Многоканальное устройство для подключения абонентов к общей магистрали

 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано для создания многомашинных и многопроцессорных вычислительных систем. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет обеспечения для наиболее приоритетных абонентов выполнения заявок на обмен по общей магистрали за время не выше допустимого. Многоканальное устройство для приоритетного подключения абонентов к общей магистрали содержит каналы, каждый из которых включает три формирователя i-мпульсов, семь триггеров, генератор импульсов, два элемента задержки, девять элементов И, три элемента ИЛИ, три элемента НЕ, три схемь сравнения, регистр, регистр приоритета, два регистра кодов времени , два счетчика, узлы задержки (по количеству разрядов регистра приоритета ) , каждый из которых содержит .по два элемента И и по одному элементу задержки, В устройстве для части наиболее приоритетных абонентов выполнение заявок на обмен по общей магистрали обеспечивается за время не вьше допустимого, что обес печивает их использование для решения задач в реальном времени. 1 ил. S СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (ц 4 G 06 F 9/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н,А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0CY+APCTBEHHblA НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4271059/24-24 (22) 29,06.87 (46) 28.02 ° 89. Бюл. У 8 (72) А.Г.Тягунов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 798839, кл. G 06 F 9/46, 1976, Авторское свидетельство СССР

Ф 1239717, кл. G 06 F 9/46, 1984. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ПРИОРИТЕТНОГО ПОДКЛОЧЕНИЯ АБОНЕНТОВ

К ОБЩЕЙ МАГИСТРАЛИ (57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может, быть использовано для создания многомашинных и многопроцессорных вычислительных систем. Цель изобретения— расширение области применения устройства эа счет обеспечения для наиболее приоритетных абонентов выполнения заявок на обмен по общей магиИзобретение относится к вычисли. тельной технике и может быть применено для создания многомашинных и многопроцессорных вычислительных комплексов, использующих для обмена данными общую магистраль.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет обеспечения для наиболее приоритетных абонентов выполнения заявок на обмен по общей магистрали за время не выше допустимого.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

„„SU„„1462 11 А1 страли за время не выше допустимого, Многоканальное устройство для приоритетного подключения абонентов к общей магистрали содержит каналы, каждый из которых включает три формирователя импульсов, семь триггеров, генератор импульсов, два элемента задержки, девять элементов И, три элемента ИЛИ, три элемента НЕ, три схемы сравнения, регистр, регистр приоритета, два регистра кодов времени, два счетчика, узлы задержки (по количеству разрядов регистра приоритета), каждый из которых содержит .по два элемента И и по одному элементу задержки. В устройстве для части наиболее приоритетных абонентов выполнение заявок на обмен по общей магистрали обеспечивается за время не выше допустимого, что обес печивает их использование для решения задач в реальном времени. 1 ил.

Устройство содержит шину 1 разре- С4 шения, шину 2 запрещения, каналы 3, шину 4 блокировки„ каждый из каналов

3 содержит элемент 5 задержки, триггеры 6-9, элементы И 10-13, элементы ИЛИ 14 и 15, группы входов 16 устройства, входы 17 запросов устройства, сигнальные выходы 18 устройства, входы конца обслуживания устройства 19, формирователь 20 импульсов, регистр 21 приоритета, элемент ИЛИ 22, узлы 23 задержки, каждый из которых содержит элементы И 24 и 25 и элемент 26 задержки, формирователь 27

3 14623 импульсов, формирователь 28 импульсов, триггеры 29-3), счетчики 32 и

33, элементы И 34-37, элемент 38 задержки, генератор 39 импульсов, первый 40 и второй 41 элементы НЕ, элемент И 42, элемент НЕ 43, регистр 44, схему 45 сравнения, группы входов 46 и 47 первого и второго временных интервалов устройства, группы входов 10

48 кода уставки устройства, выход 49 г рерывап устройства, регистры 50 и

511 кода времени, схемы 52 и 53 срань ения.

Устройство работает следующим об- 15 азом.

В исходном состоянии триггеры 6—

9 и 29 — 31, счетчики,32 и 33, реистры 50 и 51 обнулены, на шинах l и 4 установлены сигналы "1". 2р

На регистры 21 приоритета от сос1тветствующих абонентов по соответствующим входам 16. кодом заносятся

Цоды приоритетов абонентов, которые

Не могут быть одинаковыми, но при 25

Цастройке вычислительной системы моВут оперативно изменяться, причем абонентам, выполняющим наиболее ответственные задачи (работающим, наПример, в реальном времени), при- 3р

Сваиваются наиболее низкие значения кодов приоритетов, т.е. они становятся наиболее приоритетными.

На регистры 44 по соответствуюЩим входам 48 заносятся одинаковые 35 значения кодов уставки. При настройке системы значение кода уставки может быть изменено.

На регистры 50 и 51 по соответствующим входам 46 и 47 для абонентов, 4р

Выполняющих наиболее ответственные задачи (работающих в реальном времени), заносятся двоичные коды допустимых времен обслуживания и разрешенных времен обмена соответственно, причем наиболее приоритетному абоненту должно соответствовать и меньшее допустимое время обмена, при настройке системы значения этих кодов также могут оперативно изменяться °

Таким образом, в устройстве ° существуют две группы каналов 3.

В зависимости от -соотношения значений кодов, занесенных в регистр 44 и регистр 21 каждого канала 3, каналы можно распределить к первой или

Второй группе. Если значение кода в регистре 44 меньше или равно значеll

4 нию кода, записанного в регистре 21 данного канала, на выходе схемы 45 сравнения в этом канале формируется налы образуют первую иболее приоритетную группу, в противном случае — на выходе схемы 45 сравнения существует 1 и такие каналы

tt tt образуют вторую группу каналов .

Абоненты по мере необходимости перед ачи информации (о бмена ) другому абоненту в случайные моменты в реме ни выдают н а соответствующие входы 1 7 сигналы, устанавливающие триггеры 9 соответствующих каналов 3 в единично е состояние .

Рассмотрим работу одного из канало в 3 первой группы, так как в о стальных каналах этой группы работа о суще с твля ет ся аналогичным образом, а для каналов 3 второй группы сд елаем замечания по ходу описания . Сигнал с единичного выхода триггера 9 через открытый элемент И 1 3 ус танавлива е т триггер 7 в единичное состояние, закрывая при этом через формиров а тель 2 0 элементы И 1 3 всех канало в 3 . Этот же сигнал для каналов первой наиболее приоритетной группы разрешает прохождение импульсов с генератора 3 9 через элемент И 34 на счетный вход счетчика 32, а через элемент ИЛИ l 5 устанавливает триггер

6 в единичное состояние, изменяя при этом через формирователь 2 7 состояние шины 1 . Через время задержки элемента 5 срабатывает элемент И l 0 сигнал с выхода которого ус танавливае т в единичное состояние триггер 8, а через элемент ИЛИ l 4 ус танавлив ает триггер 6 в нулевое со с тояние . Чере з формиров а т ель 2 7 на шине 2 l р азрешения устанавливается сигнал " ) ", что приводит к появлению сигнала " 1 " на выходе элемента И 1 1, который поступает на входы элементов И 24 и

25 первого узла 2 3 задержки . По скольку на регистрах 2 1 различных каналов

3 установлены различные коды, то сигналы на выходе элемента ИЛИ 2 2 различных каналов 3 появляются в различное время (т ем раньше, ч ем вьппе приор ит ет абонента, подключенного к данному каналу) . Т ак, например, для пятипроцессо рной вычислит ельной сист емы коды приоритетов процессоров должны иметь следующий вид: 9699, 8881

gg) ), 1п)11, 11) 1 (коды записаны в порядке убывания приоритета). Если, I

5 1 например, в данное время на обшую магистраль претендуют два процессора, имеющие первый и второй приори-, теты, т.е ° их коды соответственно равны 9999 и 9991 то после поступления сигнала с выхода элемента И 1-1 канала 3, на регистре 21 которого установлен код 9999, на входе элемента

ИЛИ 22 появляется "1" через время задержки сигнала на одном логическом элемента И 24 первого узла 23 задержки этого канала. На входе же элемента ИЛИ 22 канала 3, на регистре 21 которого установлен код 9991,аналогичный сигнал появится через время, обусловленное прохождением сигнала с выхода элемента И ll через элементы: задержки 26 первого узла 23, элемента И 24 второго узла 23 задержки данного канала. После появления сигнала на выходе элемента ИЛИ 22 канала 3, имеющего наивысший приоритет, срабатывает элемент И 12 канала 3, к которому подключен наиболее приоритетный абонент, и на выход 18 через элемент И 12 этому абоненту выдается сигнал, сообщающий о предоставлении общей магистрали для обмена. Этот же сигнал через элемент ИЛИ 15 рассматриваемого канала 3 переводит триггер

6 в единичное состояние, устанавливая тем самым через формирователь 27

"0" на шине 1 разрешения и,, таким об..разом, закрывая элементы И 12 всех каналов 3. После окончания передачи информации наиболее приоритетяый абонент подает сигнал "1" на вход 19 своего канала 3. В каждом из каналов

3 первой наиболее приоритетной группы с момента установки в этих каналах триггеров 9 в единичное состояние импульсы с генератора .39 через открытый элемент И 34 поступают на счетный вход счетчика 32, Если общая интенсивность заявок на обмен от абонентов такова, что до момента прихода сигнала по входу 19 данного канала, счетчик 32 успевает досчитать до значения кода временного интерва.ла, равного или превышающего значение кода, хранимого в регистре 50.

В момент равенства значений кодов, хранимых в регистре 50 и счетчике

32, на выходе схемы 52 сравнения формируется сигнал, устанавливающий триггер 29 в единичное состояние и, тем самым, через формирователь 28 на шине 4 устанавливается уровень "0", 462311 6

Сигнал с шины 4 во всех каналах 3 второй группы (в которых на выходе схемы 45 сравнения существует "!", 5 т, е. код приоритетов этих каналов ниже, чем значение кода на регистрах

44) через элемент НЕ 43, открытый элемент И 42 и выход 49 поступает к абонентам, выполняющим менее ответ1р ственные задачи. По этому сигналу абоненты второй группы выполняют программы, не подавая запросов на обмен по общей магистрали и, тем самым, освобождая последнюю для абонентов (процессоров) первой наиболее приоритетной группы, Одновременно в кана-. лах 3 второй группы сигнал с выхода элемента И 42, инвертированный на элементе НЕ 40, закрывает элемент

2р И 13 этих каналов.

Если же в канале 3 первой группы значение кода на счетчике 32 этого канала не превысит значения кода на регистре 50 до поступления сигнала

25 по входу 19 этого канала, следовательно, условий для выставления на шину 4 низкого уровня сигнала ("0") от этого канала нет. С поступлением по входу 19 сигнала конца обслужива30 ния устройства в канале, этот сигнал переводит в нулевые состояния триггеры 7,8,9 и 30,.пройдя через элемент ИЛИ 14, обнуляя триггер 6, и с задержкой на элементе 38 задержки до 5 окончания переходных процессов в счетчиках 32 и 33 сбрасывает эти счетчики.

С поступлением в канал 3 следующего запроса по входу 17, этот сиг4р нал повторно устанавливает в единич.ное состояние триггер 9, и пройдя через открытый элемент И 13, устанавливает триггер 7 в единичное состояние, далее работа канала по захвату

45 магистрали для обмена происходит аналогично описанному. Однако сигнал с единичного выхода триггера 9 на этот раз не открывает элемент И 34 для прохождения импульсов с генера5р тора 39 на счетчик 32, так как элемент И 34 закрыт низким уровнем сигнала с нулевого выхода триггера 29.

Сигнал с входа 17, пройдя открытый элемент И 35, устанавливает триггеры

ss 30 и 31 в единичные состояния, открывая тем самым элемент И 37. Импульсы с генератора 39 поступают через элемент И 37 на счетный вход счетчика 33. Если теперь суммарная

14б2311 интенсивность заявок от абонентов первой группы такова, что к моменту поступления сигнала окончания обслуживания по входу 19 канала значение кода временного интервала на счетчике 33 меньше, чем значение кода на егистре 51, то с выхода схемы 53 равнения сигнал "1" не формируется. огда с поступлением сигнала оконча- 10 ия обслуживания по входу 19 канала, 4омимо сорасывания триггеров б — 9 ! ф счетчиков 32 и 33 этот же сигнал, пройдя через открытый элемент И 36, ! устанавливает в нулевое состояние триггер 29. Хаким образом, с выхода формирователя 28 на шину 4 подается сигнал "1", и если с других каналов ;1 первой группы нет сигналов поддерживания на шине 4 сигнала "0", то 20 сигнал блокировки с шины 4 снимает ся и вся система работает с полным

: составом абонентов.

Если же к моменту прихода сигнала по входу .)9 канала произошло срав- 25 йение кодов на схеме 53 сравнения, ;то с ее выхода сигнал "1" устанавливает триггер 31 в нулевое состояние, и с приходом сигнала по входу 19 сигнал "О" с шины 4 от этого канала не ЗО снимается, так как триггер 29 остается в единичном состоянии, а следовательно, все каналы второй группы остаются заблокированными по обмену через общую магистраль.

Доступ к общей магистрали канал с меньшими приоритетами может получить после того, как абонент с высшим приоритетом закончит передачу информации и выдаст на вхоц 19 своего д0 канала 3 сигнал, устанавливающий триггеры 6-9 и 30 этого канала в нулевое состояние, и данный канал с меньшим приоритетом не заблокирован по шине 4 блокировки. В этом случае, когда на шине 1 появляется "1", то в канале 3, к которому подключен абонент с низшим приоритетом, на выходе элемента И 11 формируется сигнал, который появляется на выходе элемента ИЛИ 22 и через элемент И 12 и выход 18 разрешает этому абоненту занять общую магистраль. Если запросы от абонентов по соответствующим входам 17 поступают в то время, когда магистраль занята, то они фиксируются на триггерах 9 соответствующих каналов 3, и после освобождения магистрали наиболее приоритетный абонент в результате работы каналов 3, аналогичной описанной, получает доступ к магистрали. формулаизобретения

Многоканальное устройство для приоритетного подключения абонентов к общей магистрали, содержашее каналы, каждый из которых включает два формирователя импульсов, первый элемент задержки, первый, второй, третий и четвертый триггеры, первый, второй, третий и четвертый элементы

И, три элемента ИЛИ, регистр приоритета, узлы задержки, каждый из которых содержит первый и второй элементы И и элемент задержки, причем первые входы первого и второго элементов И каждого узла задержки соединены соответственно с прямым и инверсным выходами одноименного разряда регистра приоритета, выход элемента задержки каждого узла задержки, кроме первого, соединен с вторыми входами элементов И предыдущего узла задержки, выход первого элемента И каждого узла задержки соединен с входом элемента задержки данного узла задержки, выход элемента задержки первого узла задержки и выходы вторых элементов И всех узлов задержки соединены с входами первого элемента

ИЛИ, вторые входы первого н второго элементов И последнего узла задержки соединены с выходом первого элемента И, причем шины разрешения и запрещения устройства соединены соответственно с выходами первых и вторых формирователей импульсов всех ка-налов, в каждом канале вход первого формирователя импульсов соединен с входом первого элемента задержки, с ециничным выходом первого триггера и с первым входом второго элемента

И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, входы установки нулевых состояний второго, третьего и четвертого триггеров каждого канала соединены с первым входом первого элемента ИЛИ сьоего канала и с соответствующим входом конца обслуживания устройства, единичный выход второго триггера канала соединен с входом второго формирователя импульсов своего канала, в каждом канале единичный выход третьего триггера соединен с первым

I 9 ) 462311 входом первого элемента И, нулевой выход третьего триггера соединен с третьим входом второго элемента И, единичный вход третьего триггера соединен с выходом второго элемента

И и с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки нулевого состояния первого триггера, вход установки еди- 1О ничного состояния первого триггера соединен с выходом третьего элемента

ИЛИ, первый вход которого соединен с входом установки единичного состояниа второго триггера и с выходом 15 третьего элемента И, вход установки единичного состояния четвертого триггера соединен с соответствующим входом запросов устройства, единичный выход четвертого триггера соединен с 20 первым входом третьего элемента И, каждая группа кодовых входов устройства соединена с группой входов регистра приоритета соответствующего канала, выход первого элемента ИЛИ 25 соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента

ИЛИ и является соответствующим сигнальным выходом устройства, шина раз- 30 решения устройства соединена с вторыми входами первых и четвертых элементов И каждого канала, шина запрещения устройства соединена с вторыми входами третьгх элементов И каждого канала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устрдйства за счет обеспечения для наиболее приоритетных абонентов выполнения заявок на обмен по общей магистрали за время не въппе допустимого, оно содержит в каждом канале третий формирователь импульсов, пятый, шестой и седьмой тригге ( ры первый и второи счетчики пятый 45 шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И, второй элемент задержки, генератор импульсов, три элемента

НЕ, регистр, три схемы сравнения, первый и второй регистры кода вре.мени, причем в каждом канале шина блокировки устройства соединена с выходом третьего формирователя импульсов и с входом первого элемента НЕ, вход третьего фоРмиРователя импульсов соединен с единичным выходом пятого триггера и с первыми входами пятого и шестого элементов И, нулевой выход пятого триггера соединен с первым входом седьмого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, выходы первого счетчика соединены с первой группой входов первой схемы сравнения, выход которой соединен с входом установки единичного состояния пятого триггера, вход установки нулевого состояния пятого триггера соединен с выходом пятого элемента И, второй вход которого соединен с входами установки нулевых состояний первого и второго счетчиков и с выходом второго элемента задержки, третий вход пятого элемента И соединен с единичным выходом шестого триггера, выход шестого элемента И соединен с входами установки единичных состояний шестого и седьмого триггеров, единичный выход седьмого триггера соединен с первым входом восьмого элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика,. выходы которого соединены с первой группой входов второй схемы сравнения, вход установки нулевого состояния шестого триггера соединен с выходом второй схемы сравнения, выходы первого регистра кода времени соединены с второй группой входов первой схемы сравнения, выходы второго регистра кода времени соединены с второй группой входов второй схемы сравнения, выход генератора импульсов соединен с вторыми входами седьмого и восьмого элементов И, третьи входы которых соединены через второй элемент

НЕ с первым входом девятого элемента И и с выходом третьей схемы сравнения, четвертый вход седьмого элемента И соединен с первым входом третьего элемента И, третий вход которого соединен через третий элемент

НЕ с выходом девятого элемента И и с соответствующим выходом прерывания устройства, выход первого элемента

НЕ соединен с первым входом девятого элемента И, вход установки единичного состояния четвертого триггера соединен с вторым входом. шестого элемента И, вход установки нулевого состояния четвертого триггера соединен с входом установки нулевого состоя-:< ния седьмого триггера и с входом второго элемента задержки, группа прямых и инверсных выходов регистра соединена с первой группой входов третьей схемы сравнения, вторая груп1462311

Составитель И.Кудряшев

Техред А.Кравчук Корректор Н.Король

Редактор Ю.Середа

Заказ 713/47 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

$33035, Москва, Ж"-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 па входов которой соединена с группами прямых и инверсных выходов регистра приоритета, каждая группа входов уставки устройства соединена с группой входов регистра, каждая группа входов первого временного интервала устройства соединена с группой входов первого регистра кода времени соответствующего канала, каждая группа входов второго временного интервала устройства соединена с группой входов второго регистра кода времени соответствующего канала,