Многоканальное устройство для подключения источников информации к общей магистрали

 

Изобретение относится к хщфровой вычислительнойтехнике, может быть использовано в системах, именядих несколько асинхронных источников информации , и является усовершенствованием известного устройства по а. с. № 1290325 Цель - повышение пропускной способности устройства. Цель достигается введением в каждый канал устройства элемента ИЛ1 1„ Устройство повьшает число сигналов фиксащ-ти заявок в каналах, уплотняя во времени передачу данных по магистрали о 11 i-ш.

CQK)3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ,РЕСПУБЛИН

„„SU„„3432539 А 2 (51) 4 G Об F 13/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (57) Изобретение относится к цифровой вычислительной. технике, может быть использовано в системах, имеыщих несколько асинхронных источников информации, и является усовершенствованием известного устройства по а. с. Р 1290325. Цель — повышение пропускной способности устройства. Цель достигается введением в каждый канал устройства элемента ИЛИ. Устройство повышает число сигналов фиксации заявок в каналах, уплотняя во времени передачу данных по магистрали. 11 нл. (61) 1290325 (21) . 4218401!24-24 (22) 02.02.87 (46) 23.10.88, Бюл. Р 39 (72) Н.М.Лаврешин и С,Б,Цакоев (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1290325, кл. С 06 F 13/20, 1985, (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ПОДКЛЮЧЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ К

ОБЩЕЙ МАГИСТРАЛИ и, WCF.: .þ )1в списочник изот кткни

И ABTQPCHOMV СВИ,ЦЕТЕПЬСТВУ

1432539

Изобретение относится к области цифровой вычислительной техники, может быть использовано в системах обработки данных для управления досту5 пом к коллективно используемым ресур сам и является усовершенствованием уст- ройства по основному авт. св. 9 1290325.

Цель изобретения - увеличение пропускной способности устройства за

;счет формирования дополнительного ! сигнала "Фиксация заявки".

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 — струк турная схема канала на фиг,3-8— .функциональные схемы блока вьдачи, узла буферной памяти, узла синхрони,,зации, переключательных элементов и

; генератора сигналов опроса; на фиг.9-! размещение данных в ОЗУ; на фиг,10 и 20 .11 — временные диаграммы записи дан,.ных в ОЗУ канала и передачи данных каналом.

Устройство (фиг.1) содержит каналы 1, шину 2 обобщенной заявки, шину 25

3 входа/выхода сигнала приоритета, шины 4 и 5 входов/выходов сигнала фиксации заявки и сигнала кольцевого опроса, входную шину б данных, шины 7 и 8 управления каналом и синхросиг- 30, налов, выходную шину 9 данных и вход

10 логической единицы.

Каждый канал 1 (фиг.2) содержит блок 11 выдачи, триггер 12, шестой, пятый, четвертый и второй элементы

И-НЕ 13-16, третий переключательный элемент 17> первый и третий элементы

:И-НЕ 18 и 19, второй переключательный элемент 20, генератор 21 сигналов оп"роса, первый переключательный элемент

22, внутренние связи 23-25 и внешние связи 36-44 канала 1.

Блок 11 вьдачи (фиг.3) содержит узел 45 буферной памяти, узел 46 синхронизации, элементы НЕ 47 и 48, элемент И 49, триггер 50, элемент Й-НЕ 45

51 и элемент ИЛИ 52, внутренние связи

53-60 блока 11.

Узел 45 буферной памяти (фиг.4) содержит память (ОЗУ) 61, группу элементов И 62, регистр 63 конечного ад-50 реса мультиплексор 64, формирователь импульса (одновибратор) 65, схему бб сравнения и счетчик 67 адреса, Узел 46 синхронизации (фиг.5) содержит первый элемент И 68, триггеры 5

69 и 70, второй элемент И 71, элементы HE 72 и 73, третий триггер 74,первый элемент И-НЕ 75, элемент ИЛИ-НЕ

76, второй элемент И-НЕ 77, третий элемент И 78, усилительные элементы

ИЛИ 79 и 80, третий элемент НЕ 81, третий элемент И-НЕ 82.

Переключательные элементы 17, 20 и 22 (фиг.б и 7) содержат элемент

И-НЕ 83, элемент НЕ 84, элементы И

85 и 86, элементы И-HE 87-89, Генератор 21 сигналов опроса (фиг.8) содержит элемент HE 90, триггер 91, элемент ИЛИ-НЕ 92, элемент

НЕ 93 и формирователи импульсов (одновибраторы) 94 и 95. На чертежах показаны также элемент ИЛИ 96 и его вход 97.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал на входе 10 (логическая

"1") поступает в линию 34 через переключательный элемент .22 канала 1,, если на входе 44 присутствует сигнал включения, В противном случае логическая " 1" по выходу 31 поступает на вход следующего канала 1 . Наличие сигнала на входе- 44 свидетельствует о том, что данный канал 1 включен в комплекс каналов, организующих подключение источников информации к общей магистрали.

Таким образом, сигнал (уровня логического "О") на втором выходе переключательного элемента 22 является одним из условий выработки сигнала кольцевого опроса в канале. Следовательно, только в одном канале может быть выработан сигнал кольцевого onроса. В шину 2 устройства поступаютсигналы заявок на выход в общую магистраль от всех каналов - источни- . ков информации. На вход 43 каждого канала 1 поступает сигнал заявки на подключение от одного источника информации. Сигнал фиксации заявок в шине 4 вырабатывается генератором 21 при наличии сигнала "Лог,1" в шине 2 и сигнала (уровень логического "О") на втором выходе переключательного

3 элемента 22.

Сформированный генератором 21 сигнал фиксации заявок через элемент

И-HE 19 поступает на вход записи триггера 12 и одновременно по шине 4 поступает на вход второго канала 1 . Через элемент ИЛИ 96 и открытый элемент

И-НЕ 18 и элемент И-НЕ 19 сигнал фиксации заявок поступает на вход записи триггера 12 и выход 4 канала 1 и т,д., через все каналы до выхода

143? 53 канала 1,, где сигнал фиксации заявок

"затухает" на закрытом элементе И-НЕ

18. Проходящий по внутренним цепям канала (вход Ф31 — элементы ИЛИ 96

И-НЕ 18, элемент И-НЕ 19, выход ФЗО) сигнал фиксации заявок фиксирует (записывает) передним фронтом, в каждом канале, наличие заявки ("Лог. 1") на подключение к общей магистрали, если она имеется в данный момент на информационном входе триггера 12.

Триггер 12 управляет переключательным элементом 17. Сигнал внутреннего кольцевого опроса на выходе 29 (выработанный по заднему фронту сигнала фиксации заявок в линии 35 генератором 21) поступает на переключательный элемент 17. При наличии в триггере 12 заявки на подключение к общей магистрали сигнал кольцевого опроса поступает с выхода переключателя 17 через элемент И-НЕ 15 на вход записи триггера 69, тем самым запуская механизм выдачи информации в общую магистраль. По окончании цикла выдачи информации на выходе элемента И-НЕ 82 формируется сигнал кольцевого опроса в линии 25 (уровень логического "0"), который через элемент И-НЕ 16 поступает на вход 5, канала 1„ (вход следующего в кольце канала). При отсутствии заявки в триггере 12 канала 11 сигнал кольцевого опроса поступает на выход 5, через выход 31 переключателя 17, минуя триг- гер 69.

В зависимости от сигнала включения на входе 44 канала сигнал кольцевого 40 опроса с входа 5 может пройти через переключательный элемент 20 либо на вход 33 генератора 21 и элементыИ-НЕ

13 и 14, либо на вход элемента И-HE 16.

В первом случае (сигнал включения на входе 44 имеет уровень логической

"!") сигнал кольцевого опроса или регенерируется (если в генераторе 2 1 существуют условия выработки сигнала кольцевого опроса), или поступает на выход 5 канала. При отсутствии заявки в этом канале (триггер 12 не взведен, т.е. уровень логического "0" на прямом выходе) сигнал кольцевого опроса через элементы И-НЕ 14 и 16 поступает на выход 5, а при наличии заявки в

55 триггере 12 сигнал кольцевого опроса через элементы И-НЕ 13 и 15 поступает. в блок 11.

4

Во втором случае (сигнал включения на входе 44 имеет уровень логическо1I I1 го О, что означает выключение канала из числа передатчиков магистрали) сигнал кольцевого опроса поступает на выход 5 канала через элемент И-НЕ 16.

Это означает, что данный канал отключен и сигналы приоритета (П1), фиксации заявок (ФЗ), кольцевого опроса (КО), просто транслируются через этот канал дальше, по цепочке, на вход следующего канала.

Описанная выше логика работы многоканального устройства синхронизирует работу всех каналов и непосредственно включает механизм выдачи данных из канала в-общую магистраль. В каждом канале запись, хранение и выдача данных в общую магистраль происходит через блок 11.

Необходимые для выдачи в общую магистраль данные предварительно заносятся в 03У 61 канала. Структура данных и порядок их размещения в ОЗУ 61 показаны на фиг,9. Первым словом массива данных является идентификатор массива. Он заносится в первую ячейку ОЗУ 61 (по нулевому адресу). В последующих ячейках ОЗУ 61 размещается сам массив данных. Адрес последней ячейки ОЗУ 61, в которой размещается последнее слово выдаваемого массива, заносится в регистр 63 конечного адреса 63. Временная диаграмма записи конечного адреса в регистр 63 конечного адреса показана на фиг.10а. На фиг.10б показана временная диаграмма записи информации в ячейки ОЗУ 61»

Выдача массива в общую магистраль, происходит в том порядке, в каком он записан в ОЗУ 61, т.е. первым выдается индентификатор, затем первое слово массива, затем второе и т.д. Содержимое счетчика 67 (адрес ОЗУ 61) увеличивается на единицу с каждым выдаваемым словом (вход "+1 Сч" 53). Выдача продолжается до тех пор, пока содержимое счетчика 67 (постоянно увеличиваясь) не будет равно содержимому регистра 63. При их равенстве с выхода схемы 66 сравнения выдается сигнал логической единицы ("СхСр™ 55).

И выдача информации в магистраль прекращается. На фиг.11 приведена подробная временная диаграмма передачи сигнала каналом устройства.

Вся временная диаграмма разбита на три части. В первой (верхней) по5 143253 казан процесс запроса передачи каналом устройства. Ro второй части показана реакция канала, имеющего высший приоритет на этот запрос. И в тре".

5 тьей, основной," части диаграммы показан весь процесс вьдачи массива данных в общую магистраль устройства каналом.

Организация передачи информации в общую магистраль каналом начинается с сигнала "Пуск" на входе 43. По пер днему фронту этого сигнала переключ ется триггер 50 и через элемент ИЛИ

5 выставляет сигнал заявки в шину 2, 15

О новременно по переднему фронту сигн ла "Пуск" запускается одновибратор

65 и вырабатывает импульс установки в исходное состояние (импульс сброса) советчика 67. Перепад из уровня, поги%ecKoI o "0" B логичесKQIo "1 на IIIHI1p

2 поступает в канал 1, имеющий высшйй приоритет. Этот перепад через э 1емент NJIN-HE 93 поступает на инвер1 с ый вход одновибратора 94„который формирует на выходе импульс фиксации

1 э явок в каналах устройства и через э лемент И-HE 19 выдает его на выход

1 анала 4„. По заднему фрон1"у этого ь мпульса запускается одновибратор

95, который формирует импульс кольце-вого опроса.

Сигнал (импульс) кольцевого опро-. са через переключающий элемент 17, элемент И-HE 16 поступает па выход канала 5 I. Канал i-й, выставивший за- 35 явку на передачу, получает по цепочке сигнал фиксации заявки (ФЗ1), ко торый поступает на его вход 4. Перед ним фронтом сигнал ФЗ1 фиксирует за40 явку на передачу в триггере 12 канала

1 (на прямом выходе триггера 12 устанавливается уровень логической " 1") и затем сигнал фиксации заявки червэ элементы И-НЕ 18 и 19 транслируется по цепочке дальше, на вход следующего 15 канала.

Затем поступивший в .-й канал сигнал кольцевого опроса (по входу K01) через переключательный элемент 20, элементы И-НЕ 13 и 15 переключает пе- 5 редним фронтом триггер 69 и устанавливает на егo инверсном выходе уровень логической " 1". По заднему фронту канальной частоты Р происходит перепись логической "1" с триггера 69 на триггер 70, Логический "0" с инверсного плеча триггера 70 через элемент

И-HE 75 устанавливает разрешающий

9 6 уровень в линии 54 "Строб", а логическая "1" на прямом выходе триггера

70 подготавливает элемент И 71 к пропуску импульса частоты F который через элемент ИЛИ 79 вьдается в шину

56 (сигнал С1) и шину 4 ФЗО. Одновременно с этим сигналом из ОЗУ 61 выдается содержимое первой ячейки, где хранится идентификатор .массива данных, т.е. импульс 01 является импульсом сопровождения идентификатора массива. Задним фронтом сигнал С1 переключает триггер 74, который уровнем логического "0" со своего прямого выхода, через элемент H-HE 75 поддержиI вает разрешающий уровень логической

"1" в линии 54 "Строб" и одновременно импульсом частоты F через элемент

И-HH 77 сбрасывается триггер 69 и триггер ?О. Логическая "1" на инверсном выходе триггера 74 подготавливает элемент И 78 к пропуску импуль- = сов частоты F которые, проходя через элементы И /8, ИЛИ 80 вьдаютая в шину 57 (сигналы C2), Каждый вьдаваемый импульс С2 сопровождает (стробирует) содержимое ячеек ОЗУ 61.

Р>ыработанный сигнал С1 через элемент ИЛИ 96 поступает в цепь,4 сигна4 ла ФЗО, В то время, пока идет выдача данных, из i-го передатчика (обработка заявки)„ новый сигнал на входе 4 фиксирует новые заявки, появившиеся в каналах 1 за это время и подтверждает старые. А выработанный i-м каналом сигнал КО в шине 5 обслуживает и эти вновь зафиксированные заявки,. тем самым повьппая пропускную способность магистрали, так как передача данных из последующих каналов в этом случае начинается сразу после окончания передачи i-м каналом.

На элементе ИЛИ-HE 76 из сигналов

С1 и С2 формируются сигналы счета ("+1Сч",53) для счетчика 67. Сигналом

"Готовность" на входе 42 подключается (на все время вьдачи) через мультиплексор 64 к адресному входу ОЗУ 61 содержимое счетчика 67. Таким образом, содержимое ОЗУ 61, начиная с ну" левой ячейки, последовательно подключается через элемент И 62 к шине 9 данньж, После вьдачи предпоследнего слова массива содержимое счетчика 67 становится равным содержимому регистра 63 и поэтому сигнал "Лог. 1" с выхода схемы 66 сравнения разрешает одновременно с выдачей последнего им7 1432 пульса сопровождения данных С2 выдачу через элементы И-НЕ 82, ИЛИ-НЕ 81 сигнала КП в линию 58. Этот сигнал свидетельствует об окончании передачи массива данных в общую магистраль.

По переднему фронту сигнала КП через элемент И 49 сбрасывается триггер 50, а с ним и сигналы "Готовность" в линии 42 и "Заявка" в шине 2. В то же время сигнал КП через элемент И-НЕ

16 выдается дальше по цепочке в виде импульса кольцевого опроса по выходу

5 K00 i-го канала.

На этом заканчивается цикл переда- 15 чи данных i-м каналом в общую магистраль.

Таким образом, из-за асинхронного характера появления сигналов запроса передачи (заявок) возникает следующая ситуация. Появившаяся первая заявка вызывает срабатывание цепи формирования сигналов ФЗ и КО в канале с высшим приоритетом. Сигнал ФЗ, проходя по всем каналам, фиксирует пе- 25 редним фронтом наличие заявок на пе- редачу. А заявки, пришедшие чуть позже этого, не зафиксируются, так как передний фронт сигнала ФЗ уже прошел.

Поэтому обслуживается только зафиксированная заявка, а сигнал кольцевого опроса обходит впустую все остальные каналы устройства и возвращается в канал с высшим приоритетоме Там он

ГЪ обнаруживает, что в системе в шине

"Заявка" остался запрос на обслужива- З5 ние. И передатчик с высшим приоритетом вновь запускает цепь формирования сигналов фиксации заявки ФЗ и кольцевого спроса КО, Они вновь зафиксируют заявки, поступившие к это40 му времени в устройство и начинают их обработку. Тем самым каждый раз теряется время на начальный этап формирования сигналов ФЗ и КО. А при большой интенсивности поступления заявок на пе- . 5

45 редачу и их асинхронности получается, что заявки одних каналов обрабатываются

539 8 быстрее чем других. Это приводит к накоплению заявок в каналах, увеличе" нию непроизводительных потерь: времени за счет наличия в системе единственного механизма формирования сигнала

ФЗ, т.е. требуется специальное время на формирование и распространение сигнала ФЗ по каналам устройства, причем зто время последовательно входит в общее время фиксирования и обработки заявок в канале (т.е. суммируется с временем обработки заявки), увеличивая тем самым непроизводительнЬе время и уменьшая пропускную способность устройства. А в предлагаемом устройстве каждый канал может формировать сигнал <3 в начале обработки своей собственной заявки. При этом фиксирование новых заявок этим сигналом ФЗ происходит параллельно во времени с выдачей данных каналом, так как сигнал ФЗ образуется от сигнала

С1, который вырабатывается первым, а выдача данных начинается после этого и сопровождается синхроимпульсами С2.

Именно этот эффект и позволяет увеличить пропускную способность устройства.

Формула и з обретения

Многоканальное устройство для подключения источников информации к общей магистрали по авт. св. N- 1290325, отличающееся тем, что, с целью повышения пропускной способности устройства, в него в каждый канал введен элемент ИЛИ, причем первый вход элемента ИЛИ i-ro (i=2,n) канала соединен с выходом третьего элемента И-НЕ (.-1)-ro канала, первый вход элемента ИЛИ первого канала соединен с выходом третьего элемента

И-НЕ n-ro канала, в каждом канале второй вход и выход элемента ИЛИ соединены соответственно с дополнительным выходом узла синхронизации и первым входом первого элемента И-НЕ.

1432539

1432539

Фиг.2

1432539

1432539

Фиг.Ф

1432539

1 432539

14325 39

Ag

41

4г З

An-1 конечный андрес - An (/4J ды2а/аегч и

rruccuf

1432539

Рк ммг

Готоию

rye

Заявка

43с км

Тг

Фиг.1

Редактор

Е.Папп

Заказ 5443/43

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

fp

7

СхСр

4 фф юд.

Составитель В.Вертлиб

ТехРед А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко

Тираж 704 Подписное

В Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5