Многоканальное устройство для подключения источников информации к общей магистрали

 

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО дай ПОДКЛЮЧЕНр ИСТОЧНЖОВ ИНФОРМА1даИ к ОБЩЕЙ МАГИСТРА1Ш, содержащее первый элемент ИЛИ, входы которого соединены с соответствующими входами заявок устройства,.генератор сигнала опроса, подключенный первым входом квыходу первого элемента ИЛИ, и М каналов , каждый из которых включает узел предварительного выбора заявки, первый и второй элементы И и триггер, синхронизирукщий вход которого соед {нен с выходом первого элемента И, вход сброса - с собтветствующим входом первого элемента ИЛИ. и первым входом второго элемента И, О-вход -г с шиной единичной логической константы , а единичный и нулевой выходы соответственно - с соответствующим выходом подключения к магистрали устройства и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с информационньв4 входом узла предварительного выбора заявки того же канала , информационный выход которого подключен к первому входу первого . элемента И того же канала, причем первый выход генератора сигнала опроса соединен с входом опроса узла предварительного выбора заявки первого канала, выход опроса узла предварительного выбора заявки k-ro канала (,M), подключен к входу опроса . узла предварительного выбора заявки (k+1)-ro канала, а выход опроса узла предварительного выбора заявки М-го канала соединен со вто{шм входом генератора сигнала опроса, о т ли чающее ся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения устройства за счет обеспечения возможности увеличения числа обслуживаемых источникоб ин (Л формации и упорядочения дис1шллины их приоритетов, в него введены формирователь сигнала наличия обмена, второй элемент ИЛИ и элемент И-ИЛИ, причем нулевой выход триггера каждого канала соединен с соответствукицим входом формирователя сигнала наличия обмена, выход которого соединен с ю первым информационным входом элеменф д ел та И-ШШ и вторым входом первого элемента И каждого канала, выходы вторых элементов И каналов соединены с соотQD ветствующимй входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму информационному входу элемента И-ИПИ, вход разрешения и выход которого соответственно соединены с вторым выходом и третьим входом генератора опроса.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (Н) 3<5п С 06 Р 9/46 ф ъ;,р,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ )Ц,: ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ. (21) 3371445/18-24 (22) 25.12.81 (46) 23 ° 07.84. Бюл. У 27 (72) Л.С. Хуршудян (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 8492.12, кл. С 06 Р 9/46, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 807298, кл. G 06 F 9/46, G 06 F 3/04, 1979 (прототип). (54)(57) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ К ОБЩЕЙ МАГИСТРАПИ, содержащее, первый элемент ИЛИ, входы которого соединены с соответствующими входами заявок устройства, генератор сигнала опроса, подключенный первым входом квыходу первого элемента ИЛИ, и М каналов, каждый из которых включает узел предварительного выбора заявки, первый и второй элементы И и триггер, синхронизирующий вход которого соединен с выходом первого элемента И, вход сброса — с соответствующим входом первого элемента ИЛИ.и первым входом второго элемента И, 9-вход — . с шиной единичной логической константы, а единичный и нулевой выходы соответственно - с соответствующим выходом подключения к магистрали уст t ройства и вторым входом второго элемента И,. выход которого соединен с информационным входом узла предварительного выбора заявки того же канала, информационный выход которбго подключен к первому входу первого элемента И того же канала, причем первый выход генератора сигнала опроса соединен с входом опроса узла предварительного выбора заявки первого канала, выход опроса узла предварительного выбора заявки k-ro канала (1с=),М), подключен к входу опроса узла предварительного выбора заявки

Ос+1)-го канала, а выход опроса узла предварительного выбора заявки М-.ro канала соединен со вторым входом генератора сигнала опроса, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения устройства за счет обеспечения возможности увеличения числа обслуживаемых источников ин- уу формации и упорядочения дисциплины их приоритетов, в него введены формирователь сигнала наличия обмена, второй элемент ИЛИ и элемент И-ИЛИ, причем нулевой выход триггера каждого канала соединен с соответствующим входом формирователя сигнала наличия обмена, выход которого соединен с первым информационным входом элемента И-ИЛИ и вторым входом первого элемента И каждого канала, выходы вторых элементов И каналов соединены с соответствующими входами второго элемен- © та ИЛИ, выход которого подключен к второму информационному входу эле.мента И-ИЛИ, вход разрешения и выход которого соответственно соединены с 3ю вторым выходом и третьим входом генератора сигнала опроса.

1 10

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в центрах коммутации и обработки сообщений для управления доступом к коллективно используемому ресурсу, например в многопроцессорных вычислительных системах,у которых внутренний и внешний обмен информацией организован с помощью общих магистралей.

Известно многоканальйое устройство для синхронного подключения источников информации к общей магистрали (1), содержащее шину сигнала наличия запросов, шину синхронизации устройства и М замкнутых в кольцо каналов опроса, каждый из которых содержит переключатель, элементы ИЛИ, И, НЕ, два выходных усилителя и pea D-триггера, входы синхронизации которых соединены с входом синхронизации устройства, а их информационные входы соответственно соединены с соответствующим запросным входом устройства и вторым выходом переключателя канала, посредством которого в зависимости от состояния первого D-триггера осуществляется коммутация сигнала кольцевого опроса.

Недостаток известного многоканального устройства — сложность организации цепи кольцевого опроса, в целом снижающая надежность информационного обмена, и низкая эффективность использования технико-эксплуатационных возможностей вычислитечьной системы вследствие ограничения в этом случае тактовой частоты передачи информации либо частоты синхронизации наиболее медленнодействующего абонента, либо частоты обращения сигнала кольцевого опроса, которая при обслуживании большого числа источников информации может быть сравнительно невелика.

Наиболее близким к данному по технической сущности является многоканальное устройство для подключения

Источников информации к общей магистрали (21, содержащее элемент ИЛИ, входы которого соединены с входными шинами сигналов заявок, генератор сигнала опроса, подключенный первым входом к выходу элемента ИЛИ, и М каналов опроса, каждый из которых включает узел предварительного выбора заявки, M-входовой элемент И и триггер подключения к магистрали, причем все узлы предварительного выбора за29759 2

ЯВКИ С ПОМОЩЬЮ ВХОДПЫХ И ВЫХОДНЫХ шин сигнала опроса узла (названных в известном устройстве соответственно первым входом и первым выходом узла) соединены между собой в линию, с первого выхода М-ro узла и через второй вход генератора замыкающуюся в кольцо опроса, а информационные (вторые) входы каждого узла предварительного выбора заявки соединены с соответствующими входами элемента

ИЛИ, их информационные (вторые) выходы - с соответствующими первыми входами М-входовых элементов И, выход каждого из которых подключен к синхровходу триггера своего же кана- ла опроса, нулевой выход которого соединен с третьим входом одноименного узла предварительного выбора заявки и соответствующими входами

М-входовых элементов И других каналов опроса. При этом сам узел предварительного выбора заявки в известном устройстве содержит синхронный

25 триггер, два элемента И и элемент задержки.

Недостаток этого устройства состоит в низкой надежности, так как реализуемый данным устройством алгоритм совмещения времени обслуживания одного источника информации с временем поиска другого источника не исключает повторную регенерацию сигнала кольцевого опроса при активности на входах сборки наличия запросов лишь одной уже зафиксированной заявки на обслуживание, что снижает стойкость . данного устройства к перекрестным наводкам и опасным состязаниям в триггерной линии узлов предваритель40 ного выбора заявки и усугубляет возможность появления в его кольцевой схеме более одного сигнала кольцевого опроса с одновременным подключе45 нием к магистрали сразу двух источников информации. Последнее обстоятельство, как и снижение быстродействия в ряде характерных ситуаций, обуславливается нарушениями дисциплины приоритетов у известного устройства при прерывании конвейерного (кластерного) поступления запросов, после которых, в частности, один источник информации с меньшим порядковым номером может быть подключен к магистрали от переднего фронта нового сигнала кольцевого опроса, а другой — От прерванного после завершения предыдущего сеанса обмена pereвходом второго элемента И, D-вход— с шиной единичной логической константы, а единичный и нулевой выходы соответственно — с соответствующим выходом подключения к магистрали устройства и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с информационным входом узла предварительного выбора заявки того же канала, информационный выход которого подключен к первому входу первого элемента И того же канала, причем первый выход генератора сигнала опроса соединен с входом опроса узла предварительного выбора заявки первого канала, выход опроса узда предварительного выбора заявки k-го канала (k=1 Ì) подключен к входу опросу узла предварительного выбора заявки k+1-го канала, а выход опроса узла предварительного выбора заявки

М-го канала соединен с вторым входом генератора сигнала опроса, введены формирователь сигнала наличия обме на, второй элемент ИПИ и элемент

И-ИЛИ, причем нулевой выход триггера каждого канала соединен с соответствующим входом формирователя сигнала наличия обмена, выход которого соединен с первым информационным входом элемента И-ИЛИ и вторым входом первого элемента И каждого канала, выхо- . ды вторых элементов И каналов соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму информационному входу элемента И-HJIH вход разрешения и выход которого соответственно соединены с вторым выходом и третьим входом генератора сигнала опроса.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит узлы 1 предварительного выбора заявки, первые элементы И 2, триггеры 3, шины 4 входов заявок устройства, шины 5 выходов подключены к магистрали устройства, шины 6 входов опроса и шины-7 выходов опроса узлов 11 генератор 8 сигнала опроса, первый элемент ИЛИ 9, второй элемент ИЛИ 10 ° вторые элементы И 11, формирователь 12 сигнала наличия обмена, первый вход 13 генератора 8, элемент И-KIH 14, третий вход 15 и второй выход 16 генератора

8,информационные входы 17 и информационные выходы 18 узлов. з 1029759 4 нерированного сигнала кольцевого опроса, передний фронт которого к моменту группового поступления новых заявок еще не достиг второго входа генератора опроса.

Условия, определяющие вероятность подобных сбоев в известном устройстве, могут быть устранены преимущественно за счет пропускной способности магистрали — либо путем увеличе- 10 ния мертвого времени у генератора сигнала опроса (т.е. увеличением выдержки времени элементов задержки), либо путем исключения прерывания регенерированного сигнала кольцевого опроса, что при реализуемом алгоритме функционирования фактически равносильно переводу цепи кольцевого опроса в режим автоколебаний с низкой

Ф помехозащищенностью, существенному ограничению функциональных возможностей устройства и снижению его быстродействия при длительностях сеанса обмена информации меныпих периода обращения сигнала кольцевого опроса.

Другим недостатком такого многоканального устройства является сложность конструктивного построения его регистра приоритетного подключения к магистрали с использованием большого числа межразрядных перекрестных свя-. зей через многовходовые элементы И, что накладывает также достаточно жесткое ограничение на возможность увеличения числа обслуживаемых источников информации. . Цель изобретения — повышение надежности и расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности увеличения числа обслуживаемых источников информации

40 и упорядочения дисциплины их приоритетов.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальное устройство дЛя подключения источников информации к общей магистрали, содержащее первый элемент ИЛИ, входы которого соединены с соответствующими входами заявок устройства; генератор сигнала опроса, подключенный первым входом к 0 выходу первого элемента ИЛИ, и М каналов, каждый из которых включает узел, предварительного выбора заявки, первйй и второй элементы И и триггер, синхронизирующий вход которого соединен с выходом первого элемента И, Вход сброса — с соответствующим входом первого элемента ИЛИ и первым

S 1029

Каждый узел 1 предварительного выбора заявки состоит из триггера 10, элемента И 20 и элемента задержки 21; генератор 8 сигнала опроса состоит из триггера 22 элемента И-HE 23 и

Э

5 элемента задержки 24, а формирователь 12 сигнала наличия обмена может состоять из одного М-входового элемента И 25.

Устройство работает следующим образом.

В условиях отсутствия заявок триггер 22 находится в состоянии "1", а все остальные триггеры в состоянии

"0". При этом благодаря наличию на выходе элемента И-ИЛИ 14 разрешающего сигнала обеспечивается быстрый без задержки запуск генератора 8 при появлении заявки хотя бы на одной из шин .4. В результате переключения

20 триггера 22 на вход генератора 8 поступает положительнйй фронт сигнала опроса, который проходит на триггер 19 узла 1 первого канала. Если на шине 4 первого канала нет заявки, то триггер 19 остается в нулевом состоянии, а фронт сигнала кольцевого опроса через элемент задержки 21, элемент И 20 и через соответствующие шины 6 и 7 поступит в узел 1 второго канала.

По достижении положительного фронта сигнала кольцевого опроса узла, содержащего на своем информационном входе 17 заявку на обслуживание,происходит переключение триггера 19 это-З5 го узла в 1" с запиранием в этом случае элемента И 20 и блокировкой дальнейшего распространения сигнала опроса, что обеспечивается также путем выбора величины временной задерж40 ки в узлах 1, большей времени переключения триггера 19. Переключение триггера 19 в "1" вызывает с помощью элемента И 2 переключение в "1" соответствующего триггера 9 подключения

45 к магистрали и начало сеанса обмена соответствующего источника информации Вместе с этим взведенный триггер 3 через элемент И 11 обуславливает сброс триггера 19 в узле 1, что приводит к образованию нового положительного фронта у сигнала кольцевого опроса и его дальнейшему распространению через элемент И 20 на выход узла 1 для поиска и предварительной подготовки к обслуживанию следующей по приоритету заявки. При этом предусматривается, что задержка поступ?59 Ь ления блокирующего сигнала в виде уровня логического "0 на вторые входы элементов И 2 с нулевого выхода взведенного триггера 3 составляет (в том числе и при двухступенчатом наращивании элемента И 25 формирователя 12) заведомо меньшую величину, чем суммарная задержка выключения элемента И 11 и триггера 19, включения элемента И 20 узла 1 и выключения триггера 19 следующего узла

1, благодаря чему исключается возможность одновременного сцепления с магистралью двух активных источников информации и обеспечивается корректное совмещение сеанса обмена одного источника с одновременным поиском другой заявки в многоканальной системе контроллеров ввода/вывода.

Таким образом, в том узле 1, куда также поступил запрос на обслуживание, по положительному фронту сигнала кольцевого опроса триггер 19 переключается в состояние "1" и подготавливает B своем канале элемент

И 2 для подключения одноименного триггера 3 к магистрали при поступлении на вход элемента И 2 положительного фронта импульса с выхода формирователя 12 сигнала наличия обмена.

В такой ситуации процесс дальнейшего распространения сигнала кольцевого опроса в рассматриваемом цикле его обращения вновь прекращается до тех пор, пока не сбросится единичный сигнал на шине 4, например, k-ro канала, что приведет к сбросу

его триггера 3, подключению к магистрали триггера 3 очередного, например (К+П)-го канала, с последующим через время задержки элемента И 11 сбросом триггера 19 (К+П)-го узла 1.

При этом если в течение дальнейшего распространения нового фронта сигнала -.кольцевого опроса в каналы с порядковым номером большим, чем (К+П), уже больше не поступит заявок, то сигнал опроса достигнет второго входа 6 генератора 8 и обусловит переключение его триггера 22 в исходное состояние "1". В результате сброса триггера 22 сигнал логической "1" через элемент задержки 24, величину задержки которого с учетом задержки элемента И-ИЛИ 14 и времени выключения триггера 22 задают лишь из условия обеспечения надлежащего разрыва между отрицательным фронтом предьдуще1029759 8 на выключение три repa 19 узла 1

M-го канала. го и положительным фронтом нового сигнала кольцевого опроса, поступит с второго выхода 16 генератора 8 на вход разрешения элемента И-ИЛИ 14.

Если к этому моменту на шинах 4 будут иметь место еще не зафиксированные запросы, то сигналои логической "1" с выхода элемента ИЛИ 10 эле+иентои И-ИЛИ 14 будет разрешена генерация нового сигнала кольцевого опро- 10 са и таким образом обеспечено корректное совмещение времени обмена инфорФ мации (К+П)-го источника инфориации с с вреиененем поиска и подготовки к обслуживанию другого активного источника информации. В то же время при активности на входах элемента ИЛИ .9 лишь одной уже зафиксированной заявки от (К+П)-ro источника информации повторная регенерация сигнала кольце- 2д вого опроса до прихода новых заявок будет запрещена-нулевыми сигналами с выходов формирователя 12 и элемента ИЛИ 10. При этом предусматривается, что в подобных ситуациях, когда 25 производится подключение к магистрали последнего М-го источника информации, исключается также возможность ошибочной регенерации сигнала кольцевого опроса во время переходных состояний, поскольку сборку триггера 3 всего предшествует сброс единичного сигнала на соответствующем входе элемента ИЛИ 9, а время задержки выставления .запрета с выхода элемента

И 11 на вход элемента И-ИЛИ 14 сос35 тавляет заведомо меньшую величину, чем задержка отклика генератора 8

Таким образом, предлагаемое многоканальное устройство при меныпих аппаратурных затратах и существенном сокращении потребного для прототипа числа ионтажных соединений обеспечивает повышение надежности информационного обмена. При достаточно продолжительных сеансах обиена информации (т.е. когда частота чередований заявок, как правило, бывает сравнительно невысока) исключается негативное явление перехода цепи кольцевого опроса в режим непрерывного самовозбуждения сигнала кольцевого опроса и соответственно вырождения в этом случае управляющей репа сборки наличия запросов и самого генератора сигнала опроса. При малых цо сравнению с временем обращения сигиааа кольцевого опроса длителыюстях сеашеах обмена (т.е. когда выигрйш -от шрименения совмещения фаз обсаушиаашмя ш поиска заявок приобретает особув зпа» чииость) исключаются саоуадйческие нарушения дисциплины обслушшшаиия источников и соответственно устрашяется необходимость в поддержании высокой пропускной способности магшст рали путем прерываний (до полного обращения) регенерациоиных сигналов кольцевого опроса, благодаря чему в предлагаемом устройстве исключена возможность одиовремвшного выхода в магистраль сразу двух источников информации.

1029759

Составитель В. Вертлиб

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор Г. Яковлева

Заказ 4937 Тираж 65 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,