Многоканальное устройство сопряжения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ЧЬд !!1 679973 (61) Дополнительное к аат. саид-ву (51)М. Кл.2

G 06 F 3/04 (22) Заявлено 0709.7б (21) 2405485/18-24 с присоединением заявки Ио

) (23) Приоритет

Опубликовано 15,0 8.79 Бюллетень М 30

Дата опубликования описания150879

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 881.325 (088,8) (72) Авторы изобретения

A. Ф. Григорович, Ю. Н. Максименко„А.A. Попов и 3.А. Грейнис (71) Заявитель (54) мнОГОкАЯАльнОе устРОЙстВО сОпРяжения

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к многоканальным устройствам для сопряжения, например, центральных и периферийных процессоров и блоков памяти, и может быть использовано при построении многопроцессорных вычислительных систем.

Известно устройство сопряжения, состоящее иэ многовходовых блоков связи, приданных каждому объединяемому устройству, при этом все блоки связи связаны между собой магистралями обмена по принципу каждый с каж l 1())

Однако такое устройство сопряжения высокопроизводительных устройств имеет следующие недостатки: блоки связи, входящие в устройство сопряжения, ограничивают максимальный размер системы; если набор устройств составляет не максимальный вариант системы, часть аппаратуры не используется; блоки связи не унифицированы и в каждом случае решается вопрос о подключении одного или группы определенных устройств к конкретной схеме, что требует дополнительного оборудования и уменьшает возможность изменения структуры устройства сопряжения; обмену данными через устройство сопряжения предшествует обмен служебной информацией, которая устан авлив ает св язь, что снижает скорость работы устройства.

Наиболев близким к данному изобретению по технической сущности является многоканальное устройство сопряжения, содержащее блоки хранения адреса, входы которых соединены с первой .группой входов устройства, и блок управления коммутацией, а в каждом

15 канале — блок дешифрации блок приориI тета и коммутатор, причем выходы блоков хранения адреса соединены с первыми входами блоков дешифрации каналов, выходы блока дешифрации канала соединены с соответствующими запросными входами блоков приоритетов всех каналов, кроме данного канала, каждый запросный вход блока управления коммутацией соединен с соответствующими выходами блоков приоритета всех,кроме одного, каналов, каждый вход второй группы входов устройства является признаковым входом канала и соединен с соответствующими сигнальными входами коммутаторов всех каналов, кроме

679973 данного канала, выход блока управления коммутацией соединен с управляв- шими входами коммутаторов каналов, а выходы коммутаторов каналов являются выходами первой группы выходов устройства (2). 5

Недостатки этого устройства сопряжения заключаются в непосредственной адресации обменивающихся устройств и передаче сообщений по участкам, начинающихся и оканчивающихся хранящими регистрами, что наряду с дроблением передаваемого массива на множество однопосылочных сообщений, требующих своего пути обмена, снижает производительность устройства сопряжения.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит в каждом канале формирователь запроса и формирователь сигнала блокировки, причем вход формирователя запроса канала соединен с соответствующим входом первой группы входов устройства, первый выход формирователя запроса канала соединен со вторым входом блока дешифрации канала, второй выход формирователя запроса канала соединен с третьим входом блока дешифрации канала, с соответствующим адрес- ЗО ным входом блока управления коммутацией и с соответствующими запросными входами блоков приоритета всех каналов, кроме данного канала, первый вход формирователя сигнала блокиров- 35 ки канала соединен с соответствующими выходами блоков приоритета всех каналов, кроме данного канала, второй вход Формирователя сигнала блокировки канала соединен с соответствующим 4О входом второй группы входов устройства, выходы формирователей сигналов блокировки каналов являются выходами второй группы выходов устройства, а блокирующие входы блоков приоритета каналов являются входами третьей группы входов устройства.

Яа Фиг. 1 приведена структурная схема многоканального устройства сопряжения на фиг. 2 — один из вариантов блоКа дешифрации канала; на

Фиг. 3 — вариант выполнения Формирователя сигнала блокировки канала; на фиг. 4 — пример конкретной схемы формирователя запроса канала.

Многоканальное устройство сопряже- ния (фиг.1) содержит блоки 1-4 хранения адреса, блок 5 управления коммутацией с запросными 6 и адресными 7 входами, группы 8-10 входов, группы

11, 12 выходов, каналы 13-16, каждый 6О иэ которых содержит Формирователь 17 запроса, блок 18 дешифрации со входами 19-21, блок 22 приоритета с запросными входами 23 и блокирующим входом

24, формирователем 25 сигнала блоки- 65 ровки, коммутатор 26 с сигнальными входами 27 и управляющим входом 28.

Блок дешифрации (Фиг.2) содержит элемент И 29, дешифратор 30, элемент И

31, дешифраторы 32, 33, элемент 34 задержки, схему сравнения 35, вход

36, остальные обозначения аналогичны обозначениям по фиг.l, Формирователь сигнала блокировки (фиг.3) содержит входы 37, 38, выход

39, элемент ИЛИ 40, элемент задержки

41, элемент НЕ 42, элемент И 43.

Формирователь запроса (Фиг.4) со" держит группу 44 элементов И, элемвнт

45 задержки, триггер 46, элемент ИЛИ

47, элемент 48 задержки, элементы И

49-51, элементы НЕ 52, 53, элемвнты

54, 55 задержки, схему сравнения 56, регистр 57, группу 58 элементов И, элемент И 59, выходы 60, 61 схемы сравнения.

Устройство может иметь 2"(к

0 — m где m — количество разрядов полного адреса устройства, участвующего в обмене) направлений, свя" эанных. с обменивающимися устройствами и К вЂ” 2 направлений для связи с другими устройствами сопряжения.

Устройство сопряжения работает следующим образом.

УстрОйства, участвующие в обмене через устройство сопряжения, подразделяются программой-диспетчером на ведущие и ведомые. Ведущее устройст» во,,инициируя обмен, формирует адрес устройства сопряжения А(Р), адрес ведомого устройства A(K), подключенного к данному устройству сопряжвния, вид операции обмена (запись/чтение), выдает информацию на шины данных (в случае операции запись ) с задержкой Q и Формирует сигнал подтверждения (синхронизации) от ведущего устройства. Здесь Р— количество разрядов адреса устройства сопряжения, к которому подключено ведомое устройство, К вЂ” количество разрядов адреса ведомого устройства, подключенного к данному устройству сопряжения, Р+ К =m.

Устройство сопряжения анализируя адрес h(P) и собственный Фиэичвский номер, определяет, адресуется ли оно в устройстве данного устройства сопряжения или нет, Если сообщение нв адресуется к устройствам данного устройства сопряжения, то оно с помощью блоков 1-4 транслируется в смежные устройства сопряжения, пока не достигнет требуемого ведомого устройства. Ведомое устройство, получив вид операции и требуемую информацию выполняет указанную операцию и выдает результат, сопровождая его с задержкой t сигналом подтверждения от ведомого устройства.

Ведущее устройство, получив сиг» нал подтверждения, завершает цикл

679973 обмена у себя, устанавливая в исходное нулевое состояние сигнал подтвержения ведомого и с задержкой t сигалы на адресных, информационных и шинах управления, Задержка t< компенсирует максимальный разброс задержек S при передаче сигналов по шинам. Ведомое устройство завершает начатый цикл обмена, устанавливая у себя в исходное нулевое состояние сигнал подтверждения ведомого. Следующий цикл обмена ведущего устройства с данным ведомым устройством возможен лишь по завершении предыдущего цикла обмена в данном ведомом устройстве. Поэтому во время подключения шин обмена в устройстве сопряжения сигнал подтверждения ведомого в подключаемом направлении должен быть нулевым.

Если в предыдущем цикле обмена ведущее устройство обращается в то жв самое ведомое устройство, то следующий цикл обмена совершается по пути, зафиксированному в предыдущем цикле.

Фиксация пути, осуществляемая блоками 17 в каналах 13-16 устройства сопряжения, значительно повышает быстродействие устройства сопряжения в случае обмена массивами. Работа любого блока 17 ограничивается фиксированным временем t я, по истечении которого происходит разрушение зафиксированного пути и представляется возможность другому ведущему устройству начать свой цикл обмена с данным ведомым устройством. Блоки 17 каналов 35

13-16, расчленяя длинные массивы на множество коротких массивов, определяемых величинами t .я, дают возможность оптимальным образом (c точки зрения уменьшения времени обмена) 4О осуществить обмен как длинных массивов так и одиночных сообщений. Кроме того, в пределах времени t,„ воз" можно нескольким ведущим устройствам вести обмен с одним и тем же ведомым устройством по зафиксированному общему пути. Это также увеличивает быстродействие устройства сопряжения в случае обмена одиночными сообщениями.

Другой особенностью устройства сопряжения является принудительное обратное разрушение пути в том случае, если первоначальное сообщение, устанавливающее путь обмена, задержалось в устройстве сопряжения на время, превышающее допустимое. При этом разрушение пути от ведущего устройства до устройства сопряжения, в котором обнаружена недопустимо большая задержка, начинается со стороны данного коммутатора, тем самым обеспечи- 6 вается быстрое разрушение пути и использование ранее занятых участков пути для других сообщений.

Работа устройства сопряжения начи нается с приема сообщения, части ко-, 65 торого поступают на соответствующие входы группы 8 — 10. В схеме сравнения 56 адрес A(m) сообщения, поступающий по входам группы 8, сравнивается с адресом, хранящимся в регистре 57. По сигналу неравенства с выхода 60 схемы сравнейия 56 и по сигналу ВДШ, задержанному элементом задержки 54 на величину времени работы схемы сравнения 56, через элементы И 59, 58 и регистр 57 заносится адрес )1(гп). Одновременно сигнал с выхода элемента И 59 через элемент ИЛИ

47 устанавливает в 0 триггер 46.

Происходит разрушение пути, который был установлен адресом, зафиксированным в регистре 57 к моменту поступления адреса А(m) . В результате сравнения адреса A(m), поступающего со входов 8 и того же адреса, зафиксированного в регистре 57, на выходе 61 схемы сравнения 56 появится сигнал равенства, который через элемент И 51 и элемент 48 устанавливает в 1 триггер 46. Величина задержки элемента 48 должна быть достаточной для разрушения ранее зафиксированного пути до смежного устройства сопряжения.

Сигнал с единичного плеча триггера

46 управляет выдачей адреса A*(m) с регистра 57 в соответствующие блоки

18 дешифрации каналов 13-16 и поступает на соответствующие блоки 18 дешифрации, блоки 22 и коммутаторы 25.

Величина задержки элемента 45 равна допустимому времени фиксации пути

t4, . Сигнал с выхода элемента 45 через элемент И 50 при отсутствии сигнала подтверждения ведущего (ведущее устройство завершило очередной цикл обмена) через элемент ИЛИ 47, устанавливает в 0 триггер 46. Величина задержки элемента 55 равна времени t допустимой паузы между после2 довательными обращениями в одно и то же ведомое устройство. Если последующее обращение произошло через время t > t от момента завершения пре2 дыдущего обращения, то сигнал с выхода элемента 55 через элемент НЕ 52, элемент 49 И и элемент ИЛИ 47 устанавливает в 0 триггер 46. Один из выходов группы 12, определяемый содержимьм регистра 57, становится допустимьм для других входов.

Адрес А*(m) = A*(к) + A*(p) с регистра 57 через группу 44 элементов И поступает на один из блоков 18 дешифрации. Адрес A"(к) поступает на дешифратор 30, адрес A*(p) — на дешифратор 33.

Дешифрированный номер устройства сопряжения поступает на схему сравнения 35, где происходит сравнение апреса задаваемого адресом А*(р) с физическим номером, поступающим по входу

36 из тумблерного регистра (на фиг. 2 не показан). Если физический номер

679973,устройства сопряжения не равен номеру, задаваемому адресом А* (р), то данное устройство сопряжения является транзитным и по сигналу неравенства через элемент И 31 включается дешифратор 32. По кодам, поступающим с блоков 1-4 по входам 21 и являющимся указателями выходов из данного транзитного устройства сопряжения, в соответствии с адресом требуемого устройства сопряжения A*(p) íà выхо" дах дешифратора 32 формируется запрос на выход к транзитному устройству сопряжения. Величина задержки элемента 34 больше или равна задержке, вносимой схемой сравнения 35, Если физический Номер устройства сопряжения равен номеру, задаваемому адресом A*(p), то по сигналу равенства включится дешифратор 30 и на одном из выходов его формируетоя запрос в устройство, определяемое 20 адресом А*(к).

В блоках 22 приоритета из множества запросов на данный выход выбирается один, принятый в данный момент к обслуживанию и в соответствии с 25 которым подключается коммутатор 26 и сообщение поступает на группы 8-10 входов следующего устройства сопряжения. Если сообщение задержалось в устройстве сопряжения на время, боль- 30 шее допустимого, то включаются блоки 25. На входы 37 с блоков 22 поступают запросы с одного входа. Если с данного входа поступило сообщение, то сигнал подтверждения ведущего З5 поступает на вход элемента 41 задержки данного какала. Задержка элемента

41 по переднему фронту сигнала подтверждения ведущего выбирается, исходя иэ суммарной задержки, вносимой соответствующими блоками 18 дешифрации и блоков 22, и величина задержки элемента 41 должна быть больше суммарной задержки укаэанных блоков.

Если на входах,37 по истечении времени i. не появилось ни одного сигнала, то это означает превышение запросом допустимого времени ожидания, задаваемого элементом 41 задержки и на выходе элемента И 43 появляется сигнал обратного разрушения пути. Сигнал об- 5О ратного разрушения пути, поступая на соответствующий выход, передается в предшествующее смежное устройство сопряжении. Этот же сигнал поступает на соответствующий блок 22 и блоки- 55 рует работу данного блока. Яа входах соответствующего блока 25 формируются условия для его срабатывания: ость сигнал ВДЯ и нет ни одного сигнала по входам 37. На выходе блока 25 форми- 60 руется сигнал и выдается в следующее смежное устройство сопряжения и т.д.

Таким образом, в устройстве сопряжения, в котором по какой-либо причине время ожидания .запроса превысило 65 предельно допустимое, формируется сигнал обратного разрушения пути, который, распространяясь от данного устройства сопряжения в направлении к ведущему устройству, последовательно разрушает ранее установленный путь.

Элементы задержки, входящие в состав коммутаторов 26, служат для задержки переднего фронта сигнала подтверждения ведущего на время, большее или равное времени срабатывания блока 17, С помощью укаэанных элементов блокируется ложное срабатывание коммутаторов 26 каналов 13 — 16 во время переходных процессов в блоках 17, Использование изобретения позволяет повысить быстродействие эа счет того, что обмен осуществляется по пути, зафиксированному предыдущим сообщением. Это исключает временные затраты, связанные с прокладкой пути для каждого сообщения и позволяет значительно сократить время при обмене массивами сообщений. Кроме того, фиксация пути выявляет общие участки пути при обмене одиночными сообщениями от нескольких источников. B этом случае одиночные сообщения от разных источников формируются на начальном общем участке пути в массив и обмен осуществляется массивом по зафиксированному участку пути, общему для всех сообщений сформированного массива.

Формула изобретения

Многоканальное устройство сопряжения, содержащее блоки хранения адреса, входы которых соединены с первой группой входов устройства, и блок управления коммутацией, а в каялом канале — блок дешифрации, блок приоритета и коммутатор, причем выходы блоков хранения адреса соединены с первыми входами блоков дешифрации каналов, выходы блока дешифрации какала соединены с соответствующими запросными входами блоков приоритетов всех каналов, кроме данного канала, каждый запросный вход блока управления коммутацией соединен с соответствующими выходами блоков приоритета всех, кроме одного, каналов, каждый вход второй группы входов устройства является паизнаковым входом канала и соединен с соответствующими сигнальными входами коммутаторов всех каналов, кроме данного канала, выход блока управления коммутацией соединен с управляющими входами коммутаторов каналов, а выходы коммутаторов каналов являются выходами первой группы выходов устройства, о т л и ч а ю щ е а с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит в каждом канале формирователь запроса и форми6 799 73

10 рователь сигнала блокировки, причем вход формирователя запроса канала соединен с соответствующим входом первой группы входов устройства, первый выход формирователя запроса канала соединен со вторым входом блока дешифрации канала, второй выход формирователя запроса канала соединен с третьим входом блока дешифрации канала, с соответствующим адресным входом блока управления коммутацией и с соответствующими запросными входами блоков приоритета всех каналов, кроме данного канала, первый вход формирователя сигнала блокировки канала соединен с соответствующими выходами блоков приоритета всех каналов, кроме данного канала, второй вход формирователя сигнала блокировки канала соединен с соответствующим входом второй группы входов устройства, выходы формирователей сигнала блокировки каналов являются выходами второй группы выходов устройства, а блокирующие входы блоков приоритета каналов являются входами третьей группы входов устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 314207, кл. G 06 F 15/16, 1971 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 402871, кл. G 06 F 15/16, 1972,