Устройство для обработки информаций

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (-1) 444I84 (61) Зависимое от авт. свидетельства(22) Заявлено Х9. 08. 7I(21) I690244/Х8-24 (51) М. Кл.

Гасударственный комитет

Соната Министров СССР ио делам изаоретений н открытий

9 06 т" 9/I8 с присоединением заявки (32) ПриоритетОпубликовано 25.09.74 Бюллетень М 35

Дата опубликования описания Х5.Х2.74 (5З) ДК 68Х.32 ЗХ (088.81 (72) Авторы изобретения

Ю.Н. Глухов и О.М.Шатохин

Институт Электронных управляющих машин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в универсальных и спе -циализированных вычислительных машинах (ПЗМ).

Современные цифровые вычислительные машины и системы состоят из большого количества асинхронно ра ботающих устройств, обрабатывающих, хранящих или передающих информацию. о, Общее управление .такой системой осуществляется обрабатывающим устройством, работающим по программе. В целях получения оптимального соотношения между производительностью 15 и стоимостью для @алых и средних систем оказывается предпочтительным использование ресурсов обрабатывающего устройства <т.е.регистров, сумматора и т.п.} для выполнения о некоторых функция устройств, передающих информацию (устройств ввода-вывода). Специфика организапии взаимодействия very обрабатываю цими устройствами и автономно ра- 25

2 ботающей аппаратурой устройств ввода-вывод (называемой, в дальнейшем, блоками ввода-вывода) заключается в том, что обрабатывающее устройство и блоки ввода-вывода ра-. ботают асинхронно по отношению друг к другу. Кроме того, в большинстве обрабатывающих устройств современных ЗВМ используется микропрог ммное управление причем за один цикл работы устройства совмещается выполнение текущей микрокоманды и выборка из памяти следующей микрокоманды. Дальнейшее усложнее взаимодействия имеет место в случае наличия в составе обрабатывающего устройства регистров и триггеров, состояние которых меня-. ет кажный цикл работы такого устройства и может быть опрошено блоком микропрограммного управления для формирования адреса следующей микрокоманды.

Известна система, в состав

1соторой входят автономные устрой444I84

3 ства (блоки) ввода-вывода, каждое из которых может обмениваться информацией с устройством хранения (оперативной памятью) через центальное обрабатывающее устройство. ждый из блоков ввода-вывода выставляет один или несколько запросов с различным приоритетом, которые анализируются специальной аппаратурой обрабатывающего устройства. та же аппаратура осуществляет определение наиболее. приори тетного запроса и определение момента начала обработки такого приоритета. В соответствии с выделенным запросом в обрабатывающем устройстве осуществляется формирование адреса микрокоманды, соответствующей выделенному запросу, и блокирование приема в регистр микрокоманды информации из памяти микрокоюнд,,адрес которой был сформирован в йредьдущем такте работы устройства. При этом в регистр микрокоманды заносится нулевая информация во все разряды. Такая микрокоманда не задает никаких действий в устройстве и тем самым осуществляет холостой цикл, в течение которо-, го специальные схемы запоминают адрес той микрокоманды, прием которой в регистр микрокоманды был заблокирован, а также содержимое некоторых других регистров, например регистра адреса блока хранения (сверхоперативной памяти), входящего в состав обрабатывающего устройства. Тактовые сигналы в основные блоки устройства в холостом цикле не поступают.

Аналогичный холостой такт осуществляется по окончании выполне . ния микропрограммы обработки запроса от блока ввода-вывода, в течение которого также блокируется подача тактов в основнйе блоки обрабатывающего устройства и осуществляется восстановление адреса за-. помненной микрокоманды, а также другой информации, относящейся к прерванной микропрограмме.

Наличие холостых тактов при переключении аппаратуры устройства для обработки информации из режима обработки информации в режим обработки запросов ввода-вывода и обратно снижает общую производительность системы, особенно, в случае частых запросов. Как правило, наиболее часто выполняемые микропрorðàììû каналов, весьма коротки 4-ТО микрокоманд}. Кроме того, наличие нулевых комбинаций в каждом поле микрокоманды как .

4 нерабочих (они не..должны вызывать управляющих сигналов в системе) ведет к увеличению разрядности памяти микрокоманды и ее выходного

5 регистра.

Известно также микропрограммное обрабатывающее устройство, в котором адрес следующей микрокоманды формируется по результату

lo выполнения текущей. Это позволяет при функционированйи устройства не учитывать спецйфику триггеров и регистров, состояние которых изменяется каждый машинный цикл.

Этим устройствам свойственно наличие памяти микрокоманд большой разр ности. ель изобретения — повышение ю быстродействия устройства и сокращение оборудования.

Предложенное устройство отли. чается от известных тем, что в него введен буферный регистр, соеди 5 ненный по первому входу с выходом блока управления записью, входы которого подключены соответственно ко второму выходу блока анализа и .к третьему выходу блока микропрог, раммного управления, первый выход буферного регистра соединен с четвертым входом блока микропрограммного управления и с входом блока триггеров и регистров, выход котоoro подключен к второму входу буерного регистра, третии вход и второй выход которого соединены соответственно с выходом арифметикологического блока.

На чертеже изображена схема

40 предложенного устройства для обработки данных.

Устройство содержит арифметико-логический блок I, блок 2 ввода-вывода, блок 3 хранения дан45 ных, блок 4 микропрограммного управления, блок 5 анализа запросов, блок 6 триггеров и регистров, регистр 7 микрокоманды, буфернйй регистр 8, блок 9 управления записью. Выход арифметико-логического блока связан с входом блока 2 ввода-вывода и входом блока Э хранения данных. Выход блока вводавывода подключен к первому входу блока 5 анализа запросов, второ вход которого связан с первым выходом регистра 7 микрокоманды, второй выход которого подключен к первому входу блока 4 микропрограммного. управления, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом арифметико-логического блока I и первым может выставить одии из нескольких запросов. Каждый запрос имеет определенный приоритет. Устройство для обработки информ.ции в каждом цикле своей работы анализирует иаличие запроса иа обслуживание ж выделяет кз иих иаиболее приоритетный. Эту функцию выполияет блок айалжза запросов. При иекаторых своих состояииях, например в иачале выполнения микропрограммы обработки запроса иа обслуживание,. могут быть замаскированы все запросы на обслуживание. Это может быть осуществлено, например, специальным разрядом микрокоьв.йды.

В случае отсутствия указайных запросов или наличия замаскированных запросов поведения устройства для обработки информации в текущем цикле, а также адрес следующей яикрокоманды задается текущей микрокомандой, выбранной на регистр микрокоманды 7.

B случае условного рмирования адреса следующей ыпрокоманды опрашиваются состояния регистров и триггеров 6.

При наличии незамаскированного запроса (с наибольшим приоритетом) при помощи блока 5 анализа запросов блокируется нормальное формирование адреса следующей микрокоманды по указаниям текущей микрокоманды и формируется адрес

55

5 выходом блока анализа запросов.

Выход блока микропрограммного управления подключен к входу регистра микрокоьанды. Первый вход буферного регистра 8 соединен с вы- s ходом блока 9 управления записью, входы которого подключены соответственно ко второму выходу блока, анализа запросов и третьещ выходу регистра миркокоманды. йер- о вый выход буферного регистра соединен с четвертым входом блока микропрограммного управления и со входом блока триггеров и регистров, выход которого подключен ко 15 второму входу буферного регистра, третий вход и второй выход которо:го соединены соответственно со входом и выходом авиймети со-логического блока, к другим входам ко 2о торого подключены выходы нлока ввода-вывода и выход блока хранения данных.

Работает устройство для обработки информации следуяцим образом.25

Блоки ввода-вывода выставляют запросы на обслуживание в любой момент времени, причем каждый блок

6 микрокоьанды, соответствующе запросу. Микрокоюнда, выбранная яз памяти на регистр мйкрокомьнд 7, выполняется полностью. По окончании выполнения текущей микрокоманды блок анализа запросов осуществляет запись состояния регистров и триггеров 6 в буферный регистр

8 при помощи блока 9 управления записью.

В следующем цикле работы уст ройства для обработки данных будет выполняться первая микрокоманда ьикропрограиы обработки принятого запроса на обслуживание.

Адрес второй ьикрокоьанды определяться предыдущей первой микрокомандой, которая также блокирует работу блока анализа запросов и блокирует изменение буферного регистра посредством соответствующего управления блоком записи.

Блокирование записи в буферный регистр осуществляется до тех пор, пока информация, храняшряся в буферном регистре йе перепишется через арифметика-логический блок в блок хранения данных. По окончании этои процедуры очередная выцолняеьая микрокоманда, находящаяся в регистре микрокоьанды, может снять блокировку работы блока анализа и разрешить тем самым обработку нового запроса на обслуживание. Таким образом управ" ление моментом обработки запросов от блока ввода-вывода осуществляется микропрограммно, причем возможна многоуровневая обработка, когда более приоритетныи запрос прерывает микропрограмму обслуживания запроса более низкого прио. ритета.

По окончании выполнения микропрограммы обслуживания запроса информация из соответствующих ячеек блока хранения через арифметико-логический блок передается в буферный регистр, а затем в блок триггеров и регистров. Управление этими передачами осуществляется одной или несколькими микрокомандами, в зависимости от конкретной структуры устройства для обработки данных.

На время передачи инфорьации из блока хранения в блок триггеров и регистров микрокомандами, осуществляющиы эту передачу,происходит также запрет работы блока анализа запросов .

Наряду с инфорьацией о теку щем состоянии блока триггеров и, 7 регистров в блоке хранения данных хранится также адрес микроковинды прерванной микропрограммы °

Средства фиксации такого адреса и пути его передачи в блок хранения и обратно на чертеже не указаны. Управление такой передачей может осуществляться микропрограммно.

В соответствии с указанными правилами функционирования микропрограммного устройства сначала происходит восстановление адреса прерванной микропрограммы, а в следующем цикле устройства— восстановление содержимого блока триггеров и регистров, которые меняют свое состояние каждый цикл.

В предлагаемом устройстве устраняется необходимость в холостых циклах при переходе из режима обработки данных в режим обработки запросов по вводу-выводу, что позволяет существенно увеличить общую производительность системы по сравнению с известными устройствами и поднять пиковую (максимальную) скорость работы блоков ввода-вывода. Затраты на дополнительно вводимое оборудование (буферный регистр, блок записи и несколько ячеек в блоке хранения данных) являются существенно меньшими по сравнению с известными устройствами, в которых утраивается или учетверяется разрядность памяти микрокоманд. Создание постоянном памяти большой разрядности (I00-200 разрядов) с быстродействием, необходимым для устройства обработки данных, заданной производительности, может оказаться невозможным йли повлечет за собой высокую стоимость устройства.

ПРЕДЬЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство для обработки инs ф о р м аци и, содержащее арифметикологическйй блок, соединенный с блоком ввода-вывода и блоком хранения данных, блок микропрограм:много управления, блок анализа . щ запросов, блок триггеров и регистров, регистр микрокоманды, причем выход блока ввода-вывода подключен к первому входу блока анализа запросов, второй вход д которого соединей с первым выходом регистра микрокоманд, второй выход которого подключен к первому входу блока микропрограммного управления, второи и треgo тий входы которого соединены соответственно с выходом арифметико-логического блока и первым выходом блока анализа запросов, выход блока микропрограммного 5 управления подключен ко входу регистра микрокоманды, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и сокращения оборудования, i него введен буферный регистр, соединенный по первому входу с выходом блока управления записью, входы которого подключены соответственно ко второму выходу блока анализа запросов и к третьему зб выходу блока микропрограммного управления, первый выход буферного регистра соединен с четвертым входом блока микропрограммного управ4 ления и со входом блока триггеров и регистров выход которого подключен ко второму входу буферного регистра, третий вход и второй выход которого соединены соответст4> венно с выходом и входом арифметико-логического блока.

Сос1авитель Д pgggQQ

Редактор g уо ТехредЯ рдддрщ Корректор Е«ПВТДОВЙ ь

Заказ фДЗ Изд.,М $6/ тираж 624

Подписное

ЦНИИПП Государственного комитета Совета Министров СССР по делана изобретений и открытий

Москва, 1 l3035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент>, Москва, Г-59, Бережковская наб., 24