Устройство для сопряжения устройств ввода-вывода с цвм

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

<и;736О83 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 280574 (21) 2029487/18-24

G 06 F 3/04 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 2505,80. Бюллетень №19 (53) УДИ 681. 326, 3 (088. 8) Дата опубликования описания 250580 (72) Авторы изобретения

A.Ï. Эапольский, Г.А, Иванов, Р.С. Мойса, А.Я. Костинский, В.И. Кардаш и М.П. Орлова (71) Заявитель (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ УСТРОИСТВ

ВВОДА-ВЫВОДА С ЦВМ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для подключения различных устройств ввода — вЫвода к каналу циф- 5 ровой вычислительной машины.

Известно устройство, используемое в сост ав е многоканальной системы обработки информации и позволяющее подключать к каналу одной цифровой вычи слительной машины (ЦВМ) канал другой ЦВМ. При этом каналы двух разных UBM по отношению друг к другу выступают в качестве устройств вводавывода (УВВ) (1.) . Однако это Устройство не может быть использовано при различии интерфейсов ввода-вывода и форматов данных каждого из каналов.

Известен также коммутатор магнитных дисков, предназначенный для организации обмена информацией канала

ЦВМ с накопителями на сменных магнитных дисках. Коммутатор содержит блок связи с ЦВМ, предназначенный для фор- 25 мирования сигналов связи с ЦВМ и соединенный двухсторонней связью с блоком буферов слога, осуществляющим согласование скорости обмена накопителей с пропускной способностью,устройств ЦВМ, Блок буферов слога также связан дву; —,:=торонней связью с блоком регистров-.сдвигателей, обрабатывающим управляющую информацию и преобразующим форматы обмениваемых данных, Накопители на сменных магнитных дисках подключены к коммутатору через блок связи с накопителями „вход котороF0 соединен с блоком связи с ЦВМ, а выход — с блоком регистровсдви гателей . Организует работу всего коммутатора блок управления (2) .

Недостатками этого устройства являются невозможность его использования для подключения к ЦВМ различных типов УВВ и организация обмена информацией массивами фиксированной длины, что приводит к непроизводительным затратам времени при работе апп ар ат уры.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, позволяющее управлять обменом между различными УВВ и ЦВМ без прерывания ра .ты программы-диспетчера во время передачи. К этому устройству может быть подключено до

256-ти внешних устройств, однако

73608 3 формат информации и последовательность сигналов, передаваемых в ЦВМ, одинаков цля всех УВВ. Устройство содержит два буферных регистра, один иэ которых связан с ЦВМ, а другой с одним иэ участвующих в текущий момент времени в обмене УВВ, причем входы обоих регистров подключены к выходам преобразователя форматов

4анных. С ЦВМ соединен также своим входом регистр адреса УВВ, служащий для приема адреса УВВ, с которым должен произ водит ься обмен ин формацией.

Кроме того, в составе устройства имеются регистр команд УВВ, блок для сравнения адресов, регистр слова состояния устройст ва, управляющий блок, шина для обмена управляющей информацией с УВВ, а также шины для приема информации из УВВ и для передачи информации в УВВ (3).

Существенными недостатками известного устройства являются отсутствие режима цепочки данных, что снижает эффективность работы ЦВМ с УВВ поямого доступа (например, с накопителями на магнитных дисках), г1рограммная, с использованием прерываний, ор гани з аци я режима цепочки команд. Такая организация режима цепочки команд при обмене с УВВ, имеющими непрерывную вы со кую скорост ь носителя, приемлема только для ЦВМ высокого быстродействия, поскольку

ЦВМ с малым быстродействием не будет успевать обрабатывать прерывания за время, отведенное на смену команды .г<анала и управляющего слова.

Кроме того, невозможность по,цключения к ЦВМ с помощью одного устройства сопряжения устройств ввода-вывода, имеющих различные ин гер-, Фейсы в эода-вывода, ограничивает возможностии использования новых пер спе ктивных УВВ в составе компле ксо в обработки информации, построенных на основе ЦВМ, выпускающихся серийно.

Цель изобретения — расширение

Фун кцион альных воэможностей устрой ст ва сопряжения устрой ст в вводавывода с ЦВМ путем обеспечения возможности подключения УВВ с различными интерфейсами ввода-вывода при сохранении пропускной способности канала обмена информацией.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство дополнит ельно введены бло к для прямого доступа в память,. блок для управления обменом с каналом ЦВМ, блок для управления обменом с УВВ, блок для хранения команд УВВ, реги<"тр команд канала, счетчик адреса,, регистр байта состояния JBB, регистр ошибок, реверсивная информационная шина, шина адреса, режимная шина, а также шины для запро.=а управляющей информации, для запроса данных и для приема команд УВВ. Выход первого буферного регистра соединен с кан алом ЦВМ через реверсивную информацион ную шин у свя з ан ную т акжс с первым информационным входом преобразователя Форматов данных и с входом регистра команд канала, Второй выход управляющего блока подсоединен к управляющему входу блока для пр ямо го

pоступа в память, первый и второй информационные входы которого связаны с первым выходом счетчика адреса и со вторым выходом регистра адреса

УВВ соответственно, Управляющий вход регистра адреса УВВ подклю ген к первому выходу блока для управления обменом с каналом, а третий выход — к

15 первому информационному входу регистра слова состояния устрой ст ва. Первый выход регистр- адреса УВВ подсоединен также к первому входу блока для сравнения адреcîâ, второй вход кот ор ого соеди не и с УВВ через ши ну для приема ин формации и з УВВ, подключенную также ко второму информационному входу преобр зoвaтeля формат ов дан ных и к и н формацион ному входу регистра байта состояния УВВ.

Выход блока цля сравнени я адресов связан с первым входом блока для управления обменом с УВВ. Второй вход управляющего блока, второй управляющий вход преобразователя форматов данных и управляющие вхоп второго буферного регистра и регистра ошибок подсоединены к первому выходу блока для управления обменом с УВВ. Второй и третий входы блока для управления обменом с УВВ, который подключен к

УВВ через шину для обмена управляющей информацией с УВЗ„ соединены, соответственно, с первым выходом регист— ра байта состояния УВВ и вторым вьхоЩ дом регистра команд УВВ. Второй ин— формационный вход регистра слова состояния устройства связан со вторым выходом счет чи ка адре са, управляющий вход которого, а также управлякгщий вход блока для хранения комачд УВВ подсоединены к первому выходу управляюще го бл эка. Ин формационные входы блока для хранения команд JBH u счет чи ка адре са подсоединены к кан алу через шину для приема команд УВВ.

Выход блока для хранения команд УВВ подклю -ген к информационному входу регистра команд УВВ. Третий, четвертый и пятый выходы управляюще lo блока связ аны, соот ae T ст вен но,. с первым

55 входом блока для управления обменом с каналом,. подсоединенного к каналу через шину для запроса данных с четвертым входом блока для управления обменом с УВВ и,.: первым управляющим входом регистра "оманд УВВ. Третий вход управляющего блока, соединенного с каналом через режимную шину, подключен ко вт орому выходу бло ка. для уггравления озменом с каналом.

Третий выход регистра команд УВВ

736083 связан с третьим информационным входом второго буферного регистра.Третий и четвертый информационные входы регистр а слова состояния устройства подсоединены, соответственно, ко второму выходу регистра байта состояния УВВ и к выходу регистра 5 ошибок, соединенного своим информационным входом с третьим выходом блока для управления обменом с каналом. Выход регистра слова состояния устройс„тва подключен ко второму информационному входу первого буферного регистра, управляющий вход которого связан с четвертым выходом блока для управления обменом с каналом. Второй и третий входы блока для 15 управления обменом с каналом подсоединены к выходу регистра команд канала и к третьему выходу преобразователя форматов данных соответственно. Второй и третий выходы блока 2О для управления обменом с УВВ соединены, соответственно, со вторым управляющим входом регистра команд

УВВ и с управляющим входом регистра байта состояния УВВ. Первый выход блока для прямого доступа в память связан с каналом через шину для запроса управляющей информации, а второй — через шину адреса.

Такое устройство имеет более широкие функциональные воэможности, 30 поскольку оно дает аппаратные средства для подключения к каналу ЦВМ устройств ввода-вывода с различными интерфейсами .ввода-вывода, а также благодаря аппаратурной реализации 35 режимов цепочки команд и цепочки данных при управлении обменом с высо ко скоро ст ными УВВ.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. 4О

Устройство для сопряжения устройств ввода-вывода с ЦВМ содержит шину 1 для запроса управляющей информации, блок 2 для прямого досту-. па в память, шину 3 адреса, управляющий блок 4, преобразователь 5 форматов данных, счетчик б адреса, регистр 7 адреса УВВ, регистр 8 слова состояния устройства, второй буферный регистр 9, блок 10 для сравнения адресов, шину 11 адреса УВВ, блок

12 для управления обменом с каналом, первый буферный регистр 13, регистр

14 ошибок, шину 15 для запроса данных, регистр 16 команд канала,реверсивную информационную шину 17, шину 55

18 для приема информации из УВВ, регистр 19 байта состояния УВВ, блок 20 для управления обменом с УВВ, шину

21 для передачи информации в УВВ, регистр 22 команд УВВ, блок 23 для @ хранения команд УВВ, шину 24 для приема команд УВВ, режимную шину 25 и шину 26 для обмена управляющей информацией с УВВ. Устройство включено между каналом 27 цифровой вычислительной машины и устройствами

28 ввода-вывода.

Работа ЦВМ с УВВ через устройство сопряжений осущест вляет ся по программе канала. Выход на выполнение этой программы осуществляется при выполнении стартовой команды обращения к устройству сопряжения. Программа канала представляет собой одну или несколько команд УВВ, чередующихся с управляющими словами, которые задают границы обмена для данной команды.В программе канала вместе с командами УВВ хранятся признаки, которые задают тот или иной режим работы устройства при выполнении соответ ст вующей команды УВВ.

Выполнение команды УВВ через устройст во сопряжения о суще ст вляет ся в два этапа. На первом этапе устройст во сопряжения вз аимодейст вует с каналом UBM,ïoäãoòàâëèâàÿ всю необходимую информацию для выполнения команды УВВ. На втором этапе происходит взаимодействие устройства сопряжения с УВВ и каналом для выполнения этой команды.

Работа устройства сопряжения начинается с выдачи каналом 27 на реверсивную информационную шину 17 кода стартовой команды, который за» носится в регистр 16 команд канала.

При этом по шине 11 адрес УВВ поступает в регистр 7. Затем канал 27 выда. ет по шине 15 для запроса данных сигнал в блок 12 для управления обменом с каналом. По этому сигналу блок 12 выдает по шине 15 в канал

27 сигнал о занятости или незаня- . тости устройства. В случае, когда устрой ст во свободно, блок 12 вырабатывает сигнал, поступающий в управляющий блок 4, который разрешает работу блока 2 для прямого доступа в память. Блок 2 запрашивает канал

27 по шине 1 для запроса управляющей информации и одновременно выдает на шину 3 апрес,. по которому канал 27 читает информацию и выдает ее на шину 24 для приема команд УВВ, предва-. рительно послав сигнал по режимной шине 25 в управляющий блок 4. При этом для формирования адреса блок 2 для прямого доступа в память использует адрес, поступающий из регистра

7 адреса УВВ по разрешающему потенциалу из управляющего блока 4.

По сигналу приема из управляющего блока 4 информация с шины 24 для приема команд УВВ принимается в счетчик. б адреса. Содержимое счетчика является начальным адресом программы канала. После этого управляющий блок 4 вновь разрешает работу блока

2 для прямого доступа в память, который выдает на шину 3 адреса начальный адрес программы канала из счетчика б. По этому адресу канал

27 читает из памяти IIBN признаки

736083 и код команды УВВ и выдает их на, шину 24 для приема команд УВВ. Управляющий блок 4 организует прием информации с этой шины в блок 23 для хранения команд УВВ, а затем оттуда передает ее в регистр 22 команд

УВВ. После этого управляющий блок 4 посылает сигнал в блок 20 для управления обменом с УВВ. По этому сигналу блок 20 производит выборку УВВ, передает ему команду и обе спечи вает ее выполнение. Одновременно с этим блок 4 произ водит увеличение со-. держимого счетчика адреса б на единицу в результате чего в счетчике адреса получается адрес управляющего слова для переданной команды. После 15 этого управляющий блок 4 вырабатывает сигнал, который поступает по режимной шине 25 в канал 27 и устанавливает там границы обмена согласно управляющему слову канальной програм- Zo мы. Необходимый для этого адрес управляющего слова поступает из счетчика 6 адреса через блок 2 для прямого доступа в память по шине 3 ацреса а режим ввода-вывода опрашиР

25 вается каналом 27 в блоке 4 посре,цст вом режимной шины 25 . Ин формация, определяющая режим обмена, поступает в управляющий блок 4 из регистра

22 команд УВВ.

После того, как канал готов к обмену данными, т, е. новые границы обмена установлены, он выдает по режимной шине 25 си гнал, поступающий в управляющий блок 4. После этого управляющий блок 4 снова изменяет содержимое счетчика 6 адреса, увеличивая

его на единицу и получая тем самым в счетчике б адрес следующей команды

УВВ, разрешает работу блока 2 для прямого доступа в память при нали- 40 чии признака цепочки команд в регистре 22 команд УВВ для получения следующего кода команд УВВ, настраивает преобразователь 5 форматов данных на соот вет ст вующий режим обмена и разрешает работу блока 12 для управления обменом с каналом.

При выводе блок 12 для управления

Обменом с каналом посылает запросы по шине 15 для запроса данных в канал 27, в ответ на которые из канала по шине 17 в преобразователь 5 форматов данных поступают символы,цанных.

При заполнении преобразователя 5 из него в блок 12 поступает сигнал, по которому прекращается формирование запросов. Управляющий блок 4, получив иэ блока 12 для управления обменом с каналом сигнал о заполнении преобразователя 5 форматов данных, инициирует выдачу байтов из преобразователя 5 на шину 21 для передачи информации в УВВ через второй буферный регистр 0 по управляющим сигналам из блока 20 для управления обменом с УВВ.

При вводе байты с шины 18 для приема информации из УВВ поступают в преобразователь 5 форматов данных по управляющим сигналам из блока 20 для управления обменом с УВВ.По мере поступления байтов данных преобразователь 5 посылает управляющие си гналы в блок 12, который организует выдачу символов иэ преобразователя 5 через первый буферный регистр 13 по реверсивной информационной шине 17 в канал 2 7.

Прием следующей команды УВВ, упомянутый выше, осуществляется с шины 24 в блок 23 для хранения команд

УВВ одновременно с выполнением текущей команды УВВ. Управляющий блок

4 разрешает передачу следующей команды в регистр 22 и ее выполнение под управлением блока 20 при двух условиях: при окончании текущей команды и при наличии в блоке 23 кода следующей команды в цепочке.

Как уже отмечалось выше, блок 20 для управления обменом с УВВ обеспечивает выборку УВВ, передачу ему команды и выполнение этой команды.

Этим определяется второй этап выполнения команды УВВ.

Блок 20 начинает свою работу по сигналу из управляющего блока 4, когда адрес УВВ и код команды для передачи ему были заготовлены. При этом для команд обмена, пока происходит начальная выборка УВВ, управляющий блок 4 подгот авли вает блоки@ устройства и канал к обмену данными.

Время готовности канала определяется самим каналом и не должно быть больше промежутков времени от момента начала работы блока 20 до поступления запросов от УВВ. Взаимосвязь с УВВ осущест вляется блоком 20 с помощью шины 26 для обмена управляющей информацией с УВВ, шины 21 для передачи информации в УВВ и шины 18 для приема информации из УВВ. Информация по шине 21 или по мне 18 поступает в соответствии с идентификаторами на шине 26, которые выдаются в определен ной последовательности.

Во время выборки по адресу, выда— ваемому из регистра 7 адреса УВВ через второй буферный регистр 9 на шину 21, находится УВВ и в него передается код команды из регистра 22, Сбои, возникающие при начальной выборке, фиксируются в регистре 14 ошибок. Сюда же заносятся сбои, воэ— никающие при взаимодействии устройства сопряжения с каналом. При возникновении сбойной ситуации блок 20 или блок 12 прекращает дальнейшее выполнение команды и формирует слово состояния устройства (ССУ), В процессе начальной выборки в блоке 10 для сравнения адресов про736083

10 изводится сравнение адреса, . посы лаемого в УВВ из регистра 7, с адресом поступающим от этого УВВ.

При отсутствии сбоев блок 20 после начальной выборки ожидает от УВВ поступления запросов на байты данных, При этом канал и устройство сопряжения должны быть готовы к обмену..

Байты данных поступают в преобразователь 5 форматов данных или выдаются из него псд управлением блока 20.

Обмен может заканчиваться по инициативе канала или УВВ. В первом случае сигнал окончания обмена поступает из канала через управляющий блок

4 в блок 20, который прекращает взаимодействие с УВВ, принимает от него в регистр 19 байта состояния

УВВ конечный байт состояния и формирует ССУ с помощью управляющего блока 4 в регистре 8.

Во втором случае УВВ само присылает конечный байт состояния, по которому формируется ССУ в регистре 8.

Когда ССУ сформировано, управляющий блок 4 через блок 12 сообщает каналу 27 об окончании выполнения программ канала. При выполнении цепочки команд ССУ фор ируется после выполнения последней команды в цепочке. В регистре 8 слова состояния устройст ва собирает ся вся информация, имеющая отношение к процессу выполнения команды в момент ее окончания. Эта информация хранится в регистре 19 байта состояния УВВ, в регистре 14 ошибок, в регистре 7 адреса УВВ и в счетчике 6 адреса.

ССУ выдается по специальной команде, которая поступает в устройство сопряжения из канала 27. Код этой коман ды, подобно коду ст арт о вой команды, принимается в регистр

16. Блок 12 дешифрирует ее и выдает си гнал в управляющий блок 4. По этому сигналу блок 4 и блок 12 разрешает посимвольную выдачу иэ регистра

8 слова состояния устройства по реверсивной информационной шине 17 в канал 27 через первый буферный регистр 13.

Испытания данного устройства сопряжения показали, что оно позволяет подключать к цифровой вычислительной машине, имеющей определенный интер= фейс ввода-вывода, устройства вводавывода,. имеющиe другой интерфейс, с использованием всех возможностей этих УВВ.

Созданное на основе описанного изобретения устройство для сопряжения селекторного канала ЦВМ Минск-32 с устройствами ввода-вывода EC ЭВМ поз воляет подключит ь к ЦВМ Минск-32 более совершенные УВВ, в том. числе и накопители на магнитных дисках, беэ внесения изменений в UBN что приводит также к повышению комплексной эффективности, 10

60 продлению сроков эксплуатации и более полному использованию ресурсов серийно выпускаемых ЦВЫ.

Формула изобретения

Устройство для сопряжения устройств ввода-вывода с ЦВМ, содержащее управляющий блок, первый выход которо го подключен к управляющему входу регистра слова состояния устройства, преобразователь форматов данных, первый управляющий вход которого связан со вторым выходом управляющего блока, первый выход преобразователя форматов данных подсоединен к . первому информационному входу первого буферного регистра, а второй к первому информационному входу второго буферного регистра, выход которого соединен с шиной для переда— чи информации в устройст во вводавывода, ре ги стр адреса устройст ва ввод--вывода, подключенный своим информационным входом ю каналу цифровой вычислительной машины через шину адреса устройства ввода-вывода, первый выход регистра адреса устройства ввода-вывода связан со вторым информационным входом второго буферного регистра, первый вход управляющего блока связан с первым выходом регистра команд устройства ввода-вывода, блок для сравнения адресов, шину для приема информации из устройства ввода-вывода и шину для обмена управляющей информацией с устройством ввода-вывода, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок для прямого доступа в память, блок для управления обменом с каналом, блок для управления обменом с устройством ввода-вывода, блок для хранения команд устройства ввода-вывода, регистр команд канала, счетчик адреса, реги стр байта состояния устройст ва ввода-вывода, ре ги стр ошибо к, реверсивная информационная шина, шина для запроса управляющей информации, шина для запроса данных, шина адреса, режимная шика и шина для приема команд устройства ввода-вывода, причем выход первого буферного регистра соединен с каналом через реверсивную информационную шину, связанную также с первым информационным входом преобразователя форматов данных и с входом регистра команд канала, второй выход управляющего блока подсоединен к управляющему входу блока для прямого доступа в память, первый и второй информационные входы которого связаны с первым счетчиком адреса и со вторым выходом регистра адреса устройст в а э эсда-вывода соот вет ст венно, управляющий вход регистра адреса

73боа3

12 устройства ввода-вывода подключен к первому выходу блока для управления обменом с каналом,- а третий выход — к первому информационному входу регистра слова состояния устройства, первый выход регистра адреса устройства ввода-вывода подсоединен также к первому входу блока для сравнения адресов, второй вход которого соединен с устройст вом ввода.-вывода через шину для приема информации иэ устройства ввода-вывода,псдключенную также ко второму информационному входу преобразователя форматов данных и к информационному входу регистра байта состояния устройства ввода-вывода, выход блока для сравнения адресов связан с первым входом блока для управления обменом с устройством ввода-вывода, второй вход управляющего блока, второй управляющий вход преобразователя форматов данных и управляющие входы второго буферного регистра и регистра ошибок подсоединены к первому выходу блока для упр" âëåíèÿ обменом с устройством ввода-вывода,. второй и третий входы блока для управления обменом с устройством ввода-вывода,который подключен к устройству ввэдавывода через шину для обмена управляющей и н формацией с устрой ст во м ввода-вывода, соединены, соответст венно, с первым выходом ре ги стра байта состояния устрой ст ва ввода-вывода и вторым выходом регистра «оманд устройства ввода-вывода, второй

° информационный вход регистра слова состояния устройства связан со вторым выходом счетчика адреса, управ.ляшщий вход которого, а также управляющий вход блока для хранения команд устройства ввода-вывода подсоединены к первому выходу управляющего блока, информационные входы, блоКа для хранения команд устройства ввода-вывода и счет - и ка адре са под".îå,öèHåHû к каналу терез шину для приема команд устройства ввода-вывода, выход блока для хранения команд устройства ввода-вывода подключен к информационному входу регистра :оманд устройств<-. ввода-вывода„третий, четвертый и пятый выходы управляюще- го блока связаны, соответственно, с первым входом блока для управления обменом с каналом, подсоединенного к каналу через шину для запроса данных,„ с четвертым входом блока для управления обменом с устройством ввода-вывода и с лервьм управляющим входом регистра команд устройства ввода-вывода, третий вход управляющего блока, соединенного с каналом через режимную шину „подключен ко второму выходу блока для управления обменом сканалом,,третий выход регистра команд устройства ввода-вывоца связан с третьим информационным входом второго буферного регистра, третий и четвертый информационные входы регистра слова состояния устройства подсоединены, соответственно,. ко второму выходу регистра байта состояния устройства ввода-вывода и к выходу регистра ошибок, соединенно го своим информационным входом с третьим выходом блока для управления обменом с каналом, выход регистра слова состояния устройства подключен ко второму информационному входу первого буферного регистра, управляющий вход которого связан с четвертым выходом блока для управления обменом с каналом, второй и третий входы блока для управления обменом с каналом подсоединены к выходу регистра команд канала и к третьему выходу преобразователя форматов данных соответственно, второй и третий выходы блока для управления обменом с устрой ст вом ввода- вывода соедин ен ы, соот вет ст венно, со вторым управляющим входом регистра команд устройства ввода-вывода и с управр ляющим входом регистра байта состояния устройст ва ввода-вывода, первый выход блока для прямого доступа в амять связан с каналом через шину для запроса управляющей информации, а второй — через шину адреса.

Источники информации, принятые зо внимание при экспертизе

1. Патент США М 3400372, кл. 340-1 72. 5, опублик. 1965.

2. Коммутатор магнитных дисков.

Техническое описание, часть I

ЛЗЗ.057.034 Т01, редакция 1-72, 1972.

3. Отчет АИСТ/50 от 15.0 З.б9.

"Органиэация связи с устройствами ввода-вывода в АИСТ-1, Сибирское отделение АИ СССР „вычи слительный центр, проект АИСТ (протот ип ) .