Байт-мультиплексный канал
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Реслублик
<»>803699
1611 До1«лн11тслш<«е к авт. свил-зу —(22) 3;1яв,1с<1«15.10,79 (21) 2831568 18-24 (51) М Кл з G 06 т 3/04 с присоединением заявки—
)осударственный комитет (23) Приоритет— ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681.3 (088.8) (43) Опубликовано 23.01.82. Бюллетень ¹ 3 (45) Дата опубликования описания 23.01.82 (72) Авторы изобретения
T. А. Сергеева и Л. Г. Шувалов (71) Заявитель (54) БАЙТ-МУЛЬТИПЛЕКСНЫЙ КАНАЛ
Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к системам обмена информацией между периферийными устройствами и оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) 11ВМ, и может быть использовано в системах «бмсна данными.
Известны каналы ввода-вывода, которые имеют связь с периферийными устройствами посредством нескольких интерфсй- IO сов ввода-вывода, обеспечиваемую блоками сопряжения с медленнодействующими и быстродействующим и устройства м и. Эти каналы состоят из блока местной памяти, блока формирования управля<ощсй инфор- 15 мации, блока сопряжения с мс.,лсннодействующими периферийными устройствами, блоков сопряжения с быстродействующими периферийными устройствами, блока мод",— фикации управляющей информацией, бло- 20 ка распределения приоритетов и о»ока у-,<равления.
Однако известные каналы из-за жесткого распределения приоритетов по удовлетворении запросов от блоков сопряжения с 2 периферийными устройствами на обмен информацией с ОЗУ не имеют возможности обмениваться;1àííûìè с буфером каналов в управлении ОЗУ (а только нспссредственно с ОЗУ), цикл обращения к которому значительно меньше цикла обращения к
ОЗУ. Повышение быстродействия канала в этом случае невозможно из-за увеличения числа обращения к ОЗУ от канала и, следовательно, увеличения числа конфликтных ситуаций между каналом и центральным процессором по обращении к ОЗУ, что приводит к снижению производительности всей вы<ислительной системы в целом.
Наиболее близким по технической сущ1<ости и достигаемому эффекту к изобретению является байт-мультиплексный канал, состоящий из блока . .ранения управляющей информации, блока формирования управляющей информации, блока сопряжения с . <сдлсннодействующими устройствами, блок«в сопряжения с быстродействующими
x cT<«okicTBами, блока модификации IlpHB,.яю <сй информ;1ции, блока упр",âëåíèÿ, бл<1ка распределения приоритетов.
Такой канал имеет недостаточно высоvv Io и р о и 3 В о д и т е ч ъ н о с т ь, к о т «р а 51 о о \ сл о В»сна нсвозможностшо ис l льз«вания при
«бмспс данными между каналом и ОЗУ буфера канала в управлении ОЗУ, так как цикл об лена данными с буфером канала в управлении ОЗУ значительно меньше цикла обмена с ОЗУ. Это приводит к сниже. ию про1:.зводи тс»ьности вы <пс l< ) c) И Ы . ; С 1 i Г < 1 I LI l ! ." .r !!.,, > : i l . ! « 3 Б > „ i — - ! Зола и IL(н",.ci.(ьнь! >! Il pOi(c«. . Op0>! (:0 6j ;:: ill Ñlljl!I К (>.>< . ТВК К(! К,!i! I > ИT(, ih!10 i? <),)!). 1(Т;1 С- Г:I I! C. < 0 . 3
Ц(ЛЬЮ . <306j)CТС!Iii>! 5НЗЛ>! <. ГСЯ >, Ii(11 EIItC . ИрОИЗВОдиТБ IbilOCTIIKi!!iii i ji 11!. I> тигается тем, что в байт-мультиплсксн,;fi канал, содер)ка)ций блок управления, блок хр;1 !1(: н if 51 з !! f) 1 !35! Яюп(сй! !i Ict>ор <11(II I; 6,10 к распределения I!ðèîðèòåòOH, бло. :,<О,:! «))0!3. lri<, I, Ilpr<13 15:<ОН((<; () f(.<;r, !3> )О<)< ус1 р01!Ства ти 6 ОК C<)ll )c!;KCII!I5! : ((Н: — ) > ноДСЙcl в) Io(U!I(ми x стРОЙств;(if<1, llc .PHf)lй. <3 ОРОЙ TP(Тlli< II ЯСТВ(т) т <и <3;(»; „ lii. (7КО)ОРОГ:> СОС;(Ииеil I I С;)ОТ)зст. т!>r. Н) > С 11Cpi3blX13i В> Од3 ми-.ВЫходамИ каНала, 0 IOK3 управления, блока раопрсдслш(ия iij):lo- 20 РИТЕТОВ, О.Н Ка фОРМНРО:33НИЯ 11;)3(ЗЛЯIОгцей информации, при этом Второй. треTlIIf т(ст(ЗС()ть)Й, иятыЙ !i нlсстОЙ Бх)>5! ь!-Вь(. О. (Ы О, > О К, 1 !! Рci?>Л и IOI! (!. 1! Нифо Р Ма ЦИ Н СО<.,(И Н СНЫ COOÒH0 r" .I!3 !i i! <> С ! зторы ми Входами-выходами кати ал;1, блока Л1;) 3 L . 1 It ifи, С B СРIЗЫМ И IЗХО:(3М)(-:3 hlхо,! !! )! И 0.10К013 CО. 1))5(ЖСНИЯ C 6Ь!С I j)OLCjfCТ:3()он(<:I! rf il ГС! POHCTВ 3 )! И, О, IOIicl Х(ОДиф:! i3 LLil II ;. I l p ci< В л я ю l ц с Й и н ф 0 ) )>! а и и и и б, 1 О и.! x;) c !1 i 0 1 i l I 51 П В 3 )3. 1 P !0 U I () I! i t ill! (< От)ЗСТСТ C! I IIO K ТГ) С Ь<,! X Б.,<, - Б ЬI < >я М и 11 11 ci;i (1, и В Т 0 р Ы <М 3 Х 0.13 . I - Б Ы . ; <; 3, I 6 Л >к ()! 3 <. О I i j) 5? i I i (i! I! 5! <. 6 i 4 С I р O . .< (I! (i В > I< I (! (! < СТро Й TIÇ;i i И, 6,(ок;1 10,11! фи к;i ill !.,!1;:;< 0., I 5I I0IIj CЙ I! i l(f)(J j) Xi 3 lLl I II, 6,: i ii, (.:! i )С !i « . и 40, ; >1!()j)!! () ) O!3 1 Стпн БХ(>,- < С i ".< 1(i!33 .. . <1, ii . 13 <>.)ОКО!? i « н)) я )кс:!!I H (<>! <"",,) 3",ТРОЙ(1 13;I. (I! СО,(rf!iC!l! . С <)Г>ГО СОСДИ Н ll С НС Г<ЗСГ) Г> . М !<ХО,(> ): -I:,: Х > ) . <>,1() к;< 1);1<. и;) ., L(.x с !Ill.f i< p ii<>j) и Г, i <.r : 3 ...,> „ 50 i3X0;1-131> i l 3 !I II (È II С О " " " ) i Ко(3 OIIÐ i Кеll I;. <НГС: Н<>;. .:., !ОН".I I: >ОтPO !<. Г :;<1 ), i t I!!! < 1 Н > . j :!!! К : B!!X ЬЛ ОК ) Н;; cj (ЗЛ. Н < .:! (>(. . "., :. Гр;.)I!Ii, элсх(сi!TBH I I, pcl lieò;) ?(э:(э?(И КО 3, I ;1 !, ., T!)!!TH(p, OIILL3 6 IOK;) !I "".1!. 11срвы»)ход блока сосдш(ен с пер3h<М П Вv(i )!i< ",3 fl!IЫ Э,! О))СI! Он > . !!) !)<3) O j3! OPO< ) > f< !P(1 >« O -, . < СМ<з!?, )!3, .
Вход;>,!0K(I со" I !Ис!I с 3(!) I <>I 0 Э 1) 3) (><" )< 1 13 <) >,<) >,j!.! !ЗХО < 3 ).(Н Б1 (;Рт;!.<) Э I((.I: I (! . 1 !3 !Ilil>i 3 ICL!! («><3 .i Б(,<. ОД IiOTOPOlt СОСДИНСI! С ПСР!ЗЫМ ВХОДОМ PÑI СТP i II Р I IH II i К()Б, В I о f) i,i i! i .О,, О IНЭ; КГI с! . .>I < !i IÇH . «;у H! рого -)лсмс!п;! ! 111, и Lsi)ixo;)03! к I!i ÐÂÎÇ! !Çi)lx() (3 6,!<>Kci I! Исj> ,;,) > < 13 ), О ", I I . I ф р,1 r 0 ; ci K (, ! (3 0 6 )! С I < i <ЫХО (! ОтОРОГO СOC,Н(: Сll С БтOPI<З! ВЫХ<>(<О f <),iic! !I i!I (< > )! 3 hX0;l0 ., !Н.;>Во(0:.,Iс>ГОН?Т;< 1: (!1,.,>.(Н(p»0!.о элсме<п; 1! с(ид(неi< с Гт r; ri>i)! и IÇXO 0 )< Ii()j)130! Э, I OX!(I!Tc! IIv (I ) и )< H T 0 <) ь(:и В х 0. L I (с 1 в (Р т о г 0 э, I c. < е l I т а И, B hl<,! К<я!0()0 I (> II<>.l КЛ Ю (С Н К II(Pi!0 >(, 13XO.LX э, I(м i li <;! f, 11, I;:è xо, (Б ОрО! 0 э 1( С н ". 1 i С (> C, L I I i i . ! С 3 1 0 p i)i:) I i !3 X < ) L 3,:. I f н С Г I !I >1 Ор< >I 0 Э, i < Сli!(>13 !!,! 1 I, В::. >: >., грстьс!Го элемсliTH И сосди)(ll с третьими !.: 0 (а iiH !Ор(зого I! (зторо! о э.!см 1110B 1111!. I i)c т!! I< Bx0 (6, 1ок(! сОгл I )>».):. 3 6;О i3 1 .От>О ; в iO ко f <>p0! (> ИО < ОC I l: Ili . < IÇ I Op!)i>i Б <,;0 <>з< 6 )ОК;1 ! 13 Фи(. 1 i! <îáð
ЗIУ ibT!iii.!(К, Н(>П> !(,> II: (;! Ф! (Г. <) < > 3 !I K I L!!<)I! !.11>ill !>i (i . « » .
< (r <: . i Н. О "... > i I 1 1 - > У, I l > T I I H . I ñ t(c If h, É ; i H i i . l с о ), c j) )fc j KI 6 . < > и ",и р (! 13, 1 I : I 5 I . 6, 1 < ) и > . f ) i н (l i l и 1 l f ) ci i 3. i 51 1011((ii II I!фоР. I < I(1! I!, <> <>и > I (>Дjlфil ii I IL!i ll УI:РИБ,IЯIOI), Сн Ill.фОРЗ .::НI i < IОК (раСНРс— ,,,! С Н Н 5! Il i) it > f) !iç) i I (>(3, >Л <>ii <> ()(7<) )l I ), >IÇ;i f1 I! 51 :, j>;i!<," 5! !(>И((:I I! Il(j)0))" (! н i!!, 6. >Кн 1> i OII I) ии,синя с (>l>li. I Р(>,((ис Гвмюll(II>! II мiòPOÉcò(3" " . Н, (> ОK 7 СО! I PЯ. () (I ili jl C 3! (, (, I i 11110;(C>Й С1 -! 3 > Ю I< It. >111 ) СТ<) 0 I ICTBci Xjil, О, IОК 8 < )lp3 3,1ÑI! It Я <>бм< ноx()I нм«ст вхо Ill-выхо LI l 9-12 и 3 иI :I:3ë5jI0()LjfC шины 13-15. f) I!>ri ПП;!I:,IC !!I .я (>(. i i!0 СО;Сpi. !! Г I!;I! I ÃCj) t) li(7!I lLci 6510ii 1 f)(",:, I ) j )8 lip!i !IliiK<)i3,,(CI!III(f)rr)ii < О<) 19 (»;,1i .:;l i> t< т)с
< т< >< ) r) li > « j) i Р <> ),! и . I<(«, !3 )> !i j) 3 В, I(. Н И Iir (r > Р< "К > t>, I 0 KOBOI (< <>6 >! Сl I ci, OP I c)1! l!СГIC.(3 !Olll li и 06j) 330м. 11<>С. 1(;(0!3. ICTI3< > j>< IIII>I !33 l! f>r>rC 3 I ct 0t> i. . (l! <,>ОК;! I> О., (I!О Р) .(ИЗ<>(Ill >Мз 11PIIO(;И— f>.10K(> ((3 ), ":;< Il(>HKc! («< 1 !3(1 CTI)X!<)II!(— . р<>ння при<>j>1! I i)" "., Нослс < > I<. l;<,,, li < i? 1 н i I 6(i OKr () И Си l . 1 (>(>!!iiH н f>lf );)и I <" !1 !<Э 6,<ОК;> ИОСТ) I I b i0 0 r ) Т Б (Г ."1 13 i I I!10 1! О <> I! j) (1 В Л Я IO I I I (i (I ) I) . И ) > <3 <> —,r>;;,;.rir) !i>;C 1, < и; 6 <> ",!< т!ОТ«" >Of О < < <) f;i l1,Ра < P! ic!< 013 6.!оково)0 ()) )" i !)" < )< > < I< "! I <) ):(Н ( Таким образом, при наличии сигнала с рвгиспра признаков организуется .подряд обмен несколькимlи словами данных блока 6 с ОЗУ, т. е. произ водится обмен по одно-му массиву данных, что дает .возможность использовать буфер канала в ОЗУ. Блок 6, имея буфер для накоплвния данных, в общем случае первоначально устанавли вает запросы на обмен данными, когда заполнение буфера СПК позволяет принять (при операции считывания из ОЗУ) или выдать (при Операции записи в ОЗУ) количество слов данных,не меныше полного объема буфера канала ОЗУ (напримвр, четы,ре) . При удовлетворвни и первого запроса от .блока 6 на обмен словом даяных блоком 4 согласно присвоенному приоритету устанавливается соответствующий, разряд регист-.ра 18 п ризнаков блокового обмена. Обмен словом данных с ОЗУ производится под уп равлением блока 5 iso шине 10. После завершения обслуживания первого запроса от блока 6 (в общем случае за вершения обмвна с ОЗУ), для которого установлвнаризнак блокового обмена, сразу же формируют новый запрос на обмел следующим словом данных, .который немедленно удовлетво ряется независимо от наличия других запросов, даже тех, которые являются стар шими при жестком удовлетворении запро.сов. Следовательно, нарушается жесткое распределение в удовлетворении запросов согласно присвоенному лриоритету при .на.л ичии сигнала с регистра 18 признаков н происходит обмен одним массивом данных, :что дает возможность обмениваться данными с буфвром каналов в уцравлвнии ОЗУ. Такой обмен продолжается до тех пор, пока не сбросится указатель блокового обмена рвгистра признаков и не возникнет одно из условий на входе элемента.ИЛИ 25, выход которого управляет сбросом регистра дризнако:в. Условия сброса регистра признаков возникают при полном заполнеиии (рассасывании) буфера:канала,в ОЗУ, по заверше-нии обмена данными по инициативе каркала или периферийного устройства, прои возникнавеиии экстренных ситуаций (на пример, -сбойных) . Заполнение (рассасывание) буфера канала в управлении ОЗУ сяределяется деши:фратором 19 конца обмена с буфером 1О 65 канала: при .наличи и признака блокового обмена, поступающего на дешифратор с выхода регистра 18 иризнаков, анализируется а,лрвс данных в момент формирования запроса .на обмен данными в ОЗУ, поступающий по управляющим шинам 15 из блока 5. При адресе данных, соответствующем полному заполнению (рассасыванию) буфеgapa,ка нала в ОЗУ, происходит обращение в ОЗУ на освобождение (заполнение) буфера; .на выходе дешифратора 19 возникают ,сигналы, поступающие по шине 14 в блок 6 и на элемент И 20, с выхода которого сигнал посту пает на один из входов элемента И 23 и на один из входов элемента ИЛИ 24, выход которого управляет установкой триггера 16 конца блока. Сипнал с триггера,конца блока по |шине 14 поступает в соответствующий .блок 6. Совокупность сигналов с двшифратора 19 и триггера 16 на шине 14, указывающая на полное заполнение (рассасыванне) буфера канала 1в управлеиии ОЗУ, дает возможность, если исчезли условия .первоначальной установки запросов на обмен данными, прекратить серию запросов на обмен данными из блока 6, который сбрасывает сигнал признака обмена данными. При отсутствии признака обмена данными от соответствующего блока 6, поступающего по управляющей, шине 14 на элемент И 23, и наличии сигнала на выходе элемента И 20 возникает сигнал на выходе элемента И 23,,который через элемент ИЛИ 25 сбрасывает .регистр 18 признаков. Блоковый обмен данны ми завершается. Вступает в силу удовлетворение зацросов согласно ,прнсвоенному приоритету. Если условия .первоначальной установки запросов не исчезли в блоке 6 при поступлении сигналов по шине 14, блок 6 не сбрасывает сигнал признака обмена данными, запросы иа обмен данными не блокирует. В этом случае не срабатывает элемент И 23 и сброса регис1ра 18 признаков не происходит. Блоковый обмен продолжается уже с обновлен ным буфером каналов в управлении ОЗУ. Завершение блокового обмена данными по инициативе канала (при отсутствии сбойных ситуаций) происходит при исчерпании счета данных в текущем управляющем слове канала. Сигнал нулевого счета данных поступает из блока 5 по.шине 15 иа элемент И 22 при,наличии сигнала уровня ириоритета блока 6 из блока 4, поступающего по управляющей шине 13 на другой вход элемента И 22, на выходе элемвнта И 22 вози икает сигнал, поступающий на входы элементов ИЛИ 24 и 25. Устанавливается сигнал на выходе триггера 16 юнца блока, который поступает по |шине 14 в блок 6, где безусловно сбрасывается аигнал признака обмена данными и блокируются запросы на обмен данными. Сигнал управления концом масива Во пгине 14 проходит 9 803699 55 б0 65 блок 5, формирующий сигнал КОНЕЦ МАССИВА .при .поступлении которого в управление ОЗУ по шине 10 при организации обращения в ОЗУ происходит освобождение буфера канала. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 25 сбрасывает регистр 18 ,приз|иаков. Блоковый обмен данным и,заве ршается. Таким о бразом, сигнал КОНЕЦ МАССИВА при блоко вом обмене, выдается не.при каждом обращении в ОЗУ, à inî завершении блокового обмена. Блоковый обмен дан.ны,ми также п,ре.кращается по завер|шении обмена данными по,инициативе периферийного устройства. В этом случае сигнал з авершения операции лериферийным усгройством из блока 6 поступает по управляющей ыгине 14,на вход элемента И 21; при наличии сигнала ypoiBня:пр иоритета блока 6 из блока 4, поступающего по управляющей шине 13 на другой,вход элемента И 21, возникает сигнал, который отрабатывает так же, как сигнал с выхода элемента И 22. Регистр 18 признаков сбрасывается. Блоковый обмен данными завершается. Вступает в силу удовлетво|рение запросов согласно присвоенному приорите гу. Выдача сигнала,по шине 14 на формирование сигнала КОНЕЦ МАССИВА всегда про изводится прои наличии сигнала уров,ня приоритета блока 6, что дает возможность не организовывать дополнительный зап рос в ОЗУ на установление сигнала КОНЕЦ МАССИВА для освобождения буфера канала в управлении ОЗУ (при операции ЧТЕНИЕ буфер переписывается,в ОЗУ, при операции ЗАПИСЬ сбрасываются признаки занятости буфера), а представлять сигнал КОНЕЦ МАССИВА во время организации запроса по обмену данными. Введение узла блокового обмена позволяет повысить производительность канала в,вычислительной системе при заданной п|ропускной способности ОЗУ и вычислительной системы в целом за счет уменьше,н ия числа,непосредстввнных обменов данными с ОЗУ:и снижения числа конфликтных ситуаций по обращению,к ОЗУ канала и центрального процессора. Формула изобретения 1. Байт- мультиплексный канал, содержащий блок управления, блок хранен ия управляющей информации, блок pacnipepeления приоритетов, блок, модификации уп равляющей информации, блок формирования управляющей информации, блоки сопряжвния с быстродействующими устройствами, блок сои|ряжения с медленнодействующими устройствами, первый, второй, третий и четвертый входы-.выходы кото рого соединены соответственно с первыми входами-выходами канала, блока управления, 10 Зо 45 блока распределения приоритетов и блока формирования управляющей информации, второй, третий, четвертый, пятый и,шестой входы-выходы которого соединены соответственно с вторыми входами-выходами канала, блока управления, с первыми входамивыходами блоков сопряжения с быстродействующими устройствами, блока модификации у правляющей информации и блока хранения управляющей информации, второй вход-выход которого соединен с третьим входом-выходом блока, управления, четвертый, пятый, шестой и седьмой входывыходы которого соединены соответственно с третьим входом-выходам канала, с вторыми-.выходами блоков сопряжения с быстродейст вующими устройствами, блока модификаци и управляющей информации, блака распределения п риоритетов, третий, входвыход которого соединен с третьими входами-выходам|и блоков сопряжения с быстродействующими устройствами, четвертые входы-,выходы которых соединены с чепвертыми входам|и-,выходами канала, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения производительности канала, в него введен блок уп равле ния обменом, lnepBbIH IBxop-IBbIход,которого соединен с четвертым, входомвыходом блока распределения приоритетов, второй вход-выход соединен с седьмым .входом блока формиро вания,управляющей информаци и и .с пятыми входами выходами блоков сопряжения с быстродействующими устройствами, третий .вход подключен к пятому, выходу блока формирования управляющей информации. 2. Канал ino п. 1, о тл,и ч а ю щи йся тем, что блок управления обменом содерж ит группу элементов И, регистр пр ианаков, дешифратор конца обмена, первый, вто рой, третий, четвертый элементы И, триггер конца блока, .первый и второй элементы ИЛИ, причем первый вход блока соединен с первыми;входами грулпы элементов И, пер ваго, второго in третьего элементов И, второй вход блока соединен с ,первым, входом четвертого элемента И, вторыми входами, второго элемента И и группы элементов И,:выход которой соеди,нен с первым входом регистра признаков, второй вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а,выход соединен с первым выходом блока |и первым входом дсшифратора конца обмена,,выход которого соединен с вторым выходом блока и.вто,1рым входом первого элемента И,:выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ.и вторым, входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с вторыми входамп первого и второго элементов ИЛИ, выход претьего элемента И соединен с третьими входами ineipBoro .и,второго элементов ИЛИ, третий вход блока соединен 803699 Риг. Г Составитель В. Аедоннцкий Текред И. Пенчко Редактор Т. Морозова Корректор С. Файн Заказ 21/31 Изд. № 105 Тираж 731 Подписное НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Харьк. фил. пред. <Патент» с,вторыми входами третьего элемента И, дешифратора конца обмена и с первым входам триггера конца блока, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход соединен е вторым выходом блока.
