Асинхронное приоритетное устройство

 

Со1оэ Советския

Социалистическмк

Республик

О П И С А Н И Е < 1911529

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 23.05.80 (21) 2928578/18-24 с присоединением заявки.% (23) П риорнтет

Опубликовано 07 ° 03.82. Бюллетень Юю 9 (51)M. Кл.

G 06 F 9/46

1аеударотвеииый комитет

СССР ло делам язобретеиий и открытий (53) УДК 681.325 (088. 8) Дата опубликования описания 07.03.82 т ъ .-л, Д.А.Бруевич, Р.И.Воробьев, В.В.Вушкарник «т И.Т.Онощко (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) АСИНХРОННОЕ ПРИОРИТЕТНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в блоках управления устройствами общего пользования, например, в блоках управления общей памятью вычислительной системы.

Конфликтные ситуации, возникающие в результате одновременного об-. ращения двух или более активных устройств к устройству общего пользования, разрешаются специальными аппаратными средствами, называемыми приоритетными устройствами. Подключение активных устройств осуществляется либо в соответствии с заданными приоритетами, либо путем их последовательной коммутации. При гервом способе подключения существует возможность монопольного использования устройства общего пользования теми активными устройства- . ми, которые обладают высшим приоритетом, т.е. существует вероятность потери запросов. Второй способ ставит все активные устройства в равные условия и время прохождения срочных запросов возрастает. Преодоление указанных недостатков привело к созданию устройств, способных распределять запросы по приоритетам беэ их потери.

Известно многоканальное приоритетное устройство, выполненное в виде идентичных блоков (по одному в каждом канале), каждый иэ которых со-. держит блок формирования и маскирования запросов и блок хранения кодов приоритетов, соединенный с

15 блоком сравнения и с интерфеисным блоком. В процессе работы устройства логические блоки формируют на общей шине код, соответствующий стар20 ,шему по приоритету запросу или другую информацию, однозначно определяющую источник запросов, который подлежит, первоочередному обслуживанию. Устройство характеризует3 9II52 ся широкими функциональными возможностями (I ).

Недостатком данного устройства .является сложность схемы и недостаточно высокое быстродействие. Поэтому применение этого устройства, несмотря на его широкие функциональные возможности, в простых системах оказывается неоправданным. Например, приоритетное устройство, 10 предназначенное для подключения нескольких каналов к сверхоперативной памяти 3BN, должно иметь максимальное быстродействие, возможно даже в ущерб функциональной гибко- 15 сти.

Известно также достаточно простое приоритетное устройство с асинхронным принципом работы, состоящее из схемы, определяющей приоритет поступающих на нее запросов и схемы управления, обеспечивающей взаимодействие выделенного запроса с устрой- ством общего пользования j2$, Достоинство устройства в его асинх 5 ронности, что определяет достаточно высокое быстродействие и при котором отпадает необходимость в дополнительном оборудовании для создания синхроимпульсов управления. 30

Недостаток устройства — обработка запросов в порядке прихода, что ставит их в равные условия и не дает преимущества срочным запросам. В результате время прохождения срочных запросов возрастает.

Прототипом предлагаемого изобре" тения является устройство приоритета, содержащее регистр индикации запросов и вспомогательный регистр, выпол" "0 ненные на триггерах, схемы 2 И по две в каждом канале и схемы 2 ИЛИ по одной в каждом канале, причем единичный вход триггера каждого канала регистра индикации запросов соединен с соответствующим входом устройства, единичный выход триггера каждого канала регистра индикации.запросов через первый элемент 2 И дан" ного канала соединен с единичным 50 входом триггера вспомогательного регистра, единичный выход которого соединен с первым входом элемента

2 KIH, и через второй элемент 2 И данного канала — с соответствующим 55 выходом устройства, второй вход элемента 2 ИЛИ соединен с выходом элемента 2 HJM предыдущего канала, а выход - с нулевым входом триггера вспомогательного регистра последующего канала и со вторым входом элемента 2 ИЛИ последующего канала.

Поступающие на устройство приоритета запросы записываются в регистр индикации запросов, а затем по стробирующему синхроимпульсу через первые элементы 2 И переписываются во вспомогательный регистр, . Так как единичные выходы триггеров вспомогательного регистра более старших по приоритету каналов соединены через элементы 2 ИЛИ с нулевыми входами триггеров младших по приоритету каналов, то по истечении некоторого времени во вспомогательном регистре останется в единице только один триггер старшего по приоритету канала.

После этого на вторые элементы 2 И подается второй синхроимпульс, по которому на выход устройства выдается состояние вспомогательного регистра, и старший по приоритету,запрос поступает в устройство общего пользования (3).

Недостатком устройства приоритета является необходимость в дополнительном оборудовании для создания двух серий синхроимпульсов и сигнала установки в ноль регистра индикации и вспомогательного регистра, а также низкое быстродействие из-за потерь на выжидание окончания переходного процесса во вспомогательном регистре и на выжидание синхроимпульсов.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что в асинхронное приоритетное устройство, содержащее для И каналов

И-разрядный регистр индикации запросов и вспомогательный И -разрядный регистр, группы элементов (и+1)

И-НЕ, выходы которых соединены с установочными входами соответствующих разрядов вспомогательного. регистра, прямые выходы регистра индикации запросов подключены к первым входам соответствующих элементов (и+1)И"НЕ группы, введены элемент КЕ, эле". мент 2 И, 2 элемента (и+1) И, а также И элементов 2 И-КЕ, выходы которых подключены к установочным входам разрядов регистра индикации запросов, первый вход каждого элемента 2 И-НЕ соединен со входом запроса устройства, инверсные ны"

911529 6 0

55 ходы разрядов вспомогательного регистра подключены к первым К входам первого элемента (и+1) И, (и+1)-й вход которого подключен ко входу запрета устройства, выход первого элемента (и+1) И соединен с йервйм входом элемента 2 И и первым входом второго элемента (n+I) И, остальные Yl входы которого соединены с инверсными выходами разрядов регистра индикации запросов, входы сброса которого подключены ко входам запросов устройства, выход второго элемента (n+1) И соединен со вторыми входами элементов 2 И-HE группы и со входом элемента НЕ, выход которого подключен ко второму входу элемента 2 И, выход которого подключен к (i+1) входу каждого элемента (n+1) -HE группы, инверсный выход каждого 1 -го разряда регистра индикации запросов, кроме 11-го, подключен к (1+2) -му входу (i+1) "ro элемента (и+1) И-HE группы, прямые выходы вспомогательного регистра являются выходами устройства.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого асинхронного приоритетного устройства для четырех каналов (число каналов равно числу возможных одновременно приходящих запросов); на фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства.

Для четырех каналов асинхронное приоритетное устройство содержит регистр индикации запросов и вспомогательный регистр, выполненные соответственно на триггерах 1-4 и

5-8, четыре элемента 2 И-НЕ 9-12 по одному в каждом канале, кроме того, в первом канале †. элемент 2ИНЕ 13, во втором ЗИ-HE 14, в третьем

4И-НЕ 15, в четвертом — 5И-НЕ 16, а также общие для всего устройства два элемента 5И 17 и 18> элемент НЕ

19 и элемент 2И 20, запросные входы

21-24, выходы 25-28, запретный вход

29, выходы 30-32.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (при отсутствии сигналов запроса к устройству по всем каналам) на входах 2I-24 присутствуют потенциалы логического нуля (здесь и в дальнейшем под логическим нулем понимается низкий уроl вень напряжения, а под логической единицей — высокий), Тогда на выхо5

35 дах элементов 2И-НЕ 9-12 и на еди" ничных входах триггеров 1-4 будут высокие потенциалы, а на нулевых входах — низкие. Устанавливающим потенциалом для триггеров 1-8 является уровень логического нуля, по этому триггеры 1"4 находятся в нуле-! вом состоянии (на единичном выходе— логический ноль, на нулевом выходелогическая единица). 3а счет логического нуля ка единичных выходах триггеров 1-4 аналогичным образом устанавливаются в ноль триггеры 5-8, и на выходах 25-28 устройства будут логические нули, что является признаком отсутствия запроса к устройству общего пользования. Поскольку последнее свободно, признак занятости от него не поступает и на запретном входе устройства 29 сохраняется высокий потенциал (признак занятости от устройства общего пользования поступает низким потенциалом). Таким образом, на выходе 30 элемента 5И 18 будет логическая единица, на выходе

31 элемента 5И 17 — также логическая единица, а на выходе 32 элемента

2И 20 — логический ноль.

Рассмотрим работу устройства на примере одновременного прихода по всем четырем каналам. сигналов запроса причем будем считать, что запросы по первому и третьему каналам снимаются раньше, чем заканчивается внут" ренний цикл работы устройства общего пользования (сбрасывается сигнал занятости с запретного входа 29), . а запросы по второму и четвертому каналам снимаются позже его окончания.

Работа устройства разбивается на два этапа.

Запись поступивших запросов в регистр индикации.

Последовательная выдача запросов через вспомогательный регистр в устройство общего пользования, Запись поступивших запросов в регистр индикации происходит следующим образом: логические единицы четерых запросов со входов 21-24 устройства поступают на первые входы элементов

2И-НЕ 9-12 и на нулевые входы триггеров 1-4. На вторые входы элементов .9-12 поступает логическая единица с выхода элемента 17 элементы 9-12 срабатывают и на их выходах появляется логический ноль. Триггеры 1-4 перебрасываются, на четырех входах

7 911529 8 элемента 5И 17 появляются логические последнего на пятый вход элемента нули, а на его выходе — также логи- 18 поступае поступает логическая единица, на ческий ноль. Последний поступает на, его выходе п выходе появляется высокий потенвторые входы элементов 9-12 и запре- циал который ал, который опять заставляет сращает дальнейшую запись информации 5 ботать элемен 20 Л мент . огическая единив регистр индикации запросов. На этом ца с выхода посл последнего снова поступапервый этап работы устройства заканчи- ет на входы элем элементов 13-16, однако вается. в этом случае элемент 13 не срабатыВторой этап работы осуществляется вает так как тРиггеР 1 сбРошен, а

)О срабатывает элемент 14. Элементы же ода элемента 17 инвер1иру 5 и 16 епеРь заблокиРова ло и1 ц ется элементом НЕ 19 и на первый ческим нулем с выхода триггера 2,, вход элемента 2И 20 поступает логи- пРоисходит пеРебРос тРиГгеРа 6 и заческая единица. На второй вход это- прос с выхода 26 поступает в устройго элемента поступает высокий потен- >> ство общего пользования, начиная его циал с выхода элемента )8, элемент 20 совместНУю РаботУ со втоРым каналом. срабатывает и на его выходе появля- Одновременно логический ноль с нулеется логическая единица, которая вого плеча триггера 6 проходит на стробирует элементы 13-16. Однако выход элемента 18 и прекращает стротолько у элемента 13 на всех входах 20 бируюЩий импУльс с выхоДа элемен- будут логические единицы, так как та 20. на вторые входы остальных элементов

Как было принято для второго канапоступает логический ноль с нулево- ла, устройство общего пользования го выхода триггера 1 ° Элемент )3 освобождаетсЯ Раньше, чем пРоисхоДит срабатьвает, на его выходе появля- . 25 снЯтие запРоса со входа 22, поэтомУ ется логический ноль, триггер 5 пере" слецующее сРабатывание элементов брасывается и на выходе устройства 18 и 20 происходит не после появле25 оказывается высокий потенциал, ния логической единицы на запретном поступающий как признак запросов в входе 29, а после обнуления триггера устройство общего пользования Од 30 . ПРохОждение запРосов по тРетьемУ новременно логический ноль с нуле1 и четвертому каналам происходит анавого выхода триггера 5 поступает логично: соответственно при прохожна первый вход элемента 5И 18 и про- денни запроса по тРетьемУ каналУ ходит на его выход. В результате на Раба™вает элемент 15, а по четвеРвтором входе элемента 20 оказывает- З5 тому " элемент 16. После сбРоса пося логический ноль и стробирующий следнего четвертого запроса со вхоимпульс с его выхода прекращается. да 24, все триггеры 1-8 устанавлиЛогическая единица с выхода 25 за- ваются в ноль, на выходе элемента )8 пускает устройство общего пользопоявляется логическая единица, котования, и начинается его совместная 40 РаЯ поступает на пЯтый вхоД элеменработа с первым каналом. После свое- та 5Н )7 ° Ha пеРвых четыРех входах го запуска устройство общего поль- элемента 17 к этомУ моментУ Уже назования выдает логический ноль приз- xopaтся логические единицы, так как нака занятости на запретный вход триггеры 1-4 обнулены. Элемент !7

29, а по оконча„„и Работь1 с первы 45 о "рь1вается и высокий потенци " с каналом — ответный сигнал в устрой- его выхода поступает на вторые вхо- ство, выставившее запрос на вход ды элементов 9-12, записывая в регистр

21. Запрос со входа 21 снимается, индикации запросов те запросы, кототриггеры 1 и 5 обнуляются и снимаРые поступили к. данному моменту, В ется признак запроса к устройству 50 ем п вторЯютсЯ описанные Два общего пользования с выхода 25. Од- тапа Работь1 УстРойства. новременно на первый вход элемента Таким образом примен е применение предла18 поступает логическая единица, од- гаемого технического технического решения позвонако на его пятый вход продолжает,ляет существен ,л ет существенно повысить быстродейпостУпать логический ноль, посколькУ 55 ствие ус ствие устроиства за счет асинхронного запрос по первому каналу снялся, а принципа работы. В прототипе теряетустройство общего пользования еще ся время после прихода запросов на не освободилось. После освобождения выжидание первого синхроимпульс и ульса, 911529

i5

Формула изобретения

Асинхронное приоритетное устройство, содержащее для VI-êàíàëoâ Иразрядный регистр индикации запросов и вспомогательный И-разрядный

50 заносящего запросы из регистра индикации во вспомогательный регистр, а затем после окончания переходных процессов - второго синхроимпульса, выдающего выбранный запрос в устройст во общего пользования. 11отери времени на приход синхроимпульсов являются недостатком для всех приоритетных устройств, использующих синхронный принцип работы. В предлагаемом техни- о ческом решении указанные потери времени исключены, количество же использованных элементов остается практически тем же. Кроме того, для создания синхроимпульсов требуется допол- нительное оборудование, увеличивающее аппаратурные затраты прочих устройств со всеми вытекающими отсюда последствиями. Например, для работы прототипа требуется еще по меньшей мере три серии дополнительных управляющих сигналов, подаваемых в определенной последовательности, в то время как для предлагаемого устройства только одна. В сравнении же с известными асинхронными приоритетными устройствами предлагаемое техническое решение обладает тем преимуществом, что время обработки срочных запросов существенно сокращается. Так, в устройстве $2) обработка запросов производится в порядке их прихода, т.е. все за— просы находятся в одинаковых условиях а в предложенном решении

Э

35 в каком бы порядке запросы на устройство ни поступали после записи их в регистр индикации, они будут обрабатываться в строгой последовательности, в соответствии с приоритетом канала. Налицо расширение функ- циональных возможностей системы при высоком быстродействии и небольших аппаратурных затратах. регистр, группы элементов (и+1) И-HE выходы которых соединены с установочными входами соответствующих разрядов вспомогательного регистра, прямые выходы регистра индикации запросов подключены к первым входам соответствующих элементов (и+1) И-НЕ группы, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены элемент

НЕ, элемент 2И, 2 элемента (и+1)И а также И элементов 2И-НЕ, выходы которых подключены к установочным входам разрядов регистра индикации запросов, первый вход каждого элемента 2И-НЕ соединен со входом запроса устройства, инверсные выходы разрядов вспомогательного регистра подключены к первым И входам первого элемента (и+1)И, (и+1) -й вход которого подключен к входу запрета устройства, выход первого элемента (и+1)И соединен с первым входом элемента 2И и первым входом второго элемента (и+1)И, остальные Р входы которого соединены с инверсными выходами разрядов регистра индикации запросов, входы сброса которого подключены ко входам запросов устройства, выход второго элемента (и+1)И соединен со вторыми входами элементов

2И-НЕ группы и со входом элемента

НЕ, выход которого подключен ко второму входу элемента 2И, выход которого подключен к (i+1) входу каждого элемента (и+1)И-ЙЕ группы, инверсный выход каждого 1 -го разряда регистра индикации запросов, кроме И-го подключен к (i+2) -му входу (i+1) -го элемента (и+1)И-НЕ группы, прямые выходы вспомогательного регистра являются выходами устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 3983540, кл. 340-172.5,.опублик. 1976.

2. 11атент США Р 40 16539, кл. 340-147, опублик. 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 425177, кл. G 06 F 9/18, 1975 (прототип).