Коммутационное устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может .быть использовано для построения подсистем обмена данными в многомашинных вычислительных системах. Изобретение имеет целью повышение пропускной способности и расширение функциональных воз .я.га „и нежностей устройства за счет обеспе- .чения возможности выбора наименее загруженного абонента. Устройство содержит группы блоков 1, 2 шийных формирователей , коммутирующие блоки 3, счетчики 4 и блоки 5 определения минимального числа. В счетчиках 4 хранятся коды текущих количеств занятых запросами ячеек во входных буферах коммутируемых машин. Счетчик 4, в котором перед началом работы устройства было записано минимальное число, ранее других счетчиков 4 сформирует сигнал, инициирующий обмен внешнего абонента с вычислительной машиной, номер которой равен номеру счетчика, 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л с

, СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (504Г 06 F 15 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3875618/24-24 (22) 01.04 ° 85 (46) 23.01.87. Бюл. 1 3 (72) IO.À.Äåðåçà и А.А.Метешкин (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 964622, кл. Г 06 Р 3/04, t982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1038933, кл. G 06 F 3/04, 1983. (54) КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к вычисли тельной технике и может, быть использовано для построения подсистем обмена данными в многомашинных вычислительных системах. Изобретение имеет целью повышение пропускной способности и расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспе.чения воэможности выбора наименее загруженного абонента. Устройство содержит группы блоков 1, 2 шийных формирователей, коммутирующие блоки 3, счетчики 4 и блоки 5 определения минимального числа. В счетчиках 4 хранятся коды текущих количеств занятых запросами ячеек во входных буферах коммутируемых машин. Счетчик 4, в котором перед началом работы устройства было записано минимальное число, ранее других счетчиков 4 сформирует сигнал, инициирующий обмен внешнего абонента с вычислительной машиной, номер которой равен йомеру счетчика, 2 з.п. *-лы, 3 ил.

1285486

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения подсистем обмена данными в многомашинных вычислительных системах. 5

Цель изобретения - повышение пропускной способности и расширение функциональньж воэможностей устройства за счет обеспечения возможности выбора наименее загруженного або- 10 нента.

На фиг.1 представлена блок-.схема коммутационного устройства; на фиг.2— функциональная схема коммутирующего блока; на фиг.3 — функциональная схе- 15 ма блока определения минимального числа.

Устройство содержит первую группу блоков 1 шинных формирователей, вторую группу блоков 2 шинных формиро- 20 вателей, коммутирующие блоки 3, счетчики 4 и блоки 5 определения минимального числа.

Устройство имеет. входы адреса данных первой би второй 7 групп, входы разрешения первой 8 и второй 9 групп, входы выборки первой10 и второй11 групп, выходы данных первой 12 и второй

13 групп, выходы запроса первой 14 и второй 15 групп, выходы готовности первой 16 и второй 1)i групп, входы занятия 18 и освобождения 19.

Коммутирующий блок 3 содержит два реестра 20 и 21, две схемы 22 и 23 35 сравнения, две группы 24 и 25 элементов ф, два элемента ИЛИ 26 и 27, два триггера 28 и 29, шесть элементов

И 30-35 и четыре элемента HE 36-39.

Коммутирующий блок 3 имеет первый

40 и второй 41 входы адреса данных, первый 42 и второй 43 входы готовности, вход 44 управления запросом, первый 45 и второй 46 входы выборки, первый 47 и второй 48 выходы разрешения, первый 49 и второй 50 выходы запроса, первый 51 и второй 52 входы разрешения, первый 53 и второй 54 выходы данных.

Блок 5 определения минимального числа содержит счетчики 55, триггеры

56, одновибратор 57, многовходовой элемент И 58, трехвходовые элементы

И 59, регистр 60 доступности, генера- 55 тор 61 импульсов, элемент 62 задержки, регистр 63 признака и схему 64 сравнения.

Блок 5 определения минимального числ< имеет информационные входы 65, вход 66 признака и выходы 67 управления запросом, Устройство может работать в трех режимах: в режиме обмена по адресу по

1 инициативе вычислительной машины (РМ), в режиме обмена по адресу по инициативе внешнего абонента (ВА) и в режиме обмена без адреса по инициативе ВА, прччем последний режим предполагает направление обмена — запись данных в RM.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в каждом блоке 5 триггеры 56 установлены в нулевое состояние и единичный уровень с выхода многонходового элемента И 58 подается на вход (N+1)-го трехвходового элемента И 59 и на входы остальных элементов И 59. В счетчиках 4 записаны двоичные коды, равные текуще-, му количеству занятых мест ожидания во входных буферных запоминающих устройствах соответствующих ВМ. В регистрах 20 и 21 коммутирующего блока 3, расположенного на пересечения j-й строки и i-го столбца матрицы, записаны адреса соответственно j-го ВА

j-й ВМ. В регистрах 63 признака каждого блока 5 записан код признака обмена без адреса, не совпадающий с кодом адреса ни одной ВМ.

В режиме обмена по адресу по инициативе ВМ обмен данными, например, \ между j-й ВМ и j-м ВА начинается с выдачи j-й ВМ адреса j-го ВА и

I .управляющего сигнала выборки соответ- ственно на входы адреса данных и выборки устройства. При этом сигнал выборки поступает на второй вход элемента И 32, а код адреса — на второй информационный вход схемы 22 сравнения каждого коммутирующего блока 3

i-ro столбца матрицы. Если в схеме

22 сравнения происходит сравнение поступившего адреса с содержимым первого регистра 20, то единичный уровень поступает на первый вход элемента И 32, выходным сигналом которого устанавливается в единичное состояние первый триггер 28, единичный уровень с выхода которого поступает на вход запроса j-го блока 1 первой группы и далее с выхода запроса устройства в качестве сигнала запроса устройства в качестве сигнала

1285486

3 запроса выдается i-му BA. В случае несравнения адресов или же при их сравнении, но при наличии нулевого уровня на втором входе элемента И 32, триггер 28 запроса в единичное состояние не устанавливается. Тем самым исключается возможность перехвата

j-го ВА вычислительной машиной с более высоким приоритетом до тех пор, пока не завершается уже начатый обмен 10 между )-м ВА и ВМ с более низким приоритетом (приоритет ВМ определяется ее порядковым номером; чем больше номер — тем выше приоритет). В ответ на сигнал запроса j-й ВА выдает Hà 15

1-й вход разрешения устройства первой группы сигнал разрешения, который с выхода разрешения j-ro блока 1 первой группы последовательно проходит все коммутирующие блоки 3 j-й строки мат-2р рицы, опрашивая в каждом из них состояние триггера 28. Если триггер 28, например, в коммутирующем блоке 3, расположенном на пересечении i-ro столбца и j-й строки матрицы, нахо- 25 дится в единичном состоянии, то на выходе элемента И 3 1 формируется единичный уровень, который, пройдя через элемент ИЛИ 26, открывает элементы И групп 24 и 25 для обмена данными щ между i-й ВМ и j-м BA. Кроме того, сигнал с выхода элемента И 31 поступает на вход готовности i-ro блока

2 второй группы и далее с выхода готовности второй группы устройства вы- 35 дается в i-ю ВМ как сигнал готовности, по которому j-я ВМ начинает обмен данными с j-м ВА. Если триггер 28 запроса находится в нулевом состоянии, то на выходе элемента И 34 Аормируется единичный уровень, который после инвертирования в элементе НЕ 36 закрывает элемент И 32. Кроме того, выходной сигнал элемента И 34 как сигнал разрешения поступает на вто- 45 рые входы элементов И 31 и 34 следующего коммутирующего блока 3 j-й строки матрицы. Сигналы на входах выборки, запроса, разрешения и готовности остаются в течение всего времени обмена до тех пор, пока i-я BM не снимет сигнал выборки, что приводит к снятию остальных управляющих сигналов. В случае обращений к j-му

ВА нескольких ВМ одновременно за счет последовательного прохождения сигнала разрешения осуществляется последовательное их подключение к )му ВА.

В режиме обмена по адресу по инициативе ВА обмен данными, например, между j-м ВА и j-й BM начинается с выдачи j-м ВА адреса j é ВМ и управляющего сигнала выборки соответственно на входы адреса данных и выборки первых групп устройства. При этом сигнал выборки поступает на второй вход элемента И 33, а код адреса— на второй инАормационный вход схемы

23 сравнения каждого коммутирующего блока 3 j-й строки матрицы. Кроме того, код адреса поступает через вход признака j-го блока 5 на второй информационный вход схемы 64 сравнения, в которой не происходит сравнения кода адреса с содержимым регистра 63 признака. Если в схеме 23 сравнения происходит сравнение поступившего адреса с содержимым регистра 21, то единичный уровень с выхода схемы 23 сравнения через элемент ИЛИ 27 поступает на первый вход элемента И 33, выходным сигналом которого устанавливается в единичное состояние триггер

29, единичный уровень с прямого выхода которого поступает на вход запроса

j-го блока 2 второй группы и далее с выхода запроса второй группы устройства в качестве сигнала запроса выдается i-й BM. В случае несравнения адресов или же при их сравнении, но при наличии нулевого уровня. на втором входе элемента И 33, триггер 29 в единичное состояние не устанавливается. Тем самым исключается возможность перехвата i-й ВМ внешним абонентом с более вЫсоким приоритетом до окончания уже начатого обмена между .-й

ВМ и внешним абонентом с более низким приоритетом (приоритет ВА определяется его порядковым номером: чем больше номер — тем вьппе приоритет).

В ответ на сигнал запроса i-.я ВХ выдает на второй управляющий вход уст,ройства сигнал разрешения, который с запроса i-го блока 2 второй группы последовательно проходит все коммутирующие блоки 3 i-ro столбца матрицы, опрашивая в каждом из них состояние триггера 29 запроса. Если последний, например, в коммутирующем блоке 2, расположенном на пересечении i-го столбца и j-й строки матрицы, находится в единичном состоянии, то на выходе элемента И 30 формируется единичный уровень, который, пройдя через элемент ИЛИ 26, открывает элементы

И групп 24 и 25 для коммутации пото5 12854 ков данных между j-м ВА и i-й BM.

Кроме того, сигнал с выхода элемента

И 30 поступает на вход готовности

j --го блока 1 первой группы и далее с выхода готовности устройства выдается

j ìó ВА как сигнал готовности, по которому j-й ВА начинает обмен данными с i-й ВМ. Если триггер 28 запроса находится в нулевом состоянии, то на выходе элемента И 35 формируется еди- 10 ничный уровень; который после инвертирования в элементе НЕ 39 закрывает элемент И 33. Кроме того, выходной сигнал элемента И 35 как сигнал разрешения поступает на вторые входы 15 элементов И 30 и 35 следующего коммутирующего блока 3 i-ro столбца матрицы. По окончании обмена j é ВА снимает сигнал выборки, что приводит к снятию остальных управляющих сигна- 2р лов. В случае обращения к i-й BM нескольких ВА одновременно за счет последовательного прохождения сигнала разрешения осуществляется последовательное их подключение к i-й ВМ. 25

В режиме обмена без адреса по инициативе внешних абонентов запись данных, например, j-ro ВА в доступную для него ВМ, во входном буферном запоминающем устройстве которой имеется 30 наименьшее количество занятых мест ожидания, начинается с выдачи j-м внешним абонентом кода признака и управляющего сигнала выборки соответств нно на входы адреса данных и выборки первой группы устройства. При этом сигнал выборки поступает на второй вход элемента И 33, а код признака — на второй информационный вход схемы 23 сравнения каждого коммути- 4р рующего блока 3 j-й строки матрицы.

Кроме того, код признака поступает через вход признака j-ro блока 5 на второй вход схемы 64 сравнения, в которой осуществляется сравнение посту- 45 пившего кода с содержимым регистра

63 признака. В результате сравнения на выходе схемы 64 сравнения формируется перепад уровня с нулевого в единичный, который, воздействуя на входы 5р синхронизации счетчиков 55, осуществляет перепись содержимого счетчиков

4 в соответствующие счетчики 55. Кроме того, единичный уровень с выхода схемы 64 сравнения, поступая на пер- вый вход (N+1 )-го элемента И 59, разрешает прохождение импульсов генератора 61 через элемент 62 задержки на первые входы остальных элементов И

86 6

59. Поскольку открытьЫи будут только те эгементы -И 59, на вторые входы которых подается единичный уровень с регистра 60 доступности, то импульсы далее поступают на вычитающие входы тех счетчиков 55, порядковые номера которых равны порядковым номерам

ВМ, доступных для j-ro BA. Под воздействием импульсов состояния вычитающих счетчиков 55 начинает уменьшаться и вычитающий счетчик, например с порядковым номером К, в котором записано минимальное число, раньше, чем другие вычитающие счетчики переходят из состояния 00...0 в состояние

11...1, в результате чего на выходе его старшего разряда формируется перепад уровня напряжения, который, воздействуя на счетный вход К-го триггера 56-, устанавливает его в еди- ничное состояние. При этом нулевой уровень с инверсного выхода К-го триггера 56 через элемент И 58 поступает на второй вход элемента И 59, запрещая дальнейшее прохождение импульсов генератора 61 на вход элемен-, та 62 задержки. Этот же уровень, поступая на третьи входы элементов И

59 группы, предотвращает прохождение оставшихся в элементе 62 задержки им пульсов на вычитающие входы счетчиков 55. Если среди сравниваемых чисел оказывается одновременно несколько минимальных, то за счет асинхронной работы вычитающих счетчиков .55 в единичное состояние становится только один триггер 56, что исключает неоднозначность при выборе вычислительной машины для обмена. Таким образом, единичный выходной сигнал К-го триггера 56, свидетельствующий о том, что для обмена с i-м ВА выбрана К-ая

ВМ, поступает на К-й выход 67 блока

5 и далее на второй вход. элемента ИЛИ

27 коммутирующего блока 3, расположенного,на пересечении j-й строки и К-го столбца матрицы. Единичный уровень с выхода элемента ИЛИ 27 по;— ступает на первый вход элемента И 33, выходным сигналом которого устанавливается в единичное состояние триггер 29. Далее работа устройства аналогичная работе в режиме обмена по адресу по инициативе ВА. После снятия

j-м ВА с информационного входа устройства кода признака на выходе схемы

64 сравнения j-ro блока 5 формируется перепад уровня с единичного в нулевой, которым запускается одновибратор

7 1285

57, выходной импульс которого устанавливает триггеры 56 в нулевое состояние, тем самым подготавливая j é блок 5 для следующего цикла работы.

При одновременной установке в еди- 5 ничное состояние триггеров 28 и 29 в коммутирующем блоке 3, расположенном, например, на пересечении j-ro столбца и j-й строки матрицы, предпочтение отдается установлению ком- 10 мутации по инициативе i-й BM. В этом случае j-й ВА снимает. сигнал выборки, что приводит к сбросу в нулевое состояние триггера 29. В то же время по сигналу запроса, поступающему на вход 15 запроса j-ro блока 1 первой группы, j-й ВА выдает сигнал разрешения, который в коммутирующем блоке 3, расположенном на пересечении i-го столбца и j-й строки матрицы, открывает 20 элементы И групп 24 и 25 для коммутации потоков данных между i-й ВМ и j-и ВА.

Таким образом, предлагаемое устройство для сопряжения обладает более широкими функциональными воэможностями, чем известное, так как при записи данных в вычислительные машины по инициативе внешних абонентов обеспечивает выбор вычислительной маши- 30 ны как по адресу, так и по минимальной загруженности входных буферных запоминающих устройств. Выбор режима — обмен по адресу или без адресаосуществляет внешний абонент путем посылки IIO информационным линиям либо кода адреса вычислительной машины, либо, кода признака. Расширение функциональных воэможностей устройства влечет за собой повышение пропускной 40 способности системы вычислительных машин, так как сообщения внешних абонентов за счет анализа занятости бу-, ферных запоминающих устройств распределяются между вычислительными маши- 45 нами более равномерно.

Формула изобретения

1. Коммутационное устройство, содержащее две группы блоков шинных формирователей и И групп по М коммутирующих блоков (где М вЂ” число блоков шинных Аормирователей.первой группы, N — - число блоков шинных формирователей второй группы), причем входы адреса данных, разрешения и выборки блоков шикных формирователей первой и второй групп являются соответству . ющими входами адреса данных, разрешения и выборки соответственно первой и второй групп устройства, выходы данных, запроса и готовности блоков шинных Аормирователей первой и второй

1 трупп являются соответствующими выходами данных, запроса и готовности соответственно первой и второй групп устройства, выходы адреса данных и выборки j-го (j = 1,M) блока шинных формирователей первой группы подключены соответственно к первым входам адреса данных и выборки коммутирующих блоков j-й группы, выходы адреса данных и выборки i-ro (i = 1,N) блока шинных формирователей второй группы подключены соответственно к вторым входам адреса данных и выборки

i-х коммутирующих блоков всех групп, выход разрешения j ãî блока шинных формирователей первой группы подключен к первому входу разрешения N-ro коммутирующего блока j-й группы, выход разрешения д-ro блока шинных Аормирователей второй группы подключен к второму входу разрешения i-ro коммутирующего блока И-й группы, первый выход разрешения х-го коммутирующего блока j-й группы подключен к первому входу разрешения (i-1)-го коммутирующего блока той же группы, второй выход разрешения .i-го коммутирующего блока j-й группы подключен к второму входу разрешения i — ro коммутирующего блока (j-1) — и группы, первые выходы готовности, запроса и данных коммутирующих блоков j-й группы подключены. со "тветственно к входам готовности запроса и данных j-го блока шинных формирователей первой группы, вторые выходы готовности, запроса и данных

i-х коммутирующих блоков всех групп подключены соответственно к входам готовности, запроса и данных -го блока шинных формирователей второй группы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения пропускной способности устройстваи расширения его функциональных возможностей за счет выбора наименее загруженного абонента, устройство содержит N счетчиков и Иблоboa определения минимального числа, причем входы положительного и отрицательного приращений i-го счетчика подключены соответственно к выходам сигнала занятия и сигнала освобождения i-го блока шинных Аормирователей второй группы, входы занятия и освобождения которого являются i-ми вхо9 1285486 io дами занятия и освобождения устрой- твертого элементов НЕ, вход третьего ства, выход i-го счетчика подключен элемента НЕ подключен к выходу пятого к i-му информационному входу всех элемента И, который является первым блоков определения минимального чис- выходом разрешения коммутирующего ла, вход признака j ro блока опреде- 5 блока, вход четвертого элемента НЕ ления минимального числа подключен подключен к выходу шестого элемента к выходу адреса j-го блока шинных И, который является вторым выходом формирователей первой группы, i-й разрешения коммутирующего блока, прявыход управления запросом j --ro блока мые выходы первого и второго триггеопределения минимального числа под- 10 ров подключены к первым входам соотключен к выходу управления запросом ветственно второго и первого элеменi-го коммутирующего блока )-й группы. тов И и являются первым и вторым

2. Устройство по п.1, о т л и ч а- выходами запроса коммутирующего блока ю щ е е с я тем, что коммутирующий соответственно, инверсные выходы перблок содержит два регистра, две схемы 15 вого и второго триггеров подключены сравнения, две группы элементов И, к первым входам пятого и шестого эледва элемента ИЛИ, два триггера, шесть ментов И соответственно, вторые входы элементов И и четыре элемента НЕ, второго и пятого элементов И подклюпричем выходы первого и второго ре- чены к первому входу разрешения комгистров подключены к первым информа- 20 мутирующего блока, вторые входы пер-, ционным входам первой и второй схем вого и шестого элементов И подключены сравнения соответственно, вторые ин- к второму входу разрешения коммутируформационные входы которых подключе- ющего блока, выходы первой и второй ны к первым входам соответствующих групп элементов И являются соответэлементов И первой и второй групп 25 ственно первым и вторым выходами дансоответственно и являются вторым и ных коммутирующего блока. первым входами адреса данных коммути- 3. Устройство по п.1, о т л и ч арующего блока соответственно, вторые ю щ е е с я тем, что блок определевходы элементов И первой и второй ния минимального числа содержит И групп подключены к выходу первого 30 счетчиков, N триггеров, одновибратор, I элемента ИЛИ, первый и второй входы многовходовой элемент И, .(N+f) трехкоторого подключены соответственно входовых элементов И, регистр доступк выходам первого и второго элементов ности, генератор импульсов, элемент

И, которые являются соответственно задержки, регистр признака и схему первым и вторым выходами готовности З5 сравнения, причем информационный вход коммутирующего блока, выходы первой i-ro счетчика (i = 1,N) является i-м и второй схем сравнения подключены информационным входом блока опредек первым входам соответственно треть- ления минимального числа, выход стар.его элемента И второго элемента ИЛИ, шего разряда i-ro счетчика. подключен второй вход которого является входом 40 к счетному входу i-ro триггера, входы управления запросом коммутирующего установки в ноль триггеров подключены блока, а выход подключен к первому к выходу одновибратора, вход которого

4. входу четвертого элемента И, выходы . подключен к входам синхронизации счетретьего и четвертого элементов И тчиков и к выходу схемы .сравнения, подключены к входам установки в еди- 45 первый информационный вход который . ницу соответственно первого и второго подключен к выходу регистра признака, триггеров, входы установки в ноль ко- а второй является входом признака .торых подключены к выходам первого блока определения минимального числа, и второго элементов HE соответствен- первый вход i-ro (i - "1,N) трехно, вход первого элемента HE подклю- 50 входового элемента И подключен к вычен к второму входу третьего элемен- ходу i-ro разряда регистра доступнота И и является вторым входом выборки сти, первый вход (N+1)-го трехвходокоммутирующего блока, вход второго вого элемента И подключен к входу элемента НЕ подключен к второму входу одновибратора, прямой выход i-ro четвертого элемента И и является пер- 55 триггера является i-м выходом управвым входом выборки коммутирующего ления запросом блока определения миблока, третьи входы третьего и чет- нимального числа, Инверсный выход вертого элементов И подключены соот- i-ro триггера подключен к д-му вход ветственно к выходам третьего и че- многовходового элемента И; выход которого подключен к вторым входам . трехвходовых элементов И, третий вход

i-ro (i = N) трехвходового элемента И подключен к i-му выходу элемен1 285486 12 та задержки, вход которого подключен к выходу (И+1)-ro трехвходового элемента И, третий вход которого подключен к выходу генератора импульсов.

Фиг.2!

285486

° 4

1 4 I

Фиг.3

Составитель Н, Захаревич

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар

Редактор F..Ëàéï

Заказ 7526/51 Тираж 6/О 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, 4