Устройство для обмена информацией

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Сощиалистических

Республик

<н941978 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 140778 (21) 2646856/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 07.0782, Бюллетень ¹ 25 1 М К„з

G 06 F 3/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 327. .7(088,8) Дата опубликования описания 07.0782

В.Л. Дшхунян, С.С. Коваленко, П.P. Мащевич, В.В. Теленков и Ю.Е. Чичерин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в контроллерах микропроцессорных системах, блоках арбитров, коммутаторах магистралей, интерфейсных блоках микропроцессоров и т.п, Известны устройства для обмена информацией микропроцессорной вычислительной системы,,содержащее три блока обмена информацией, многоканальные входы и выходы которых соединены с двунаправленной шиной, регистр состояний, регистр направления передачи данных, управляющий регистр, блок управления и регистры хранения информации, входы-выходы регистров подключены через двунап- равленные информационные шины к блокам обмена информацией, вход запуска блока управления подключен к внешней информационной шине (1).

Недостатки этих устройств состоят в их малой пропускной способности.

Наиболее близким к данному по сущности технического решения является устройство управления обменом информации,. содержащее блоки связи с абонентами, соединенные первыми входами-выходами коммутатора, блок выделения разрешенных обращений регистры адресов, блок приоритета и блок управления и обеспечивающее управление обменом данных между двумя произвольными абонентами (2).

Недостаток указанного устройства заключается в его малой пропускной способности, Цель изобретения — повышение пропускной способности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для обмена информацией, содержащее три блока связи с каналом, первые входы-выходы которых являются соответствующими информационными входами-выходами устройства, а вторые входы-выходы— подключены к соответствующим информационным входам-выходам коммутатора, и блок управления, введены блок регистров, счетчик, операционный блок и блок задания условных операций, причем вторые входы-выходы.первого и второго блоков связи с каналом .оединены соответственно с первыми и вторыми, информационными входами-выходами блока регистров, счетчика операционного блока и блока задания условных операций, первый вход управления которого соединен с входом микрокоманд устройства и

941978 входом команды блока управления, вход запуска и вход-выход синхронизации которого являются соответственно входом запуска и входом-выходом синхронизации устройства, выходы состояния блока регистров операционного блока и коммутатора и выход переноса счетчика соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами управления блока условных переходов, вход-выход и выход уп-10 равления которого подключены соответственно к входу-выходу управления устройства и входу управления блока управления, выход состояния счетчика соединен с входом управле- 15 ния операционного блока, первый и второй выходы управления которого подключены к соответствующим входам управления коммутатора.

Кроме того, операционный блок содержит узел приоритета, схему сравнения и узел маскирования, причем первые и вторые входы узла маскирования и схемы сравнения подключены соответственно к первому и второму информационным входом-выходом устрдйства, первые выходы — к выходу состояния блока, вторые выходы — к первому выходу управления блока, третьи выходы — к соответствующим входам узла приоритета, выход которого является вторым выходом управления блока, третий информационный вход схемы сравнения является входом управления блока.

Причем блок условных операций содержит регистр маски состояния, регистр полярности кода условий,узел маскирования состояний, регистр состояния и узел формирования Фэда условий, причем первые, вторые и третьи. 40 входы регистра маски состояния и регистра полярности .кода условий соединены соответственно.с первым и вторым информационными входами- выходами блока и первым входом управления 45 блока, выход регистра маски состояния соединен с первым входом узла маски-. рования состояния, выход которого соединен с входом-выходом управления блока, а второй вход — с выходом регистра состояния, входы которого являются соответственно вторым, третьим, четвертым и пятым входами управления блока, выход регистра полярности кода условий подключен к первому входу узла формирования кода условий, вторым входом соединенного с входом-выходом управления блока, а выходом = с выходом управления блока.

При этом блок управления содержит 60 регистр микрокоманд, дешифратор микроопераций, регистр режима и узел формирования внутреннеro рабочего цикла, причем вход регистра микрокоманд является входом команды блока, 65 а выход — соединен со входами дешифратора микроопераций и регистра режима, выходом соединенный с первым входом узла формирований внутреннего рабочего цикла, второй и третий входы и вход-выход которого являются соответственно входом запуска, входом управления и входом-выходом блока.

На фиг.l представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — пример объединения устройств при построении развитой системы обмена.

Устройство (фиг.l) содержит блоки

1, 2 и 3 связи с каналом, блок 4 регистров, включающий регистр 5 сдвига и регистры 6 общего назначения операционный блок 7, включающий узел

8 приоритета, схему 9 сравнения и узел 10 маскирования, блок ll задания условных операций, состоящий из узла 12 формирования кода условий, регистра 13 маски состояния, регистра 14 полярности кода условий, регистра 15 состояния и узла 16 маскирования состояний, счетчик 17, коммутатор 18, блок 19 управления,включающий узел 20 формирования внутреннего рабочего цикла, регнстр 21 режима, дешифратор 22 микроопераций и регистр 23 микрокоманд, управляющий вход-выход 24 устройства, информационные входы-выходы 25, 26 и

27 устройства, вход 28 микрокоманд устройства, вход 29 запуска, входвыход 30 синхронизации устройства и информационные шины 31, 32 и 33 устройства.

Устройство обмена .информации микропроцессорной системы может быть выполнено в виде одной большой интегральной схемы на К-МДП технологии и помещено в 42-.х выводной корпус.

Считается, что внешние выводы устройства 25,26 и 27 — восьмиразрядные, микрокоманда, поступающая на вход

28 — пятираэрядная. Несмотря на малую разрядность микрокоманды, система микрокоманд может быть достаточно широка, что объясняется наличием регистра 21, в состав которого, например, входят: триггер группы микрокоманд, триггер сдвиговых операций, триггер асинхронной выдачи информации, триггер повторения микрокоманды, триггер условных операций и триггер загрузки служебных регистров (регистра 13, регистра 1 4 и регистра 21) из микрокоманды.

При выполнении различных микрокоманд, устройство работает следующим образом.

В начале работы устройства обмена информацией микропроцессорной системы на вход 28 в регистр 23 подается управляющая информация, соответствующая загрузке регистра 21 регистра 13 и регистра 14 информацией

941978 из микрокоманды либо из одного из внешних каналов 1, 2 и 3. Управляющая информация (микрокоманда) сопровождается сигналом запуска, поступающим на вход 29 в узел 20. Информация запоминается в регистре 23 и дешифруется в дешифраторе 22. Если код микрокоманды соответствует загрузке служебных регистров из одного из внешних каналов через блоки 1, 2 и 3 осуществляется прием информации из канала и запись в служебные регистры. Если код микрокоманды соответствует загрузке служебных регистров из микрокоманды, то устанавливается в 1 триггер загрузки служебных регистров, входящий в состав регистра 21. Следующая микро.команда, которая также сопровождается сигналом запуска в зависимости от кода поступает либо в регистр 14 и регистр 13, либо в регистр 21. Загрузка этих регистров задает режимы работы устройства обмена информацией микропроцессорной системы.

Следует отметить, что после выполнения каждой микрокоманды на входе-выходе 30 из блока 20 появляется сигнал, свидетельствующий об исполнении микрокоманды, причем до появления этого сигнала, даже при наличии сигнала запуска, поступающего на вход 29, новая микрокоманда, поступающая через вход 28 блоком 19 не воспринимается..

В зависимости от кода микрокоьинды возможно выполнение различных операций обмена информации.

Пусть, например, необходимо осуществить операцию массива информации размерности К слов из одного внешнего канала в другой внешний канал (из входа-выхода 27 на .вход-выход 25). Операция осуществляется следующим образом.

Сначала осуществляется загрузка в счетчик размерности массива. Информация о размерности массива пос- тупает через блок 3 на информационную шину 33, затем происходит ком-. м тация информации через коммутатор

18 на информационную шину 31, по му по которой она поступает на информационные входы счетчика 17 и запомийается

Информация о размерности массива вводится в счетчик обратным кодом так, что если к этому коду добавить

К все разряды счетчика окажутся в единичном состоянии. Затем выполняется загрузка регистра 21, регистров 13 и 14 кодом, соответствующим режиму. первой группы повторяющихся ми крокоманд размаскированному сиг-.

17 налу с выхода переноса счетчика и положительной полярности условия.

После этого подается микрокоманда коммутацйи информации из входа-выхода 33 на вход-выход 31, по которой информация из блока 3 поступает в блок 1, Параллельно с этим происходит выполнение операции +1 в счетчике 17, который Формирует сигнал переноса, поступающий в блок 11.

Так как в регистре 13 содержится код, соответствующий размаскированию сигнала переноса счетчика 17, то на управляющем входе-выходе 24 это состояние соответствует перепол10 нению (не переполнению) счетчика. В случае не переполнения счетчика нулевой сигнал от старшего разряда счетчика через узел 12 поступает на вход узла 20. Так как при этом код регистра 14 соответствует положительной полярности условия, то сигнал на входе управления блока 19 соответствует невыполнению условия.

Это приводит к многократному повторению микрокоманды до тех пор, пока сигнал на этом входе не станет соответствовать выполнению условия, т.е. до тех пор, пока не осуществляется передача массива информации.

После этого .в узле 20 формируется сигнал, выдаваемый на выход 30 и свидетельствующий об окончании выполнения микрокоманды. Во время выполнения микрокоманды индикация перехода от 1 микроцикла к другому осуществляется импульсами на входевыходе 30.

Рассмотрим пример выполнения операций обмена с арбитражем.

Причем для определенности описания информация (запросы на арбитраж) поступают по входу-выходу, загрузка маски происходит из входа-выхода

26, а выдача результата операции (разрешение) производится на вход40 выход 27.

Сначала осуществляется загрузка маски запросов на арбитраж., По входу

28 вместе с сигналом запуска (вход

29) подается код соответствующей.

45 микрокоманды) . Информация поступает через блок 2 на информационную шину

32, заносится в регистры блока 4. В узле 20 на входе-выходе 30 возникает сигнал синхронизации, свидетельстgp вующий об окончании выполнения микрокоманды.

После этого производится загрузка регистров 21, регистра 13 и 14 кодом, который соответствует второй группе повторяющихся условных микрокоманд, раэмаскированному сигналу на выходе, состояния блока 7 и отрицательной полярности кода условия.

Затем подается микрокоманда передачи информации из входа-выхода 25 с маскированием и арбитражем в вход-выход 27, при этом осуществляется прием информации в блок 1, которая по шине 31 поступает в узел

65 10, на второй вход которого. посту941978 пает по информационной шине 32 маска.

С выхода узла 10 информация посту пает на вход узла 8, где осуществляется выделение старшего по приоритету незамаскированного единичного сигнала. С выхода узла 8 индикация 5 поступает на первый управляющий вход коммутатора 18, с выхода которого по информационной шине 33 она передается в блок 3. Параллельно с этим сигнал с выхода состояния блока 7 (сигнал сравнения с 0 ) поступает в блок 11. Так как в регистре 13 содержится код, соответствующий раэмаскированию сигнала состояния блока 7, то на шинах входа-выхода 24 это15 состояние соответствует отсутствию (наличию) незамаскированных запросов.

Причем, в случае отсутствия незамаскированных запросов (сравнение с 0 ) на соответствующей шине уп- 2р равляющего входа-выхода 24 - высокий уровень. Этот сигнал через узел 12 поступает на вход управления блока

19. Так как код регистра 14 соответствует отрицательной полярности 25 кода условия, а на управлякщем входе-выходе 24 — высокий уровень, то сигнал на входе управления блока 19 соответствует невыполнению условия.

Поскольку микрокоманда условная,это 3р приводит к запрету выдачи информации в блок 3, а так как микрокоманда повторяющаяся — невыполнение условия приводит к ее повторению до тех пор, пока сигнал на управляющем входе бло-З5 ка 19 не станет соответствовать выполнениэ условия. При этом произойдет выдача результата операции в блок 3 и в узле 20 сформируется на одной из шин входа-выхода 30 сигнал окончания выполнения микрокоманды.

Во время выполнения микрокоманды индикация перехода от одного микроцикла к другому осуществляется импульсами на шинах входа-выхода 30 узла 20. 45

При выполнении операции преобразования из последовательного кода в параллельный (информация в последовательном коде подается из входа- 5р выхода 25) сначала производится загрузка регистра 21, в частности, установка в 1 триггера сдвиговых операций, а после этого осуществляется преобразование информации из последовательного кода в параллельный. При этом информация в последовательном коде поступает через блок

1 на младший разряд информационной шины 31 и заносится в младший разряд регистра 5. Сдвиги в регистре 5

60 повторяются до заполнения информацией регистра, после чего на одной из шин входа-выхода 30 появляется

cHI íàë окончания выполнения микрокоманцы. Во время выполнения микро- 65 команды информация перехода от одного микроцикла к другому осуществляется импульсами на входе-выходе 30.

Устройство обмена информаций микропроцессорной системы может также выполнять двухтактные как одиночные, так и повторяющиеся микрокоманды — это микрокоманды преобразования форматов байт-слово (8 разрядов

16 разрядов) и слово-байт, а также микрокоманды чтения и записи, микрокоманды ассоциативного доступа и др. Возможно наращивание разрядности информации при выполнении операций обмена путем объединения нескольких устройств в группу (фиг.2). Взаимная синхронизация устройств осуществляется объединением входов 29 и входов-выходов 30, а однотипная реакция. на условия — объединением входоввыходов 24.

Таким образом, возможность обработки и анализа информации, вместе с возможностью наращивания разрядности и оперативной реакции устройства на различные состояния, возникающие в процессе обмена позволяют повысить быстродействие устройства и расширить область его применения.

Формула изобретения

1. Устройство для обмена информацией, содержащее три блока связи с каналом, первые входы-выходы которых являются соответствующими информационными входами-выходами устройства, а вторые входы-выходы подключены к соответствующим информационным входам-выходам коммутатора, и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок регистров, счетчик, операционный блок и блок задания условных операций, причем вторые входы-выходы первого и второго блоков связи с каналом соединены соответственно с первым и вторыми информационными входами-выходами блока регистров, счетчика, операционного блока и блока задания условных операций, первый вход управления которого соединен с входом микрокоманд устройства и входом команды блока управления, вход запуска и вход-выход- синхронизации которого являются соответственно входом запуска и входом-выходом синхронизации устройства, выходы состояния блока регистров операционного блока и коммутатора и выход переноса счетчика соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами управления блока условных переходов, вход-выход и выход управления которого подключены соответственно к входу-выходу управления уст941978

10 ройства и входу управления блока управления, выход состояния счетчика соединен с входом управления операционного блока, первый и второй выходы управления которого подключены к соответствующим входам управления коммутатора.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что операционный блок содержит узел приоритета, схему сравнения и узел маскирования, 10 причем первые и вторые входы узла маскирования и схемы сравнения подключены соответственно к первому и второму информационным входам-выходам устройства, первые выходы — к 15 выходу состояния блока, вторые выходы †. к первому выходу управления блока, третьи . выходы — к соответствующим входам узла приоритета, выход которого является вторым выходом управления блока, третий информационный вход схемы сравнения является входом управления блока.

3. Устройство-по п. 1, о т л ич а ю щ е е с Я тем что блок sR- 25 дания условных операций содержит ре,гистр маски состояния, регистра полярности кода условий, узел маскирования состояний, регистр состояния и узел формирования кода условий, причем первые, вторые и третьи входы регистра маски состояния и регистра полярности кода условий соединены соответственно с первым и вторым информационными входами- выходами бло35 ка и первым входом управления блока, выход регистра маски состояния соединен с первым. входом узла маскиро вания состояния, выход которого соединен с входом-выходом управления блока, а второй вход — с выходом регистра состояния, входы которого являются соответственно вторым, третьим, четвертым и пятым входами управления блока, выход регистра полярности .кода условий подключен к первому входу узла формирования кода условий, вторым входом соединенного с входомвыходом управления блока, а выходом — с выходом управления блока.

4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит регистр микрокоманд, дешифратор микроопераций, регистр режима и узел формирования внутреннего

:рабочего цикла, причем вход регистра микрокоманд является входом команды блока, а выход соединен с входами дешифратора микроопераций и.регистра режима, выходом соединенного с первым входом узла формирования внутреннего рабочего цикла, второй и третий входы и вход-выход которого являются соответственно. входом запуска, входом управления и входом-выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание ItpH экспертизе

1. Патент США 9 4020472, кл. 340-172.5, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 444062,. кл. G 06 F 9/00, 1972 (прототип).

941978

Составитель В. Вертлиб

Редактор А, Шандор Техред Л. Пекарь Корректор И. Муска . Заказ 48 39/37 Тираж 731 йодиисиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5 .филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проек гная, 4