Мультиплексный канал

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 723559

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.01.78 (21) 2566414/18-24 (51) и. Кл.

6 06 F 3/04 с присоединением заявки,%

Государстевииый комитет (28) Приоритет по делам иэооретеиий и открытий

Опубликовано 25.03 80. Бюллетень. № 11 (53) УДК 681327..12 (088.8) Дата опубликования описания (72) Авторы изобретения

P. И. Заславский, В. Н. Харитонов, А. П. Шередин и Е. П. Шептунов

Киевский ордена Трудового Красного Знамени завод вычислительных и управляющих машин (71) Заявитель (54) МУЛЬТИПЛЕКСНЫЙ КАНАЛ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при -конструировании мультип .сксных каналов вводавывода.

Известны мультиплексные каналы автономного либо встроенного типа, содержащие большое число подканалов. Такой канал способен выполнять одновременно несколько операций ввода-вывода. Работающие внешние устройства (BY) периодически устанавливают связь с ка1О налом для приема либо выдачи данных (обычно байта). В каждом сеансе связи канал считывает из памяти подканалов управляющее слово (УС), связанное с данным BY и указывающее вид операции (запись либо чтение), те15 кущий адрес данных в оперативной памяти и светчик байтов. Затем производится передача байта между ВУ и оперативной памятью, модификация адреса и счета в УС и запись УС в память подканалов.

Известно устройство, содержащее регистр данных и регистр управляющего слова, соединенные по входу и выходу с информационной магистралью оперативной памяти. К входу и выходу регистра данных подключена также информационная шина интерфейса ввода-вывода.

В этом устройстве память подканалов является частью оперативной памяти (11.

Недостаток его заключается в уменьшении пропускной способности канала и производительности вычислительной системы, обусловленном большими затратами времени на считывание и запись управляющих слов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство„содержащее регистр адреса, первый выход которого соединен с адресной шиной оперативной памяти, а второй выход и первый вход соединены с информационной шиной интерфейса и с первыми входом и выходом регистра данных, вторые вход и выход которого подключены к информационной шине оперативной памяти и к первым входу и выходу регистра управляющего слова, второй выход которого соединен с адресной шиной оперативной памяти. Устройство содержит местную память, предназначенную для хранения управляющих слов. Объем этой памяти значителен, поскольку устройство имеет много под723559

3 каналов (обычно от 32 до 256). В каждый период времени операции ввода-вывода выполняются только на нескольких внешних устройствах, следовательно лишь несколько управлякнцих слов являются активными, а остальная часть местной памяти в каждый период времени не используется (2) .

Недостатком данного устройства является расход оборудования на построение местной памяти подканалов значительного обьема. !

О

Цель изобретения — упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в мультиплексный канал, содержащий регистр адреса, первый выход которого соединен с адресной шиной оперативной памяти, а второй выход 1 и первый вход соединены с информационной шиной интерфейса и с первыми входом и выходом регистра дапных, вторые вход и выход которого подключены к информационной шине оперативной памяти и к первым входу и выходу регистра управляюшего слова, второй выход которого соединен с. адресной шиной оперативной памяти, введены блок ассоциативных регистров и блок сравнения, первый вход; которого соединен с первым выходом регистра адреса и с первым входом блока ассоциативных регистров, первый выход которого подключен ко второму выходу регистра управляющего слова и ко второму входу блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом блока ассоциативных регистров, второй выход и третий вход которого соединены соответственно со вторым входом и с третьим выходом регистра управляющего cëîBà.

На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит регистр 1 управля-. ющего слова, регистр 2 данных, регистр 3 адреса, блок 4 ассоциативных регистров с нризнаковой S и информационной 6 частями, блок 7 сравнения, информационную S и адресную 9 шины оперативной памяти, информационную шину 10 интерфейса ввода-вывода.

Устройство работает следующим образом.

Процессор, инициируя операцию ввода-вывода, посылает в канал адрес внешнего устройства и управляющее слово, которые помещаются в регистры 3 и 1 соответственно. Канал производит выборку внешнего устройства и настраивает его на выполнение операции. Затем для обслуживания данной операции выбирается любой незанятый реп1стр из числа ассоциативных регистров блока 4. Занятость регистра указывается специальным разрядом-указателем в признаковой части 5. В признаковую часть 5 выбранного регистра помещается адрес внешнего устройства из регистра 3, а в информационную часть б— управляюшее слово иэ регистра 1. Управление регистрами и узлами устройства производится узлом местного управления, если канал авто4 номный, или центральным управлением процессора, есди канал встроенного типа (эти узлы управления на чертеже не показаны).

Когда внешнее устройство подготовится к выдаче или приему данных, оно устанавливает связь с каналом и по шине 10 посылает свой адрес, который записывается в регистр 3.

Блок 7 отыскивает ассоциативный регистр, связанный с данной операцией, для чего содержимое признаковых частей 5 всех ассоциативных регистров анализируется на равенство с кодом в регистре 3. Выбирается тот регистр, для которого имеет место совпадение. Потенциалами на выходе блока 7 информационная часть 6 этого регистра подключается по выходу и входу к регистру 1. Из ассоциативного регистра в регистр 1 переписывается управляющее слово, указывающее направление передачи данных, связанный с этой передачей участок оперативной памяти и так далее. Производится передача байта, данных из внешнего устройства через шину 10, регистр 2 и шину 8 в оперативную память, либо в противоположном направлении.

Адрес обращения к оперативной памяти устанавливается на шине 9 с выхода 11 адресной части регистра 1. Затем в этом регистре корректируется на единицу адрес данных и счетчик байтов. После передачи байта или группы байтов внешнее устройство отсоединяется от канала, скорректированное управляюшее слово возврашается из регистра 1 в ассоциативный регистр.

При каждом очередном подключении внешнего устройства для передачи данных описанные действия повторяются. Канал может обращаться в оперативную память не побайтно, а словами. Он формирует слово из. байтов (в операции чтения) или распределяет слово на байты (в операции записи) и хранит обрабатываемое слово в ассоциативном регистре вместе с управляющим словом. Средства реализации обмена с памятью словами на чертеже не показаны.

После окончания операции связанный с нею ассоциативный регистр освобождается и может использоваться для выполнения другой операции ввода-вывода с любым внешним устройством. Параллельно с рассмотренной операцией и подобно ей могут выполняться еше несколько операций: ввода-вывода, каждая из которых обслуживается о1тним из ассоциативных регистров блока 4.

Если процессор пытается начать очередную операцию ввода-вывода в момент времени, когда все ассоциативные регистры заняты, канал может отказаться от ее выполнения до окончания одной из текущих операций. В этоь случае каналу не требуется память помимо ассоциативных регистров для хранения управ1

723559 ляющих слов, однако количество выполняемых операций ввода-вывода ограничивается числом ассоциативных регистров. Для избежания этого ограничения предлагаемый канал содержит память подканалов, расположенную в оперативной памяти.

Если во время инициирования очередной операции ввода-вывода все ассоциативные регистры блока 4 заняты, канал производит запуск внешнего устройства и затем передает 10 управляющее слово из регистра 1 по шине 8 в память подканалов для записи. Адрес обращения к памяти подканалов определяется адресом внешнего устройства, который посылается на шину 9 с выхода регистра 3. Когда 1s это внешнее устройство устанавливает связь с каналом для передачи данных, блок 7 по, несовпадению содержимого регистра 3 и признаковых частей 5 определяет отсутствие ассоциативного регистра, связанного с данной опера- 20 цией. Затем блок 7 отыскивает свободный регистр или, если свободных, нет, ассоциативный регистр, используемый реже остальных. Потенциалами на выходе блока 7 производится выборка наименее активного регистра, и содержимое его информационной части 6 посылается через регистр 1 и шину 8 в память подканалов для записи. Адрес записи устанавливается на шине 9 с выхода приэнаковой части 5 этого реги тра. Затем из памяти подканалов считывается управляющее слово устройства, подключенного в данный момент к каналу. Это управляющее слово помещается в регистр 1 после пе1 редачи данных корректируется и записывается в информационную час:ь 6 только что освобож- 35 денного регистра. В признаковую часть 5 записывается адрес внешнего устройства из регистра 3. Если имеется свободный ассоциативный регистр, канал работает таким же образом, но выгрузка содержимого регистра в память подканалов не производится.

Обращение в память подканалов происходит

I 1 лишь в случае, если число параллельно выполняемых операций превышает количество ассоциативных регистров. Поскольку выгрузке -загруз- 45 ке подвергаются наименее активные регистры, эти обращения имеют место в сеансах связи е наиболее медленными из одновременно рабоЪ тающих внешних устройств. Следовательно, обращения в память подканалов редки и практи- 50 чески не снижают. пропускную способность канала, если он, например, располагает двумя ассоциативными регистрами и выполняет операции с устройствами А, В и С, имеющими быстродействие 1000, 100 и 10 байтов в секунду соответственно. Обращение в памяти подканалов происходит во всех сеансах связи с устройствами С и в десяти из каждых ста сеансов связи с устройством В, т.е. в двадцати сеансах из 1110.

1110, Изобретение создает экономию оборудования за счет уменьшения объема местной памяти, так как предлагаемый канал, имея те же характеристики, содержит лишь несколько регистров, дополненных признаковой частью (размером 1 байт) и общих для всех подканалов. Особенность канала. связанная с работой словами, не снижает эффективности изображения.

Формула изобретения

Мультиплексный канал, содержащий регистр адреса, первый. выход которого соединен с адресной шиной оперативной памяти, а второй выход и первый вход соединены с информа ционной шиной интерфейса и с. первыми входом и выходом регистра данных, вторые вход и выход которого подключены к информацион ной шине оперативной памяти и к первым вхоgy и выходу регистра управляющего слова, второй выход которого соединен с адресной шиной оперативной памяти, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, он содержит блок ассоциативных регистров и блок сравнения, первый вход которого соединен с первым выходом регистра адреса и с первым входом блока ассоциативных регистров, первый выход которого подключен ко второму выходу регистра управляющего слова и ко второму входу блока сравнения, выход которого соеди нен со вторым входом блока ассоциативных регистров, второй выход и третий вход которого соединены соответственно с вторым входом и с третьим выходом регистра управляющего слова.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3504345, кл. 342 — 172.5, опублик. 1970.

2. Патент США N 3432813, кл. 342 — 172.5, опублик. 1969 (прототип).

723559

Составитель А. Шередин

Техред М.Келемеш Корректор М.)1емчик

Редактор Jl. Алексеенко

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород .ул. Проектная, 4

-Заказ 928/14 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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