Устройство отсчета времени в цвм

 

О П И С А Н И Е (и)691828

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлецо 20.07.77 (21) 2508234/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5l) М. Кл х

G 06 F l/00

ЙЪаударственный комитет

СССР аа делам иэааретеиий и открытий (53) УДК 681.14 (088 8) Опубликовано 15.10.79. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 25.10.?9 (72) Авторы .изобретения

В. А. Исаенко, В. A. Калиничев и В. М. (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ОТСЧЕТА ВРЕМЕНИ В ЦВМ

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для построения высокопроизводительных мультипрограммных электронных вычислительных машин (ЭВМ), работающих в реальном масштабе времени.

Известны устройства отсчета времени или блоки таймеров., реализуемые программно-аппаратными средствами ЭВМ. В таких устройствах генерация. опорных меток осуществляется аппаратно, а модификация содержимого таймеров производится программно супервизором с привлечением средства центрального процессора (1), (21. Каждая модификация содержимого таймера требует обращения к супервизору, что существенно снижает производительность ЭВМ в целом и не позволяет производить счет времени с высокой разрешающей способностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является блок таймеров ЭВМ ЕС 1050, содержащий узел формирования меток времени, подклю. ченный ко входам схем И-ИЛИ Я

При организации высокопроизводительных мультипрограммных вычислительных систем, работающих в реальном масштабе времени, необходим блок таймеров, работающих одновременно с реальными масштабами времени. При этом практически неприемлемо. возрастают затраты програмS мных (аналог) или программно-аппаратных (прототип) средств.

Целью изобретения является расширение функциональных. возможностей за счет одновременной работы устройства с различными масштабами времени, Поставленная цель достигается тем, что в блок таймера введена матрица коммутирующих триггеров, дешифратор номера подканалов, вход которого является первым входом устройства, а выходы подключены

>5 к первым управляющим входам коммутирующих триггеров матрицы соответствующей строки, дешифратор Иода частот меток времени, вход которого является вторым входом устройства; а выходы подключены ко вторым управляющим входам коммутирующих триггеров матрицы соответствующего столбца, дешифратор признака, вход которого является третьим входом устройства, а выход подключен ко входам установки

69!828 щих сигналов процессора, ОЗУ и канала, дешифратор нуля сумматора 26, шина 27 сброса коммутирующих триггеров матрицы, дешифратор признака 28, шина 29 устанонки коммутирующих триггеров, дешифратор номеров подканалов 30, шины 31 управления выборкой строк матрицы комму30 тирующих триггеров, дешифратор 32 кода частот меток времени, шины 33 управления выборкой столбцов матрицы коммутирующих триггеров, матрица коммутирующих триггеров 34, содержащая гпхп триггеров (m — количество таймеров, п — количество частот; на фиг. 1 представлена матрица для случая m = n =-2) формирователь меток времени 35, логический коммутатор 36, содержащий п схем И-ИЛИ. 37-первый вход устройства, 38, 39, 40-второй третий и чет3s

so вертый входы, 41 — первый выход устройства, 42 — вторые выходы устройства.

Здесь узлы 1 — 26 принадлежат мультиг1лексному каналу, а узлы 27 — 36 -- собственно устройству отсчета времени в ЦВМ.

so

Мультиплексный канал, представленный на структурной схеме, является классическим каналом ввода-вывода современных

ЭВМ (например вычислительных машин

".èñòåì IBM-360, IBM-370, EC-ЭВМ и т. a.).

Такой мультиплексный канал реализует двух-.55 сторонний обмен между оперативной памятью ЭВМ и внешними устройствами (ВУ). коммутирующих триггеров матрицы и является первым выходом устройства, причем четвертым входом устройства является входы обнуления коммутирующих триггеров матрицы, выходы коммутирующих триггеров строк матрицы подключены ко вторым входам, соответствующих элементов группы элементов И-ИЛИ, выходы которых являются вторыми выходами устроиства.

На чертеже представлена структурная схема устройства и его подключение к уз- 1в лам мультиплексного канала. Штриховой линией выделены узлы, принадлежащие собственно блоку таймеров. Устройство содержит шины приема инструкций процессора 1, регистр приема инструкций 2, устройство управления 3, входная сборка памяти подканалов 4, память подканалов 5, схема очереди 6, дешифратор номеров подканалов 7, сборка адресов памяти подканалов 8, шифратор 9, выходная сборка памяти подканалов 10, регистр активного подканала ll, шины адреса обмена 12, шины адреса команды !3, цагины счетчика данных

14, шины 15 адреса внешнего устройства, шины кода частот меток времени 16, шины кода операции 17, входная сборка сумматора 18, сумматор !9, узел связи с ОЗУ 20, шины связи с ОЗУ 21, узел связи с интерфейсом 22, шины интерфейса 23, шины сигналов прерываний 24, шины 25 управляюВозможность параллельного обмена с большим количеством BY обеспечиваетси наличием в канале специальных аппаратных средств, именуемых подканальными. Каж%ый подканал представляет собой ячейку памяти .подканалов 5, в которой хранится управляющее слово устройства (УСУ), в соответствии с которым канал организует обмен с BY по данному подканалу.

Формат УСУ приведен ниже:

АВУ КОГ! Фл СЧД АК AO Н

Здесь АВУ-КОП—

Ф.11

СЧД—

АК вЂ”.

AO

Н поле адреса внешн его устройств а поле кода операции поле флажков поле счетчика данных поле адреса команды поле адреса обмена неиспользуемое поле.

Подканал активизируется на соответствуюгцей инструкции от процессора или по требованию от ВУ: работающего на данном подканале. Г1ри активизации подканала его

УСУ на ячейки памяти подканалов 5 заносится в регистр активного подканала 11, организуется логическая связь мультиплексного канала с ВУ; адресованным в формате

УСУ, и производится сеанс обмена.

Содержимое полей формата УСУ предназначено для управления обмена.

Поле адреса ВУ используется для выборки требуемого ВУ, а также указывает номер используемого подканала. Поле кода операции задает три команды, а поле флажков — особые условия при выполнении обмена (цепочка команд, цепочка данных программно-управляемое прерывание и т. д.).

Поле счетчика данных служит для определения конца обмена после передачи программно-заданного количества данных . Поле адреса команды используется для адресации ячейки оперативной памяти ЭВМ при занесении очередного УСУ в память подканалов 5, а поле адреса обмена — при обмене данными. Неиспользуемое поле присутствует в связи с тем, что формат УСУ обычно не совпадает с форматом машинного слова, Поэтому для согласования форматов в УСУ вводится неиспользуемое поле так, чтобы разрядность УСУ была кратна разрядности машинного слова, При построении предлагаемого блока таймеров использованы следующие предпосылки характерные для мультиплексиого канала современных ЭВМ: — - количество подканалов в мультиплексном канале достигает 256, причем в большинстве вычислительных комплексов часть подканалов для обмена с BY не используется; аппаратура неиспользуемых подканалов простаивает;

691828

so начальное значение полей счетчиков анных УСУ задается программно;

-- при передаче по подканалу слова данных содержимое соответствующего поля счетчика данных уменьшается на 1; — при достижении счетчиком данных нулевого значения («счетчик данных исчерпался») формируется сигнал прерывания; — текущее значение поля счетчика данных доступно программе, в частности, путем передачи в формате слова состояния канала.

Предлагаемое устройство позволяет, при незначительных дополнительных аппаратных затратах, организовать на базе неиспользуемых подканалов мультиплексного канала блок независимых программных тай- ss меров. Следует подчеркнуть, что возможможность организации на ряде подканалов программных таймеров никак не препятствует возможности организации на этих подканалах нормативного обмена с ВУ.

Кодом текущего значения каждого из таймеров служит содержимое счетчика данных соответствующего подканала. Программно-задаваемое начальное значение счетчика модифицируется на 1 по каждому импульсу запроса (ИЗ), имитирующему обмен ts с ВУ. Импульсами запроса служат сигналы программно-выбранного опорного генератора (внутреннего или внешнего).

Для идентификации таймерного режима работы подканала в УСУ вводится признак зо таймера. Этот признак может кодироваться в поле адреса ВУ, или в поле кода операции, или специальным полем в области неиспользуемого поля УСУ. Для программного задания того или иного опорного генератора, по сигналам меток времени ко- з торого работает данный подканал и таймерном режиме, в УСУ вводится поле кода частот меток времени. Это поле размещается в разрядах неиспользуемого поля УСУ.

Предлагаемый блок таймеров функционирует следующим образом.

46

От процессора ЭВМ (на фиг. 1. не приведен) по шинам 1 поступает инструкция, которая заносится в регистр 2. Одновременно по шинам 25 в устройство управления

3 поступает сигнал от процессора, запускаю- д щий канал. Инструкция, принятая на регистр 2, может принадлежать к одному из трех типов: — начать ввод-вывод (НВВ); — проверить ввод-вывод (ПВВ); — остановить ввод-вывод (ОВВ).

Если инструкция, принятая в регистр 2, является инструкцией НВВ, то устройство управления 3 осуществляет выборку на ОЗУ команды, которая по шинам 21 через узел

20 и сборку 4 заносится в память подкана- у лов б. Одновременно устройство управления 3 формирует сигнал заявки в схему оче, реди 6.

Адрес нчейки памяти подканалов 5 определяется дешифратором 7, который дешифрирует код адреса подканала, содержащийся в формате инструкции НВВ и поступающий на входы дешифратора 7 через сборку 8.

После того, как принята к исполнению заявка от устройства управления 3, шифратор 9 формирует адрес памяти подканалов

5, который через сборку 8 поступает на входы дешифратора 7, а схема очереди 6 формирует сигнал запуска устройства управления 3. Устройство управления 3 осуществляет считывание из памяти подканалов 5

УСУ и занесение его через сборку 10 в регистр 11.

Если УСУ, занесенное в регистр 11, не содержит признака таймера (предлагается обмен с ВУ), то дальнейшие действия осуществляются также, как и в любом из традиционных каналов.

Если же УСУ предназначено для управления таймерами, что определяется по номеру ВУ в формате УСУ (то есть в данном случае для идентификации работы подканала в таймерном режиме используется поле адреса BY), то дешифратором 28 формируется сигнал, блокирующий выполнение устройство управления 3 тех участков микропрограмм, которые обеспечивают выдачу числовой и управляющей информации в ВУ через узел 22 по шинам 23 и ОЗУ через узел 20 по шинам 21.

Дешифратором 30 декодируется код номера таймера, а дешифратором 32 код частоты меток времени, с которыми должен работать данный таймер. Сигналы с выходов дешифраторов 30, 32 соответственно по шинам 31, 33 поступают на входы установки триггеров матрицы 34 и обеспечивают выборку одного из них. По сигналу с выхода дешифратора 26 (шина 27) выбранный триггер устанавливается в единичное состояние, а сигналом с единичного выхода этого триггера открывается одна из схем И-ИЛИ логического коммутатора 36.

Тем самым разрешается поступление в схему очереди 6 от узла формирования меток времени 35 сигналов программно выбранной опорной частоты. После этого содержимо< регистра 11 заносится через сборку 4 в память подканалов 5.

При появлении сигнала метки времени, последний через схему И-ИЛИ логического коммутатора 36 поступает. в схему очереди 6 в качестве заявки на обслуживание.

После приема к исполнению этой заявки шифратор 9 формирует двоичный код адреса ячейки памяти подканалов 5, хранящей УСУ для управления работо" таймера. Код адреса через сборку 8 поступает

«а входы дешифратора 7, а схема очереди 6 формирует сигнал, по которому уст691828 ройство управлении 4 выбирает из памяти подканалов 5 УСУ таймера, заносит его в регистр 11 через сборку IO и модифицирует значение счетчика слов. Модификация осуществляется сумматором 19, на входы которого по шинам 14 через сборку 18 поступает код счетчика слов. Затем. осуществляется модификация адреса обмена, код которого поступает по шинам 12 через сборку 18 (модификация адреса обмена не является необходимой процедурой при работе подканала в таймерном режиме и осуществляется лишь для обеспечения единообразия работы мультиплексного канала с- таймером и ВУ), Промодифицированное

УСУ через обмотку 10 заносится в регистр

11, а затем через сборку 4 загружается в is память подианалов 5 и осуществляется сброс схемы очереди 6. Сброс схемы очереди 6 подготавливает ее g обслуживанию следующей заявки.

При достижении нуля счетчиков слов (обслужено количество меток времени соответствующее значению, заданному в формате УСУ) дешифратор 26 формирует сигнал, поступающий в устройство управления 3, по которому последнее анализирует содержимое поле флажков УСУ, находяще- и гося в этот момент в регистре !1. Если установлен флажок «цепочка данных» (ЦД), то устройство управления 3 так же как и при обслуживании любых УСУ осуществляет выборку из ОЗУ команды с новым зна- чением счетчика слов и загружает ее в память подканалов 5. Режим цепочки данных (наличие флажка ЦД) позволяет увеличить коЛичество отсчетов до необходимой величины. Если флажок ЦД не установлен, то устройство управления 3 формирует сигнал з« прерывания, который по шинам 24 поступает в систему прерываний процессОра и является. меткой окончания отсчета таймера. Независимо от наличия флажков ЦД при достижении нуля счетчиком слов дешифратор 26 формирует сигнал сброса триггера матрицы 34, который поступает в нее по шине 27.

Вышеописанные действия характерны для работы таймеров в режиме «будильник» (то есть программой задается временной д интервал, по исчерпании которого формируется сигнал прерывания).

Предлагаемое устройство обеспечивает также режим счета текущего времени. Вэтом режиме необходимо обеспечить возможность оперативного доступа програм- мы к значению поля счетчика данных. Такой доступ организуется при выполнении инструкции ПВВ, по которо" в ОЗУ передается слово сосояния канала. В формате слова состояния канала содержится поле счет- ss . чика данных.

По инструкции ОВЗ канал прекращает работу по данному подканалу независимо от того, что обслуживается — BY или таймер.

Инструкции ПВВ и ОВВ выполняются .хак N» как и в традиционных каналах ЭВМ.

Так же как и при работе с BY, мультиплексный .канал при работе с несколькими таймерами обеспечивает их одновременную работу.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет путем незначительных дополнительных аппаратных затрат реализовать на базе неиспользуемых подканалов мульти- плексного канала блок программных таймеров с возможностью независимой параллельной работы, что обеспечивает глубокое высокоэффективное обслуживание мультипрограммных и мультипроцессорных вычислительных комплексов. формула изобретения

Устройство отсчета времени в ЦВМ, содержащее узел формирований меток времени, выходы которого подключены к первым входам группы элементов И-ИЛИ, отличающаься тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременной работы устройства с различными масштабами времени, в него введена мат.

>ица коммутирующих триггеров, дешифраmp номера подканалов, вход которого является первым входом устройства, а выходы подключены к первым управляющим входам коммутирующих триггеров матрицы соответствующей строки, дешифратор кода частот меток времени, вход которого является вторым входом устройства, а выходы подключены ко вторым управляющим входам коммутирующих триггеров матрицы соответствующего столбца дешифратора признака, вход которого является третьим входом устройства, а выход подключен ко входам установки коммутирующих триггеров матрицы и является первым выходом устройства, причем четвертым входом устройства являются входы обнуления коммутирующих триггеров матрицы, выходы коммутирующих триггеров строк матрицы подключены ко вторым входам соответствующих элементов группы элементов И-ИЛИ, выходы которых являются вторыми выходами, устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дроздов Е. А.; Пятибратов А. К. Основы построения и функционирования вычислительных систем, М., «Энергия», 1973.

2. Принципы работы IBM/370 под редакцией Райкова Л. Д., М., 1975.

3. ЭВМ ЕС вЂ” 1050 под редакцией Ларионова, М., Статистика, 1976 (прототип).

69 Ж8

Составитель A. Баранов

Редактор Э. Губницкая Техред О. Луговая Корректор М. Селехман

Заказ 0216 38 . Тираж 780 Подписное

ЦН И И Й И Государственного комитета СССР по делам изобретений и . открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4