Устройство для сопряжения процессоров
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении многомашинных комплексов и мультипроцессорных систем. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет параллельной передачи информации одновременно в несколько процессоров. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит с первого по N-й блоки коммутации, где N - число коммутируемых процессоров системы, (N + +1)-й блок коммутации, блок управления. 4 ил., 1 табл.
COIO3 СОВЕТСКИХ "
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 06 F, 15/16
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP)
3„ с г.; 1;> „::„8Ц д:1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4828762/24 (22) 24.05.90 (46) 07.04.93, Бюл. № 13 (71) Научно-производственное объединение
"Импульс" (72) А,В,Герасименко, И.И.Петров, В.Н.Куценко и Н,В,Косинов (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1388883, кл. 6 06 К 15/76, 1987.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1418729, i ПРОЦЕССОРОВ Изобретение относится к.цифровой вычислительной технике и может быть использовано в многомашинных вычислительных системах для органйзации межмашинного взаимодействия. Цель изобретения — расширение области применения устройства.. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, на фиг, 2- функциональная схема блока коммутации; на фиг. 3 — функциональная схема узла коммутации; на фиг. 4— функциональная схема узла управления коммутацией; на фиг. 5 — алгоритм работы устройства; на фиг, 6 — временная диаграмма работы устройства. Устройство для сопряжения ЭВМ (фиг. 1) содержит блоки 11 — 1и сопря>кения, блок 2 управления, содержащий узел 3 управления коммутацией и. блок 4 сопряжения, локальные шины 51 — 5N для подключения к ЭВМ и системные шины 6 для подключения к управляющей ЭВМ. Блоки 11 — 1 сопряжения через системные шины 6 адреса, управФ. >Ы„, 1807495 А1 (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении многомашинных комплексов и мультипроцессорных систем, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет параллельной передачи информации одновременно в несколько процессоров. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит с первого по N-й блоки коммутации, где N — число коммутируемых процессоров системы, (N + +1)-й блок коммутации, блок управления, 4 ил„1 табл. ления и данных соединены с узлом 3 управления и блоком 4 сопряжения. Блок 1 сопряжения (фиг. 2) содержит элемент И 7, элементы И-НЕ 8, 9, регистр 10, дешифраторы адреса 11, 12; счетчик 13, элемент ИЛИ-НЕ 14, двунаправленный буфер данных 15, элемент И 16, триггер 17, элемент ИЛИ 18, элемент И 19, однонаправленный буфер данных 20, дешифратор адреса 21, элемент ИЛИ 22. Элемент И 7, элементы И-НЕ 8, 9, регистр 10, дешифраторы адреса 11, 12, счетчик 13 и триггер 17 соединены с соответствующими системными шинами 6, а буфер данных 15, элемент ИЛИ 22, буфер данных 20, дешифратор адреса 21 и выходы регистра 10 соединены с соответствующими локальными шинами 5. Бгок 4 сопряжения (фиг. 3) содержит элементы И 23, 24, элементы И-НЕ 25, 26, регистр 27, дешифратор адреса 28, счетчик 29, элементы И-НЕ 30, 31, двунаправленный буфер данных 32, элементы ИЛИ 33, 34, элемент И 35, однонаправленный буфер дан-. 1807495 3 ных 36. Элементы 23 — 26, регистр27, дешифратор адреса 28, счетчик 29 соединены с соответствующими шинами управляющей 3ВМ, а элементы 30, 31, буфер данных 32, элементы 34, 35 и буфер данных 36 — с соответствующими шинами 6. Узел управления коммутацией (фиг. 4) содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 37, регистр 38, ПЗУ 39, дешифратор адреса 40, счетчик 41. Выходы регистра 38 соединены с входами ПЗУ 37, 39, дешифратор адреса 40 соединен с входом счетчика 41. Устройство для сопряжения ЭВМ через локальные шины 5 и системные шины 6 подключается к группе ЭВМ, между которыми необходимо реализовать обмен информацией. Устройство работает следующим образом, \ Устройство обеспечивает два режима работы: — передача информации с системных шин 6 параллельно во все локальные шины 5, к которым подключены ЭВМ-приемники, причем передача информации осуществляется в режиме прямого доступа к памяти как передающей, так и принимающей ЭВМ: — передача информации в режиме прямого доступа к памяти с одной иэ локальных шин 5 параллельно во все остальныелокальные шины 5 и, кроме того, в системные шины 6. Первый режим работы реализуется следующей последовательностью; 1. ЭВМ через системные шины 6 загружает начальный адрес памяти, в которой находится информация для передачи. в счетчик 29 узла 4 коммутации. 2. ЭВМ через системные шины 6 последовательно загружает начальные адреса в счетчики 13 необходимых блоков 1 сопряжения, связанных через локальные шины 5 с ЭВМ-приемниками. 3, Каждый блок 1 сопряжения через шины 6 настраивается на режим записи информации в память ЭВМ-приемника, 4, Узел 4 сопряжения через шины 6 настраивается на режим чтения массива информации из памяти 3ВМ-передатчика, 5. В счетчик 41 узла 3 управления коммутацией записывается через шины 6 число байт массива передаваемой информации. 6. Управление обменом информацией передается узлу 3 управления коммутацией, который выставляет на управляющие системные шины 6 сигнал ЗАХВАТ, переводит процессор ЭВМ-передатчика а ""третье" состояние и берет на себя органиэацию обмена (логика работы иллюстрируется фиг. 5 и 6). 7. После конца обмена (т.е. когда содержимое счетчика 41 узла 3 управления коммутацией станет равным нулю) снимается сигнал ЗАХВАТ и 3ВМ-передатчик выдает 5 команды через блоки 1 "Запустить функциональную программу" и затем продолжает выполнение своей программы. Получив сообщение о завершении выполнения программы с переданной ранее информацией приемом соответствующих сигналов "Запрос прерываний" на системные шины бс локальных шин 5 через дешифратор адреса 21 и триггер 17, управляющая ЭВМ через шины 6 приступает к подготовке 15 обмена информацией между локальными шинами в соответствии с необходимым алгоритмом обмена. Управляющая ЭВМ определяет ЭВМпередатчик и ЭВМ-приемники и проводит: 20 1. Загрузку начального адреса располо. жения ийформации в блок 1, подключенный к ЭВМ-передатчику и настройку его на ре жим чтения. 2. Загрузку начальных адресов во всех блоках 1 сопряжения, которые будут подключены к ЭВМ-приемникам, и настройку их на режим записи. 3. При необходимости параллельной записи информации через шины 6 в систем 30 ную память управляющей ЭВМ аналогично проводит подготовку блока 4 сопря>кения, 4. Запись в счетчик 41 узла 3 управления коммутацией длины массива передаваемой информации. После этого узел 3 управления коммутацией обеспечивает параллельно быструю передачу информацией между ЭВМ, Остановимся подробно на работе блока 1 сопряжения (фиг, 2). 40 Настройка блока 1 производится от управляющей ЭВМ через системные шины 6 путем записи в регистр 10 требуемого кода . согласно таблице. В этой таблице приведен один из воз45 можных вариантов управления системой. Если. выполняются функции обмена из памяти ЭВМ на выходе элемента ИЛИ 22 вырабатывается сигнал ЗАХВАТ, который поступает в 3ВМ. После получения от ЭВМ 50 сигнала "Подтверждение захвата" (ПЗАХВ) из шины 5 элементы И 7, 8 и буферы 15, 20 подготовлены к работе. Кроме загрузки регистра 10, перед началом обмена управляющая ЭВМ эагру>кает в. 55 счетчик 13 начальный адрес памяти. Обмен начинается с выдачи сигнала БОБ (быстрый обмен), В этом случае эле-. мент И 16 выдает сигнал разрешения в Gyфер 20, который подключает адрес с выхода счетчика 13 к магистрали адреса локальной 1807495 шины 5, и в буфер 15. который соединяет магистраль данных системной 6 и локальной шин 5. Если будет выполняться запись информации, то системный сигнал "Запись .ЗУ" (ЗП ЗУ) через элемент И 9 будет прохо- 5 дить на локальную линию ЗП ЗУ и в то же время будет ориентировать буфер 15 в направлении системная магистраль данных— локальная магистраль данных. Если будет выполняться чтение с шины 5, то уже сис- 10 темный сигнал ЧТ ЗУ будет передаваться на локальную линию ЧТ ЗУ через элемент 8, В обеих этих операциях локальная линия ГОТОВ будет подключена через вентиль 7 к системной линии ГОТОВ для анализа а уп- 15 равляющей ЭВМ. По заднему фронту каждого импульса ЧТ ЗУ или ЗП ЗУ вырабатывается сигнал на входе "-1" счетчика 13, и каждое следующее обращение к памяти производится по сле- 20 дующему по порядку адресу, (Здесь учиты вается, что шина адреса инверсная). Это обеспечивается элементом ИЛИ 18 и элементом И 19, Триггер 17 и дешифратор адреса 21 25 обеспечивает возможность локальной ЭВМ сообщить управляющей 3ВМ через выходы шины 6 с помощью сигналов ЗАПРЕТ о завершении текущего задания. . Рассмотрим подробно работу узла 4 со- 30 пряжения (фиг. 3). Она во многом аналогична описанной выше работе блока 1 сопря>кения. Настройка блока 4 сопря>кения производится управляющей ЭВМ путем записи в 35 регистр 27 требуемого кода: При этом схема ИЛИ 33 вырабатывает разрешающий потенциал на схему И 24. Кроме того, в счетчик 29 дол>кен быть загружен начальный адрес массива данных, который считывается из памяти или 50 записывается в нее. Во время быстрого обмена, уп равляемого узлом 3, вы рабаты вается потенциал БОБ, с помощью которого схемой И 24 вырабатывается разрешение для прохождения сигналов ЧТ ЗУ через схе- 55 му И 25 или ЗП ЗУ через схему И 26 соответственно при чтении или записи информации. Кроме того, выход схемы И 24 разрешает работу буфера данных 32 и буфера адреса 36. После чтения или записи очередного байта информации из содержимого счетчика 29 вычитается единица (схемы 34 и 35), Формула изобретения Устройство для сопряжения процессоров, содержащее группу из блоков сопряжения, каждый из которых содержит два элемента И, два элемента ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, регистр, три дешифратора адреса, двунаправленный и однонаправленный буферы данных, счетчик, триггер, причем информационные, управляющие, адресные входы-выходы первой группы входов — выходов i-го (i = 1, .„, N) блока сопряжения являются одноименными входами-выходами устройства, информационные, управляющие, адресные входы — выходы второй группы входов — выходов i-ro блока сопряжения . через одноименную системную шину соединены с одноименными входами — выходами второй группы входов — выходов (I+ 1)-го блока сопряжения, в каждом блоке сопряжения выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым инверсным входом первого 3RBMBIIT3 И. входом первого элемента ИЛИ, выходы первого и второго разрядов регистра соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ-НЕ, выход первого дешифратора адреса соединен с входом режима регистра, выход второго дешифратора адреса — с одноименным входом режима счетчика, информационные выходы которого соединены с одноименным входом однонаправленного буфера данных, выход третьего разряда регистра соединен с входом сброса тригге а, информационный вход которого соединен с выходом третьего дешифратора адреса, выход перзого элемента И соединен с входом разрешения однонаправленного буфера данных, с первым входом второго элемента И и с входом разрешения двунаправленного буфера данных, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход первого элемента ИЛИ, выходы четвертого, пятого и шестого разрядов регистра, выходы однонаправленного буфера данных являются соответственно выходом захвата, первым, вторым и третьим выходами запроса прерывания, выходом адреса первой группы входов-выходов блока сопряжения, вход записи внешнего устройства первой группы входов — выходов блока сопряжения соединен с синхронизирующим входом триггера, адресные вход первой группы входов блока сопряжения соединен с входом третьего дешифратора адреса. первые информационные входывыходы двунаправленного буфера данных 1807495 15 50 соединены с информационными входамивыходами первой группы входов †выход блока сопряжения, адресные входы второй группы входов-выходов блока сопряжения соединены с входами первого и второго дешифраторов адреса, системные двунаправленные информационные входы-выходы второй группы входов-выходов блока напряжения соединены с вторыми входами— выходами двунаправленного буфера данных, с информационными входами регистра, с информационными входами счетчика, выход триггера является выходом запроса второй группы входов блока сопряжения, вход записи внешнего устройства второй группы входов — выходов блока сопряжения соединен с входами синхронизации регистра и счетчика, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения параллельной передачи однотипной информации одновременно в несколько ЭВМ, в него введены узел управления комг озицией и узел сопряжения, а в каждый блск сопряжения— третий элемент И и два элемента И-Н Е; узел управления коммутацией содержит два постоянных запоминающих блока, регистр, дешифратор адреса, счетчик; узел сопряжения содержит три элемента И,, четыре элемента И-НЕ, двунаправленный буфер данных, регистр, два элемента ИЛИ, дешифратор адреса, счетчик, однонаправленный буфер данных: в узле управления выход первого постоянного запоминающего блока соединен с информационным входом регистра. выход которого соединен с адресными входами первого и второго постоянных запоминающих блоков, первый выход дешифратора адреса узла управления соединен с входом первого разряда адреса управления. первого. постоянного запоминающего блока, выходы дешифратора адреса соединены с первым информационным входом счетчика, первый выход второго постоянного запоминающего блока соединен со счетным входом счетчика, выход переполнения которого соединен с входом второго разряда адреса первого постоянного блока, входы третьего, четвертого и пятого разрядов адреса первого постоянного запоминающего блока, вход режима регистра, информационный вход дешифратора, второй информационный вход счетчика, второй-пятый выходы второго постоянного запоминающего устройства 6 являются соответственно входами записи высшего устройства, захвата, готовности, запроса адреса, данных, выходами записи, чтения блокировки обмена и захвата группы входов-выходов узла управления, в узле сопряжения выход первого элемента И соединен с первыми входами второго элемента И, первого и второго элементов И-НЕ, третьего элемента И. с управляющим входом однонаправленного буфера данных, с первым управляющим входом двунаправленного буфера данных, первый выход регистра соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, с первым входом первого элемента ИЛИ, второй выход регистра — с вторыми входами второго элемента И-НЕ и первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И. выход первого элемента И-НЕ соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, с первым входом управления коммутацией двунаправленного буфера данных, с первым инверсным входом элемента ИЛИ, выход второго элемента И-НŠ— с выходом четвертого элемента ИХЕ, с вторым входом управления коммутацией двунаправленного буфера данных, с первым инверсным входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, второй вход первого элемента И соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ. третий вход первого элемента И-НŠ— с вторым входом третьего элемента. И-НЕ, третий вход второго элемента И-НЕ— с третьим входом третьего и вторым входом четвертого элементов И-НЕ, выход дешифратора адреса соединен с входом режима регистра, группа выходов дешифратора адреса — с первой группой информационных входов счетчика, второй вход второго элемента И, выходы первого и второго элементов И-НЕ, первый информационный вход-выход двунаправленного буфера данных, выход однонаправленного буфера данных является соответственно входом готовности, выходом чтения, выходом записи, входом — выходом данных, выходом адреса первой группы входов-выходов узла сопряжения, выход второго элемента И, инверсные входы первого, и четвертого элементов И, второй информационный вход-выход двунаправленного буфера, вход режима регистра и вход дешифратора адреса являются соответственно выходом готовности, входом блокировки обмена, входом чтения, входом записи, входом — выходом данных, входом записи внешнего устройства и входом адреса второй группы входоввыходов узла сопряжения блока сопряжения. выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с первыми инверсными входами третьего элемента И и первого и второго элементов И-НЕ, выход шестого разряда регистра соединен с прямым входом первого 1BD7495 Функция Раз я ы егист а 10 6 5 4 3 2 1 Чтение массива из ЭВМ че ез локальные шины 5 0 0 0 0 0 1 Запись массива в ЭВМ че ез локальные шины 5 0 0 0 0 1 0 Запустить на выполнение загруженную программ с ЭВМ, по ключенн ю к шинам 5 0 0 0 1 0 0 0 0.1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 Запустить на выполнение программу самоконтроля ЭВМ, по ключенн ю к шинам 5 П ек атить або ЭВМ По тве ж ение и е ывания сб ос т игге а 17 элемента И-НЕ, выход пятого разряда — c прямым входом второго элемента И-НЕ, выход первого элемента И-Н Е соединен с первым входом управления коммутацией двунаправленного буфера данных, с первым инверсным входом второго элемента . ИЛИ, выход второго элемента И-НŠ— с вторым входом управления коммутацией двунаправленного буфера данных и вторым инверсным входом второго элемента ИЛИ, прямой вход третьего элемента И, выходы второго и первого элементов И-НЕ, третий инверсный вход второго элемента И-НЕ являются соответственно входом готовности, выходом чтения, выходом записи и входом захвата первой группы входом — выходом блока сопряжения, выход третьего элемента И, четвертый инверсный вход второго элемента И-НЕ, третий и четвертый инверсные входы первого элемента И-НЕ являются соответственно выходом готовности, входами чтения блокировки обмена и записи вто5 рой группы входов — выходов блока сопряжения, информационные. управляЮщие, адресные входы-выходы второй группы входов-выходов всех блоков сопряжения через системную шину соеди10 нены с одноименными входами — выходами группы входов-выходов узла управления и с одноименными входами — выходами первой группы входов — выходов узла сопряжения, информационные управляющие адресные вхо15 ды, выходы второй группы входов — выходов узла напряжения являются системными Входами-выходами устройства для подключения управляющего процессора. 1807495 1807495 Составитель Г,Смирнова " Техред М,Моргентал Корректор A.Êîçîðèç Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1381 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5
