Многоканальная система обмена для управления электропитанием вычислительного комплекса

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в сложных цифровых системах обработки данных. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения комплексного распределение-локального управления ресурсами электропитания. Система содержит канал обмена центральной ЭВМ, в состав которого входят блоки ввода-вывода, информационно-управляющую магистраль в центральной ЭВМ и N каналов обмена периферийной ЭВМ, в состав каждого из которых входят двунаправленный коммутатор, магистральный приемопередатчик ответного слова, блок памяти, блок реконфигурации электропитания, шина данных и управляющая шина. Кроме того, канал обмена центральной ЭВМ содержит контроллер мультиплексной магистрали, генератор импульсов, демультиплексор а каждый канал обмена переферийной ЭВМ - контроллер мультиплексной магистрали , блок информации управляющих сигналов, генератор тактовых импульсов . Система также содержит периферийную ЭВМ, магистраль управления питанием , шину первичного питания с соответствующими связями. 7 ил. а Ш

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 06 F 13/00, 11/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4428924/24 (22) 23.05.88 (46) 07.06.91. Ьюл. И - 21 (72) Е.А. Коломбет, А.К.Новиков и И.В. Фадеев (53) 681,325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1319042, кл. G Oo F 13/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N - 1269142, кл. С 06 F 13/00, 1985. (54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ОБМЕНА

ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЕМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в сложных цифровых системах обработки данных. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения комплексного распределенно-локального упИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в сложных цифровых системах обработки данных.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения комплексного распределеннолокального управления ресурсами электропитания.

На фиг. 1 приведена структурная схема многоканальной системы; на фиг. 2 — функциональная схема блока реконфигурации электропитания; на фиг. 3 — функциональная схема блока

ÄÄSUÄÄ 1 4 0 А1

2 равления ресурсами электропитания.

Система содержит канал обмена центральной ЭВМ, в состав которого входят блоки ввода-вывода, информационно-управляющую магистраль в центральной

ЭВМ и Ы каналов обмена периферийной

ЭВМ, в состав каждого иэ которых входят двунаправленный коммутатор, магистральный приемопередатчик ответного слова, блок памяти, блок реконфигурации электропитания, шина данных и управляющая шина ° Кроме того, канал обмена центральной ЭВМ содержит контроллер мультиплексной магистрали, генератор импульсов, демультиплексор, а каждый канал обмена переферийной

ЭВМ вЂ” контроллер мультиплексной ма- 9 гистрали, блок информации управляющих сигналов, генератор тактовых импульсов ° Система также содержит периферийную ЭВМ, магистраль управления питанием, шину первичного питания с со ответствующими связями. 7 ил. шифрации управляющих сигналов; на

:,фиг. 4 и 5 — функциональная схема мат рицы блока шифрации; на фиг. 6 — принЦипиальная схема формирователя сигнала управления; на фиг. 7 — функциональная схема блока памяти.

Многоканальная система обмена для управления электропитания вычислительного комплекса (фиг. 1) содержит канал 1 обмена центральной ЭВМ, в сос-. тав которого входят блоки 2 ввода-вывода, информационно- управляющую магистраль 3 центральной ЭВМ и И кана,лов 4 обмена периферийной ЭВМ, в сос3 165483 тав каждого из которых входят двунаправленный коммутатор 5, магистральный приемопередатчик б ответного слова, блок 7 памяти, блок 8 реконфигурации электропитания, шину 9 данных канала

5 и управляющую шину 10 канала. Кроме того, канал 1 обмена центральной ЭВМ содержит контроллер 11 мультиплексной магистрали, генератор 12 импульсов, демультиплексор 13, каждый канал 4 обмена периферийной ЭВМ содержит контроллер 14 мультиплексной магистрали, блок 15 шифрации управляющих сигналов, генератор 16 тактовых импульсов.

Система содержит периферийную ЭВМ 17, магистраль 18 управления питанием и шину 19 первичного питания, Блок 8 реконфигурации электропитания (фиг. 2) содержит буферный ре- 20 гистр 20, элемент И 21, триггер 22, две интегрирующие цепи 23 и 24, гене" ратор 25, счетчики 26 и 27, узел 28 логических ключей и реле 29.

Блок 15 шифрации (фиг, 3) управле- 25 ния сигналов содержит сдвиговый регистр 30, мультиплексор 31, делитель

32 частоты и матрицу 33 управления.

Матрица 33 управления (фиг. 4 и 5) содержит двадцать формирователей 34 30 сигналов управления, семь элементов

ИЛИ 35-41, семь элементов И 42-48, элемент НЕ 49 и элемент И 50.

Формирователь 34.:сигналов управления (фиг. 6) содержит два элемента

И 51 и.52, триггер 53 и элемент НЕ 54.

Блок 7 памяти (фиг. 7) содержит два магистральных приемопередатчика 55-56, оперативный запоминающий узел 57, счетчик 58 адреса (СД), компаратор 59, 10 регистр 60 конца массива (PKH) коммутатор 61, формирователь 62 стробов и формирователь 63 кода.

На фиг. 1-7 показаны линии 64-71 внутренних связей устройства. 45

Информационно-управляющая магистраль 3 центральной ЭВМ объединяет канал 1 обмена центральной ЭВМ и каждый Н канал 4 обмена периферииной

ЭВМ представляет собой мультиплексный канал обмена (NKO), Контроллер 11 канала обмена центральной ЭВМ и контроллеры 14 периферийных каналов обмена, а также блоки 2 ввода-вывода входами-вы;ходами соединены с информационно-управляющей магистралью 3 центральной

ЭВМ.

Шина 9 данных канала представляет собой шестнадцатиразрядную шину данных параллельного кода и соединена двунаправленными шинами обмена информацией через периферийные блоки ввода-вывода с периферийной ЭВМ 17, блоком 7 памяти и двунаправленным коммутатором 5.

Связь между периферийной ЭВМ 17 и каналом 4 обмена осуществляется через унифицировакную асинхронную систему связи параллельного интерфейса, содержащую шину адреса данных и шину управляющих сигналов. Контроллер 14 связан двунаправленной шестнадцатиразрядной шиной с двунаправленным коммутатором 5.

Выход генератора 12 импульсов сое-, динен с входами контроллера 11 и демультиплексора 13 выходы которого через магистраль 18 управления питанием (МУП) соединены с входами блока

8 реконфигурации электропитания каждого из 11 каналов 4 обмена периферийной ЭВМ.

Система работает следующим образом.

На входе сигналов управления де-. мультиплексора 13 устанавливается код, соответствующий включению или выключению аппаратуры заданного канала 4 обмена периферийной ЭВМ. По команде центрального процессора демультиплексор 13 пропускает на соответствующую линию магистрали 18 импульсную посыпку заданной длительности и амплитуды, которая поступает на вход соответствующего блока 8 реконфигурации. Вход блока 8 каждого канала 4 обмена соединен с двумя линиями магистрали 18: линией:включения и линией выключения питания данного канала.

При поступлении импульсной посылки "Включение" (" Выключение" ) блок 8 подает (снимает) напряжение первичного питания на шику 19 питания канала

4 обмена. При подаче питания на функциональные блоки канала 4 обмена происходит запуск генератора 16 тактовых импульсов, сброс ЭВМ 17 и установка в исходное состояние логической схемы блока 8.

Периферийная ЭВМ 17 формирует по адресу сигнал управления "Сброс" на шине управляющих .сигналов параллельного интерфейса, по которому канал 4 обмена устанавливается в исходное состояние.

Для включения группы периферийной аппаратуры, необходимой для работы, периферийная ЭВМ 17 должна подать

5 16548 на информационные входы 8 блока реконфигурации код Б, соответствующий заданной группе, и ио команде, которая через управляющую шину 10 канала поступает на управляющий вход блока

8, подать напряжение первичного питания на один из выходов блока 8.

Выключение периферийнои аппаратуры происходит аналогично. 10

Обращение периферийной ЭВМ 17 к блоку 8 и к ace» блокам канала 4 обмена происходит по шине данных канала

9 и управляющий шине 10 канала.

После включения и компоновки вычис- 15 лительного комплекса согласно заданной программы центральная ЭВМ через контроллер 11 проводит обмен информацией по информационно-управляющей магистрали 3 центральной ЭВМ между кана- 20 лами 4 обмена периферийной ЭВМ и блоками 2 ввода-вывода.

Блоки 2. ввода-вывода обобщают в себе любые устройства, обеспечивающие обмен по МКО. Могут быть использова- 25 ны контроллеры 14 периферийных каналов или подобные устройства на осйове

ИМС 588ВГ6.

В качестве периферийной аппаратуры блоков 2 ввода-вывода могут быть ис- 30 пользованы подсистемы сбора аналоговои информации, вычислительные системы, память, печатающие устройства, дисплеи и т.п.

Одновременно периферийная ЭВМ 17 проводит информационный обмен с периферийной аппаратурой своего канала 4 обмена. Такой периферийной аппаратурой могут быть внешняя память, допол-. нительные устройства ввода-вывода, ре- 40 гистры датчиков и т.п.

При обмене информацией с каналом

1 обмена центральной ЭВМ канал 4 обмена може работать в следующих режимах: прием от контроллера 11 информационного массива с собственным адресом оконечного устройства (ОУ); прием от контроллера 11 командного слова управления с собственным адресом ОУ; прием сигналов от контроллера 11 в об-50 щем режиме; передача в информационноуправляющую магистраль 3 информационного массива.

Для осуществления приема от контроллера 11 информационного массива необходимо записать по соответствующему адресу в регистры состояний блока 15 информацию для формирования

"Ответного слова" (ОС).

Пусть контроллер 11 формирует последовательно командное слово (КС) сопровождения с собственным адресом оконечного устройства (ОУ) и массив информационных слов..

Сигналы последовательного кода поступают по информационно-управляющей магистрали 3 на входы контроллера 14, где дешифрируются и запоминаются. !

Приняв КС, контроллер 14 выдает в блок 15 по шине 10 управляющие сигналы, свидетельствующие, что принято КС и что код адреса в нем совпадает с кодом собственного адреса данногоканала

4 "обмена. По этим сигналам блок 15 вырабатывает серию сигналов управления (СУ), сдвинутых по фазе и задающих работу всего канала 4 обмена, При этом вырабатывается сигнал состояния, запрещающий те процедуры обмена с периферийной ЭВМ 17, которые требуют. выхода на шину 9 данных. канала. Далее блок 15 вырабатывает сигналы СУ, по которым в ячейкуОЗУ 57 блока 7 памяти с адресом 0000000 записывается содер-. жимое КС.

Если в процессе приема слова по информационно-управляющей магистрали

3 в нем обнаружена ошибка, то контроллер 14 вырабатывает управляющий сиг-. нал, который по шине 10 поступает в блок 15 и фиксирует соответствующее состояние.

Далее проводится запись в регистр

60 конца массива (РКМ) блока 7 памяти

D, равного коду числа информационных слов, следующих по магистрали 3 за

КС и подлежащих запоминанию, и происходит увеличение на единицу содержимого СА ОЗУ 57 блока 7 памяти.

Логический компаратор сравнивает содержимое счетчика адреса 58 (СА) и регистра (РКМ) 60. Непосредственно после обработки КС условие (РКМ) (СА) не выполняется, поэтому блок 15 переходит в режим ожидания окончания процесса приема из NKO первого информационного слова (ИС1).

Процесс обработки КС производится одновременно с приемом от магистрали

3 следующего слова, что позволяет осуществлять передачу слов слитно.

Принятое ИС1 выводится из контроллера 14 на шину 9 данных канала и saписывается в ОЗУ 57 блока 7 памяти.

Содержимое счетчика 58 увеличивается на единицу и фиксируется результат сравнения (РКМ) и (СА). Если условие

1654830 (PKN) ((CA) не выполняется, то следует пауза, затем запись содержимого

ИС2 в ОЗБ и т.д., до тех пор, пока. не выполнится условие (РКМ) ((СА).

После этого канал 4обмена периферийной

ЭВМ должен передать контроллеру 11 по магистрали 3 заранее подготовленное ответное слово (ОС). После вьдачи ОС в магистраль 3 периферийной ЭВМ 17 1р выставляется сигнал требования прерывания и отрабатывает прерывание..Да-, лее периферийная ЭВМ 17 считывает содержимое регистров состояния блока

15 и анализирует его. В результате пе-15 риферийной ЭВМ 17 сообщается, что в

ОЗУ 57 содержится информация, принятая по магистрали 3, и происходит ее считывание. Для этого записывается в счетчик 58 адреса блока 7 памяти начальный адрес ОЗБ "0000000".

Затем, многократно обращаясь к периферийной ЭВМ 17, последовательно считывается содержимое ячеек ОЗУ 57 в том порядке, в котором Слова пос- 25 тупают из: магистрали 3. Инкрементация счетчика 58 происходит автоматически по окончании чтения очередного слова. Число считываемых слов равно (1+n), где п — число принятых из ма- 30 гистрали 3 слов информационного массива.

Рассмотрим прием из магистрали 3 командного слова управления собственным адресом ОУ. 35

Пусть контроллер 11 формирует КС управления с собственным адресом канала 4 обмена, Приняв КС, контроллер

14 выдает по шине 10 в блок 15 сигналы, свидетельствующие, что принято КС.4О

По этим сигналам КС записывается в

ОЗБ 57 по адресу "0000000".

По сигналу СУ блока 15 содержимое счетчика 58 увеличивается на единицу.

Поскольку (PKM)=0, то выполняется условие (СА) > (PKN).Таким образом,канал 4 обмена переходит из режима при. ема в режим передачи ОС в магистраль

3. По окончании процесса вьдачи ОС в магистраль 3 канал 4 обмена вырабатывает сигнал прерывания ЭВМ 17.

Рассмотрим прием сигналов из магистрали 3 в общем режиме (ОР), Если контроллер 11 ведет передачу в ОР, т.е. передаваемые им сигналы адресованы одновременно всем абонентам магистрали 3, то передаваемые им блоки ИС сопровождаются КС общего назначения, а передаваемые команды управления передаются также КС общего назначения. Отличительным признаком

0Р является наличие в адресном поле

КС Д11...Д15 кода "11111".

Факт приема из магистрали 3 КС общего назначения определяется соответствующей комбинацией признаков состояния, записываемых в регистры блока 15.

Периферийный канал 4, приняв сообщение, переданное контроллером 11 в

ОР, ОС не вьдает, но выставляет периферийной ЭВМ 17 требование прерывания.

Для осуществления передачи в магистраль 3 информационного массива после установки исходного состояния ЭВМ

17 необходимо записать в счетчик 58 начальный адрес зоны ячеек ОЗУ 57. Затем дословно записать в ОЗУ 57 подлежащий передаче в магистраль 3 информационный массив. Инкрементация счетчика 58 происходит автоматически по окончании записи в ОЗУ 57 очередного слова. Слова записывают в ОЗУ 57 в порядке их выдачи в магистраль 3. Первым записывают слово ОС, затем и информационных слов, Э

Затем ЭВМ 17 записывают в регистры

;состояний блока 15 комбинацию сигна-. лов, по которой канал 4 обмена переходит в режим ожидания обмена по магистрали 3.

Для инициации обмена контроллер передает через магистраль: 3 КС требова- ния на выдачу информации. Сигналы последовательного кода поступают на вход контроллера 14, где дешифрируются и запоминаются. Приняв сигналы КС, конт= роллер 14 устанавливает на управляющую шину 10 канала серию сигналов СУ.

При этом в ОЗУ 57 по адресу

"0000000" записывается содержимое KC происходит запись в регистр 60 кода числа информационных слов, подлежащих передаче в магистраль 3. Далее блок

15 устанавливает режим передачи в магистраль 3 массива информационных слов в сопровождении ОС. ОС записывается во внутренние регистры контроллера 14, который начинает вьдачу в магистраль 3. Контроллер 14 вьдает в управляющую шину 10 управляющий сигнал, после этого соцержимое счетчика

58 увеличивается на единицу. Поскольку массив информационных слов, вьдаваемых в магистраль 3, содержит хотя бы одно слово, то условие (РКМ) ((СА) не выполняется. Во внутренние регистры контроллера 14 записывается из

16548

ОЗУ 57 первое слово ИС1 массива информационных слон, и инициируется выдача этого слова в магистраль 3 сразу же за ОС без паузы. Контроллер 14 выдает в шину 10 управляющий сигнал, по которому производится выдача в магистраль 3 содержимого второго ИС2 и т.д. Процесс повторяется до тех пор, пока не выполнится условие (РКМ) ((СА).)

По окончании выдачи последнего

ИСп информационного слова канал 4 обмена переходит в режим работы с периферийной ЭВМ 17.

Таким образом, процесс выдачи в магистраль 3 информационного массива выполняется автономно, слова передаются слитно.

Формул а изобретения

Многоканальная система обмена для управления электропитанием вычисли-. тельного комплекса, содержащая канал 25 обмена центральной ЭВМ, включающий. группу блоков ввода-вывода, линейные входы-выходы которых являются входамивыходами устройства для соединения с информационно-управляющей магистралью 30 центральной ЭВМ, а группы входов-выходов образуют группы входов-выходов устройства для подключения информационно-управляющих входов-выходов абонентов центральной ЭВМ и группу ка35 налов обмена периферийной ЭВМ, каждый из которых включает блок реконфигурации электропитания, двунаправленный коммутатор и блок памяти, причем в каждом канале обмена периферийной

ЭВМ первый информационный вход-выход двунаправленного коммутатора соединен через шину данных канала с входом блока реконфигурации электропитанияр информациОнным ВходОМ ВыхОдОм 45 блока памяти и является входом-выходом устройства для подключения к шине данных соответствующей периферийной

ЭВМ, управляющие входы двунаправленного коммутатора и блока реконфигура- 50 ции электропитания соединены через управляющую шину канала с управляющим, входом блока памяти и являются входомвыходом устройства для подключения к управлякицей шине соответствующей пери. -55 ферийной 3ВМ, отличающаяся тем, что с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения комплексного распределенно-локаль30 iu ного управленияресурсами электропитания, в каждый канал обмена периферийной

ЭВМ группы введены контроллер мультиплексной магистрали, блок шифрации управляющих сигналов, генератор тактовых импульсов и магистральныйприемопередатчик ответного слова, а в канал обмена центральной ЭВМ введены генератор импульсов,демультиплексор и контроллер мультиплексной магистрали,причемв канале обмена центральной ЭВМинформационный вход демультиплексора соединен с выходом генератораимлульсов, группа управляющих входов является группой входов устройства для подключения к группе управляющих выходов центральной

ЭВМ, а группа выходов соединена через магистраль управления с командными входами блоков реконфигурации электропитания каналов обмена периферийной

ЭВМ группы, группа информационно-управляющих входов-выходов контроллера мультиплексной магистрали канала обмена центральной ЭВМ является группой входов-выходов устройства для подключения к группе информационных входов-выходов центральной ЭВМ, а входвыход через информационно-управляющую магистраль . центральной ЭВМ соединены с линейными входами-выходами контроллеров мультиплексной магистрали каналов обмена периферийной ЭВМ группы, причем в каждом канале обмена периферийной ЭВМ группы тактовый вход и адресный выход контроллера мультиплексного канала соединены соответственно с, выходом генератора тактовых импульсов и информационным входом магистрального приемопередатчика ответного слова, выходом подключенного через шину данных канала к первому информационному входу блока шифрации управляющих сигналов, выход которого является выходом устройствадля подключенияк ши. не управления периферийной ЭВМ, а второй и третий информационные входы являются соответственно входами состояния ирежима устройствадля подключения к шинам состояния и режима соответствующей периферийной ЭВМ, вход режима блока памяти соединен с входом режима системы, а выход — с выходом устройства для подключения к шине управления периферийной ЭВМ, второй информационный вход-выход двунаправленного коммутатора соединен с информационным входом-выходом контроллера мультиплексной магистрали, управляющие вход

ll

12

1654830

:и выход которого подключены к входу и выходу устройства для подключения к шине управления периферийной 3ВМ, а вход режима подключен к входу режима системы, тактовый вход блока информации управляющих сигналов соединен с выходом генератора тактовых имфльсов, управляющий вход магистрального приемопередатчика ответного слова соединен с входом режима системы, силовой вход блока реконфигурации эле5 ктр опитания соединен с шиной пер вич ного питания системы, а группа выходов является соответствующей группой выходов питания системы.

1654830

1654830

1654830

1654830

Составитель В. Вертлиб.

Техред Л. Кравчук Корректор Н. Ревская .

Редактор О. Головач

Заказ 1952 Тираж 413 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101