Устройство сопряжения для неоднородной вычислительной системы

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании многопроцессорных вычислительных систем. Цель изобретения - повышение живучести системы за счет автоматической замены вышедших из строя внешних устройств (ВУ) другими и расширение области применения за счет использования операционных систем, сгенерированных для различных комплектов ВУ. Устройство сопряжения состоит из

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ®1 С 06 F 15/16, 13/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4405281/24 (22) 08.04.88 (46) 15.01.91. Вюл. Н 2 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистическсй революции (72) В.В.Васильев, Г.В.Гончаренко, В.И.Жабин, Д.В.Коротков, A.F.,Ëûñåí! ко и В.И.Савченко (53) 681.375(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 734698, кл. Г* 06 F 15/16, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 437075, кл. Г 06 F 15/16, 1971.

2 (54) устРОЙстВ0 сОпРяжения для НГ0дНОР0дной В1)числитгльной систн)ы (57) Изобретение относится к вычис- " лительной технике и может быть использовано при проектировании многопроцессорных вычислительных систем.

Цель изобретения — повышение живучести системы за счет автоматической замены вышедших из строя внешних устройств (ВУ) другими и расширение области применения 3В счет использования операционных систем, сгенерированных для различных комплектов ВУ.

Устройство сопряжения состоит иэ з 1621040 4 низирующих "сигналов необходимых для обеспечения обмена данными между одной из управляемых ЭВМ 4 и ВУ 2 управляющей ЭВМ 1 ° При обмене данными по прерыванию от ВУ управляющая ЭВМ

1 Аормирует адрес вектора прерывания и пересылает его в соответствующую управляемую ЭВМ 4. Изобретение позво10 ляет заменять одно ВУ другим аналогичным устройством и эмулировать н:,достающие. 4 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании многопроцессорных вычислительных систем.

Цель изобретения — повышение живучести системы sa счет автоматической замены вышедших из строя внешних устройств другими и расширение области применения за счет исполь- 25 зования операционных систем, огенерированных для различных комплектов внешних устройств.

На Аиг..1 приведена структурная схема системы; на фиг.2 и 3 — Аункци- 30 ональные схемы первого и второго блоков сопряжения; на Аиг.4- — пример распределения разрядов в регистре режимою., Система содержит управляющую ЭВМ .1 с подключенными к ней через общую шину внешними устройствами (ВУ) 2, блок 3 сопряжения, группу управляемых ЭВМ 4 и блоки 5 сопряжения. Кроме того, на Аиг.1 обозначены инфор- 40 мационные входы 6, выход 7 и выходы

8 и 9 управления обменом.

Блок 3 сопряжения образует двунаправленный шинный Аормирователь 10, регистр 11, сдвиговый регистр 12, ре- 45 гистр 13, ключи 14...16, коммутатор

17, приемник 18, передатчики 19 и20, селектор .21 адреса и узел 22 Аормирования управляющих сигналов..

Каждый, блок 5 сопряжения группы содержит двунаправленный шинный формирователь 23, сдвиговый регистр 24,: регистры 25 состояния внешних устройств, элемент И 26, элемент HE 27, ключи 28 группы, сдвиговые регистры данных 29 н адреса вектора прерыва-. ния 30, ключи 31 и 32, коммутаторы

33 и 34, ключ 35, коммутатор 36, селектор 37 адреса, узел 38 Аормирова55 первого блока 3 сопряжения, подключенного через общую шину к управляющей ЭВМ 1 с набором BY 2 и вторых блоков 5 сопряжения, подключенных к управляемым ЭВМ 4 . Информация между блоком 3 и блоками 5 передается последовательно. Управляющая ЭВМ 1 опрашивает циклически все управляемые

ЭВМ 4 на предмет запросов на обслуживание -и при наличии последнего формирует ряд управляющих и синхрония управляющих сигналов, регистр 39 режимов, ключ 40 и триггер 41.

Регистр 39 режимов (фиг.4) содержит следующие разряды: PPO — разряд управления коммутаторами 33 и 34;

РР1 — разряд разрешения сдвига регистра ?9; РР2 — разряд разрешения сдвига регистра 30; РРЗ вЂ” разряд разрешения сдвига регистра 24; РР4— установка готовности ВУ; PP5 — установка сигнала требования прерывания;

РР6, РР7 — разряды управления коммутатором 36.

В зависимости от вида решаемой задачи система может находиться в одном из четырех режимов:

1) программный вывод данных в одну из управляемых ЭВМ 4;

2) программный ввод данных из какой-либо управляемой ÝÂÌ 4;

3) обмен данными по прерыванию от ВУ;

4) контроль работы блоков сопряжения.

1. Программный вывод данных в одну из управляемых ЭВМ 4.

Этот режим применяется при необходимости ввести данные через один из внешних устройств 2 управления

ЭВМ 1 в одну из управляемых ЭВМ 4 по ее инициативе.

Предположим,что данный режим иницирует управляемая ЭВМ 4.1. Каждый из регистров 25.1...25.п может иметь не более 16 разрядов. Регистры 25 выполняют Аункции регистров состояний соответствующих ВУ вЂ” перАоратор, Аотосчи"ыватель и т.II и используют принятые для этих регистров форматы.

В исходном состоянии седьмые разряды готовности внешнего устройства всех регистров 25, установлены в

"1". Остальные разряды находятся

162104

5 в состоянии "0" ° При этом шестые разряды всех регистров 25 отведены для кодирования сигнала разрешения прерывания, которые в соответствии с первоначальной установкой в "0" запрещены.

Поскольку выходы разрядов готовности внешнего устройства регистров

25 подключены к входу элемента И 26, то на выходе последнего в исходном состоянии имеется сигнал "1", свидетельствующий об общей готовности ВУ к обмену данными. Этот сигнал и сигналы разрядов готовности и разрешения прерывания всех регистров ?5 поступают на вход параллельной установки сдвигового регистра ?4. Сигнал с последовательного выхода регистра 24 через коммутатор Зб поступает на вы- 20 ход б блока 5. 1 сопряжения управляемой ЭВМ 4.1 и далее поступает ня вход 6.1 блока 3 сопряжения управляющей ЭВМ 1. В исходном состоянии регистр ?4 выдает на своем последова- 25 тельном выходе сигнал общей готовно35 сти.

Управляемая 3RH 4.1 через шинный формирователь ?3 и один из ключей 28 опрашивает седьиой разряд регистра

25 состояния нужного ей ВУ. В данном устройстве все седьмые разряды регистров 25 состояния находятся в состоянии "f" или "О". При наличии сигнала готовности данного ВУ управляемая

ЭВМ 4.1 через шинный формирователь

23 заносит байт передаваемой информа-. ции в сдвиговый регистр 29 данных. с1дновременно с разрешением заниси в регистр 29 снимается сигнал нготовностьн 4О во всех регистрах 25 ВУ. Это приводит в состояние н0" сигнал н0бщяя готовность" на выходе элемента И 26, что приводит к изменению сигнала на

"0n на выходе 6 блока 5., сопряжения. 45

Это состояние показывает необходимость обслуживания данной ЭВМ 4. 1 со стороны управляющей ЭВМ 1.

Сигнал r. выхода б блока 5.1 сопряжения управляемой ЭВМ 4.1 поступает на вход 6 ° 1 блока 3 сопряжения управляющей ЭВМ 1 и далее ня один из входов приемника 18. На остальные входы этого приемника поступают аналогичные сигналы с других управляемых 55

ЭВМ 4. Эти сигналы„ нройдя через приемник 18, поступают на коммутатор 17.

Управляющая ЭВН 1 имеет программный доступ к регистрам 11, 12 и 13.

Управляющая ЭВМ 1 программно меняет содержимое регистра 11 таким образом, что через коммутатор f 7 на последовательный вход сдвигового регистра 1? поступает сигнал с одной . из управляемой ЭВМ 4. Затем содержимое регистра 12 под управлением программ управляющей ЭВМ 1 анализируется. Если данная управляемая ЭВМ

4.i не требует обслуживания, To cHo ва, меняя содержимое регистрл 11, управляющая ЭВМ 1 аналогично опрашивает следующую управляющую ЭВИ 4,i+1.

При опросе всех ЭВМ 4 процедура циклически повторяется. Если управляемая ЭВМ 4, кяк н последнем случае, требует обслуживания,то управляющая ЭВИ 1 под управлением программы через шинный формирователь 10, регистр 13 и передатчик 20 в течение всего цикла обмена формирует синхро низирующие сигналы для блока 5 сопряжения управляемой ЭВИ 4. Через шинный формирователь 10, регистр 12 и передатчик 19 управляющая ЭВИ 1 также в течение всего цикла обмена передает управляющие сигналы последовательным кодом в регистр ре чсмов 39. Под действием . тих управляющих сигналов

Я.i (где i может быть от 1 дon) счи-, тывается все содержимое регистра 24.

По полному содержянин> этого регистра можно определить какое именно ВУ необходимо. Также lloJT, действиеи управляющих сигнялон на вход 6 блока 5 подключяетс:я последовательный выход сдвигоного регистря 29 ytattttttx, содержащей передаваемый байт информации. Под управлением соответствующего сигналя и синхросигияла 9 содержимое регистра 29 передается последовательным кодом и через коммутатор 36 блока 5, приемник 18 блока 3 и коммутатор 17 заполняет сдвиговый регистр 12. Затем через ключ 15 и шинный форллировятель 10 передаваемая информация поступает на необходимое устройство иод управлением той же программы. При необходимости вывода следующего байта описанный процесс повторяется.

2. Программный вноц данных в одну из управляемь;х ЭВИ. Этот режим применяется при необходимости вьести данные через одно из внешних устройств ? управляющей ЭВМ 1 °

Устройства ввода, такие кяк фото11 11 считыватель, требуют комячду Пуск

1621040 которая необходима для физического продвижения бумажной ленты к очередному байту (команда "Пуск" — "1" заносится в нулевой разряд регистра

25), после запроса "1" в нулевой разряд регистра 25 готовность ВУ сбрасывается. Запрос на обслуживание ЭВМ производится аналогично режиму 1, После определения ЭВМ, которой необходимо обслуживание, под управлением программы через регистр 12, передатчик 19 — байт данных, последовательным кодом передается в блок 5 через вход 7 на коммутатор 33 и на последовательный вход сдвигового регистра 29. Эта передача осуществляется под управлением синхросигналов передаваемых через регистр 13 и передатчик 20 блока 3 управляющих сигналов, переданных ранее через регистр 12, передатчик 19 в регистр режимов 39 под управлением программы управляющей 3ВМ 1. Когда байт данных занесен в сдвиговый регистр 29 блока 5 одним из управляющих сигналов из разрядов регистра режимов 39 устанавливается значение сброшенного в начале обмена седьмого разряда регистра 25 соответствующего ВУ. Управляемая ЭВМ опрашивает состояние этого разряда и, когда его значение станет равным

"1", считывает байт, находящийся в регистре 29, через ключ 31 и шинный формирователь 23. Очередной байт при необходимости вводится айалогично.

3. Обмен данными в режиме преры:вания от ВУ.

Данный режим необходим, когда в управляемой ЭВМ 4 разрешены прерывания от ВУ и реальное устройство йаходится в состоянии готовности.

При необходимости размещения прерывания от какого-либо ВУ шестой разряд регистра 25 соответствующего BY устанавливается в "1". В данном режиме в отличие от предыдущих сигнал

"Общая готовность" не используется, поэтому управляющей ЭВМ 1 для определения управляемой ЭВМ 4, требующей обслуживания, необходимо считывать все содержимое регистра 25, Способ, которым содержимое регистра 25 блока 5 переписывается в ре-. гистр 12 блока 3, описан выше. Так как регистр 12 программно-доступ ный для управляющей ЭВМ 1, то можно определить, есть ли запрос на прерывание (т.е. у ВУ требующего прерывания седьмой и шестой разряды должны содержать "1"). Если запроса нет,то анализируется очередная управляемая

3BN 4. Управляемая ЭВМ проверяет готовность у затребованного своего

ВУ. Если оно готово, точере сдвиговой регистр 12, передатчик 19 бло а

3 и коммутатор 34 в сдвиговый ðåгистр 30 последовательным кодом заносятся адрес вектора прерывания -оответствующего ВУ. При этом синхронизирующие сигналы передаются программно в течение всего обмена через регистр 13 и передатчик 20 блока. 3 управляющей ЭВМ 1. Управляющие сигналы также поступают на блок 5 через регистр 12 и передатчик 19 и далее на регистр 39, один из разря20 цов регистра 39 — "Требование прерывания", который вызывает ряд автоматических действий, связанных с требованием прерывания, а именно, процессор удовлетворяет требование, 25 вырабатывая канальные сигнал "Электроника- 60" КВВОДН и KIIIIP (КППР Н— подтверждение прерывания). .Влок 5 сопряжения получает сигнал

КВВОД Н,и входной сигнал предостав30 ления прерывания (К ППР 1 Н). Затем адрес вектора прерывания, находящийся в регистре 30, через ключ и шин-. ный формирователь 23 передается на ! управляемую 3ВМ, блок 5 вырабатыва35 ет необходимые сигналы (канальный сигнал К СИП П и снимает К ТР Н).

Управляемая ЭВМ 4 получает адрес вектора прерывания и переходит на соответствующую подпрограмму, адрес

40 которой находится по адресу вектора прерывания.

4. Контроль работы блоков сопряжения.

Этот режим необходим для провер45 ки работоспособности блоков сопря/ жения управляемой и управляющей ЭВМ.

Контроль блока 3 сопряжения управляющей ЭВМ 1 осуществляется следующим образом.

Контрольные тесты засылаются в регистры 11, 12 и 13 затем через ключи 14,15 и 16 соответственно считываются и через шинный формирователь

10 поступают в .память. По результатам кожно оценить были ли искажения информации.

Контроль любого из блоков 5 сопряжения управляемой.ЭВИ 4 осуществляется следующим образом.

9 16

Тестовые наборы последовательным кодом засыпаются из управляющей ЭВМ в сдвиговые регистры 39 и 30. Способ, которым это делается, описан в предыдущих режимах работы. Затеи также известным способом через коммутатор 36 инАормации из этих регистров считывается обратно в управляющую

ЭВМ 1, где определяется было ли ис- кажение инАормации. Для проверки регистров ?5 состояний и сдвигового регистра 24 необходимо считать в исходном состоянии содержимое регистра

24 в регистр 12, затем эти данные внести в управляющую ЭВМ. Преимуществом предлагаемой вычислительной системы является то, что управляемая

ЭВМ 4 обладает широкими функциональными возможностями, хотя могут не иметь полного коьггтлекта ВУ. Данная вычислительная система позволяет эмулировать недостающие ВУ следующим образом. Допустим, что управляемая ЭВМ 4 обращается к ВУ, котороГО нет ни у управляемой, шс у уп-. равляющей 3BI1. Используя способность системы, что данные поступают В управляющую ЭВI 4 независимо От того, как упрагзляющая ЭВМ 1 управляет своими ВУ, следовательно данные, принятые из улравляемой ЭВМ 4, можно вывести на любое ГУ управляющей 381 1 независимо от .того, на какое ВУ выводило данные на управляемую ЭВМ 4, Если у управляющей ЭР>М 1 есть «есколько одигзаковых Р>У, то при отказе одного из них имеется возможность автоматического перехода на работу с другим аналогичным внешним устройством, так как распределение ВУ производит управляющая 3ВМ 1 независимо от управляемых, Формула изобретения

Устройство сопряжения для неоднородной вычислительной системы, содержащее первый блок сопряжения и М вторых блоков сопряжения, где H ..количество управляемьгс ЭРМ в системе, причем первый блок сопряжения содержит селектор адреса, узел формирования управляющих сигналов, двунаправленный шинный АОрмирователь, первый регистр, инАормационный вход которого соединен с инАормационным выходоМ двунаправленного шинного Аормирователя второй регистр и три ключа,ин"

21040 10

55 формационные выход и вход и первый и второй входы управления обменом

К-го второго блока сопряжения подключеньг к К-м инАормационным входу и выходу и соответствующим выходам управления обменом первого блока сопряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью-повышения живучести системы за счет автоматической заменьг вышедших нз строя внешних устройс и другими н расширения области применения за счет использования операционных систем, сгенерированных для различных комплектов внеш1 ннх устройств, в ttept3III блок сопряжения введены коммутатор н сдвпгoвый регистр, причем в первом блоке сопряжения инАОрмацпонный вхс д-выход дззунаправленного mttttltoi.n формирователя является входом-выходом обмена устройства для подключения к управляющей ЭВМ и соединен с инАормационгн>м входом селектора адреса, выходи которого сс>единены с входами узла формирования упраг пяющих сигнаЛОВ сООтветстгзую3цгссг ВыхОды котОрО го соединены с упрасзляюсссимзг входами двунаправленного шинного Аормирователя и с первого по третий ключей, Входамн . записи первого ti второго регистров и сдвигottoi регистра ii входом сднига сднигового регистра, информационный выход двунаправленного шинного Аормирователя соединен с инАормацио ным входом второго регистра и ггараллелг>3333м инАормационным. Входом

cn33ttl n33oro регистра, выход псрвог о регистра соедисг> н с управляющим входом коммутатора и инАормацнонным вхо- дом первого ключа, параллельный выход сднигового регистра соединен с информационным входом второго гсзгюча, последовательный выход сдвигового ре1 гистра и инАормационные входы первого блока. сопряжения соединены с инАормационными входами коммутатора, выход которого соединен с последова1 ,:т ел ьным инАормацио нзсым входом сдвигового регистра, выходы второго регистра являются выходами управления обгсеном первого блока сопряжения и соединены с инфорггационными входами третьего ключа, выходы с первого по третий ключей соединены с информационным входом двунаправленного шинного Аормирователя,-последовательный выход сдвигового регистра является ин.формационным выходом первого блока со162 1040

12 пряжения, а каждый второй блок сопряжения содержит двунаправленный шинный формирователь, сдвиговый регистр, регистры состояния внешних устройств, с первого по четвертый ключи, селектор

5 адреса, группу ключей, узел Аормирования управляющих сигналов, сдвиговые регистры данных и адреса вектора прерывания, регистр режимов, с перво- 1О го по третий коммутаторы, триггер, элементы НЕ, И, причем в каждом втором блоке сопряжения информационный входвыход двунаправленного шинного формирователя является входом-выходом обме-;

i5 на устройства для подключения к управляемой ЛВИ и соединен с информационным входом селектора адреса, выходы которого соединены с входами узла .формирования управляющих сигналов,,выходы которого соединен с входами записи регистров состояния периферийных устройств, сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания, управляющими входами ключей и двунаправленного шинного формирователя, инАормационный выход которого соединен с инАормационными входами регистров состояния внешних устройств,,сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания, выходы регистров состояния внешних устройств соединены с информационными входами ключей .группы, параллельнь|е выходы сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания и выход элемента И со35 единены с информационными входами с первого по третий ключей, выходы которых и выходы ключей группы соединены с информационным входом двунаправленного шинного формирователя, инАормационный вход второго блока сопряжения соединен с первыми информационными входами первого и второго коммутаторо и с последовательным 45

-инАормационным входом регистра режима, параллельный выход которого и выход триггера соединены с инАОрма ,ционными входами четвертого кйюча, выходы которого соединены с управляю щими входами сдвигового регистра, регистров состояния внешних устройств, сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания, с пер.вого по третий коммутаторов, вторые инАормационные входы первого и второго коммутаторов соединены с последовательными выходами сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания соответственно, последовательные входы которых соединены с выходами первого и второго коммутаторов, последовательный выход сдвигового регистра соединен с его последовательным инАормационным входом и первым инАормационным входом третьего коммутатора, второй и третий информационные входы и выход которого соединены с послецовательными выходами сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания и инАормационным выходом второго блока сопряжения соответственно, выходы разрядов готовности внешнего устройства регистров состояния внешних устройств соединены с входами элемента И., выходы разрядов готовности внешнего устройства и разрешения прерывания регистров состояния внешних устройств и выход элемента И соединены с параллельными инАормационными входами

;сдвигового регистра, первый вход управления обменом второго блока .сопряжения соединен с входами сброса регистра режима, триггера и сдвигового регистра, второй вход управления обменом второго блока сопряжения соединен с входом установки триггера и через элемент НЕ с входами синхронизации сдвигового регистра и сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания.

1621040

Фиг.З

1б 21040

Составитель А.ушаков

Редактор Л.Пчолинская Текред И.яндык Корректор Ц.11уска .Заказ 4248 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва И-35, Раушская наб., д. 4/5

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