Устройтво для обмена данными

 

О И . А Н И Е < 601830

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Донолнительное к авт. свид-ву— (51) М. Кл.е (22) Заявлено 2?.06.77 (21) 2500397/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

G 06 F 3/04

Гоеударственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8) Опубликовано 15.10.79. Бюллетень № 38

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

Т. В. Кузовкина, В. В. Герасимов и А. Г. (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНА ДАННЫМИ

Изобретение относится к области вычис.лительной техники, в частности к устройствам для обмена данными, и может. быть использовано в качестве блока передачи данных в каналах ввода-вывода.

Известно устройство для обмена данными, содержащее блок обменного формата, блок подготовки данных, блок передачи формата данных, блок буферной памяти, коммутатор, генератор запросов, схему сравнения, дешифратор и блок управления (l j, Недостаток устройства состоит в том, что оно имеет незначительное быстродействие и ограниченные функциональные возможностии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому резуль тату является устройство для обмена дан. ными, содержащее преобразователь формата данных, первый вход которого соединен с первым входом устройства, коммутатор данных, первые информационный и управляющий выходы которого соединены соот @ ветственно с вторым входом преобразователя формата данных и со входом регистра маркеров, блок управления, первые вход и выход которого соединены соответственно со вторым управляющим выходом-и первым управляющим входом коммутатора данных, две схемы сравнения, причем второй управляющий вход коммутатора данных и вторые вход и выход блока управления являются соответственно вторым — третьим входами и первым выходом устройства 12).

В этом устройстве емкость буферизации данных увеличена, компоновка и.развертка слов обмена c îïåðàòèâíîé памятью цифровой вычислительной машины (ЦВМ) производится на разных регистрах по мере получения (или выдачи) байта.

Наличие дополнительного регистра фор мирования и связанного .с иим регистра маркера усложняет структуру канала (много связей), а наличие передачи данных между регистрами снижает надежность. К усложнению структуры приводит также выполнение модификации счета данных на восемь, так как необходимость выполнения начальной модификации счета требует наличия трехразрядного сумматора помймо ре верснвного счетчика, 69! 830

Наличие буфера данных позволяет ра- ботать с цепочкой данных, но его объем не достаточен, чтобы эта работа выполнялась с той же скоростью, что и при отсутствии цепочки данных. Это снижение скорости передачи данных необходимо особенно учить вать при подсоединении к каналу ввода-вывода небуферизованных устройств, способных к «переполнению», то есть к потере информации, Тем более, что имеющийся буфер можно использовать только при использовании ограничения на расположение данных в оперативной памяти по целочисленной границе. Это либо усложняет програм мирование ввода-вывода, либо снижает эффективность использования оперативной памяти.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит блок памяти, счетчик адреса записи, счетчик адреса чтения, регистр границы, счетчик байтов, регистр конца чтения и модификатор, причем" выход счетчика адреса записи соединен с первым входом регистра границы и с первым адресным входом блока памяти, выход счетчика адреса чтения соединен с первым вхо- дом первой схемы сравнения и со вторым адресным входом блока памяти, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с четвертым входом устройства и со. вторым информационным выходом коммутатора данных,: выход блока памяти соединен с первым информаUHoHHbIM входом коммутатора данных и со вторым выходом устройства, второй вход и выход первой схемы" сравнения соединены соответственно с выходом регистра границы и с третьим входом блока управления, третий выход которого соединен с установочными входами счетчиков адреса записи и чтения и счетчика байтов, выход регистра конца чтения и первый выход счетчика байтов через вторую схему сравнения соедиие- нь1 с четвертым входом блока управления, четвертый выход которого соединен с управ-. ляющими входами блока памяти; регистра границы, регистра конца чтения и модификатора и со счетными входами счетчика байтов, счетчиков адреса записи и чтения, информационный вход, первый, второй и третий выходй модификатора соединены соответ- ственно с пятым входом устройства," с" ИН- формационным входом регистра конца Чтения, с третьим выходом устройства и с пятым входом блока управления, шестой вход которого соединен со вторым выходом счетчика байтов, четвертый выход устройствд соединен с выходом регистра маркеров и с первым выходом преобразователя формата данных, второй выход которого соединен со вторым информационным входом коммутатора данных.

Структурная схема устройства представ. лена на чертеже.

Устройство для обмена данными содер,жит блок памяти 1, преобразователь 2 формата данных, регистр 3 маркеров, коммутатор данных 4, счетчик 5 адреса записи, счетчик 6 адреса чтения, регистр 7 границы, схему сравнения 8, счетчик 9 байтов, схему сравнения 10, регистр 11 конца чтения, модификатор 12, блок управления 13, вход 14, выходы 15, 16, вход 1.7, выход 18, ф входы 19 — 21, выход 22. Позициями 23 — 28 обозйачены входы блока управления, позициями 29 — 30 — его выходы.

Устройство работает следующим образом.

В процессе выполнения каналом вводавывода операций, требующих обмена данных, блок управления !3 получает по входу 21 от блока управления канала ввода-вывода

: сигнал о начале обмена. Если выполнение. канальной программы обмена только начизо нается, (отсутствует режим цепочки данных), счетчик 5 адреса записи, счетчик 6 адреса чтения и счетчик 9 байтов устанавливаются в исходное состояние (нулевое) по сигналу с выхода 30 блока управления 13.

При каждом поступлении сигнала «начать

2%, . обмен» в коммутатор данных 4 по входу 17 . передается информация о начальной позиции байта в первом слове обмена (три младших разряда адреса данных), в модификатор !

2 по входу 19 поступает информация о счете данных.

При выполнении операции ввода (операция типа «чтение») информация от внешнего устройства (ВУ), поступает в блок сопряжения канала ввода-вывода.с интерфейсом (один байт — при однобайтном интерфейсе или два байта — при двухбайтном), откуда передается в блок памяти 1, причем при двухбайтном интерфейсе в блок памяти 1 записывается поочередно снача. ла нулевой байт, затем первый.

4в Из блока. памяти байты по-одному через коммутатор данных 4 поступают в соответствующую позицию регистра в преобразователе 2. Сформированное слово передается в оперативную память ЦВМ. При, . выполнении операции вывода («запись» на4 оборот), информация (слово) из оперативной памяти ЦВМ поступает на регистр в преобразователе 2 и по-байтно через коммутатор данных 4 поступает в блок памяти 1, а из него байт (или поочередно два щ,байта при двухбайтном интерфейсе) посту. пает с выхода 15 в узел сопряжения канала ввода-вывода с интерфейсом, и затем к внешнему устройству.

Если выполняется операция типа «чте.ние», ffo запросу из узла связи с интерфейсом байт записывается в блок памяти 1 по адресу, соответствующему коду в счетчике 5 адреса записи. При этом к содержи-. мому счетчика 9 байтов прибавляется еди691830

» ница, а затем код счетчика 5 адреса записи, увеличивается на единицу. Если используется двухбайтный интерфейс, то заиро< из узла связи с интерфейсом сохраняется и процедура записи байта соответственна повторяется. В проме:кутке между приемом информации от ВУ устройство переходит к процедуре, формирования слова. При выполнении данной процедуры для операции типа «чтение» из блока памяти считы- вается байт, расположенный в блоке памяти по адресу, который указывает счетчик 6 адреса чтения, и помещается в регистр преобразователя 2 в ту или иную позицию в соответствии с содержимым ука, зателя позиции байта коммутатора дан-. ных 4.

Содержимое указателя позиции байта коммутатора данных 4 увеличивается на единицу при операции «чтение» и уменьшается, если выполняется операция «обратное чтение», указывая позицию очередного байта. Если запрос от узла связи с интерфейсом приходит в процессе формирования слова, то этот процесс приостанавливается и данные от ВУ записываются. в блок па. мяти I. По завершении формирования слова (достигнута крайняя позиция регистра формирования или исчерпан счет данных) коммутатор данных 4 выдает об этом сигнал в блок управления 13, После передачи сформированногр слова в

:оперативную память LIBM, если счет дан. ных не исчерпан,, устройство приступает к формированию следующего слова.

В процессе приема байтов от внешнего устройства и формирования слова схема сравнения 10 производит сравнение содержимого счетчика 9 байтов и остаточногй счета данных в регистре 11. При обнаружении равенства и отсутствия флажка цепочки данных в команде, блок упрамеиия

l3 вырабатывает сигнал о прекращении приема данных от ВУ. Процесс формирования слов продолжается вплоть до исчерпания счета данных в модификаторе 12. Если в команде указан флажок цепочкй данных, то процесс приема байтов от BY продолжается.

Формирование слова по новой команде канала ввода-вывода, начнется после ее приема в канал ввода-вывода, причем с той позиции, которая указана в команде. До начала формирования слова .по новой команде производится сравнение содержимого счетчика 9 байтов и нового счета данных, Тем самым проверяется не принято ли байтов больше, чем задано. В. случае отсутствия в новой команде флажка цепочки данных, BY выдается сигнал прекратить пере-. дачу данных. При этом передача данны» в оперативную память ЦВМ по новой команде выполняется нормально, то есть до исчерпания счета данных, но передается сигSD слов (запись в блок памяти 1) продолжаются для новой комайды («предвыбранной»).

Когда произойдет сравнение на схеме сравнения 8, значит в узел сопряжения с интерфейсом переданы все байты по «текущей» команде и ранее «предвыбранная» команда становится «текущей» и в блоке памя7и 1 находятся «ее» байты, переданные по текущей команде. Может оказаться, что счет данных «предвыбранной» команды будет исчерпан до окончания передачи в ВУ бай6 нал в блок управления канала ввода-вы. вода о «неправильной длине» передаваемых данных. Таким образом, не происходит прерывания процесса обмена даинйх и,канальная йрограыма нормально заверШаетсй :

При наличии флажка цепочки данных сигнала о прекращении передачи данных от

ВУ не выдается и оба процесса (прием данных от BY и передача слов в оперативную память ЦВМ) продолжаются нормально (как было описано выше).

При выполнении операции вывода («запись») информация из оперативной памяти ЦВМ, принятая на регистр преобразователя 2 передается по-байтно через коммутатор данных 4 в блок памяти 1, а из него по-байтно же в узел связи с интерфейсом по запросу от ВУ. При этом счетчики. 5, 6 и. счетчик 9 байтов работают как и при операции ввода. Счет данных также модифицируется на этапе передачи данных между преобразователем 2 и блоком памяти. Ука . затель позиции байта коммутатора данных

4 при выполнении операции «записи» работает аналогичйо, как и при выполнении операции «чтение», Только управляет он в данном случае передачей байта из преобразователя 2 в блок памяти 1. При выводе процесс развертки, также как процесс компоновки при вводе, приостанавливается, когда появляется запрос от узла связи с интерфейсом (то есть от ВУ). При завершении развертки одного слова производится обращение в оперативную память ЦВМ за новым словом; вплоть до исчерпания счета даннь!х, Если в команде отсутствует флажок це. почки данных, то процесс передачи байтов

:,из блока памяти 1 к ВУ продолжается до и обнуления счетчика 9 байтов. При наличии флажка цепочки данных и при исчерпании счета данных, содержимое счетчика 5 адреса записи запоминается в регистре 7 границы (отмечая позицию в накопителе последнего байта текущей команды). При про-. должении передачи данных к ВУ содержимое регистра 7 границы сравнивается на схеме сравнения 8 с содержимым счетчика 6 адреса чтения. Это процедура необходима для идентификации возможных сбоев (к какой именно команде оии относятся), так как процесс выборки информации иэ оперативной памяти ЦВМ и развертка этих

691830

Ф тов «текущей» команды, Тогда процесс передачи данных из оперативной. памяти ЦВМ в канал ввода-вывода приостанавливается до завершения передачи данных в ВУ по . текущей команде. При каком-либо нарушении работы канала ввода-вывода, блок управления 13 посылает BY сигнал о прекращении передачи данных и устройств формирует остаточный счет данных, Если регистр 7 границы занят, то счет данных в модификаторе 12 и содержимое счетчика 6 адреса чтения увеличивается на единицу 1у до тех пор, пока содержимое регистра 7 границы и счетчика 6 адреса чтения не станут равными. Если регистр 7 границы не занят, то прибавление единицы к счетчику данных и вычитание единицы от содержимого счетчика 9 байтов производится вплоть до обнуления последнего.

Затем проверяется, была ли произведена передача байта (или байтов) из узла связи с интерфейсам в BY. Если нет, то производится прибавление единицы к сче- щ ту данных один или два раза в соответствии с видом используемого интерфейса (одноили двух-байтных).

Изобретение обеспечивает работу с цепочкой данных высокоскоростных BY. Использование режима цепочки данных в из2$ вестных каналах ввода-вывода (в,т.ч. и в

ЕС вЂ” 4035) из-за обращения в оперативную память ЦВМ за сцепленными командами в процессе продолжения передачи данных и недостаточного объема буферизации приводит к необходимости снижения скорости подсоединяемых к каналу ввода-вывода устройств. Для того, чтобы это, снижение было не слийком значительным используются сле)дующие средства: — присвоение наивысшего приоритета З режиму цепочки данных; — введение требования целочисленной границы.

Это требование усложняет программирование и снижает эффективность исполь- 6 зования оперативной памяти, но позволяет уменьшить снижение скорости BY с 94% до 70 — 13%. Широкйй диапазой" пбследних цифр объясняется зависимостью этой величины от размера счета данных обмена. Учет этой зависимости также приводит к усложss нению программирования, а неучет — к снижению скорости обмена.

Изобретение позволяет . работать с цепочкой данных с такой же скоростью, как и без нее в пределах используемого объема буферизации данных, что позволяет кана-лу ввода-вывода обеспечить большую скорость передачи данных, то есть пропускная способность увеличивается. Отсутствие огра- ничения при программировании на расположение данных в оперативной памяти по цело» численной границе упрощает программиро ванне ввода-вывода.

Новая структура устройства с отдельным накопителем буферизации данных и отдель ным регистром формирования позволяет упростить структуру канала ввода-вывода по сравнению с известным устройством. Уменьшение ширины тракта передачи данных внут ри устройства снижает число связей с 42 до 20.

Уменьшилось количество регистров маркеров (теперь используется только один), Кроме того, такая структура позволила использовать для буферизации данных элементы памяти, имеющие большую степень интеграции по сравнению с регистровыми, что позволило при увеличении объема буферизации в 4 раза снизить аппаратные затраты приблизительно на 40О О.

Данная структура выгодно отличается от известного устройства большей гибкостью с точки зрения модернизации с целью увеличения объема буферизации: меньшие затраты оборудования с меньшим количеством изменений.

Формула изобретения

Устройство для обмена данными, содержащее преобразователь формата данных, первый вход которого соединен с первым входом устройства; коммутатор данных, первые информационный и управляющий выходы которого соединены соответственно со вторым входом преобразователя формата данных и со входом регистра маркеров, блок управления, первые вход и выход которого соединены соответственно со вторым управляющим выходом и первым управляющим входом коммутатофа данных, две схемы сравнения, причем второй управляющий вход коммутатора данных и вторые вход и выход блока управления. являются соответственно вторым — третьим входами и первым выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения быстродействия, оио содержит блок памяти, счетчик адреса записи, счетчик адреса чтения, регистр границы, счетчик байтов, регистр конца чтения и модификатор, причем выход счетчика адреса записи соединен с первым входом регистра границы и с первым. адресным входом блока памяти, выход счетчика адреса чтения соединен с первым входом первой схемы сравнения и со вторым адресным входом блока памяти, первый и второй информационные входы которого соединены ссютветственно с четвертым входом устройства, и со вторым информационным выходом коммутатора данных, выход блока памяти соединен с первым информационным входом коммутатора данных и со вторым выходом устройства, второй вход и выход первой схемы сравнения соединены соответственно с выходом регистра границы и с

691830.Q третьим входом блока управления, третий выход которого соединен с установочнымц входами счетчиков адреса записи и чтения и счетчика байтов, выход регистра концр чтения и первый выход счетчика байтов че-. рез вторую схему сравнения соединены с 5 четвертым входом блока управления, четвертый выход которого соединен с управляющйми входами блока памяти, регистра грани= ,цы, регистра конца чтения и модификатора, и со счетными входами: счетчика байтов, счетчиков адреса записи и чтения, инфор-.. 0 мацйонный вход, первый, второй и .третий выходы модификатора соеднйены соответст-. венно с пятым входом устройства, с ин формационным входом регистра конца чте !

Ж ния, с третьим выходом устройства, и с пятйй входовс блока унравления, ШесТдй вход которого соедийей со вторым выходом счетчика байтов, четвертый выход устройства соединен с выходом регистра маркеров и с первым выходом преобразователя формата данных, второй выход. которого соединен со вторым информационным входом„ коммутатора данных.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

14 470511, кл. G 06 F 3/04, 1975.

2. Канал селекторный ЕС вЂ” 4036, Техническое описание. Ц53.057.003 ТО, 1973,. (про- тотип).

Составитель Р.,Шагнахметов .

Редактор Э. Губи«щи»я: .. Техред О.Луговая Корректор Н. Задери»века»

Заказ 6216!38 .. Тираж 780 .. . Подписное!

ЦНИИПИ Государствен«Ьго комитета СС«",Р но делам «зобретений н открытий

113035, Москва, 3(— 35; Раушская наб., д. 4ф.Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектна», 4