Многоканальный коммутатор

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обмена информацией, результатами счета между несколькими электронно-вычислительными машинами (ЭВМ) и внешними устройствами. Цель изобретения - повышение скорости обмена информации. Многоканальный коммутатор содержит M асинхронных каналов, каждый из которых содержит коммутатор запись-считывание, адресный коммутатор, командный коммутатор. Многоканальный коммутатор осуществляет связь между несколькими ЭВМ по четырем линиям связи и между ЭВМ и внешними считывающими и записывающими устройствами по трем линиям связи. Количество коммутируемых ЭВМ равно количеству асинхронных каналов коммутатора. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в системах обмена информацией, результатами счета между несколькими ЭВМ и внешними устройствами.

Известно устройство для обмена информацией, содержащее блок синхронизации, выходы которого соединены с первыми входами блоков подключения последовательных каналов, блока приоритета, блок буферной памяти, блока узлов регистров каналов, блока поиска свободных зон, блока отсчета времени и блока управления, соединенного группой входов-выходов соответственно с входами-выходами буферной памяти, блока узлов регистров каналов, блока поиска свободных зон, блока отсчета времени, блока подключения последовательных каналов, и блоки подключения параллельных каналов и выходом блока приоритета, входы запросов которого подсоединены к выходу блока отсчета времени, выходам подключения последовательных и параллельных каналов, соединенных информационными входами-выходами с входами-выходами блока узлов регистрации каналов, который соединен двусторонними связями с блоком поиска свободных зон и блоком буферной памяти [1].

Недостатком этого устройства является ограниченная область применения из-за того, что устройство не обеспечивает оперативной передачи ЭВМ, подключенной к одному из параллельных каналов устройства обмена, информации в соответствии с ее приоритетом и информации, состоящей из нескольких сообщений. Кроме того, время занятия зоны жестко фиксировано, и это приводит к необходимости часто повторять ввод сообщений в ЭВМ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является многоканальный коммутатор, содержащий линии связи, каждая из которых соединена с первым входом соответствующего блока приемопередатчика, демультиплексор, первый мультиплексор, счетчик, генератор, блок сравнения, пространственный коммутатор, М дополнительных мультиплексоров, М блоков обмена информации, блок анализа, адресный коммутатор, М регистров, блок управления регистрации ключей, М блоков индикации [2].

Недостатком этого коммутатора является низкая скорость обмена информацией и малое быстродействие коммутатора из-за синхронного режима работы блоков устройства.

Цель изобретения - повышение скорости обмена информации.

Это достигается благодаря использованию асинхронного режима работы коммутатора и возможности независимого обмена между несколькими устройствами.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого коммутатора; на фиг. 2 - принципиальная схема асинхронного канала коммутации.

Коммутатор содержит М асинхронных каналов (1...М), соединенных объемной коммутационной платой (см. фиг. 1). Каждый асинхронный канал содержит командный коммутатор 1, адресный коммутатор 2, коммутатор 3 режимов "запись-считывание", ключевой блок 4 (на элементах И), общую объемную коммутационную плату 5, внешние входные-выходные шины 6-21, внешние шины 22-37 считывания, внешние шины 38-53 записи, линии 54-57 связи шины 6 первого канала с платой 5, линии 58-60 связи шины 22 первого канала с платой 5, линии 61-63 связи шины 37 М-го канала с платой 5, линии 64-66 связи шины 38 первого канала с платой 5, линии 67-69 связи шины 58 М-го канала с платой 5, двунаправленную линию 70 связи командного коммутатора 1 первого канала с адресным коммутатором 2 первого канала, линию 71 связи от командного коммутатора 1 первого канала к коммутатору 3 первого канала, двунаправленную линию 72 связи коммутатора 1 первого канала с ключевым блоком на элементах И первого канала, линию 73 связи от коммутатора 3 первого канала к ключевому блоку 4 первого канала, линии 74-79 связи от коммутатора 2 первого канала к ключевому блоку 4 первого канала, двунаправленные линии 80-85 связи ключевого блока 4 первого канала с платой 5, двунаправленную линию 86 связи коммутатора 1 М-го канала с коммутатором 2 М-го канала, линию 87 связи от коммутатора 1 М-го канала к коммутатору 3 М-го канала к коммутатору 3 М-го канала, двунаправленную линию 88 связи коммутатора 1 М-го канала с ключевым блоком 4 М-го канала, линию 89 связи от коммутатора 3 М-го канала к ключевому блоку 4 М-го канала, линии 90-95 связи от коммутатора 2 М-го канала к ключевому блоку 4 М-го канала, двунаправленные линии 96-101 связи ключевого блока 4 М-го канала с платой 5, линии 102-105 связи шины 21 М-го канала с платой 5, линии 106 и 107 связи коммутаторов 2 и 3.

К внешним входным-выходным шинам 6-21 могут быть подключены внешние устройства, например ЭВМ, к внешним шинам 22-37 считывания - внешние считывающие устройства, а к внешним шинам 38-53 записи - внешние записывающие устройства. Связь внешних устройств между собой, с внешними считывающими устройствами и с внешними записывающими устройствами осуществляется с помощью коммутатора.

Конструктивное выполнение предлагаемого коммутатора в зависимости от элементной базы может быть различным. Пример выполнения схемы одного канала коммутатора для связи 16-ти внешних устройств, 16-ти внешних считывающих и 16-ти внешних записывающих устройств показан на фиг. 2.

Коммутатор работает следующим образом.

Начальное состояние каждого канала коммутатора следующее (см. фиг. 1): в линиях 54-57, 102-105, 58-69 связи - "лог. 0". Коммутатор настроен на прием внешнего сигнала.

По первой линии 54 или 102 связи входной-выходной шины (6-21) приходит запрос о передаче или принимается посылка запроса; по второй линии 55 или 103 связи входной-выходной шины (6-21) принимается сигнал готовности к обмену и посылается сигнал готовности; по третьей линии 56 или 105 связи входной-выходной шины (6-21) передается информационный сигнал; по четвертой линии 57 или 105 связи входной-выходной шины (6-21) осуществляется обмен входной-выходной шины через плату 5 с ключевым блоком 4 и коммутаторами 1, 3 и 2.

Входные-выходные шины 6-21, шины 22-37 считывания и шины 38-53 записи каждого канала соединены через плату 5 с ключевым блоком 4 и коммутаторами 1, 3 и 2 соответствующего канала.

По 57-й или 105-й линии связи шины 6 или 21 приходит запрос на разрешение обмена в виде "лог. 1" и одновременно по 56-й или 104-й линии связи шины 6 или 21 приходит запрос на запись в другую входную-выходную шину 7-21 или в шину 38-53 записи в виде "лог. 1". Если по 56-й или 104-й линии связи не приходит "лог. 1", то устанавливается запрос на считывание из шины 7-21 или из шины 22-37. В 55-й или 103-й линии связи остается "лог. 0". Канал коммутатора настроен на считывание.

На втором выходе адресного коммутатора 2 соответствующего канала появляется "лог. 1" и поступает на седьмой вход адресного коммутатора 2, на одиннадцатом выходе командного коммутатора появляется "лог. 1" и поступает на восьмой вход коммутатора 1, на пятнадцатом выходе коммутатора 1 появляется "лог. 1", затем на первом выходе коммутатора 3 появляется "лог. 1", переводящая коммутатор режимов в режим записи: на седьмом выходе коммутатора 3 устанавливается "лог. 1", на восьмом выходе - "лог. 0".

С третьего выхода коммутатора 3 поступает "лог. 1" на пятнадцатый вход коммутатора 1, на двенадцатом выходе коммутатора 1 получается "лог. 1", поступающая на двенадцатый вход коммутатора 1. В результате на шестнадцатом выходе коммутатора 1 формируется "лог. 1", на втором выходе коммутатора 1 получается "лог. 1", идущая в 55-ю или 103-ю линию связи шины 6 (7-21), являющаяся сигналом готовности канала коммутатора к приему посылки адреса канала, с которым требуется установить связь.

По 56-й или 104-й линии связи шины 6 (7-21) приходит серия импульсов, по числу соответствующих номеру канала, через шины которого устанавливается связь. Импульсы проходят на второй вход коммутатора 1, с первого выхода командного коммутатора, поступают на седьмой вход коммутатора 1, с четвертого выхода командного коммутатора импульсы поступают на пятый вход адресного коммутатора, на третьем, четвертом, пятом, шестом выходах которого формируется соответствующее номеру соединяемого канала состояние, которое дешифруется адресным коммутатором 2. В результате появляется "лог. 1" на соответствующем выходе адресного коммутатора (седьмом, ..., (М+7)-ом), открываются соответствующие номеру соединяемого канала ключи блока 4, и канал готов к связи шин 6-21 между собой попарно или с шинами 38-53 на запись.

Аналогично происходит связь шин 6-21 между собой попарно или с шинами 22-37 на считывание.

Таким образом, предлагаемый многоканальный коммутатор обеспечивает повышение скорости обмена информации за счет возможности независимого обычного между несколькими каналами одновременно.

Формула изобретения

1. МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОММУТАТОР, содержащий линии связи, каждый канал которой содержит адресный коммутатор, выполненный на счетчике, выход которого соединен с входом дешифратора, командный коммутатор, ключевой блок, отличающийся тем, что введена общая объемная коммутационная плата, которая соединена с входными-выходными шинами, с шинами записи и считывания, с входами и выходами ключевого блока каждого канала соответственно, в каждый канал введен коммутатор режимов запись-считывание, входы которого соединены с выходами командного коммутатора и выходами адресного коммутатора, а выходы - с входами ключевого блока соответственно, причем входы-выходы командного коммутатора соединены с входами-выходами адресного коммутатора и входами-выходами ключевого блока соответственно, выходы адресного коммутатора - с входами ключевого блока соответствующего канала.

2. Коммутатор по п.1, отличающийся тем, что командный коммутатор содержит четыре элемента И, пять элементов НЕ, счетчик и дешифратор, причем первый вход первого элемента И является первым входом командного коммутатора и соединен с вторым входом второго элемента И, являющегося четвертым входом командного коммутатора, с первым входом первого элемента НЕ, являющегося девятым входом командного коммутатора, и является четвертым входом адресного коммутатора и выходом четвертой линии связи входной-выходной шины, второй вход первого элемента И является вторым входом командного коммутатора и выходом третьей линии связи входной-выходной шины и (4M+4k+3)-м выходом ключевого блока, где k=0,1,...,M,M - число каналов, а также (4k+3)-м входом ключевого блока, выход первого элемента И является первым выходом командного коммутатора и соединен с первым входом четвертого элемента И, являющегося седьмым входом командного коммутатора, с входом третьего элемента НЕ и является вторым входом коммутатора режимов "Запись-считывание", первый вход второго элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента И, с третьим выходом дешифратора и является шестнадцатым выходом и третьим входом командного коммутатора, второй выход второго элемента И является вторым выходом командного коммутатора, выходом второй линии связи входной-выходной шины, (4M+4k+4)=м выходом ключевого блока, где k=0,1,...,M, M - число каналов, первый вход третьего элемента И соединен с вторым выходом дешифратора и является пятым входом и пятнадцатым выходом командного коммутатора и первым входом коммутатора режимов "Запись-считывание", второй вход третьего элемента И соединен с выходом третьего элемента НЕ, выход третьего элемента И - со счетным входом счетчика и является третьим выходом коммутатора режимов "Запись-считывание", выход четвертого элемента И является четвертым выходом командного коммутатора и пятым входом адресного коммутатора, выход первого элемента НЕ является пятым выходом командного коммутатора и четвертым входом коммутатора режимов "Запись-считывание", вход второго элемента НЕ является шестым выходом адресного коммутатора и десятым входом командного коммутатора, выход второго элемента НЕ является шестым выходом командного коммутатора и пятнадцатым входом адресного коммутатора, входы четвертого и пятого элемента НЕ соединены с общей шиной, выход четвертого элемента НЕ - с вторым входом счетчика и является девятым выходом командного коммутатора и двенадцатым входом коммутатора режимов "Запись-считывание", выход пятого элемента НЕ является десятым выходом командного коммутатора и шестнадцатым входом коммутатора режимов "Запись-считывание", второй вход счетчика является шестнадцатым входом командного коммутатора и двенадцатым входом коммутатора режимов "Запись-считывание", вход сброса счетчика является семнадцатым входом командного коммутатора и вторым выходом коммутатора режимов "Запись-считывание", выходы счетчика соединены с входами дешифратора соответственно, первый выход дешифратора является четырнадцатым выходом командного коммутатора, третьим входом адресного коммутатора и седьмым входом коммутатора режимов, "Запись-считывание", второй выход дешифратора является пятнадцатым выходом командного коммутатора, первым, пятым и девятым входами коммутатора режимов "Запись-считывание", третий выход дешифратора является шестнадцатым выходом командного коммутатора и десятым входом коммутатора режимов "Запись-считывание".

3. Коммутатор по п.1, отличающийся тем, что адресный коммутатор содержит M-разрядный счетчик, M-разрядный дешифратор, два элемента И, причем первый вход первого элемента И соединен с выходом второго элемента И и входом сброса счетчика, второй вход первого элемента И соединен с первым выходом M-разрядного дешифратора и является вторым входом адресного коммутатора, выход первого элемента И является первым выходом адресного коммутатора и тринадцатым и пятнадцатым входами коммутатора режимов "Запись-считывание", первый вход второго элемента И является третьим входом адресного коммутатора, четырнадцатым входом командного коммутатора и седьмым входом коммутатора режимов "Запись-считывание", второй вход второго элемента И является четвертым входом адресного коммутатора, выходом четвертой линии связи входной-выходной шины, первым, четвертым и девятым входами командного коммутатора, счетный вход M-разрядного счетчика является пятым входом адресного коммутатора и четвертым выходом командного коммутатора, второй вход M-разрядного счетчика является шестым входом адресного коммутатора и шестым выходом коммутатора режимов "Запись-считывание", выходы M-разрядного счетчика соединены с входами M-разрядного дешифратора, выходы дешифратора являются соответствующими входами ключевого блока.

4. Коммутатор по п.1, отличающийся тем, что коммутатор режимов "Запись-считывание" содержит два RS-триггера, четыре элемента И и два элемента ИЛИ, причем R-входы RS-триггеров являются первыми выходами адресного коммутатора, S-вход первого RS-триггера соединен с вторым входом третьего элемента И и с выходом первого элемента И, первый вход первого элемента И соединен с первыми входами третьего элемента И и первого элемента ИЛИ и является пятнадцатым выходом и пятым входом командного коммутатора, второй вход первого элемента И является первым выходом командного коммутатора, первый вход второго элемента И соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход второго элемента И является пятым выходом командного коммутатора, выход второго элемента И является семнадцатым входом командного коммутатора, выход третьего элемента И соединен с выходом четвертого элемента И и является пятнадцатым входом командного коммутатора, первый вход четвертого элемента И является четырнадцатым выходом командного коммутатора, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом второго RS-триггера и является (8k+2)-м входом ключевого блока, где k=0,1,...,M, M - количество каналов, второй вход первого элемента ИЛИ является шестнадцатым выходом командного коммутатора, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с общей шиной, второй вход второго элемента ИЛИ является девятым выходом командного коммутатора, выход второго элемента ИЛИ является шестым входом адресного коммутатора, выход первого RS-триггера является (8k+2)-м входом ключевого блока, где k=0,1,...,M, M - число каналов, выход второго RS-триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И и является (4M+4k+2)-м входом ключевого блока, где k=0,1,...,M, M - число каналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2