Устройство для сопряжения вычислительных машин в однородной вычислительной системе

 

В. В.Антонов,И.Ю.Артемьев, О.Я. колдобин, С -S,Äñìíèí,;, К.Г. Князев, И.А.Иамэелев, Е. Д. Часовников и И.И;Ввоев (72) Авторы изобретения

1

:.1

Московский ордена Трудового КрМнаго. Знамени- --.--=, электротехнический институт связи (71} Заявитель (5Ц УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ

МАШИН 8 ОДНОРОДНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ

Изобретение относится к вычислй. тельной технике и может быть -использовано при создании высокопроизводительных вычислительных систем.

Известно устройство для сопряжения, содержащее группу элементов И, 5 триггер начала обмена, триггер обобщенного условного перехода, элемен" ты И 513.

1О

Недостатком указанного устройства является низкая надежность и быстродействие вычислительной системы, обусловленные тем, что выход из строя устройства сопряжения влечет к разбиению всей вычислительной системы на подсистемы, обмен информа- цией между которыми невозможен. Кроме того, низкое быстродействие обусловлено необходимостью выполнения операции настройки перед каждым обменом информацией между машинами системы и отсутствием возможности работы по прерыванию программы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее дешифратор адреса, триггеры занятости, триггер состояния, элементы ИЛИ (23.

Недостатком известного устройства являются узкие функциональные возможности, поскольку при подключении различных ЭВИ требуется перенастраиt вать блоки сопряжения, и не обеспечивается прерывание программ.

Цель изобретения " расширение функциональных возможностей устройст" ва путем обеспечения логики прерывания программ и воэможности подключения к обобщенному каналу системы без операции настройки.

Поставленная цель достигается . тем, что в устройство для сопряжения вычислительных машин, содержащее триггер начала обмена, триггер обобщенного условного перехода, триггер окончания обмена, дешифратор адреса, группу элементов И, элемент

3 92469

ИЛИ, причем первый информационный вход-выход группы элементов И соединен с информационным входом-выходом вычислительных машин, второй информационный вход-выход группы элементов И является информационным входомвыходом устройства, управляющие входы элементов И группы подключены к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к шине обмена уст- в ройства, входы дешифратора адреса подключены к информационным шинам системы, первые входы триггера начала обмена и триггера окончания обмена подключены к шине системной синхронизации вычислительных машин, первый вход триггера обобщенного условного перехода подключен к входной шине обобщенного условного перехода устройства, вторые входы триггера начала обмена, триггера окончания обмена и триггера обобщенного условного перехода соединены с шиной системной синхронизации соответствующей вычислительной маши-. ны, выход триггера начала обмена подключен к шине начала обмена системы, выход триггера окончания обмена подключен к шине окончания обмена системы, а выход триггера обобщенного безусловного перехода соединен с шиной обобщенного безусловного .перехода системы, введены триггер индивидуального взаимодействия, триггер обобщенного безусловного перехода, триггер прерывания и два элемента И, причем выход первого элемента И соединен со вторым входом элемента ИЛИ, первый вход с шиной индивидуального взаимодействия системы, а второй вход с выходом триггера индивидуального взаимодействия, первый вход которого соединен с выходам дешифратора адреса, первый вход триггера обобщенного безусловногв перехода подключен к управляющему входу устройства, первый вход триггера прерывания соединен с шиной прерывания соответствующей вычислительной машины, выход с первым вхо59 дом второго элемента И, второи вход которого подключен к шине прерывания системы, а выход к выходной шине прерывания устройства, вторые входы . триггера индивидуального взаимодействия, триггера обобщенного безусловно-

ro перехода, триггера обмена, триггера окончания обмена, триггера прерывания и триггера обобщенного услов2 4 ного перехода соединены с входной шиной сброса устройства, выход триггера обобщенного условного перехода подключен к шине обобщенного безусловного перехода системы, а второй выход триггера прерывания подключен к шине прерываний системы.

На фиг. 1 представлена блок-схема соединения ЭВИ в однородную вычислительную систему на фиг. 2 - уст1. ройство для сопряжения ЗВИ в однородной вычислительной системе.

Однородная вычислительная система состоит из одинаковых ЭВИ 1 - 3, которые с помощью устройства 4-6 сопряжения подсоединены к некоммутируемому системному каналу 7.

Устройство для сопряжения содержит информационную шину 8, шину 9 индивидуального взаимодействия, шину 10 обобщенного безусловного перехода (ОБУЙ), шину 11 начала обмена, шину

12 окончания обмена,.шину 13 прерывания, шину 14 обобщенного условного перехода (ОУП), входы и выходы 1522 для подключения к ЭВИ, группу 23 элементов И, дешифратор 24 адреса, триггер 25 индивидуального взаимодействия, первый элемент И 26, элемент

ИЛИ 27, триггер 28 обобщенного безусловного перехода, триггер 29 начала обмена, триггер 30 окончания обмена, триггер 31 прерывания, второй элемент И 32, триггер 33 обобщенного условного перехода.

Каждая машина занимается расчетом независимо от участка параллельной программы. Синхронизация их работы происходит в момент обмена информацией через системный канал. Любая

ЭВИ системы может передавать и принимать информацию, все ЭВИ равноправны.

Наращивание системы осуществляется простым подключением новых ЭВИ через свои системные устройства.

В любой момент времени в системе может быть только одна передающая машина, приемных либо одна, либо . все остальные машины системы.. Ионо" польное занятие системного канала осуществляется согласно программе распределения приоритетов.

В предлагаемой системе используются следующие известные системные команды: трансляционный (групповой) обмен, индивидуальный обмен, обобщенный безусловный переход групповой

5 924692 6 тояние шины 12 окончание обмена.

Появление на ней активного потенциала означает, что все ЭВИ системы приняли информацию, переданную по сис" темному каналу. Синхронизация машин по окончании обмена необходима для ликвидации различия в. скоростях их работы. Если в. трансляционном обмене передается массив информации, то процесс повторяется.

При индивидуальном обмене после выполнения синхронизации машин по началу обмена передающая ЭВИ выставляет на шину 15 информационную и одновременно активизирует входную шину 16 обмена. Обмеяное слово через открытые элементы И 23 передается на шину 8 системного канала, а .с них поступает на вход дешифратора 24 адреса устройства сопряжения 24 прием" ных машин. Каждому устройству сопряжения присвоен свой адрес, поэтому активный сигнал на выходе дешифратора появляется лишь в том устройстве, адрес которого совпадает с обменным словом, которое интерпретируется в данном -случае как адрес. В приемных

ЭВМ на элементы И 23 подан сигнал запрета, так как потенциал на входной шине 16 обмена пассивен. Активный потенциал на выходе дешифратора 24 устанавливает триггер индивидуального взаимодействия 25 в единицу .

Далее активная ЗВИ выдает управляющий потенциал на вину 16, шину

9 индивидуального взаимодействия и одновременно с этим выставляет на шину 15 обменное слово. Так как на обоих входах схемы И 26 приемной

ЭВИ оказываются активные уровни, то на ее выходе появляется активный потенциал, который проходит через схему ИЛИ 27 и открывает элементы И 23. Слово обмена с сис темной информационной шины 8 через

-открытые элементы И 23 поступает на информационную шину 15 приемной машины. обобщенный безусловный переход индивидуальный, обобщенный условный переход.

Все системные ксианды могут выполняться как программно, так и по прерыванию благодаря наличию в устройстве сопряжения логики прерывания. Выполнение системных команд по прерыванию обеспечивает оперативную реакцию на поступающую внешнюю ин" !в формацию.

Все устройства сопряжения и ЭВИ идентичны и не зависят от места рас" положения в системе. Устройства сопряжения передают и принимают ин" ts формацию и служебные сигналы из системного канала.

Работает устройство для сопряжения следующим образом.

При трансляционном обмене все ЭВМ 1в выдают активный сигнал на шину 19 системной синхронизации, вследствие чего триггер 29 начала обмена устанавлизается в единицу, а триггер

30 окончания обмена 30 сбрасывается. zs

Далее все ЭВМ переходят к опросу состояния шины 1! начала обмена.Появление на шине 11 активного потенциала означает, что все машины системы синхронизировались и готовы к выполнению обмена, после чего передающая ЭВИ выставляет на шину 15 обменное слово и все ЭВМ активизируют шину !6 обмена потенциал с которой проходит через второй вход схемы ИЛИ 27 на управляющие входы группы элементов И. Обменное слово через группу элементов

И 23 передающей машины поступает на информационную шину 8 системного канала, откуда через открытые элементы И 23 приемных машин поступает на информационный выход 15.

Если осуществляется групповой

ОБУП, то одновременно с управляющим сигналом на шину 16 активизируется входная шина 17 ОБУП, которая записывает в триггер ОБУП единицу, Наличие на шине 10 ОБУП активного потенциала заставляет приемйые ЗВИ воспринимать переданное обменное слово как команду, подлежащую исполнению, После окончания обмена словом ,все ЭВИ выдают на шину 18 сброса акS5 тивный потенциал, обнуляющий все триггеры устройства, а в триггере окончания обмена записывающий единицу. Далее все ЭВМ анализируют сосЕсли осуществляется индивидуальный ОБУП, то одновременно с возбуждением шин 16 и 9 в передающей ЭВИ активизируются шины 17. В этом случае переданное слОво интерпретируется в приемной ЭВМ как команда, подлежащая ис полнению. Далее происходит синхронизация машин системы по окончании обмена. Если в диффе" ренцирсванном обмене передается

9246 2

Формула изобретения

SO массив информации, то процесс повторяется.

При реализации обобщенного условного перехода ЭВМ заносят в триггер 33 ОУП единицу, если удовлетворяется некоторый признак (равенст" во нулю, переполнение, отрицательность результата), в противном случае заносится нуль. Далее осуществляется синхронизация машин по на- to чалу обмена и происходит спрос состояния системной шины 14 ОПУ.

Если потенциал на шине 14 активный, то значит условие обобщенного перехода выполнено во всех машинах tS и все ЗВМ переходят к следующему шагу вычислений. В противном случае все ЭВМ переходят к выполнению другого участка программы по окончании системной команды, т,е. после в выполнения синхронизации машин по окончании обмена. .Все описанные выше системные команды могут выполняться также и по прерыванию программы. В этом zS слу ча е а кт ив ная ЭВМ з а писыва ет в свой триггер 31 прерывания единицу„ активизируя входную шину 21 прерывания. Пассивный уровень с инверсного выхода триггера 31 предотвра- зф щает распространение сигналами преры-, 1 вания на выходную шину 20 прерывания в активной ЭВМ. В приемных маши нах на второй вход схемы И 32 инверсного выхода триггера 31 подается активный сигнал и поэтому на выходе схемы И 32 появляется активный уровень, поступающий на выходную шину

20 прерывания, вызывая прерывание выполнения программы данной ЗВМ. Да" 4в лее выполняется одна из описанных выше системных команд.

Применение некоммутируемого системного канала позволяет обойтись беэ рперации настройки перед каждым обменом информацией между машинами системы, что ведет к увеличению производительности вычислительной системы, так как отсутствуют затраты времени на настройку системы.

Кроме того,, введение в систему логики прерывания обеспечивает возможность работы вычислительной сисSS темы по прерыванию программы, что также позволяет увеличить быстродейс» вие и эффективность использования системы.

Устройство дпя сопряжения вычислительных машин в однородной вычислительной системе, содержащее триггер начала обмена, триггер обобщенного условного перехода, триггер окончания обмена, дешифратор адреса, группу элементов И, элемент ИЛИ, причем первый информационный вход-выход группы элементов И соединен с информационным входом-выходом вычислительных машин, второй информационный вход-выход группы элементов И являет- ся информационным входом-выходом устройства, управляющие входы элементов И группы подключены к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к шине обмена. устройства, входы дешифратора адреса подключены к информационным шинам системы, первые входы триггера начала обмена и триггера окончания обмена подключены к шине системной синхронизации вычислительных машин, первый вход триггера обобщенного условного перехода подключен к входной шине обобщенного условного перехода устройства, вторые входы триггера начала обмена, триггера окончания обмена и триггера обобщенного условного перехода соединены с шиной системной синхронизации соответствующей вычислительной машины, выход триггера начала обмена . подключен к шине начала обмена системы, выход триггера окончания обмена подключен к шине окончания обмена системы, а выход триггера обобщенI ного безусловного перехода соединен с шиной обобщенного безусловного перехода системы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обеспечения логики прерывания программ и возможности подключения к обобщенному каналу системы без операции настройки, в устройство введены триггер индивидуального взаимодействия, триггер обобщенного безус" ловного перехода, триггер прерывания и два элемента И, причем выход первого элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первый вход с шиной индивидуального взаимодействия системы, а второй вход с выходом триггера индивидуального взаимодействия, первый вход которого соединен с выходом дешифратора адреса, йервый вход триггера обобщенного беэуслов9 924692,. 10 ного перехода подключен к управляю- условного перехода соединены с входщему входу устройства, первый вход ной шиной сброса устройства, выход триггера. прерывания соединен с шиной триггера обобщенного условного перепрерывания соответствующей вычисли- хода подключен K шине обобщенного тельной машины, выход с первым вхо- s безусловного перехода системы, а дом второго элемента И, второй вход второй выход триггера прерывания которого подключен к шине прерывания подключен к шине прерываний системы, системы, а выход к выходной шине Источники информации, ° прерывания устройства, вторые входы принятые во внимание при экспертизе триггера индивидуального взаимодейст- tO 1. Авторское свидетельство СССР вия, триггера обобщенного безуслов- и 20 377, кп. G 06 F 1 /16 1967. ного перехода, триггера обмена, триг- 2, Патент ClN И 4038644, гера:.окончания обмена, триггера кл. 364-900, опублик. 1977 (пропрерывания и триггера обобщенного тотип).

924692

Составитель В.Аедоницкий

Редактор С.Крупенина Техред И. Надь Корректор С.Шекмар

ФЮ

Заказ 2819/66 Тираж 732 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4