Устройство для управления обслуживанием запросов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах прерывания программ и в составе управляющей системы для обеспечения индивидуального и синхронного' 2группового обслуживания запросов различных устройств. Цель изобретения - расширение Области применения устройства за счет обеспечения асинхронностм работы внешних устройств и повышение быстродействия за счет сокращения цикла опроса. Устройство для управления обслуживанием запросов содержит блок опроса, блок управления и N блоков анализа (N - число внешних устройств), В свою очередь блок опроса содержит три регистра, элемент сравнения, приоритетный шифратор и дешифратор, блок управления содержит узел памяти, мультиплексор, генератор тактовых импульсов, группу элементов И, три элемента И, а блок анализа содержит элемент сравнения и регистр. Устройство может обслуживать запросы, поступающие как в синхронном, так и в асинхронном режиме. Кроме того, введение механизма масок исключает вероятность формирования ложного запроса. 1 ил.^fc*feИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах прерывания программ и в составе управляющей системы для обеспечения .индивидуального и синхронного группового обслуживания запросов различных устройств.Известно устройство, содержащее управляющий процессор, группу процессоров, формирователь циклов, узлы обмена и два коммутатора.В известном устройстве анализ готовности группы процессоров вычислительной системы к межпроцессорному и внешнемуобмену производится индивидуально по анализу состояния триггера готовности каждого процессора. Однако при большом количестве процессоров такая организ^ация приведет к большим временным затратам управляющего процессора на анализ готовности процессоров.Известно устройство содержащее блок управления..блок опроса и блоки анализа и запуска.Недостатком этого устройства является невозмо;|(носТь работы с группами процессоров динамической конфигурации, кроме того, невозможно обслуживание внешних'ЧОю ыел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 06 F 9/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 й. (21) 4806414/24, (22) 20.02.90 (46) 30.01.92. Бюл. ЬЬ 4 (71) Научно-исследовательский институт многопроцессорных вычислительных систем при. Таганрогском радиотехническом институте им.8.Д. Калмыкова (72) Л,К.Бабенко; 8.P.Áàðòèíè, Е.8.Карпов и

С.Г.Осыка кое (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР по заявке й. 4665659/24, кл; G 06 F 9/46, 1989.

Авторское свидетельство СССР по заявке

М 4630207/24, кл. G 06 F 13/00, 1989, прототип. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОБСЛУЖИ8АНИЕМ ЗАПРОСОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах прерывания программ и в составе управляющей системы для обеспечения индивидуального и синхронного

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в . устройствах прерывания программ и в составе управляющей системы для обеспечения,индивидуального и синхронного группового обслуживания запросов различных устройств, Известно устройство, содержащее управляющий процессор, группу процессоров, формирователь циклов, узлы обмена и два коммутатора.

8 известном устройстве анализ готовности группы процессоров вычислительной системы к межпроцессорному и внешнему

„„SUÄÄ 1709315 А1 группового обслуживания запросов различных устройств. Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет обеспечения асинхронности работы внешних устройств и повышение быстродействия за счет сокращения цикла опроса.

Устройство для управления обслуживанием запросов содержит блок опроса, блок управления и N блоков анализа (N — число внешних устройств), 8 свою очередь блок опроса содержит три регистра, элемент сравнения, приоритет н ы и шифратор и дешифратор, блок управления содержит узел памяти, мультиплексор, генератор тактовых импульсов, группу элементов И, три элемента И, а блок анализа содержит элемент сравнения и регистр. Устройство может обслуживать запросы, поступающие как в синхронном, так и в асинхронном режиме.

Кроме того, введение механизма масок исключает вероятность формирования ложного запроса. 1 ил, О обмену производится индивидуально по Сд анализу состояния триггера готовности каждого процессора. Однако при большом ко- (Л личестве процессоров такая организация приведет к большим временным затРатам . управляющего процессора на анализ готов° ааав ности процессоров.

Известно устройство содержащее блок управления,.блок опроса и блоки анализа и запуска.

Недостатком этого устройства является невозможность работы с группами процессоров динамической конфигурации. кроме того, невозможно обслуживание внешних

1709315 устройств при асинхронном формировании ими запросов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство. содержащее блок опроса, блок управления и блоки анализа.

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности обслуживания внешних устройств при асинхронном формировании ими запросов, а также низкое быстродействие обусловленное длительным циклом опроса, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем обеспечения асинхронности работы внешних устройств и повышение быстродействия за счет сокращения цикла опроса. Кроме того. повышается надежность работы устройства эа счет обеспечения защиты от ошибочных запросов внешних устройств, Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок опроса, включающий генератор тактовых импульсов, первый, второй, третий элементы И и N блоков анализа (Й вЂ” число внешних устройств), каждый из которых содержит элемент сравнения, причем группа информационных входов и вход синхронизации первого регистра является группой информационных входов и входом записи устройства соответственно, выход генератора тактовых импульссз соединен с первыми входами первого, второго элемента И, первый, второй, третий входы каждого блока анализа являются входами подключения внешних. устройств, в блок опроса введены второй, третий регистры, приоритетный шифратор, дешифратор, в блок управления введены мультиплексор, узел памяти, группа элементов И-НЕ, в каждый блок анализа — -регистр номера группы, причем группа выходов первого регистра соединена с группой информационных входов второго регистра, группа входов сброса которого соединена с группой выходов дешифратора, вход синхронизации с выходом первого элемента И, а группа выходов — с группой входов приоритетного шифратора, выход которого соединен с первым входом первого элемента сравнения, входом дешифратора и с информационным входом третьего регистра, вход синхронизации которого соединен.с выходом второго элемента И,и с входом синхронизации дешифратора, а выход — является выходом номера группы устройства и соединен с первыми входами элементов сравнения в каждом блоке анализа и первым входом мультиплексора, второй вход которого является входом адреса маски устройства, управляющий вход- вхоны с входами третьего элемента И, выход которого яВляется ВыхОдОИ индикации ГО"

10 товности запроса и соединен с вторым ин30

5О

25 дом управления режимом устройства и соединен с входом режима узла памяти, информационный вход которого является входом маски устройства, адресный вход соединен свыходом мультиплексора,,а выходы — с первыми входами соответствующих элементоа И-НЕ ГруППЫ, ВЫХОДЫ КОтОрЫх СОЕдиНЕверсным входом элемента И, второй вход первого элемента И соединен с первым инверсным входом второго элемента И и с выходом первого элемента сравнения, второй вход которого соединен с шиной нулевого. потенциала, выход элемента сравнения в каждом блоке анализа соединен с вторыми входами соответствующих элементов И-НЕ группы, вход генератора тактовых импульсов является входом запуска устройства, в каждом блоке анализа ин-. формационный вход, входы синхронизации и сброса регистра номера группы являются первым, вторым, третьим входом подключения внешних устройств. соответственно, а выход — соединен с вторым входом элемента сравнения в этом же блоке анализа.

В известном устройстве все внешние устройства, образующие группу G, должны формировать номер данной группы, поступающий на элемент сравнения в каждом блоке анализа, одновременно (синхронно).

B практике встречаются случаи, когда внешние устройства в группе должны работать асинхронно, например, асинхронная работа процессоров в вычислительных системах типа MIIVID. В этом случае внешние устройства в группе формируют номера групп в различные моменты времени (асинхронно). Прототип не сможет обслуживать запросы от таких групп, так как если часть внешних устройств, образующих группу, сформирует номер группы G и сигнал готовности, а другая часть внешних устройств группы этих сигналов не успеет сформировать к моменту приема ими номера группы

G из блока опроса, то устройство сформирует ложный запрос по номеру группы G.

8 предлагаемом устройстве обеспечивается асинхронная работа внешних устройств, образующих группу. Это достигается путем введения в прототип механизма масок, В процессе опроса одновременно с номером группы выдается маска. Маска М группы содержит единицы в позициях, соответствующих номерам внешних устройств, образующих группу G. Групповой запрос по маске 1-й группы вычисляется с помощью логической функции

1709315

Я1=6 (MI RIVMI) =8 (й) М )

I =1 1=1 где и — число внешних устройств. обслуживаемых устройством;

Ri — групповой запрос от I-й группы;

RI — индивидуальный запрос )-го внешнего устройства;

MI - )-й разряд маски группы 10

Кроме того, если .внешнее устройство, принадлежащее группе G, сформирует ошибочный номер группы, то путем сравнения множества запросов внешних устройств с маской M опрашиваемой группы будет исключена возможность формирования уст-, ройством ложного группового запроса Ri. . В известном устройстве блок опроса формирует последовательность номеров опрашиваемых групп из непрерывного ин- 20 тервааа 1,К, образующего цикл опроса. Если используются не все номера групп из . интервала 1,К, то часть времени из цикла расходуется вхолостую, что ведет к потере быстродействия устройства. В предлагае- 25 мом устройстве цикл опроса сокращается, так как номера опрашиваемых групп могут образовывать любое непустое подмножество из интервала 1,К, что позволяет повысить быстродействие устройства путем исключения холостых опросов цикла.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для управления обслуживанием запросов содержит регистр активных 35 групп 1, генератор 2 тактовых импульсов, элементы И 3,4, мультиплексор 5, буферный регистр б. дешифра ор 7, элемент 8 сравнения, узел 9 памяти, приоритетный шифра-. тор 10, группу элементов И вЂ” НЕ 11, регистр 40

12 опроса, элемент И 13, блоки 14>-14д анализа, при этом блок 14> — 14д анализа содержит. элемент 15.сравнения, регистр 16 номера группы, информационные входы 17 . устройства, вход 18 записи, вход запуска 19 45 устройства, вход 20 адреса маски, вход 21 управления режимом, вход 22 маски устройства, входы 23-25 подключения внешних устройств, выход 26 индикации готовности запроса, выход 27 номера группы устройст- 50 ва, причем группа выходов регистра 1 активных групп соединена с группой информационных входов буферного регистра 2, группа входов сброса которого соединена с группой выходов дешифратора 7, вход син- 55 хронизации — с выходом элемента И 4, а группа выходов с группой входов приоритетного шифратора 10, выход которого соединен с первым входом элемента 8 сравнения, входом дешифратора 7 и с информационным входом регистра 12 опроса, вход синхронизации которого соединен с выходом элемента И 3 и с входом синхронизации дешифратора 7, а выход является выходом номера группы устройства 27 и соединен с первыми входами элементов 15 сравнения в каждом блоке 141-14g анализа и с первым входом мультиплексора 5, второй вход которого является входом 20 адреса маски устройства, управляющий вход— входом 21 управления режимом и соединен с входом режима узла 9 памяти, информационный вход которого является входом маски

22, адресный вход узла 9 памяти соединен с выходом мультиплексора 5,"а выходы — с первыми входами соответствующих элементов И вЂ” НЕ группы элементов И-НЕ 11; выхо.ды которых соединены с входами элемента

И 13, выход которого является выходом 26 индикации готовности запроса и соединен с вторым инверсным входом элемента И 3, второй вход элемента И 4 соединен с первым инверсным входом элемента И 3 и с выходом элемента 8 сравнения, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход элемента 15 сравнения в каждом блоке анализа 141-14и соединен с вторыми входами соответствующих элементов И вЂ” НЕ группы 11, вход генератора тактовых импульсов 2 является. входом 19 запуска устройства,в каждом блоке 141 — 14и анализа информационный вход, входы синхронизации и сброса регистра номера группы 16 являются первым 23, вторым 24, третьим 25 входами подключения внешних устройств соответственно, а выход — соединен.с вторым входом элемента 15 сравнения в этом же блоке 141 — 14м анализа.

Регистр активных групп 1 служит для хранения номеров групп, обслуживаемых устройством.

Мультиплексор 5 коммутирует на свой выход либо выход регистра 12 опроса, либо, вход 20 адреса маски устройства, в зависимости от значения входа 21 управления режимом.

Буферный регистр 6 служит для хранения номеров групп, которые будут опрошены в текущем цикле опроса. .Дешифратор 7 предназначен для удаления номера обслуженной группы из буферного регистра 6.

Элемент 8 сравнения служит для обнаружения обнуленного состояния буферного регистра 6 с целью формирования сигнала его перезагрузки.

Узел 9 памяти служит для хранения масок групп.

Приоритетный шифратор 10 служит для формирования из унитарного кода, храня1709315 щегося в регистре 6, номера наиболее приоритетной группы.

Группа элементов И-НЕ.11 и элемент И

13 служат для формирования группового запроса.

Регистр 12 опроса служит для хранения номера опрашиваемой группы.

Блок 141 — 14д анализа служит для выработки индивидуального запроса каждым внешним устройством по опрашиваемому номеру группы.

Элемент 15 сравнения сравнивает номер группы, поступающий из регистра опроса 12 с номером группы, хранящимся в регистре 16 номера группы.

8 регистр 16 номера группы заносится номер группы, который принадлежит данное внешнее устройство.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в регистр активных групп 1 по шине 17 с помощью сигнала записи, поступающего по входу 18, заносится список групп, которые участвуют в опросе, На входе режима 21 устанавливается единичный потенциал и мультиплексор 5 подключает к адресным входам узла 9 памяти входы 20 адреса маски устройства, flo адресам с входа 20 осуществляется заполнение узла 9 памяти масками групп с входа

22. Нулевой номер группы используется для указания свободных внешних устройств, т.е. не принадлежащих ни одйой группе в данном цикле опроса, Номера групп заносятся во внешние устройства либо перед началом работы устройства (синхронный режим), либо вычисляются самими внешними устройствами в процессе работы (асинхронный режим работы).

В исходном состоянии элемент И 3 закрыт сигналом логической единицы, поступающим с выхода элемента 8 сравнения.

Это же логический сигнал удерживает элемент И 4 в открытом состоянии, После этого ,устройство переводится в режим работы сигналом по входу 21 управления режимом, Сигналом запуска по входу 19 осуществляется запуск генератора тактовых импульсов, первый тактовый импульс которого, проходя через элемент И 4, осуществляет запись в буферный регистр 6 списка активных групп, хранящегося в регистре активных групп 1. Приоритетный шифратор 10 выбирает номер наиболее приоритетной группы, который, поступая на вход элемента

8 сравнения, формирует íà его выходе нулевой потенциал, закрывающий элемент И 4 и открывающий элемент И 3. Очередной тактовый импульс, проходя через элемент И 3

50 торого стоит номер группы, выдавшей групповой запрос. Для вбзобновпения опроса необходимо сбросить содержимое регистра

16 по входу 25 в блоках анализа внешних устройств, принадлежащих этой группе.

Во втором случае на выходе 26 появляется, нулевой потенциал, который, поступая на инверсный вход элемента И 3. разрешает прохождение тактового импульса, который записывает в регистр опроса 12 номер следующей по приоритету группы и удаляет

45 записывает номер группы, выбранный приоритетным шифратором, в регистр опроса

12. Одновременно этот номер группы, проходят через дешифратор 7 формирует сигнал удаления данной группы иэ буферного регистра 6. Из регистра опроса.12 номер группы поступает на входы схем 15 сравнения в каждом блоке 141-14и анализа и через мультиплексор. 5 проходит на адресный вход узла 9 памяти, При поступлении в произвольный для каждого внешнего устройства момент времени сигнала готовности на вход 24 в регистр 16 с входа 23 заносится номер группы, которой принадлежит данное внешнее устройство. Элемент 15 сравнения в каждом блоке. 141-14м анализа сравнивают номер группы, поступающий с выхода регистра опроса 12, с номером группы. записанным в регистре номера группы

16, и в случае их совпадения выдают нулевой потенциал на вторые входы соответствующих элементов И вЂ” НЕ группы 11. на первые входы которых поступают разряды маски из узла 9 памяти, Группа элементов И-НЕ 11 осуществляет маскирование индивидуальных запросов внешних устройств в соответствии с поступившей маской. Сигнал логической единицы появляется на выходе тех элементов И-НЕ 111-11н, у которых внешнее устройство принадлежит опрашиваомой группе и выставило индивидуальный запрос или данное внешнее устройство не принадлежит опрашиваемой группе. Элемент И 13 осуществляет сбор маскированных индивидуальных запросов и выдает сигнал групповой готовности.

Возможны две ситуации: все внешние устройства, принадлежащие оп рашиваемой группо, выдали сигнал индивидуальной готовности; хотя бы одно внешнее усртойство не выдало сигнал индивидуальной готовно- .сти.

В первом случае на выходе 26 индикации готовности запроса появляется сигнал логической единицы, который, поступая на инверсный вход элемента И 3. запрещает прохождение тактовых импульсов на входы синхронизации дешифратора 7 и регистра

12 опроса. на выходе номера группы 27 ко10

20 этот номер иэ буферного регистра 6, Далее цикл продолжается, пока на выходе элемента 8 сравнения не появится единичный сигнал, свидетельствующий об обнулении буферного- регистра 6. Очередной-тактовый импульс, проходя через элемент И 4, осуществляет перезапись содержимого регистра l активных номеров группы в буферный регистр 6 и начинается следующий цикл опроса. 8 регистр 1 активных групп список групп можно заносить во время цикла опроса, Таким образом, список групп может динамически изменяться во время работы устройства.

Все использованные в устройстве для управления обслуживанием запросом блоки являются стандартными элементами вычислительной техники и могут быть реализованы, например, на интегральных схемах 155, 530, 531 серий.

Таким образом, использование в устройстве для управления обслуживанием запросов блока опроса, блоки управления и И блокбв анализа позволяет расширить функциональные возможности устройства и повысить его быстродействие, Кроме того, повышается гибкость и надежность устройства.

Предлагаемое устройство, в отличие от известного, может обслуживать запросы от внешних устройств, работающих как в синхронном, так и в асинхронном режие, что расширяет его функциональные воэможно сти. Кроме того, введение механизма масок увеличивает надежность работы устройства. Если внешнее устройство, принадлежащее к какой-либо группе, сформирует ошибочный номер группы, то в известном устройстве возможно формирование двух ложных запросов. Первый ложный запрос сформирует группы, к которой это внешнее устройство принадлежит. Второй ложный запрос может возникнуть в той группе, в которую попадает внешнее устройство в связи с изменением своего номера группы.

В предлагаемом устройстве формирование ложных запросов исключается путем сравнения множества запросов от внешних устройств с маской опрашиваемой группы.

Быстродействие устройства повышается за счет исключения из цикла опроса групп внешних устройств, которые уже отработали. Решение об исключении из цикла опроса отработавшей группы принимает система. которая в ходе работы устройства может занести в регистр 1 сокращенный список активных групп. Таким образом, в предлагаемом устройстве время опроса со«ращается пропорционально числу отработавших групп.

Кроме того, возможность изменения списка активных групп в ходе работы устройства позволяет повысить его гибкость. В известном устройстве, чтобы изменить список групп, нужно, во-первых, остановить работу устройства, во-вторых, изменить как коэффициент пересчета счетчика в блоке опроса, так и номера групп во внешних устройствах, В предлагаемом устройстве зто делается только изменением содержимого регистра 1 на фоне процесса опроса. Изменения можно делать в пределах максимального списка, т;е. списка групп, для которых

s узле 9 памяти находятся маски.

Формула изобретения

Устройство для управления обслуживанием запросов, содержащее блок опроса, включающий в себя первый регистр и элемент сравнения, блок управления, включающий в себя генератор тактовых импульсов, првый — третий элементы И и N блоков анализа (N — число внешних устройств), каждый из которых содержит элемент сравнения, причем группа информационных входов и вход синхронизации первого регистра блока опроса являются группой информационных входов устройства и входом записи соответственно, выход генератора тактовых импульсов блока управления, соединен с первыми входами первого и второго элементов И блока управления, первый-третий входы каждого блока анализа являются входами подключения внешних устройств, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства путем обеспечения асинхронности работы внешних устройств и првышения быстродействия эа счет сокращения цикла опроса, в блок опроса введены второй и третий регистры, приоритетный шифратор, дешифратор, в блок управления — мультиплексор, узел памяти, группа элементов ИНЕ в каждый блок анализа- регистр номера группы, причем группа выходов первого регистра блока опроса соединена с группой информационных входов второго регистра блока опроса, группа входов. сброса которого соединена с группой выходов дешифратора блока опроса, стробирующий вход которого соединен с выходом первого элемента И блока управления, а группа выходов — с группой входов приоритетного шифратора блока опроса, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения блока опроса, входом дешифратора блока опроса и с информационным входом третьего регистра блока опроса, вход синхронизации «оторого соединен с выходом. второго элемента И блока управления и со

1709315

Составитель M,Ñoðo÷àí

Редактор M.Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Заказ fan@ Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 стробирющим входом дешифратора блока опроса, а выход является выходом номера группы устройства и соединен с первыми входами элементов сравнения в .каждом блоке анализа и первым информационным входом мультиплексора блока управления, второй информационный вход которого является входом адреса маски устройства, управляющий вход — входом управления режимом устройства и соединен с входом записи-чтения узла памяти блока управления, информационный вход которого является входом маски устройства, адресный вход соединен с выходом мультиплексора блока управления, а выходы — с первыми входами элементов И вЂ” HE группы блока управления, выходы которых соединены с входами третьего элемента И блока управления, выход которого является выходом индикации готовности запроса и соединен с вторым инверсным входом второго элемента И блока управления, второй вход первого элемента И блока управления соединен с первым инверсным входом вто5 рого элемента И блока управления и с выходом "Равно" элемента сравнения блока опроса, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала устройства. выход элемента сравнения в каждом блоке

10 анализа соединен с вторыми входами соответствующих элементов И-НЕ группы блока управления, вход генератора тактовых импульсов блока управления является входом запуска устройства, в каждом блоке анализа

15 информационный вход, входы синхронизации и сброса регистра номера группы являются первым — третьим входами подключения внешних устройств соответственно, а выход соединен с вторым входом элемента сравне20 ния этого же блока анализа,