Устройство для сопряжения группы процессоров с группой внешних устройств

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в многопроцессорных вычислительных системах, например, во встроенных системах управления и обработки информации. Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат. Устройство содержит блок формирования сигналов обмена, узел выборки, два дешифратора, два селектора-мультиплексора, группу приемопередатчиков. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ai> 1 5 (51) 5 G 06 F 13/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4266335/24-24 (22) 26,12.88 (46) 15.10.90. Бнл. № 38 (72) O.È.ßíóøêåâè÷ и В.И.Ротарь (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1383377, кл. G 06 F 13/24, 1986. (54) УС РОЙС ВО ЛПЯ СОПРЯ НИЯ ГРУППЫ ПРОЦЕССОРОВ С ГРУППОЙ ВНЕШНИХ

УСТРОЙСТВ (57) Изобретение относится к вычислиИзобретение относится к вычислительной технике и мажет быть использовано в многопроцессорных вычислительных системах, например во встроенных системах управления и обработки информации.

Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 — то же, узла выборки; на фиг.3 — то же, блока формирования сигналов обмена; на фиг.4 — то же, приемопередатчика.

Устройство (фиг ° 1) содержит группу внешних устройств 1, шину 2 ввода-вывода, группу приемопередатчиков 3, 4, процессорные шины 5,-группу процессоров 6, линии 7 сигнала требования прерывания от внешних устройств, выходные шины 8 кода требуемого процессора от внешних устройств, узел 9 выборки, генератор 10 импульсов, линию 11 синхроимпульсов, линию 12 сигнала запрета записи, линию 13 сигнала обобщенного запроса, линию 14 сигнала признака устройст2 тельной технике и может быть исполь зовано в многопроцессорных вычислительных системах, например во встроенных системах управления и обработки информации. Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат. Устройство содержит блок формирования сигналов обмена, узел выборки, два дешифратора, два селектора-мультиплексора, группу приемопередатчикав. 2 з.п. ф-.лы, 4 ил . ва, блок 15 формирования сигналов обмена, выходную шину 16 узла выборки (кад старшего по приоритету устройства), линию 17 сигнала разрешения связи, дешифратор 18, группу линий 19 сигналов, разрешающих внешнему устройству реагировать на предоставление прерывания, дешифратор 20, группу линий 21 разрешения захвата шины 2, селектор-мультиплексор 22, выходную шину 23 селектора-мультиплексора 22, селектор-мультиплексор

24, выходную шину 25 селектора-мультиплексора 24, группу линий 26 сигналов запроса захвата шины 2.

Структура шины 2 ввода-вывода соответствует структуре процессорных шин 5, которые в свою очередь зависят ат типа используемых процессоров. В данном случае используются шины ИПИ (ГОСТ 26765.51-86) .

Узел 9 выборки (фиг. 2) содержит регистр 27 запросов, регистр 28 обслуживания, группу выходов 29 регистра обслуживания, приоритетный шифратор 30, дешифратор 31, группу вы1599865 ходов 32 дешифратора, элемент НЕ 33, элемент И 34, элемент ИЛИ 35.

Блок 15 формирования сигналов обмена (фиг.3) содержит элемент ИЛИ 36, триггеры 37-39, второй элемент ИЛИ 40, элемент ИЛИ 41, триггер 42, передатчик 43, элемент ИЛИ 44, линию 45 сигнала "Обмен" шины 2, линию 46 сигнала предоставления прерывания шины

2, линию 47 сигнала "Установка" шины

2, линию 48 сигнала запроса прерыва- ния.

Приемопередатчики 4 (фиг.4) содержат элемент И 49, линию 50 запроса прерывания, линию 51 разрешения захвата шины 2 процессору, линию 52 сигнала "Ответ" шины 2, передатчик

53, линию 54 усиленного сигнала запроса прерывания, линию 55 усиленного сигнала разрешения захвата процес« сору шины 2, линию 56 усиленного сигнала "Ответ", элемент НЕ 57,элемент

И 58, группу линий 59 "Адрес-данные" шины 2, двунаправленный приемопередатчик 60, группу линий 61 "Адресданные" шины 5, группу линий 62 управления шины 2, линию.63 сигнала

"ДЧТ" шины 2, передатчик 64, группу ли ий 65 у равления ны 5 ° 30

Устройство работает следующим образом.

Процессоры 6 многопроцессорной вычислительной системы, работая параллельно и независимо один от другого, могут в произвольный момент времени обращаться к внешним устройствам 1, подключенным к шине 2 вводавывода (являющейся общей для всей системы) . Для этого процессор выставляет запрос на захват шины 2, кото40 рый по линии 26 поступает в узел 9 выборки на определенный для этого устройства информационный вход регистра 27 запросов (для каждого устройства на регистре запросов определен информационный вход). Все запросы записываются в регистр 27 по ,мере поступления. В свою очередь внешние устройства 1 могут потребовать обслуживания по прерыванию, при

50 этом необходимо, чтобы такое прерыва ние обслужил процессор, который ука- . зан внешним устройством. Запрос на обслуживание от внешнего устройства поступает в узел 9 выборки на ре55 гистр 27, а номер требуемого процессора - на вход мультиплексора-селектора 22 по шине 8. С выхода регистра

27 запросы поступают на информационные входы регистра 28 обслуживания,на вход записи которого через элемент

И 34 поступают импульсы с генератора 10 импульсов по линии 11.. С выхода регистра 28 запросы поступают по линиям 29 на входы приоритетного шифратора 30 и элемента ИЛИ 35 (количество входов равно числу уст« ройств, которые могут выставить запрос на обслуживание). Если в регистр

28 записан хотя бы один запрос, то на выходе элемента ИЛИ 35 вырабатывается сигнал обобщенного запроса . (13), который поступает в блок 15 формиоования сигналов обмена, в ответ на что блок 15 формирует сигнал на линии 12 запрета записи. В это время на выходе шифратора 30 вырабатывается код устройства, запрос которого имеет высший приоритет иэ всех запросов, записанных в регистр

28, состоящий из номера устройства на линии 16 и признака устройства на линии 14 (так как внешние устройства 1 и процессоры 6 имеют независимую нумерацию, то их надо различать. "1" — признак устройства, соответствующий внешнему устройству, "0" — процессору). Код устройства поступает в узле выборки на информационные входы стробируемого дешифратора 31, на вход разрешающего строба которого через элемент НЕ 33 поступает сигнал запрета записи (12) из блока 15. Этот же сигнал поступает на вход элемента И 34, запрещая прохождение тактовых импульсов на вход регистра 28. Таким образом, запись в регистр 28 запрещена на время, когда установлен сигнал 12. Кроме того, номер на линии 16 поступает на входы дешифратора 18 и селектора-мультиплексора 22, а также на вход селектора-мультиплексора 24, признак устройства по линии 14 поступает на запрещающий вход дешифратора 18, на вход селектора-мультиплексора 22 и в блок 15. Дальнейшее прохояденне сигналов зависит от того, чей приоритет оказался выше — процессора или внешнего устройства (то есть, какое значение имеет признак устройства - "О" или "1"). Предположим, что признак устройства соответствует "0", то есть начал обслуживаться запрос от процессора на захват шины 2. Тогда признак устройства

5 59986 запрещает выходы дешифратора 18 и переключает селектор-мультиплексор 22 так, что номер процессора, выставившего запрос. проходит на его выходе, а с выхода — на входы дешифртора 20, после чего блок.:15 формирует сигнал разрешения связи, который по линии 17 поступает на вход дешифратора 20 и на один из входов дешифратора 18, но выходы дешифратора 18 запрещены признаком устройства, а с выхода дешифратора 20 сигнал разрешения связи по линии 21 поступает. на приемопередатчик процессора, выставившего обрабатываемыи запрос, который соединяет логически и электрически процессорную шину 5 с шиной 2,обеспечивая доступ процессора 6 к внешним устройствам 1. Если признак устройства со- 2О ответствует "1", то номер устройства, вырабатываемый узлом 9 выборки, соответствует номеру внешнего устройства. Тогда на вход дешифратора 18 поступает номер выставившего 25 запрос внешнего устройства,и когда блок 15 выработает сигнал разрешения связи, с выхода этого дешифратора к внешнему устройству по линии

19 поступает сигнал, разрешающий реагировать на сигнал предоставления прерывания. Кроме того, на выходе селектора-мультиплексора 22 вырабатывается номер процессора, требуемого внешним устройством, который про35 ходит через селектор-мультиплексор

24 и поступает на вход дешифратора

20, с выхода которого после поступления сигнала разрешения связи поступает разрешение связи на приемо- 40 передатчик 3,4 процессора 6, который запрошен внешним устройством.

В это время блок 15 формирует сигнал запроса прерывания и выдает его по шине 2. Процессор должен

45 выработать сигнал предоставления прерывания, который по шине 2 поступает к внешнему устройству. В ответ на это внешнее устройство 1 выдает на шину 2 вектор прерывания и далее процессор обслуживает прерывание.

Блок 15 формирования сигналов обмена работает следующим образом.

При начальном включении вычислительной системы из шины 2 по линии 47 через элемент ИЛИ 40 на нулевые входы триггеров 37 и 38 поступает синал начальной установки и устанавливает блок формирования сигналов

5 6 обмена в исходное состояние. На синхровходы триггеров 37, 38 и 42 по линии f поступают тактовые импульсы от генератора 10. На информационный вход триггера 37 поступает сигнал обобщенного запроса 13. Тогда на выходе триггера 37 формируется сигнал запрета связи 12, который поступает в узел 9 выборки и на информационный вход триггера 38 блока 15. На выходе триггера 38 формируется сигнал на линии 17 разрешения связи (задержка. сигнала на линии 17 на один такт относительно сигнала на линии 12 организована в связи с тем, что за это время на входах 18 и 20 дешифраторов должна установиться требуемая информация). Если признак устройства на линии 14 соответствует "1", то он проходит через элемент ИЛИ 41 на информационный вход триггера 42, отчего на выходе этого триггера формируется сигнал запроса прерывания, который проходит через передатчик 43 по линии 48 в шину 2 ° Сбрасывается этот сигнал передним фронтом сигнала предоставления прерывания, который, кроме внешнего устройства, поступает из процессора по шине 2 и по линии 46 через элемент ИЛИ 44 на нуле- вой вход триггера 42. Если признак устройства соответствует "0", то триггер 42 не взводится. По окончании обмена процессора с внешним устройством из шины 2 по линии 45 через элемент ИЛИ 44 на синхровход триггера 39 проходит сигнал "Обмен" или по окончании обслуживания прерывания по линии 46 из шины 2 через другой вход элемента ИЛИ 44 — сигнал предоставления прерывания. Эти сигналы задним фронтом устанавливают выход триггера 39 в единицу, которая через элемент ИЛИ 40 проходит на нулевые входы триггера 37 и триггера

38, отчего сигналы на линиях 12 и 17 прекращают формироваться. Блок 15 готов к обработке следующего запроса.

Приемопередатчики 3, 4 работаю-. следующим образом.

В исходном состоянии передача информации через передатчики 53 и 64, а также приемопередатчик 60 запрещена. Сигнал нРазрешение связи" по линии 21 поступает на входы разрешения приемопередатчика 60 и передатчиков

53 и 64, разрешая прохождение информации, а также на входы элементов

1599865

И 491 58. На другой вход элемента

И 49 по линии 48 поступает сигнал

"Запрос прерывания",, и, если этот сигнал сформирован, то на линии 50 вырабатывается сигнал "Запрос прерывания", который проходит через передатчик 53, по линии 54 поступает в шину 5 и по ней — к процессору 6.

В этом случае процессор вырабатывает сигнал "Предоставление прерывания" который по шине 5 через передатчик 64 по линии 46 поступает в блок 15 формирования сигналов обмена. На другой вход элемента И 58 сигнал "Запрос прерывания" поступает через элемент

НЕ 57. Таким образом, если признак устройства соответствует "0" то сигнал "Запрос прерывания" по линии

48 не сформирован, и тогда на выходе 20 элемента И 58 вырабатывается сигнал

"Разрешение захвата шины 2", который по линии 51 через передатчик

53, по линии 55 и шине 5 поступает на процессор б, который начинает ад- 25 ресный обмен. Кроме того, через передатчик 53 проходит сигнал "Ответ" от внешнего устройства к процессору, а через передатчик 64 от процессора к внешнему устройству посту- 30 лают сигналы управления. Двунаправленный приемопередатчик служит для обеспечения передачи по группе линий "Адрес-данные".

Формула изобретения

1 . Устройство для сопряжения группы процессоров с группой внешних устройств, содержащее узел выборки, 40 блок формирования сигналов обмена, генератор импульсов, группу приемопередатчиков, причем первые группы информационных входов-выходов приемопередатчиков группы образуют группы 45 входов-выходов устройства для подключения к группам информационных входов-выходов соответствующих процессоров группы, вторые группы информационных входов-выходов приемопе50 р еда тчик о в группы соединены с группой входов-выходов логического условия блока формирования сигналов обмена и образуют группы входов-выходов устройства для подключения к группам информационных входов -выходов соответствующих внешних устройств группы, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью сокращения анпаратурных затрат, устройство содержит два дешифратора и два селектора-мультиплексора, причем группа выходов первого дешнфратора образует группу выходов устройства для подключения к входам разрешения прерывания соответствующих внешних устройств группы, группа входов требования прерывания узла выборки образует группу входов устройства для подключения к выходам требования прерывания соответствующих внешних устройств группы, группы информационных входов первого селектора-мультиплексора образуют группы входов устройства для подключения к группам адресных выходов соответствующих внешних устройств группы, группа входов запроса захвата шины узла выборки образует группу входов устройства для подключения к выходам запроса захвата шины соответствующих процессоров группы, при этом синхровход генератора импульсов соединен с синхровходом узла выборки и с синхровходом блока формирования сигналов обмена, выход разрешения связи которого соединен с первым разрешающим входом первого дешифратора и с разрешающим входом второго дешифратора, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов второго селекторамультиплексора, первая группа информационных входов которого соединена с группой кодовых выходов узла выборки, с группой информационных входов первого дешифратора и с группой управляющих входов первого селекторамультиплексора, группа информационных выходов которого соединена с т второй группой информационных входов второго селектора-мультиплексора, управляющий вход которого соединен с вторым разрешающим входом первого дешифратора, с выходом признака устройства узла выборки с первым входбм логического условия блока формирования сигналов обмена, второй вход логического условия и выход запрета записи которого соединены соответственно с выходом обобщенного запроса и с входом запрета записи узла выборки, группа выходов второго дешифратора соединена с разрешающими входами приемодередатчиков группы.

2. Устройство по п.1, о т л н ч а ю m, е е с я тем, что.блок фор9 . 5 мирования сигналов обмена содержит четыре триггера, передатчик, четыре элемента ИЛИ, причем первый, второй входы первого элемента ИЛИ, первый вход второго элемента ИЛИ и информационный выход передатчика образуют группу входов-выходов логического условия блока, синхровход первого триггера соединен с синхровходами второго, третьег6 триггеров и является синхровходом блока, первый вход третьего элемента ИЛИ и информационный вход первого триггера являются соответственно первым и вторым входами логического условия блока, выход первого триггера соединен с информационным входом второго триггера, с первым входом четвертого элемента

ИЛИ, с вторым входом третьего элемента ИЛИ и является выходом запрета записи блока, выход второго триггера соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и является выходом разрешения связи блока, при этом в блоке формирования сигналов обмена выход четвертого элемента ИЛИ соединен с единичными входами, четвертого триггера, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевыми входами первого и второго триггеров, выход первого элемента

ИЛИ соединен с синхровходом четвертого триггера и с нулевым входом третьего триггера, информационный вход и. выход которого соединены соответственно с выходом третьего элемента

ИЛИ и с информационным входом передатчика,, информационный вход чет99865 iO вертого триггера подключен к шине нулевого потенциала устройства.

3. Устройство по а,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что узел выборки содержит регистр запросов, регистр обслуживания, приоритетный шифратор, дешифратор, элемент ИЛИ, элемент И, элемент НЕ, причем первая и вторая группы информационных входов регистра запросов образуют соответственно группу входов требования прерывания и группу входов запроса захвата шины узла, первый вход элемента И является синхровходом узла, второй вход элемента И соединен с входом элемента HE и является входом запрета записи узла, выход приоритетного шифратора соединен с

20 информационным входом дешифратора и является выходом признака устройства узла, группа выходов приоритетного шифратора соединена с группой информационных входов дешифратора и обра-, 25 зует группу кодовых выходов yszza> выход элемента ИЛИ является выходом обобщенного запроса узла, при этом в узле выборки выход элемента НЕ соединен со стробирующим входом дешиф3g ратора, группа выходов которого соединена с группой установочных входов регистра запросов, группа выходов которого соединена с группой ин формационных входов регистра обслуЗ5 живания, группа выходов которого соединена с группой входов элемента

ИЛИ и с группой информационньгх входов приоритетного шифратора, выход элемента И соединен с входом записи

4g Регистра обслуживания.

1599865

1599865

Составитель С.Пестмал

Техред N.Дидык Корректор Н. Король

Редактор А.Маковская

Заказ 3144 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгтиям при ГКНТ С СР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101