 2, поэтому.не будет установлен в единичное состояние триггер 23, в связи. с чем разрешение на передачу не .будет выработано ни в третьем, ни в последующих тактах. 11ри

35 этом срабатывает узел 22 сравнения, что приводит к срабатыванию счетчика

21 и возможному появлению единицы на выходе мультиплексора 20. Вырабаты- 40 ваемый для источника сигнал столкновения заставит его снять сигнал запроса передачи. Завершение интервала происходит аналогично завершению у устройства, проводившего передачу, 45 за исключением того, что триггер 11 не будет переводиться из единичного состояния в нулевое, а у него будет подтверждаться нулевое состояние.

Устройство, не имеющее в отведенном ему интервале информации для передачи, работает следующим образом.

У такого устройства сигнал запроса передачи по входу 30 отсутствует, поэтому в начале интервала, когда 55 появится сигнал на первом выходе дешифратора 10 и на выходе последнего разряда регистра 8, элемент И 14 не сработает и триггер 11 не установит1640705

6 ся в единичное положение. 11оэтому разрешение на передачу источнику выдано не будет, информация на информационный вход 27 устройства не поступит.

Ключ 1 закрыт. 11ри появлении импульса на втором выходе дешифратора 10 из-за отсутствия сигнала запроса передачи элемент И 2 не будет открыт., триггер 23 останется сброшенным, поэтому данное устройство не выработает разрешения на передачу своему источнику до конца интервала. В конце интервала в данном устройстве импульсом с последнего выхода дешифратора !

О подтвердится нулевое состояние триггеров 11, 19 и 23, произойдет сдвиг единицы в регистре 8 из последнего разряда в первый и т.д.

В устройствах, которые имеют информацию для передачи, но не являются обладателями этого интервала, триггер не будет установлен в единичное состояние в начале интервала при появлении импульса на первом выходе дешифратора 10 из-за отсутствия сигнала на втором входе элемента И 14.

Адаптер 3, выдающий непрерывно информацию о состоянии общей шины на входы элемента HJIH-HE 4, зафиксирует отсутствие ее в общей шине. Элемент И 2 при появлении импульса на втором выходе дешифратора 10 откроется и установится в единичное состояние третий триггер 23, который выдаст на входы элементов И 15 и 16 и входы элементов

И 25 разрешающий сигнал. В общем случае это может произойти у нескольких устройств, имеющих запрос на передачу, но не являющихся обладателями данного интервала. Для этого в устройстве предусмотрена воэможность разнесения моментов начала передач для различных источников. Это осуществляется таким образом, что во всех устройствах в начальный момент време" ни регистры 24 устанавливаются в pasличные начальные состояния Емкость второго счетчика 21, т.е. коэффициент его счета, а следовательно, и количество входов мультиплексора 20 и выходов регистра 24, а в конечном счете и число элементов И, включая второй, третий элементы 15 и 16, а также элементы И 25, выбирается на этапе реализации конкретной системы, исходя

1 из устанавливаемого в ней количества попыток,, предоставляемых каждому источнику в подобном режиме, для кача-

1á4070S ла передачи в данном интервале, оказавшемся свободным и используемым для свободной передачи. Чем больше будет количество попыток, тем ниже вероятность столкновений сообщений. С учетом выбранного числа попыток определяется и длина интервала передачи, а значит и емкость, т.е. коэффициент счета первого счетчика 9 и длина дешифратора 10 и емкость делителя 7.

Длина интервала передачи выбирается при реализации конкретной системы по следующей формуле:

Т„„,= T< + Т2 + (К-1) Т, + ш ° Т;+Т,15 где Т

4 длительность первого такта, когда при отсутствии информации у источника-обладателя другие устройства обнаруживают факт отсутствия передачи в общей шине; длительность второго такта, во время которого устройства готовятся к первой попыт- 25 ке свободного выхода количество сдвинутых во времени моментов начал передач при свободном выходе источников, которое выбирается на З0 .этапе реализации каждой конкретной системы в зависимости от количества устройств в .системе, предполагаемой интенсивности их работы, зада35 ваемых временных ограничений по доставке сообщений и др.; длительность одного текущего такта; количество тактов, отводимых непосредственно под передачу сообщения.

Т

Т

При отсутствии информации у источника"обладателя два первых такта от45 водятся на подготовку к свободному. выходу, затем начинаются попытки выхода на передачу. Если источник начал успешно передавать с первой попытки, то в течение m тактов идет передача информации, а затем в течение (К- 1) такта идет завершение интервала, если со второй, то вначале идут три такта, затем ш, затем (К-2) и т,д. Если передача пошла с последней возможной попытки, то в последнем пустом такте у источников снимается сигнал столкновения и восстанавливается запрос.

При установке регистров 24 в различные состояния единица на выходе мультиплексора 20 будет только у одного (если число попыток и входов мультиплексора равно числу устройств) или нескольких из всех устройств системы, если в регистре 24 единица установлена не только в одном разряде, например, для высокоприоритетных источников, или же вторые счетчики 21 в разных устройcTBах установились так, что у нескольких устройств на выходе мультиплексоров 20 подаются единицы с соответствующих, разных у каждого из устройств, входов. Допустим, что единица есть на выходах мультиплексоров 20 нескольких устройств, но запрос на передачу имеет только одно устройство из тех, у кого единица выставлена на выходе мультиплексора 20, Тогда при появлении импульса на третьем выходе дешифратора через элемент И IS и элемент

ИЛИ !8 триггер 19 будет установлен в единичное состояние, данное устройство выдаст своему источнику разрешение на передачу и через открытый ключ 1 начнется передача информации

При этом узел 22 сравнения данного устройства не будет фиксировать столкновений и не будет вырабатывать блокирующий сигнал, У других устройств информация в общей шине и на информационном входе 27 при этом будет отличаться от той, которую передает получивший интервал источник, так как они не получат разрешения на передачу и не выставят информацию на информационный вход 27 устройства. Узел

22 сравнения этих устройств будет срабатывать, счетчики 21 изменять свои состояния, а источники будут получать блокирующий сигнал столкновения, при наличии которого они должны снимать сигнал запроса передачи, если был у них. До -ro такта включительно и далее до конца передачи сообщения выработка сигнала запроса передачи у таких устройств будет заблокирована сигналом столкновения, Но окончании передачи сообщения наступает пауза до конца интервала и у данных устройств сигналом столкновения снимается, поэтому сигнал запроса передачи у них может быть восстановлен и источниками, если у них есть информация. Таким образом происходит восстановление возможности участия в со1640705

10 бытиях в следующем временном интервале: гарантированной передач, если устройство является обладателем этого интервала, или свободному выходу, если оно не является обладателем, а у последнего нет информации для передачи.

Если же из числа пытающихся осуществить не в своем интервале передачу устройств единица на выходе муль. типлексора 20 выставлена у нескольких устройств, то у них у всех через элемент И 15 и элемент ИЛИ 18 будет установлен триггер 19, все они получат разрешение на передачу. Однако при попытке передавать произойдет наложение информации в общей шине и все они выработают сигнал столкновения, по которому источники снимут сигнал запроса передачи с выхода 29 и информацию с входа 26. Второй счетчик 21 перейдет в следующее состояние, в мультиплексоре 20 осуществится коммутация на выход следующего входа. В 25 устройствах, которые пытались осуществить выход на передачу, это приведет к снятию единицы с выхода мультиплексора (если только они не являются высокоприоритетными и у них при реализации была предусмотрена возможность начальной установки в регистр

24 нескольких единиц подряд или вразбивку) и они потеряют возможность дальнейших выходов на передачу. Если же они имеют единицу и на последую35 щем входе мультиплексора 20, то они будут участвовать в очередной попытке выхода. Таким образом, у этих устройств произойдет очередная коммутация в мультиплексоре 20 и через очередной иэ элементов И 15, 16 или из группы элементов И 25 и ИЛИ 18 установится триггер 19 и будет выработано разрешение на передачу и открыт ключ 1.

Формула изобретения

Устройство управления передачей информации в многопроцессорной системе, содержащее ключ, адаптер, элемент ИЛИ-НЕ, два элемента ИЛИ, генератор, делитель частоты, регистр сдвига, счетчик, дешифратор, триггер, блок запуска, четыре элемента И,причем информационный вход ключа является информационным входом устрой" ства, выход ключа подключен к входу адаптера и является информационным входом-выходом устройства, выход адап- . тера поразрядно подключен к входам элемента ИЛИ-НЕ, выход делителя частоты подключен к входам синхронизации блока запуска, вход разрешения запуска которого является одноименным входом устройства, выход блока запуска подключен к установочным входам регистра сдвига, выход переноса последнего разряда которого подключен к входу переноса первого разряда регистра сдвига и к первому входу первого элемента И, информационный выход счетчика подключен к входу дешифратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени ожидания начала передачи сообщения путем обеспечения возможности источникам сообщения выхода на обмен вне собственного интервала, в него введены блок синхронизации, элемент ИЛИ, два .триггера, мультиплексор, счетчик, узел сравнения, регистр, группа элементов И, причем управляющий вход ключа соединен с выходом первого элемента ИЛИ и является выходом разрешения передачи устройства, информационный вход ключа подключен к первому информационному входу узла сравнения, второй информационный вход которого соединен с выходом адаптера, выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с входом блокировки блока запуска и первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму входу первого элемента И, первым входам второго и третьего элементов И, первым входам элементов И группы и является. входом запроса передачи устройства, третий вход второго элемента

И соединен с вторым выходом дешифратора, первый выход которого подключен к третьему входу первого элемента И, третий выход дешифратора подключен к второму входу третьего элемента И, четвертый вход дешифратора подключен к второму входу четвертого элемента И, выходы дешифратора. с пято» го по К-й подключены к вторым входам элементов И группы, последний выход дешифратора подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход второго элемента И. соединен с входом установки первого триггера, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с входом начальной установки первого счет"

I чика установочным входом второго

12!

640705 элеиента 4 И-не

05наружены лоузы

Составитель Б.Резван

Техред С,Мигунова Корректор Н.Ревская

Редактор A.Ìîòûëü

Заказ 1017 Тираж 412 Подписное

ВНИИПИ Государственного ка ытета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Б-35, Распекая наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 счетчика, установочным входом регистра и выходом блока запуска, вход сдви1

ra регистра сдвига соединен с входом запуска блока запуска вход делиt

5 теля частоты соединен со счетным входомм перв ого счетчик а и подключен к выходу блока синхронизации, первый вход которого подключен к выходу генератора, а второй вход .является вхо- 10 дом тактовых импульсов устройства, выход .первого элемента И соединен с входом установки второго триггера, вход сброса которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ,входами сброса первого и третьего триггеров, выход первого триггера подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго триггера, вход установ1 ки которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И и выходами элементов И группы, выход мультиплексора соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов И и третьими входами элементов И группы, информационный вход мультиплексора подключен к выходу регистра, управляющий вход мультиплексора подключен к выходу второго счетчика, счетный вход которого подключен к выходу узла сравнения и является выходом признака столкновения устройства, выход третьего триггера соединен с четвертыми входами третьего и четвертого элементов И и четвертыми входами элементов И группы.