Система соединения нескольких вычислительных устройств

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может применяться , в частности, при использовании микропроцессоров для решения различных задач, например для управлеV . ния процессами обработки и переработки , работающих в реальном масштабе времени. Целью изобретения является повышение производительности и упрощение конструкции. Система содержит главное вычислительное устройство MR1 и подчиненные вычислительные устройства MR2-MR4, каждое из которых содержит центральное устройство обработки данных ZVE1-ZVE4, устройство передачи данных Dl)l-DU4 с селекторной схемой ввода-вьшода ЕА1-ЕА4 и запоминающее устройство SP1-SP4, которые снабжены аккумуляторами ввода и вьшода АЕ1-АЕ4 и AAI-AA4. Указанная цель достигается за счет реализации возможности асинхронного соединения отдельных вычислительных устройств посредством вызова прерьшания. 4 з.п. ф-лы, 4 ил. х (Л 00 00 Фиг л вГ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д1 (!9) (I!) (5!) 4 G 06 F 15 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь=ощ ) и л

В) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (89) 142! 35 DD (21) 7770531/18-24 (22) 10.04.79 (31) WP G 06 F/205141 (32) 03.05.78 (33) DD (46) 15.09.87. Бюл. М - 34 (71) ФЕБ Нумерик "Карл Маркс (DD) (72) Хенплер Вольфгенг, Херрманн Карл, Круг Эберхард, Шене Вольфганг и Волленберг Гюнтер (DD) (53) 681.32 (088.8) (54) СИСТЕМА СОЕДИНЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ

ВЬИИСЛИТЕЛЬНЬ)Х УСТРОЙСТВ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может применяться, в частности, при использовании микропроцессоров для решения различных задач, например для управления процессами обработки и переработки, работающих в реальном масштабе времени. Целью изобретения является повышение производительности и упрощение конструкции. Система содержит главное вычислительное устройство

МК1 и подчиненные вычислительные устройства MR2-1IR4, каждое из которых содержит центральное устройство обработки данных ЕЧЕ1-ZVE4, устройство передачи данных 001-DU4 с селекторной схемой ввода-вывода EAI ÅÀ4 и запоминающее устройство SPI-SÐ4, которые снабжены аккумуляторами ввода и вывода АЕI-АЕ4 и ААI-АА4. Указанная цель достигается за счет реализации возможности асинхронного соединения отдельных вычислительных устройств посредством вызова прерывания. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1 1337902 2

Изобретение относится к области вычислительной техники и может применяться, в частности при использовании микропроцессов для различных эа5 дач, например, для управления процессами обработки и переработки, работающих в реальном масштабе времени, Известна система соединения нескольких вычислительных устройств. 10

В DE-OS 24 46 970 — несколько работающих независимо друг от друга вычислительных устройств соединены с общим запоминающим устройством посредством интерфейса, причем последовательность очередности вычислительных устройств при обращении к запоминающему устройству устанавливается блоком определения приоритета, При этом виде соединения обмен дан-20 ными осуществляется всегда через общее запоминающее устройство.

Известны соединения периферийного типа посредством специальных устройств управления сопряжением, По

DE-OS 26 45 341 для каждой соедини тельной связи между двумя вычислительными устройствами расположено устройство сопряжения, Оно может быть выполнено как компактный самостоятельный блок или может быть включено в каждое соединяемое вычислительное устройство.

В устройствах с более чем двумя вычислительными устройствами системы

35 нескольких вычислительных устройств м<л ут быть выполнены по структуре кольца или звезды.

Недостаток таких систем вычислительных устройств заключается в том, 40 что для каждого соединения между двумя вычислительными устройствами необходимы раздельные устройства сопряжения.

Цель изобретения — создание схемы сопряжения для системы нескольких вычислительных устройств, чтобы при очень низких схемотехнических и конструктивных затратах была достигнута высокая производительность и одновре50 менно обеспечивалась экономичная, просто управляемая конструкция при высокой степени унифицирования.

В основу изобретения положена задача создания возможно простой по

55 своей конструкции системы сопряжения для нескольких работающих одновременно и автономно над общей задачей активных вычислительных устройств, из к ото рых одно предусмо трено к ак главное, остальные — как подчиненные вычислетельные устройства с вкпюченными в них программируемыми селекторными схемами ввода-вывода, которая позволяла бы осуществлять асинхронные соединения отдельных вычислительных устройств посредством вызова прерывания, Поставленная цель достигается тем, что каждое вычислительное устройство через селекторную схему ввода-вывода подключено к общей собирающей линии для информации данных и адресов, и что каждая селекторная схема вводавывода через особую схему управления для передачи управляющих сигналов подключена к собирающей линии для асинхронного, непосредственного и бесконфликтного обмена данными между главным вычислительным устройством и подчиненными вычислительными устройствами, и что предназначенная для главного вычислительного устройства селекторная схема ввода-вывода имеет управляемый ею выход сигнала направления данных, который соединен с остальными селекторными схемами ввода-вывода для установления направления передачи и приоритета главного вычислительного ус тройства.

Селекторная схема ввода-вывода управляющего вычислительного устройства имеет устройство для определения приоритета при нескольких одновременно обращающихся подчиненных вычислительных устройствах.

Схема управления имеет конъюнктивное логическое звено для сигнала направления данных, посланного главным вычислительным устройством и принятого подчиненными вычислительными устройствами, и для сигнала готовности ввода-вывода, выход которого подключен к второму конъюнктивному логическому звену с характеристикой выдержки времени. Второй вход конъюнктивного логического звена с характеристикой выдержки времени соединен с вводом для сигнала готовности ввода-вывода, его выход через третий логический элемент подключен к выходу для сигнала направления данных для главного вычислительного устройства, его отрицание для подчиненных вычислительных устройств подключено к входам вызова ввода-выво1337902

55 да остальных вычислительных устройств, и через четвертое логическое звено, которое своим другим входом соединено с вторым входом второго конъюнктивного логического звена и вводом для сигнала готовности вводавывода, второй вход конъюнктивного логического звена соединен с входом вызова ввода-вывода селекторной схемь! ввода-вывода, подчиненной подключенному вычислительному устройству °

Схема управления имеет вход активизации, через который происходят ее вызов вычислительным устройством через соответствующую селекторную схему ввода-вывода для обмена данными. Каждая селекторная схема вводавывода имеет схему времени для определения времени ожидания, в течение которого посланное или принятое ею слово данных должно быть принято или послано участвующим в передаче данных вычислительным устройством, и программируемую, возбуждаемую вызываемым вычислительным устройством схему времени для сигнала ошибки в случае неприхода сигнала подтверждения в течение времени ожидания от вызываемого вычислительного устройства, Подчиненные вычислительные устройства предназначены для управления различными шагами процесса или другими одинаковыми или отличающимися одна от другой задачами, Их функции управляются и координируются главным вычислительным устройством, Поиск передачи данных может осуществляться одним из подчиненных вычислительных устройств или главным вычислительным устройством посредством адресной и управляющей линии, которые через селекторную схему ввода-вывода подключены к собирающим линиям.

На фиг,1 представлена блок-схема для четырех соединенных друг с другом вычислительных устройств; на фиг.2 — блок-схема селекторных схем ввода-вывода, соединенных собирающими линиями; на фиг. 3 — логическая схема управления; на фиг,4 — диаграмма сигналов для устройства передачи данных е

На фиг, l представлена система нескольких вычислительных устройств с одним главным вычислительным устройством MR1 и тремя подчиненными вычислительными устройствами MR2-MR4, Все вычислительные устройства МК110

MR4 соединены между собой посредством собирающих линий и соединительной шины Bl. Каждое вычислительное устройство MR1-MR4 состоит иэ центрального устройства обработки данных

ZVE1-ZVE4, устройства передачи данных 001-004 с селекторной схемой ввода-вывода ЕА1-ЕА4 и запоминающего устройства Spl-Sp4 которые снабжены аккумуляторами ввода и вывода

АЕ1-АЕ4 и АА1-АА4.

На фиг ° 2 представлены селекторные схемы ЕА1-ЕА4, соединенные собирающими линиями для данных Bll адресов

В12 и управляющих сигналов шины HS.

Селекторные схемы ввода-цьвода

ЕА1-ЕА4 разделены на часть данных

PortA и адресную часть PortB, Селекторные схемы ввода-вывода

ЕА1-ЕА4 построены для работы в двунаправленном режиме ° Каждая селекторная схема ЕА1-ЕА4 имеет управляющую схему LS1 — LS4, которые соединены между собой собирающей линией (шина HS), Требующее обмена данными вычислительное устройство MR1- 1К4 через PortB своей селекторной схемы ввода-вывода

ЕА1-ЕА4 выбирает нужного ему участника.

На фиг.3 представлена логическая схема схемы управления LS.

ЕА обозначает вход связи селекторной схемы ввода-вывода, шина HS обозначает собирающую линию.. Выход Ъ, посылающий сигнал направления данных, подключен к инвертору Nl и к собирающей линии (шина HS).

Выход инвертора Nl и выход Ь, селекторной схемы ввода-вывода ЕА через переключатель Sl подключены к входу элемента ИБ1 и через второй инвертор N2 — к входу элемента И2, В каждом вычислительном устройстве MR1 MR4 конструктивные группы соединены между собой общей шиной В21—

В24, Подчиненные вычислительные устройства MR2 MR4 управляют обработкой одинаковых или различных, одновременно обрабатываемых программ. С помощью таких программ управляются, например, процессы обработки на станках. Для этого одному вычислительному устройству MR2 может быть передано управление вводом иэ считывающего устройства перфокарт, кнопочного поля или другого программирующего датчика и выводом на буквенно-цифровой

5 )337902

55 индикатор, видео-дисплей, печатающее устройство, перфорирующее устройстно или другое устройство вывода данных.

Другие подчиненные вычислительные устройства МКЗ и MR4 могут использоваться для обработки управляющей процессом информации и ответных сигналов. Для этого, например, подчиненное нычислительное устройство МКЗ может, в свою очередь, служить в качестве главного вычислительного устройства для устройства низшего ранга, которые также сообщаются между собой через соединительную шину Bl, Эти подчиненные вычислительные устройства могут быть использованы, например, для упранления отдельными осями обрабатывающего станка, Подчиненные вычислительные устройства MR2 МКЗ, NR4 при такой конструкции могут быть использованы, также для дополнительных задач, таких как функции проверки и контроля, программа контроля и тому подобное.

Главное вычислительное устройство .)R) координирует работу подчиненных вычислительных устройств MR2-Г)К4, снабжает их информацией из своего запоминающего устройства Яр 1 и может также само ныполнять управляющие функ ции. Передача данных происходит при этом всегда между управляющим вычислительным устройством tR) и одним иэ подчиненных вычислительных устройств

MR2-MR4 .

Если, например, требуется передача данных из главного вычислительного устройства МК1 н подчиненное вычислительное устройство MRÇ, то вычислительное устройство MR) через селекторную схему ввода-вывода ЕА1 своего устройства передачи данных

DUl посылает на соединительную шину

В) управляющий сигнал и сигнал адреса, которые селекторной схемой вводавывода ЕАЗ устройства передачи данных 00 3 будут признаны как определенные для подчиненного вычислительного устройства МКЗ. До тех пор, пока подчиненное вычислительное устройство МКЗ н состоянии принимать данные, т.е. оно не занимается выполнением других, имеющих приоритет задач, через селекторную схему вводавывода ЕА3 своего устройства передачи данных 1И)3, соединительную шину

B) и селекторную схему ввода-вывода

EA) устройства передачи данных DU) 15

50 гланного нычислительного устройства ,MR1 оно посылает сигналы готовности приема. Таким образом, создана связь между обоими вычислительными устройствами, и передача данных может начинаться.

Передаваемая информация находится сначала как построенный из слоя выход ной блок в аккумуляторе нывода главного вычислительного устройстна MR).

Перное передаваемое слоно записывает в счетчике слов устройства передачи данных DU3 принимающего подчиненно го вычислительного устройства МКЗ количество передаваемых слов выходноro блока, от которого но время последующей передачи отсчитынается каждое вносимое слово. Последнее передаваемое слово имеет особую двоичную структуру, Как только счетчик слов досчитает нуля, он вызывает устройство сравнения, которое последнее передаваемое слово проверяет на отсутствие ошибки. Тем самым будет получено высказывание о правильности передачи выходного блока.

Передача данных из подчиненного вычислительного устройства MR2-MR4 происходит таким же образом в обратном направлении. При этом главное вычислительное устройство MR) определяет с каким иэ подчиненных вычислительных устройств MR2 MR4 оно вступит сначала в связь при их одновременном вызове главного вычислительного устройства МК1, Если, например, данные должны быть ° переданы из главного вычислительного устройства MR) в подчиненное вычислительное устройство MR2, то главное нычислительное устройство MR) требует обмена данными. Посланные главным вычислительным устройством MR) сигналы поступают на соответствующие входы

PortB селекторной схемы ввода-выводЪ

ЕА2 и ЕА4, Одновременно главное вычислительное устройство MR) через свою селекторную схему ввода-нывода

ЕА1 вызывает свою управляющую схему

LSl и посыпает ей сигнал направления ввода-вывода данных из главного вычислительного устройства MR) .

Вызванное подчиненное вычислительное устройство MR2 распознает вызов, посылает подтверждение главному вычислительному устройству MRI и включает в работу свою схему управления в состояние> устанавливае1337902 мое сигналом направления данных. В схемах управления LSI и LS2, сигналы связываются с сигналом ввода данных или вывода данных RDY. Главное вычислительное устройство, выдающее данные, посыпает в собирающую линию (шина HS) для управляющих сигналов соответствующий сигнал готовности.

Принимающее данные подчиненное вычислительное устройство MR2 образует в своей схеме управления LS2 сигнал считывания (копирования данных), который посылается в собирающую линию (шина HS) для управляющих сигналов, В ответ на это происходит передача данных из PortA селекторной схемы ввода-вывода EA I главного вычислительного устройства ИК1 через соби.рающую линию данных Вll в PortA селекторной схемы ввода-вывода ЕА2 подчиненного вычислительного устройства MR2, Таким же образом подчиненное вычислительное устройство МК2-MR4 может вызвать обмен данными с главным вычислительным устройством MR) °

Главное вычислительное устройство

MRl устанавливает при этом сигнал направления данных Ь, в состояние, которое обозначает направление передачи из подчиненного вычислительного устройства MR2 в главное вычислительное устройство MRI, Второй вход элемента ИП1 соединен с выходом RDY элемента HUr, первый вход которого связан с выходом

ARDY селекторной схемы ввода-вывода

ЕА, второй вход которого соединен с выходом Ъ селекторной схемы вводавывода ЕА, Выход элемента HUr соединен с входом элемента И113 и конъюнктивным соединением с входом переключательного элемента с выдержкой времени MV. Второй вход элемента ИУЗ соединен дизъюнктивно с выходом элемента HU2 и с входом собирающую линию управляющих сигналов (шина HS) для сигналов требования ввода-вывода

PSTB таким образом, что обеспечивается двунаправленное действие. Выход элемента HUÇ подключен к входу команды ввода-вывода STB селекторной схемы ввода-вывода EA ° Второй вход элемента И112 соединен с выходом переключательного элемента с выдержкой времени MV. Для главного вычислительного устройства переключатель Sl включает вход А для подчиненных вычислительных устройств — выход инвертора Nl .

Сигнал направления данных Ь, посылается управляющим вычислительным устройством, Схема управления LS вызывается через ввод Ь, Пока соответствующее вычислительное устройство посыпает через ввод

ARDY селекторной схемы ввода-вывода сигнал, он приходит на выход элемента HUr который вызывает элемент ИУ1, Элемент HUI на основании этого вместе с сигналом направления данных Ь, образует сигнал готовности вывода данных PRDY который посылается в собирающую линию (шина HS). Сигнал направления данных Ь в схеме управления LSI для главного вычи<;лительного устройства МК1 с соответствующего выхода селекторной схемы ввода-вывода ЕА1 через переключатель Sl попадает прямо в элемент HUI, в то время как в схемах управления LS2-LS4 он попадает в элемент HUI из собирающей линии (шина НЯ) через инвертор и переключатель Sl Сигнал готовности вывода данных PRDY посланный в собирающую линию (шина HS) определяет соответствующее вычислительное устройство MRI-11К4 как передатчик информации.

Для вырабатывания сигнала требования ввода-вывода STB переключательный элемент с выдержкой времени МЧ иэ сигнала готовности вывода данных

PRDY посланного готовым к выводу данных вычислительным устройством

lIRI-MR4, и сигнала готовности вывода RDY посланного через элемент HUr иэ селекторной схемы ввода-вывода ЕА, образует сигнал короткой длительности, в течение которой должен произойти обмен словом данных ° Этот сигнал соединяется элементом HU2 с отрицанием сигнала направления данных Ь и через вызванный элемент ИУЗ попадает в селекторную схему ввода-вывода ЕА принимающего данные вычислительного устройства MRI-ИК4 и с выхода элемента HU2 непосредственно через собирающую линию (шина HS) как сигнал PSTB попадает в выдающее данные вычислительное устройство ИК1 MR4, На фиг,4 представлена последовательность процесса обмена данными.

Буквой А обозначена сторона передающего вычислительного устройства и буквой Š— сторона принимающего вычислительного устройства, Обмен дан9 13379 ными начинается с вызова R н передающей стороне А, который появляется на принимающей стороне в качестве сигнала R который устанавливает там состояние внода. В течение заданного времени ожидания 1„ принимающей стороной Е должен быть послан сигнал подтверждения 0, который принимается передающей стороной

А как Я, Иначе не возникает связи передачи данных.

С подтверждением Q сбрасывается сигнал вызова R на передающей стороне, и устанавливается состояние вывода данных AG. Затем посылается пер»1. И РЕДав11Е)л1 СНОНО, КОТОРОЕ СО))::êII I количество передаваемых слов

11llóTj)I1 l1i,1подп.1ого блока, как слово

AS I » в l e«cl-III заданного времени о к»да гп)я ): тт о»о принимается принимающей стороной E. Следующие слова

ЛК2-ASn-) передаются и принимаются

1аким же обр»зом, причем посылаемые спгнciëII Iiåðåäаютcл всегда какое-то

c)I .)c деленное время, в течение которогc) должен пр )изойти их прием. В

IccIIllp 11ередачп данных посылается слово AS)I,",лл проверки правильности передач» с)п-налип. При прошедшей без gp ошибок передаче дапшгх дополнительно может быть переда»о слово АЯп+1 ° Во время проверки состояние ввода EG уже сброшено, ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1, Система соединения нескольких нь1чпслительных устройств, одно из ко-opbm функционирует как главное вычислительное устройство, а остальные— как подчиненные вычислительные устройства, с подключенными к ним селекторными схемами ввода-вывода, и которые через линии передачи адресон уп45 равления и данных соединены между собой для асинхронного обмена данными по принципу прерывания, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждое вычислительное устройство через селекторную

50 схему ввода-вывода подключено к общим собирающим линиям для информации о данных и адресах, что каждая селекторная схема ввода-вывода через схему управления для передачи сигналов управ55 пения подключена к собирающей линии для асинхронного, прямого и безконфликтного обмена данными между главным и одним из подчиненных вычисли02 10 тельными устройствами, и что селекторная схема ввода-вывода главного нычислительного устройства имеет управляемый им выход сигналов направления данных, который соединен с остальными селекторными схемами ввода-вывода для определения направления передачи и приоритета главного вычислительного .устройства.

2 ° Система по п ° 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что селекторная схема ввода-вывода главного вычислительного устройства оснащена устройством для определения приоритета в случае нескольких одновременно запрашивающих подчиненных вычислительных устройств, 3 ° Система по пп. ) и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что схема управления имеет первый конъюнктивный логический элемент для посланного главным вычислительным устройстном и принятого через инвертор подчиненным вычислительным устройством сигнала направления данных и сигнала готовности ввода-ньгвода, выход которого подключен к второму конъюнктивному логическому элементу с характеристикой выдержки времени, второй вход которого соединен с сигналом готовности ввода-вывода и выход которого через третий логический элемент соединен с сигналом направления данных для главного вычислительного устройства, и его отрицание для подчиненных вычислительных устройств соединено с входами вызова ввода-вывода остальных вычислительных устройств и через четвертый логический элемент, который другим входом подсоединен к второму входу второго конъюнктивного логического элемента, подключен к входу вызова внода-вывода селекторной схемы ввода-вывода включенного главного устройства.

4. Система по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что схема управления имеет вход активации, через который она соединена со своим вычислительным устройством через соответствующую селекторную схему вводавывода для вызова обмена данными.

5, Система по пп ° 1-4, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что каждая селекторная схема ввода-вывода имеет хронирующую схему для определения времени ожидания, в течение которого посланное (принятое) ею слово данных

11 1337902 12 должно быть принято (послано) другим, хронирующую схему для посылки сигнаучаствующим в передаче данных, вычис- ла ошибки в случае неприхода сигнала лительным устройством, и программи- подтверждения от вызываемого вычислируемую, включаемую требующим обмена тельного устройства в течение времеданными вычислительным устройством

5 ни ожидания.

ЕА4

1337902

1,орректор С.Черни

Техред М.Ходанич

Редактор И,Касарда

Тираж 672 1!одписн< с

ВНИИПИ Государственного коми гота 0ÑÑÐ по делам изобретений и открмтий

113035, Москва, )Н-35, Рау«<ская наб., д.4/5

Заказ 4133/48

Производственно-иолиграфиче<-кое предприятие, г. Ужгород, ул.1!ро< ктная, ч