Устройство для приоритетного прерывания программ

 

т" оба ". и "; . г t уев т ц, -ои, 7: г, ОП ИСАНЙЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических республик (») 481897;

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено31.12.71 (21)1731901/18-24 с присоединением заявки № (б1) M. Кл. G 06) 9/18

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет. 7 (43) Опубликовано 25.08.75 Бюллетень,1не 31 (Я) УДК681.326..3(088.8) (45) Дата опубликования описания 18.11.75

А.С. Подаков и Г. С. Коденский (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИОРИТЕТНОГО ПРЕРЪ|ВАНИЯ

ПРОГРАММ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в модульных или мультипроцессорных вычислительных системах.

В устройствах прерывания программ мо-. дульных вычислительных систем наряду с задачей обеспечения выполнения оптималь-; ной процедуры прерываний возникает не менее важная задача организации временных

У межмодульных связей — связей между мно- |О жеством прерываемых и прерывающих модулей.

В известном устройстве прерывания реализуется оптимальная процедура прерываний — первоочередное удовлетворение запросов |5 на прерывание самой высокой категории за счет первоочередных прерываний йроцессоров, . обрабатывающих программы с самым низким приоритетом, благодаря чему максимизируется общий "вес» величин приоритетов всех ре-0 шаемых задач.

Процедуре прерываний предшествует подготовка процесса прерываний, смысл которой сводится к следующему. Каждый пре pHB810L ß MOtlfJtB CBHGBH C устройством Вре-25 рывания через контроллер ввода — вывода

} (микропроцессор, выполняющий специальные команды) . Каждый контроллер просматривает все запросы прерываний, поступаюшие от связанных с ним прерывающих модулей, и выбирает запрос с самым высоким приоритетом прерываний. Сканирующие схемьт устройства, таким образом, опрашивают не прерывающие модули, а связанные с ними контроллеры. Если несколько контроллеров имеют один и тот же наивысший приоритет прерываний, то для последующего просмотра выбирается один из них, согласно некоторой упорядоченной системе связи.

Из-за такой последовательной и двухступенчатой схемы назначения увеличены апцаратурные затраты, время реакции и время потерь.

Коммутация выбранной пары модулей— прерывающего и прерываемого — осуществляется по специальной подпрограмме, что так же связано с непроизводительными затратами времени.

Бель изобретения — повышение быстродействия и упрощение устройства. !

481897

Сущность изобретения заключается в том, что в нем реализован процесс анализа состояний, распространяющийся в реальном масытабе времени одновременно на все прерываемые и прерывающие модули, в результате чего автоматически выполняется оптимизация процедуры прерываний, т. е. первоочередное удовлетворение одного из запросов с наивысшим приоритетом за счет первоочередного прерывания одной g из программ, обладающей самым низким приоритетом. Одновременно с формированием сигнала прерывания автоматически {без

Р какого-либо вмешательства программиста) устанавливается двухсторонняя многоканаль- )б ная связь между назначенной парой модулей.

Такая связь сохраняется до тех пор, пока небудет исчерпана программапрерывакий для выбранной пары модулей. Наряду с этим в устройстве некоторые такты обменов ин- 20 формацией,следующие за самым первым, по ,которому былазапушена программа прерываний, могут задержаться за счет организации новых прерываний по более высоким уровням приоритета. Благодаря этому в 25 системе автоматически поддерживается максимальный общий "вес" величин приоритетов всех решаемых задач.

Кроме того устройство работает таким образом, что если возникает одновременно 30 несколько запросов одного и того же уровня приоритета на прерывание программ, то очередность назначения прерываний устанавливается случайно.

Для организации процесса прерываний и двухсторонней связи между выбранными парами модулей в устройстве используются два шифратора, один дешифратор, две группы разноприоритетных блоков коммутации, прерывающих и прерываемых (по одному бло-0 ку на каждый модуль системы), соответст венно две последовательные цепочки двухвходовых схем совпадении, образующих замкнутую цепочку очередности прерываний, }а также две группы приемопередающих 4" схем совпадения.

На чертеже приведена схема устройства дли приоритетного прерывания программ. модульной вычислительной системы, состоящей из трех прерывающих и трех прерываемых модулей.

Схема устройства содержит две группы блоков- коммутации; прерывающих l l 1 3 (левых на схеме) и прерываемых 14-16 (правых на схеме); схемы совпадения 21-б..

26, образующие замкнутую цепь; адресные выходы 31, 31, ..., 33 блоков коммутации; разрешающие входы 41, 42

I 46 и запрещающие выходы 412, 42,..., 91

I

46 блоков коммутации; группы приемо2 передающих схем совпадения 51 — 56, 61 — 66; н ины 71 — 76, фиксирующие уровень приоритета прерывания; группы адресных схем совпадения 81 —. 83, приемо-передающие кодовые шины 9, 10; адресную шину 11; шифратор 12 адресов прерывающих модулей; дешифратор 13 и шифратор 14 адресов прерываемых модулей; шины 15 блокировки схем совпадения; схему совпадения 16; выход 17 устройства; вход 18 устройства; вход 191 — 19@, 201 - 203 устройства; выходы 211

216 устройства„

Равноприоритетные выходы шин 71—

73 прерывающих модулей подключены к

21 31

°" 1 3 1 1 3 2 1 3 3) трех блоков коммутации

ll -13, каждый из которых анализирует .свой приоритет и имеет адресные выходы., Адресные выходы прерывающих блоков коммутации образуют входы шифратора 12 адресов прерывнющих модулей. Аналогично равноприоритеные выходы шин 7 -7 прерываемых модулей образуют входы блоков коммутац тации прерываемых модулей, выходы которых образуют входы шифратора 14 адресов прерываемых модулей.

Каждый блок коммутации, например ll, содержит один разрешающий вход 41 и один запрешаюший выход 41, которые

2 соединены с соответствующими схемами. совпадения 2, образующими замкнутую це.1 почку очередности формирования сигналов прерываний.

Работает устройство следующим образом.

Допустим поступил сигнал на прерывание от третьего модуля с самым высоким приоритетом, равным 1. При этом окажется возбужденным вход 11 верхнего левого блока коммутации ll. Если другие шины этого блока коммутации не возбуждены, то возбудится выход 3 1, что приведет

\ к возбуждению выхода 123 шифратора 12, и будет подан сигнал запрета с выхода 41

2 блока коммутации на вход схемы совпаде- ния 21.

Благодаря этому запрет последовательно распространцтся на все включенные блоки

12 и 13 прерывающих модулей, приоритет которых ниже. Однако входы схемы совпадения 16 будут разрешенными. Допустим, что среди прерываемых модулей самый низкий приоритет решаемой задачи — приоритет, равный 3, принадлежащий прерываемо-. му модулю, которому соответствуют схемы 55, 65. При этом на вход 45 пре1 рываемого блока коммутации 15 с приоритетом 3 поступает сигнал, а выход 45 1

481 897

30 этого блока запрешает работу всех выше- включенных прерываемых блоков коммутации. Поэтому в блоке 15 возбудится только адресный выход прерываемого модуля, так что в шифраторе 14 окажется возбужденным выход 142. Возбуждение выхода

123 шифратора 12 и 142 шифратора 14 служ;.т признаком начала прерывания.

Обмен информацией в процессе прерывания организуется с помошью групп схем совпадения 5, 6 каждого прерывающего и прерываемого модулей (в рассматриваемом примере соответственно 3 и 2-го) и общих для всех групп схем совпадений многоканальных приемо-передающих кодовых шин 9 и 10. Благодаря этому в момент возбуждения адресных выходов шиф раторов 12 и 14 организуется двусторонняя связь между указанной парой модулей.

При этом для передачи информации от прерываюших (прерываемых) модулей в прерываемые (прерываюшие) используется обший вход 18, подклкчаемый к блоку

:тактовых импульсов. В устройстве применена экономичная (по затратам времени) двухтактная схема работы. В первом такте - такте прерывания возбуждаются шины

7 прерываюшах модулей, осушествляется назначение прерываемого модуля по сигналу от прерывающего и подготавливаются цепи обмена информацией между выбранными модулями. Во втором такте (такте обмена) производится обмен информацией.

Одного такта обмена для организации прерывания недостаточно. Число тактов обмена должно быть произвольным. Чтобы обеспечить такую возможность, не блокиру такты прерываний для других модулей, которые могут быть более высокой категории, в устройстве предусмотрена возможность после первого такта обмена с выбранным прерываемым модулем все последуюшие такты обмена с ним организовывать по адресу этого модуля. Для этого йспользуются схемы совпадения 8, шина 15 блокировки всех прерываемых блоков коммутации, осушествляемой подачей запрета на вход схемы совпадения 16, адресные шины 11 и дешифратор 33 кода адреса прерываемого модуля, Выходы дешифратора 13, подключенные ко входам шифратора 14, образуют адресные выходы, управляющие работой приемопередающих групп схем совпадения 5 и 6 прерываемых модулей.

Работа этой части организована следуюшим образом. В первом такте обмена код адреса прерваннаго модуля заносится в соответстЪ вуюший регистр адреса прерываюшего моду6 ля (на чертеже этот регистр не показан).

Поскольку код адреса любого из прерываемых модулей является нулевым, этот признак используется для организации блокировки схемы совпадения 16 по шинам 15. В один из последующих тактов обмена, разрешенных устройством для данного прерывающего модуля, код адреса прерываемого модуля возбуждает одну из требуемых шин.

Благодаря этому организуется непосредственная адресация прерывающего модуля к прерываемому, что обеспечивает возможность обмена. Если у прерываемого модуля информация для передачи прерываюшему модулю не подготовлена, организуется повторная проба обмена по аналогичной схеме. Этот процесс автоматически повторяется до полного завершения программы прерывания.

В реальных условиях работы всякой модульной вычислительной системы оказываются периоды, когда прерывания отсутствуют.

Чтобы исключить потери времени в системе за счет неиспользования тактов прерывания, предусмотрен выход 17, невозбужденное состояние которого указывает на отсутствие запросов на прерывания. При этом, если в такте обмена шина, подключенная к выходу

17, не возбуждена, то следующий за ним такт прерывания используется для работы модулей по „индивидуальным программам.

Предмет изобретения

Устройство для приоритетного прерывания программ, содержащее шифратор, группы приемо-передающих схем совпадения, входы и выходы которых соединены с соответствующими входами и выходами устройства и приемо-передающими кодовыми шина-!

40 ми, группы адресных схем совпадения, входы ткоторых подключены к соответствующим входам устройства, а выходы соединены с адресной шиной„о тли ча юше ес я тем, что, с целью повышения быстродействия

45 и упрошения устройства, в него введены прерывающие и прерываемые блоки коммутации и последовательно соединенные схемы совпадения, причем равноприоритетные входы сигналов прерываний устройства соединены

50 с соответствующими по приоритету входами прерывающих и прерываемых блоков коммутации, адресные выходы прерываюших блоков коммутации соединены с соответствуюшими входами первого 4ггифратора, выходы

55 которого подключены к соответствующим входам группы адресных схем совпадения и группы приемо-передающих схем совпадения, адресные выходы прерываемых блоков коммутации соединены соответствую60 шими входами второго шифратора, другие

4&1 89 7 входы которого подключены к выходам де- шифратора, входы которого подключены к адресной шине, выходы второго шифратора

I подключены к соответствующим входам группы приемо-передающих схем совпадения, выход каждой схемы совпадения, один из входов которой соединен с запрещающим выходом соответствуюших прерывающего и прерываемого блока коммутации, подключен к разрешающему входу последующего блока коммутации, адресная шина соединена с входом одной из схем совпадения, вход последовательного соединении которой подклк чен к выходу уст вйства.

:e

Редактор.. Е,Гончар, Техред; Н.Ханаана Корректор ð

Заказ Изд. М фР тираж Р® Подписное

ЦНИИПИ Государственного коиитета Совета Министров СССР по ледам изобретений и открытий

Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

ППП „Патент" Москва, Г-59, Бережковская наб., 24