Коммутационный регистровый элемент
ОПИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
111 503235
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заяьлсно 07.12.73 (21) 1976460/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 15.02.76. Бюллетень Х«6
Дата опубликования описания 26.07.76 (51) М. Кл 2 б 06F 7/00
Государстееиимй комитет
Совете Мииистрое СССР по лелем изобретений и открытии (53) УДК 681,325.65 (088.8) (72) Автор изобретения
А. В. Каляев
Таганрогский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) КОММУТАЦИОННЫЙ РЕГИСТРОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ
Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения плоских самонастраивающихся коммутационных регистровых структур, а также для построения однородных вычисли- б тельных структур.
Известен коммутационный регистровый элемент, содержащий две ячейки памяти, блок коммутации и управляющий регистр, который настраивает блок коммутации на заданные - lo соединения. Настройка осуществляется путем занесения в управляющий регистр соответствующего управляющего кода.
Для образования в коммутационной регистровой структуре каналов связи необходимо настраивать каждый в отдельности коммутационный регистровый элемент, входящий в структуру. B процессе настройки коммутационной регистровой структуры отсутствует возможность выявления занятых коммутацион- 20 ных регистровых элементов, которые входят в ранее образованные каналы связи, а также отсутствует возможность априорного выявления тупиковых зон структуры, окруженных полностью занятыми элементами. Помимо 25 этого, для настройки коммутационной регистровой структуры, состоящей из подобных элементов, требуется сложная внешняя система управления.
На основе методов логического синтеза мо- 30 гут быть синтезированы блоки, которые реализуют функции распространения соединений, местные и выходные функции фиксирования соединений, выходные функции занятости коммутацонных регистровых элементов в коммутационной регистровой структуре, а также блок местного управления настройкой коммутационного регистрового элемента.
Целью изобретения является создание автоматического коммутационного регистрового элемента (АКРЭ), имеющего повышенную надежность и расширенную область применения. Для достижения этой цели входы блока реализации функций распространения соединены с выходами ячеек памяти, управляющего регистра и блока местного управления, входы блока реализации местных функций фиксирования соединены с выходами блока реализации функций распространения и блока местного управления того же элемента и с выходами блоков формирования выходных функций фиксирования соседних элементов, входы блока формирования выходных функций фиксирования соединены с выходами управляющего регистра того же элемента и с выходами блоков формирования выходных функций фиксирования соседних элементов, входы блока формирования выходных функций занятости соединены с выходами управляющего регистра того же элемента и с выхо503235
Y„(3,/52) У„, » 21 — — (1 «/ -1 1)» 21 1
» 22 - - (\/1 =2) У22 °
1 1 11 V =2i 122
=2 =1» 21 \/".2» 22
Так как в коммутационном регистровом элементе исключается образование управляющих векторов У = У««У»У2«У22 = 1010; 1110;
0101; 1101; 1011; 0111 и 1111, которым как и в случае основного нулевого сигнала разъединения Y = 0000 соответствует разъединение входов и выходов элемента, то отпадает необходимость вводить в функции коммутации множители (Y«2QY22) и (У««\/У2«), предназначенные для образования разъединения входов и выходов элемента при указанных управляю65 щих векторах.
3 дами блоков формирования выходных функций занятости соседних элементов.
Указанные соединения позволяют производить настройку коммутационной регистровой структуры на заданные каналы связи без индивидуальной настройки элементов, лишь за счет подачи на все коммутационные регистровые элементы структуры вначале одинаковых сигналов распространения, а затем одинаковых сигналов фиксирования. При этом функции занятости исключают прохождение образуемых каналов связи по ранее занятым ячейкам, а также попадание каналов связи в тупиковые зоны, окруженные занятыми ячейками.
В результате на основе автоматических коммутационных регистровых элементов может быть построена полностью автоматическая самонастраивающаяся однородная коммутационная регистровая структура.
Вспомогательные функции распространения, фиксирования и занятости, реализуемые в ка;кдом коммутационном регистровом элементе, определяются следующим образом.
Функции распространения соединений необходимы для автоматического построения дерева соединений, которое образует каналы связи заданного входа коммутационной регистровой структуры со всеми ее свободными выходами. Каждая функция распространения определяет одну составляющую вектора управления Y" = У«1 Y»" Y»": Угг" коммутационного регистрового элемента. Функция распространения зависит: от сигнала построения дерева соединений R, одинакового для всех элементов; от сигналов распространения соединений r> и r2, которые представляют собой единицы, находящиеся в вершинах ветвей дерева и продвигающиеся по мере роста дерева во вновь присоединяющиеся к его вершинам элементы; от составляющих вектора управления Y = Yl«У«2У21У22, который настраивал элемент до начала построения дерева на образование каналов связи:
У«1 — Ф«гг » 21 «/ » 11
У12 — 1» 22 \/ «12
Yg«: — Qr2 Y„Q Y
» 22 — — Ж1 2» 12 «1/ » 22
Фунции фиксирования соединений выделяют из дерева соединений, образованного функциями распространения соединений, лишь те каналы связи, которые соединяют заданный вход коммутационной регистровой структуры с заданными ее выходами. При этом выделенные каналы связи фиксируются, а все остальные каналы связи, входящие в данное дерево, ликвидируются путем сброса соответствующих элементов в нулевое состояние. Каналы связи, которые были образованы ранее до построения данного дерева, при сбросе сохраняются. Перечисленные операции
З0
45 реализуются в коммутационном регистровом элементе следующими местными функциями фиксирования соединений:
Y„= (S\/Я,) У11, Здесь $ — сигнал настройки на фиксирование каналов связи одинаковый для всех элементов; «и — входные функции фиксирования, поступающие от последующих коммутационных регистровых элементов, через которые проходят образуемые каналы связи, на вход данного элемента.
Для настройки на фиксирование необходимых каналов связи предыдущих по отношению к данному коммутационных регистровых элементов в последние передаются выходные функции фиксирования и 2, образуемые в данном элементе:
Чтобы исключить образование связей коммутационного регистрового элемента с уже занятыми соседними элементами и для исключения попадания образуемых каналов связи в тупиковые зоны коммутационной регистровой структуры, окруженные полностью занятыми ячейками, в каждом коммутационном регистровом элементе вырабатываются функции занятости данного элемента 21 «и 2112. 1 91» 21 «/ 2» 221
Здесь ««1«и ср2 — функции занятости, вырабатываемые соседними элементами, на вход которых подключены выходы данного элемента.
Функции коммутации коммутационного регистрового элемента зависят от функций занятости соседних элементов «р«и «рг.
Т вЂ” «P1 (Y11 Y21X1 V Yi l Y21XI 2 2(»12»22 1/ »12»22 )
503235
Управляется коммутационный регистровый элемент с помощью внешних сигналов управления Р> и Р>, которые определяют сигналы построения дерева соединений R, настройки на фиксирование каналов связи S и приведение элемента в нулевое состояние С в соответствии со следующими функциями:
R =P,Р„
С= — P,Р,.
Если ввести обозначения векторов:
Х = Х Х вЂ” вектор входной информации коммутационного регистрового элемента, 1" = T Y — вектор выходной информации, (У яУ Уяя управляющий вектор элемента, r = r r> — вектор сигналов распространения соединения, (= F
У"" = f" (R>r> У) — функции распространения, У = f (S>gi У" ) — местные функции фиксирования, (= Ф (У) — выходные функции фиксирования, = Ф (р y) — выходные функции занятости, T = F (y X< Y) — функции коммутации, R(P), S(P), С(Р) — сигналы настройки.
На фиг. 1 изображена функциональная схема коммутационного регистрового элемента с условными обозначениями информационных и управляющих каналов; на фиг. 2 — структура передачи данных между блоками коммутационного регистрового элемента; на фиг. 3 варианты настройки АКРЭ при управляющем сигнале настройки; на фиг. 4 — варианты образования сигналов занятости АКРЭ; на фиг. 5 — варианты настройки АКРЭ при управляющем сигнале фиксирования.
Коммутационный регистровый элемент (фиг. 1) имеет два информационных входа Х> и Х, по которым передаваемая информация чоступает в данный элемент из соседних элементов, и два информационных выхода 1 и
1, по которым передаваемая ипформаi. гя направляется в соседние элементы. В пространственном отношении направления движения информации X>1"> и Х 1"> взаимно перпендикулярны.
Кроме информационных входов и выходов, автоматический коммутационный элемент имеет управляющий вход Р, по которому поступают сигналы настройки элемента на построение дерева соединений и сигналы настройки на фиксирование каналов связи.
Входы и Eq и выходы и предназначены для передачи от элемента к элементу сигналов фиксирования каналов связи, а входы
V и V и выходы ф и ф для передачи сигналов занятости элементов.
В ячейках памяти 1 и 2 хранится подлежащая коммутации информация, которая поступает в них из соседних элементов по информационным входам Х и Х . Для образования соединений информационных входов и выходов элемента предназначен блок коммутации
3, который настраивается на определенную коммутацию под воздействием управляющего вектора У, хранящегося в управляющем регистре 4.
Блок 5 реализации функций распространения служит и для выработки управляющего вектора У", позволяющего автоматически настраивать коммутационный регистровый элемент на построение дерева соединений.
Блок 6 необходим для формирования местных функций фиксирования, с помощью которых элемент настраивается на образование заданных каналов связи. На выходе блока 6 вырабатывается соответствующий управляющий вектор У, заносимый в управляющий регистр 4. Сигналы фиксирования каналов связи и, передаваемые от данного элемента к соседним, вырабатываются блоком 7 формирования выходных функций фиксирования.
Для формирования сигналов занятости, передаваемых от данного элемента к соседним, служит блок 8 формирования выходных функций занятости, который воспроизводит выходные функции занятости ф и ф .
Блок 9 местного управления в зависимости от внешнего сигнала управления Р вырабатывает либо сигнал R настройки элемента на построение дерева соединений либо сигнал S настройки элемента на фиксирование заданных каналов связи, либо сигнал С, необходимый для приведения элемента в нулевое состояние. Каждый из сигналов подается одновременно на все элементы самонастраивающейся коммутационной регистровой структуры.
Структура передачи данных (фиг. 2) повторяет схему АКРЭ (фиг. 1) с той лишь разницей, что вместо отдельных функций и переменных, используемых в последней, на фиг. 2 используется векторное представление всех указанных величин в соответствии с ранее введенными обозначениями векторов. Это позволяет упростить описание передачи инфор503235 мации и управляющих сигналов на входах, выходах и внутри АКРЭ.
Работа автоматического коммутационного регистрового элемента распадается на три этапа: этап настройки на построение дерева соединений, этап настройки на фиксирование каналов связи и этап работы элемента в режиме передачи информации. При перестройке автоматической коммутационной регистровой структуры на другую схему коммутации вводится один дополнительный этап — этап сброса всех элементов в нулевое состояние, при котором все входы и выходы каждого элемента разъединены.
На этапе настройки коммутационного регистрового элемента на построение дерева соединений устройство функционирует следующим образом (фиг. 2). На вход блока местного управления 9 поступает внешний управляющий сигнал настройки P = 10, вырабатывающий сигнал построения дерева соединений
R = 1. Одновременно на входы ячеек памяти
1 и 2 по каналу Х поступает от соседних элементов вектор сигналов распространения соединений r. Если до этого коммутационный регистровый элемент был настроен на определенную коммутацию, отличную от нулевой, то в регистре управляющей информации к данному моменту находится соответствующий управляющий вектор Y. Сигнал построения дерева соединений R, вектор сигналов распространения соединений и управляющий вектор Y поступают на входы блока 5, который вырабатывает управляющий вектор У", предназначенный для настройки элемента на коммутацию, обеспечивающую построение дерева соединений. Управляющий вектор У" заносится через блок 6 (без изменения вследствие
S = О) в управляющий регистр 4, а предыдущий управляющий вектор У при этом стирается. В это же время от соседних элементов, с которыми соединен данный элемент, поступает вектор входных функций занятости q>, который подается на блок коммутации 3. Одновременно на тот же блок 3 поступает управляющий вектор У" . В результате блок коммутации осуществляет соответствующее соединение входов и выходов АКРЭ.
Варианты возможной настройки автоматического коммутационного регистрового элемента представлены на фиг. 3. Здесь пунктиром изображены соединения, которые существовали до настройки элемента, а сплошными линиями — соединения, которые появляются после настройки (при этом соединения, существовавшие ранее, до настройки, сохраняются). В заключение этапа настройки АКРЭ на построение дерева на входы блока 8 подается управляющий вектор У и вектор входных функций занятости р, а на выходе его вырабатывается вектор выходных функций занятости. Возможные варианты формирования выходных функций занятости изображены на фиг. 4, где черными кружками показаны сигналы занятости на входах и выходах АКРЭ, 5
8
На этапе фиксирования каналов связи работа автоматического коммутационного регистрового элемента (фиг. 2) протекает следующим образом.
На вход блока 9 местного управления поступает внешний управляющий сигнал настройки Р = 01, в результате чего на выходе блока
9 вырабатывается сигнал настройки на фиксирование заданных каналов связи S = 1. Одновременно на соответствующие входы АКРЭ поступает от соседних элементов (или извне) вектор входных функций фиксирования. Сигнал настройки S и вектор входных функций фиксирования подаются на входы блока 6, реализующего местные функции фиксирования.
Одновременно на входы блока 6 из блока 4 через блок 5 поступает (без изменений при прохождении блока 5 вследствие R = О) управляющий вектор У ", выработанный блоком
5 на предыдугцем этапе настройки АКРЭ. В результате блок фиксирования 6 вырабатывает окончательный управляющий вектор У, позволяющий образовать заданные каналы связи, который заносится в управляющий регистр
4. При этом ранее хранимый в регистре 4 вектор У" стирается. Вектор управления У и вектор входных функций занятости ср поступают на входы блока коммутации 3, который вырабатывает соответствующие каналы связи между информационными входами и выходами
АКРЭ. Варианты настройки АКРЭ при сигнале фиксирования S = 1 приведены на фиг. 5.
B этот же период времени управляющий вектор У и вектор входных функций занятости р направляются на входы блока 8, на выходе которого образуется вектор выходных функций занятости ф направляемый в соседние элементы. Наконец, одновременно на входы блока 7 поступают управляющий вектор У и вектор входных функций фиксирования, а на выходе блока 7 формируется вектор выходных функций фиксирования q, который направляется в соседние элементы, подключенные на информационные входы данного элемента.
В течение третьего этапа автоматический коммутационный регистровый элементы (фиг. 1) осуществляет передачу информации от входов Х1 и Х, к выходам Yi u Yq в соответствии с настройкой схемы коммутации 3, произведенной на двух предыдущих этапах.
На четвертом этапе для приведения коммутационной регистровой структуры в состояние нулевой коммутации на вход блока 9 (фиг. 1 и 2) подается внешний управляющий сигнал
Р =: 00, который вырабатывает сигнал сброса
С =- 1, переводящий все ячейки управляющего регистра 4 в нулевое состояние. В результате все элементы коммутационной регистровой структуры оказываются разомкнутыми и все каналы связи, образованные ранее на предыдущих этапах ликвидируются.
После этого можно заново производить автоматическую настройку коммутационных регистровых элементов структуры на образова503235
10 ние новых каналов связи в соответствии с описанным первым и вторым этапами настройки.
Формула изобретения
Коммутационный регистровый элемент, содержащий ячейки памяти, выходы которых соединены с информационными входами блока коммутации, управляющий регистр, выходы которого соединены с управляющими входами блока коммутации, блок реализации функций распространения, блок реализации местных функций фиксирования, блок формирования выходных функций фиксирования, блок формирования выходных функций занятости, блок местного управления, входы которого соединены с шина ли управления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, входы блока реализации функций распространения соединены с выходами ячеек памяти, управляющего регистра и блока местного управления, входы блока реализации местных функций фиксирования соединены с выходами блока реализации функций распространения и блока местного управления того же элемента и с выходами блоков формирования выходных
lo функций фиксирования соседних элементов, входы блока формирования выходных функций фиксирования соединены с выходами управляющего регистра того же элемента и с выходами блоков формирования выходных
15 функций фиксирования соседних элементов, входы блока формирования выходных функций занятости соединены с выходами управляющего регистра того же элемента и с выходами блоков формирования выходных функ20 ций занятости соседних элементов.
503235
Фцг 5
Состагптель В. Игнатущенко
Техред М. Семенов
Редактор Н. Коган
Корректор О. Тюрина
Типография, пр, Сапунова, 2
Заказ 1972/14 Изд. ¹ 1158 Тираж 864 Подписное
ЦНИИПИ Государствснного комитета Совета Министров СССР по де.чам изобретений и открытий
113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4 5
