Устройство для сопряжения

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и).7484О2

Союз Совет скнк

Соцмалмстмческнк

Респубики (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5l)M. Кл.

G 06 F 3/04 (22)Заявлено16.05.78 (2I) 2615858/18-24 с присоединением заявки K— (23) Приоритет

Гееудерстеееный комитет

СССР по делам изебретеиий и открытий

Опубликовано 15.07,80, Бюллетень М 26

Дата опубликования описания 15.07.80 (53) УДК681,327, .11(088.8) Э. П, Овсянникова-Панченко, Л. N. Петрова, В. Л. Дшхунян, В. С. Кокорин и Б. В, Шевкопляс (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области вы»числительной техники и может быть использовано для сопряжения устройств, входящих в вычислительную систему с магистралью типа Общая шина".

Задача сопряжения устройств с общей магистралью решается различными средствами с использованием контроллеров, адалтеров, Т-блоков и др. аппаратуры, позволя1зцей осуществлять обмен информаци-. о ей между устройствами, входящими в вычислительную систему.

Известны интерфейсные системы для сосопряжения ЭВМ (1), содержащие две интерфейсные логические схемы, соединенные между собой двумя однонаправленными и двумя двунаправленными линиями связи, по которым передаются сигналы управления.

B процессе обмена одна из ЭВМ иници,ирует сигнал начала передачи данных, получает ответный сигнал и формирует сигнал готовности. ELpyras ЭВМ принимает данные и в дальнейшем является инициа2 тором обменов вплоть до момента окончания передачи массива данных. Устройство позволяет осуществить асинхронный принцип обмена между независимыми синхронными ЗВМ.

Недостаток этих устройств состоит в ограниченных функциональных возможностях, что обусловлено их "жесткой структурой.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по сущности технического решения является устройство для сопряжения

И, содержащее управляющий регистр, блок двунаправленной передачи числовой информации и блок двунаправленной передачи, адресной информации, группы входов и выходов которых являются соответствуюшими группами числовых и адресных входов и выходов устройства, а управляющие ,входы подключены соответственно к первому и второму выходам блока дешифрации направления передачи, и блок двунаправленной передачи управляющей информации, первая группа входов и выходов которого яв02, ляющим входам блоков двунаправленной пеи к управляющему входу блока двунаправленной передачи числовой информации, введен блок коммутации управлякхцих сигналов, четыре входа-выхода которого соотг ветственно подключены ко второму, пятому, шестому и седьмому входам-выходам второй группы управляквцих входов-выхои вход - соответственно к первому и второму входам и выходу блока двунаправнаправления передачи, причем блок коммутации управляющих сигналов содержит триггер, четыре элемента И-НЕ, элемент

ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, элемент HE и четыре переключающих элемента, управляющие входы которых подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам группы управляющих входов блока коммутации управляющих сигналов, выход четвертого переключающего рой вход которого соединен со входом элемента НЕ, первым входом-выходом блока коммутации управлякипих сигналов и первыми входами-выходами первого и второго переключающих элементов, вторые входывыходы которых соединены соответственно с четвеотым и третьим входами-выходами блока коммутации управляющих сигналов, второй вход-выход которого подключен к выходу триггера, соединенному вторым входом с выходом первого элемента

И-НЕ, и с первыми входами второго и третьего элементов И.-НЕ, входы третьего и четвертого переключающих элементов соединены со входом блока коммутации управляющих сигналов, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с выходами второго и четвертого элементов И-HE и выходом элемента ИЛИ-НЕ, первым входом подключенного к выходу элемента НЕ и второму входу второго элемента И-НЕ, а вторым входом — к выходу третьего элемента И-НЕ и первому входу четвертого элемента Ивертому входу-выходу блока коммутации упуавлякзцих сигналов, вторые входы эле3 7484 ляется первой группой управляющих входов и выходов устройства, вторая группа вхо- редачи адресной и управляющей информации дов - второй группой управляющих входов устройства, управлякщий вход †.управляющим входом блока двунаправленной переда.S чи адресной информации, входы блока дешифрации направления передачи соединены с соответствующими входами второй и третьей групп управляющих входов устройства . ° 10 дов устройства, первый и второй выходы .

Указанное устройство обеспечивает высокую логическую гибкость при работе ак- тивного устройства, подключенного к лини- ленной передачи управляющей информации, ям внутреннего интерфейса, с ведомыми третьи выходы и группа управляющих устройствами, подключенными. к внешнему д входов — соответственно к установочному интерфейсу, за счет программного зада- входу и группе выходов блока дешифрации ! ния направления передачи информации по каждой шине интерфейса, а также за счет црограммного задания способа обработки сигналов прерывания соответствующими 20 схемами.

Недостатком этого устройства является его низкое быстродействие при частой смене направления передачи информации

Но шинам интерфейса, которая требует ди- 25 намической перегрузки содержимого управляющих регистров. Такой случай возникает элемента соединен с первыми входами при наличии активных устройств, подклю- триггера и первого элемента И-НЕ, вто ченных к внешнему интерфейсу.

Целью изобретения является повышение Зо быстродействия при работе с нктивнь|ми устройствами, подключенными к внешнему интерфейсу.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сопряжения, содержа-35 щее блок двунаправленной передачи адресной информации, подключенный первой и второй группами входов-выходов со6тветственно к первой и второй группам адресных входов-выходов устройства, блок дву- 40 направленной передачи числовой информации; соединенный первой и второй группами входов-выходов соответственйо с первой и второй группами числовых входоввЫходов устройства, блок двунаправленной 45 передачи управляющей информации, соединенный группой входов-выходов с первой группой управляющих входов-выходов устройства, первым и вторым входами-выхо-дами соответственно с первым и вторым 50 входами-выходами второй группы управляющих входов-выходов устройства, и блок дешифрации направленйя передачи, подклю- НЕ, второй вход третьего элемента И-НЕ ченный первым, вторым и третьим входа- соединен с выходом элемента ИЛИ, перми соответственно к первому, третьему и 55 вый вход которого подключен к выходу четвертому входам второй группы управля- . третьего переключающего элемента и четющих входов-выходов устройства, а первым и вторым выходами соответственно к управ02

Росле представления магистрали активное устройство формирует адрес, по которому производится обращение к ведомому уст-. ройству, признак режйма (запись или чтение), признаки сопровождения адреса и данных (последний — при записи). Ведомое устройство выполняет предписанное ему ведущим устройством действие (запись или чтение) и оповещает. ведущее устройство о завершении этого действия. В свою очередь, ведущее устройство завершает обмен, оповещает ведомое устройство о завершении обмена и освобождает магистраль. Таким образом, под обменом между . устройствами в дальнейшем понимается, обращение одного устройства к другому по адресу; безадресные обращения уст» ройств друг к другу (по прерываниям, по специальным шинам и т.п.) не рассматриваются.

Внешний и внутренний интерфейс ЭВМ могут отличаться по числу линий, по принципу передачи информации, по физическому представлению логических уровней, по способам кодирования сигналов и т.п. Одним из основных требований к внешнему интерфейсу является уменьшение числа линий.

Это же требование не является определяющим для внутреннего интерфейса ЭВМ, который может быть расширен специальными внутренними" линиями, если их введение повышает технические характеристики данной ЭВМ, например упрощает схемы сопряжения внутренних блоков ЭВМ с интерфейсными линиями, повышает быстродействие ЭВМ и т.п. В частности, во внутреннем интерфейсе ЭВМ целесообразно введение раздельных линий сопровождения информации как по каналу адреса, так и по каналу данных: линия 6 служит для переда. чи сигнала "выдан адрес" (ВА), линии 9для передачи сигнала "принят адрес" (ПА), линия 1 1 — для передачи сигнала "выданы данные" (ВЙ), линия 10 — для передачи сигнала "приняты данные" (nlj). Кроме того, во внутренний интерфейс может быть введена линия, указывающая на то, что в данной ЭВМ в текущий момент времени находится или отсутствует активное устройство, занявшее магистраль: линия 7, сигнал занятость собственная (3AHC), и линия указывающая на то, расположено

I ли ведомое устройство в данной ЭВМ или нет: линия 8, сигнал ведомый собственный (Bl1MC). Остальные линии внутреннего интерфейса, IIQKQBBHHbte Hs чертеже, по функциональному назначению полностью со ответствуют одноименным линиям внешне7484 ментов ИЛИ и четвертого элемента И-HE соединены соответственно с пятым и шестым входами из группы управляющих входов блока коммутации сигналов.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства, содержащего блок 1 двунаправленной передачи адресной информации, блок 2 двунаправленной передачи числовой информации, блок 3 двунаправленной передачи управляющей информа-30 ции, блок 4 дешифрации направления передачи, входы-выходы (линии) 5-11 второй группы управляющих входов-выходов устройства, блок 12 коммутации управляющих сигналов, вход 13, -выходы 14, 15 и

16 и входы 17 из группы управляющих входов блока 12, в состав которого входят переключающие элементы 18-21, триггер 22, элементы И-HE 23-26, элемент

HE 27, элемент ИЛИ 28 и элемент ИЛИ- 0

НЕ 29. На чертеже также показаны управляющие входы 30 переключающих элементов 18-21 блока 12, выходы 31, 32 и

33 регистра 34 и дешифратор 35, с выхода 36 которого выдается сигнал на управ25 ляющий вход блока 2, В состав блоков 1, 2 и 3 входят приемники 37 41, элементы

HJIH 42-46 и переключающие элементы

47-50. Блок 1 (показан 1 разряд адреса) подключен ко входам-выходам (линиям) 51 и 52 соответственно из первой и второй групп адресных входов-выходов устройства, блок 2 (показан 1 разряд данных) — ко входам-выходам (линиям) 53 и 54 соответственно из первой и второй групп числовых входов-выходов устройства, блок — ко входам-выходам (линиям)

55 и 56.из первой и входам-выходам 5 и 6 из второй групп управляющих входоввыходов устройства. Первые группы входов-выходов устройства подключаются к внешнему интерфейсу, а вторые группык внутреннему интерфейсу.

Устройство осуществляет двунаправленную передачу адресной числовой и управ45 .пяющей информации между линиями внешне- го и внутреннего интерфейсов. Предполагается, что активные устройства, т.е. те, которые могут инициировать обмен информа50 цией, присутствуют как во внешней, так и во внутренней магистралях ЭВМ. К ним могут относиться процессоры, активные датчики, пульты управления, устройства прямого доступа в память и др. Активное

55 устройство, инициирующее обмен, как обычно, формирует запрос на пользование магистралью, который удовлетворяется некоторым образом вне данного устройства.

748402

Третий режим: активное устройство, подключенное к внутренней магистрали, производит запись информации в ведомое устройство, подключенное к внешней магйстрали. Активное устройство формирует сигналы А, Д, ЗП, ВА и ВД на соответствующих линиях 52, 54, 5, 6 и 11 внутреннего интерфейса. Сигнал ВА передается с линии 6 через элементы НЕ 27, ИНЕ 24 и ИЛИ 42 в линию 55 внешнего 1О интерфейса, сопровождая сигналы на пиниях 57, 51 и 53, переданные с соответст вующих линий внутреннего интерфейса. Ведомое устройство, подключенное к внешней магистрали, опознает адрес, принимает данные и формирует сигнал ВДМ на линии

56, который передается на линию 10 через переключаюший элемент 21 и далее через триггер 22 — в линию 9. По сигналам ПД и ПА активное устройство снимает о

-сигналы с ВД с линии 11 и ВА с линии

6, а также с линий 54 данных и 52 адреса. После снятия сигналов с внутренней магистрали снимаются сигналы ВДШ, ЗП, А и El с линий внешнего интерфейса. На этом обмен заканчивается.

Четвертый режим: активное устройство, подкпюченное к внутренней магистрали, производит чтение информации из ведомого устройства, подключенного к внешней магистрали. Активное устройство формирует сигналы А и BA на линиях 52 и 6.

Сигнал ВА передается в линию 55, сопровождая адрес, полученный из линии 52. >>

° Ведомое устройство, лодключеннсэ к внешней магистрали, опознает адрес, выполняет операцию чтения и выдает сигналы BQM и l1 на линии 56 и 53. Сигнал B3_#_ пе- редается на линию 1 1 через переключающий

Щ элемент 20. Данные передаются из линии

53 в пинию 54. Активное устройство, получив сигнал ВД, принимает данные и формирует сигнал ПД на линии 10 внутренней магистрали, который затем передается на

45 линию 9, после чего активное устройство снимает сигналы ВА, и А с линий 6 и 52, Задний фронт сигнала ВЛЩ, формируемый при этом, воспринимается ведомым .уст50 ройством и влечет за собой снятие сигна лов BQM и Д с линии 56 и 53. Снятие сигнала Bl3vl приводит к снятию сигнала

ВД, после чего активное устройство снимает сигнал ПД с линии 10, задний фронт

55 которого через элемент И-HE 23 и триггер 22 формирует задний фронт сигнала

ПА в линии 9. После этого обмен заканчивается.

Каждому из рассмотренных выше режимов соответствует определенный код, который хранится в регистре 34 в течение некоторого промежутка времени: от момента появления сигналов в линиях 5, 7 и 8 внутреннего интерфейса до момента сброса регистра по сигналу с выхода элемента ИЛИ-HE 29, который свидетельствует о завершении обмена. Например, наличие сигнала в линии 7 и отсутствие сигналов в линиях 5 и 8 означает, что активное устройство подключено к внутренней магистрали, ведомое устройство не.подкгпочено к внутренней магистрали, тип обменачтение. Другими словами, в этом случае реализуется последний из рассмотренных режимов. Дешифратор 35 формирует управляющие сигналы, разрешающие или запрещающие передачу сигналов по двунаправленным линиям в зависимости от режима. Например, сигнал на выходе 36 блока 4 из внутренней магистрали во внеш- . нюю должен формироваться в следующих режимах: в режиме записи, когда активное устройство подключено к внутреннему интерфейсу или в режиме чтения, когда ведомое устройство подключено к внутреннему интерфейсу. Во всех остальных случаях сигнал на этом выходе должен отсутствовать, Работа блоков двунаправленной передачи адресной, числовой и управляющей информации одинакова и состоит в следую-. щем (на примере работы блока 2). В отсутствие обменов сигнал на выходе 36 отсутствует, Элемент-передатчик ИЛИ 45 с открытым коллекторным выходом находится в "отключенном состоянии, а переключающий элемент 49 - в "замкнутом состоянии. Таким образом, блок 2 подготовпен к передаче нулевых" сигналов с линии 53 в линию 54, при этом обратная связь через элемент 45. исключается, так как он закрыт. Линии внешней магистрали, как обычно, доопределены резисторами, подкщоченными к источнику положительного напряжения или резисторными делителями (на чертеже не доказаны). При наличии сигнала на выходе 36 переключающий элемент 49 размыкается, а эле-. мен1-передатчик ИЛИ 45 подготовлен к передаче отрицательных" сигналов.с линии

54 в пинию 53. Обратная связь разомкнута благодаря размыканию переключающего элемента 49.

Таким образом, устройство позволяет повысить быстродействие обмена при работе системы в мультиплексном режиме за

7484 счет автоматической настройки в каждом

I акте обмена, т.е, за счет отсутствия необходимости предварительного программного задания направления передачи информации. Выигрыш в быстродействии системы по сравнению с использованием в ней про-тотипа зависит от конкретной конфигурации системы, от ее архитектурных особенностей, от программного обеспечения и

RpyFIIx факторов и может достигать в не- f0 которых случаях 20-40%.

Формула изобретения !

Устройство для сопряжения, содержащее блок двунаправленной передачи адресной информации, подключенный первой и второй группами входов-выходов соответств нйо к первой и второй группам адрес- 20

1 ных входов-.выходов устройства, блок

1 двунаправленной передачи числовой информации, соединенный первой и второй группами входов-выходов соответственно с первой и второй группами число- 5 вых входов-выходов устройства, блок двунаправленной передачи управляющей информации, соединенный группой входов-выхо-, дов с первой группой управляющих входоввыходов устройства, первым и вторым вхо->о дами-выходами соответственно с первым и вторым входами- выходами второй группы управляющих входов- выходов устройства, и блок дешифрации направления передачи, подключенный первым, вторым и третьим 35 входами соответственно к первому, третьему и четвертому входам второй группы управляющих входов-выходов устройства а первым и вторым выходами - соответственно к управляющим входам блоков дву-® направленной передачи адресной и управляющей информации и к управляющему входу "блока двунаправленной передачи числовой информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен блок кбммутации управляюших сигналов, четыре входа-выхода которого соответственно подключены ко второму, пятому, шестому и седьмому входам-выходам второй группы управляюших входов-выходов устройства, первый и второй выхдды и вход — соответственно к первому и второму входам . и выходам блока двунаправленной передачи управляющей информации, третьи выходы и группа управлякщих входов — соответственно к устаноог 12 вочному входу и группе выходов блока дешифрации направления передачи, причем блок коммутации управляюших сигналов содержит триггер, четыре элемента И-HE элемент ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, элемент

НЕ и четыре переключаюших элемента, управляюшие входы которых подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам группы управляюших входов блока коммутации управляющих сигналов, выход четвертого переключающего элемента соединен с первыми входами триггера и первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен со входом элемента НЕ, первым входом-выходом блока коммутации управляющих сигналов и первыми входами-выходами первого и второго переключающих элементов, вторые входы-выходы которых соединены соответственно с четвертым и третьим вхоцамивыходами блока коммутации управляющих сигналов, второй вход-выход которого подключен к выходу триггера, соединенному вторым входом с выходом первого элемента И-НЕ, и с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, входы третьего и четвертого переключающих элементов соединены со входом блока коммутации уп равляки их сигналов, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с выходами второго и четвертого элементов И-НЕ и выходом элемента ИЛИНЕ, первым входом подключенного к выходу элемента HE и второму входу второго элемента И-НЕ, а вторым входом — к выходу третьего элемента И-НЕ и первому входу четвертого элемента И-HE второй вход третьего элемента И-НЕ соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу третьего переключающего элемента и четвертому входувыходу блока коммутации управлякяцих .сигналов, вторые входы элементов ИЛИ и четвертого элемента И-НЕ соединены соответственно с пятым и шестым входами из группы управлякюцих входов блока коммутации управляквцих сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Па тент США М 3 98871 6, кл. 340-.172.5, опублик. 1976.

2. Патент США l4 3979730, кл. 340-172.5, опублик. 1976 (прототип).