Устройство для приоритетного обслуживания заявок

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обслуживания запросов абонентов, имеющих разные приоритеты, с распределением потоков информации по линиям связи. Техническим результатом является обеспечение высокой скорости обслуживания заявок за счет возможности организации их обслуживания согласно приоритету, не дожидаясь окончания обслуживания текущей заявки. Устройство для приоритетного обслуживания заявок состоит из N блоков обслуживания заявок, регистра заявок, элемента ИЛИ-НЕ, двух элементов ИЛИ, счетчика, элемента И, генератора импульсов, триггера, кодовых входов, выходов, запросных входов, ответных входов и входов запуска устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обслуживания запросов абонентов, имеющих разные приоритеты с распределением потоков информации по линиям связи.

Известно устройство приоритетного обслуживания каналов по авторскому свидетельству N 1702369 СССР, МПК⁶ G 06 F 9/46, 1991 г. [1], содержащее m каналов, счетчик, триггер управления, элемент И, элементы ИЛИ, генератор импульсов, а в каждом канале регистр заявок, группу регистров приоритета, группу схем сравнения, группы элементов И, счетчик, элементы И, элементы ИЛИ, триггер управления канала, группы триггеров и элементов ИЛИ, триггер, элемент задержки.

Недостатком данного устройства является низкая скорость обслуживания заявок, обусловленная тем, что обслуживание самой высокоприоритетной заявки возможно только через прерывание текущей с меньшим приоритетом. Известно также устройство приоритета по авторскому свидетельству N 894710 СССР, МПК⁶ G 06 F 9/46, 1981 г. [2], содержащее регистр заявок, группу регистров приоритета, группу схем сравнения, счетчик, группу элементов И, элементы И и ИЛИ, триггер и генератор импульсов.

Недостатком данного устройства является низкая скорость обслуживания, обусловленная значительным временем, затрачиваемым на последовательный опрос абонентов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство для приоритетного обслуживания заявок по авторскому свидетельству N 1120328 СССР, МПК⁶ G 06 F 9/46, заявл. 26.04.83, опубл. 23.10.84. Известное устройство состоит из регистра заявок, N блоков обслуживания заявок, каждый из которых включает регистр приоритета, схему сравнения, два элемента И и триггер, счетчика, двух элементов И, трех элементов ИЛИ, генератора импульсов, триггера, причем информационные входы регистра заявок являются запросными входами устройства, информационные входы регистров приоритета блоков обслуживания заявок являются кодовыми входами устройства.

Каждый выход регистра заявок соединен с первым входом первого элемента И соответствующего блока обслуживания заявок. Вторые входы этих элементов И соединены с выходами схем сравнения блоков обслуживания заявок, первые входы которых подключены к выходам регистров приоритета блоков обслуживания заявок, а вторые входы подключены к выходам счетчика. Счетный вход счетчика соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов. Вход установки в "1" триггера подключен к входу сброса счетчика и выходу первого элемента ИЛИ, вход которого является входом запуска устройства. Выходы устройства соединены с входами второго элемента ИЛИ. Входы вторых элементов И блоков обслуживания заявок подключены к выходам первых элементов И блоков обслуживания заявок и к входам третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И. Инверсные входы вторых элементов И блоков обслуживания заявок подключены к выходу второго элемента ИЛИ и к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с входом установки в "0" триггера и инверсным входом первого элемента И. Выходы вторых элементов И блоков обслуживания заявок подключены к входам установки в "1" триггеров блоков обслуживания заявок и к входам первого элемента ИЛИ, другими входами которого являются запросные входы устройства. Ответные входы устройства соединены с входами установки в "0" триггеров блоков обслуживания заявок, нулевые выходы которых подключены к третьим входам первых элементов И блоков обслуживания заявок, а единичные выходы соединены с входами второго элемента ИЛИ и с соответствующими выходами блоков обслуживания заявок, являющиеся выходами устройства. Единичный выход триггера соединен с вторым входом первого элемента И. Ответные входы устройства соединены с входами сброса регистра заявок.

Данный прототип обладает большей скоростью обслуживания заявок по сравнению с [1] аналогом и более простую техническую реализацию по сравнению с [2] . Недостатком его является относительно низкая скорость обслуживания заявок. Это обусловлено тем, что очередная, самая приоритетная заявка не обслуживается пока не будет обслужена текущая заявка.

Целью изобретения является разработка устройства для приоритетного обслуживания заявок, обеспечивающего более высокую скорость обслуживания заявок, за счет возможности организовать их обслуживание согласно приоритета, не дожидаясь окончания обслуживания текущей заявки.

Для достижения технического результата в известном устройстве для приоритетного обслуживания заявок, содержащем N блоков обслуживания заявок, где N≥2, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к единичному выходу триггера, вход установки в "1" и вход установки в "0" триггера подключены соответственно к входу сброса счетчика и инверсному входу элемента И, к выходу которого подключен счетный вход счетчика, первый элемент ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в "1"триггера и входу сброса счетчика, один из входов первого элемента ИЛИ является входом запуска устройства, регистр заявок, N одних входов которого являются N запросными входами устройства и подключены к соответствующим N другим входам первого элемента ИЛИ, N других входов регистра заявок являются ответными входами устройства и подключены к ответным входам соответствующих блоков обслуживания заявок, второй элемент ИЛИ, N входов которого подключены к управляющим выходам соответствующих блоков обслуживания заявок, выход счетчика подключен к третьим управляющим входам блоков обслуживания заявок, причем кодовые входы N блоков обслуживания заявок являются соответствующими N кодовыми входами устройства, N выходов регистра заявок подключены к первым управляющим входам соответствующих блоков обслуживания заявок, а выходы N блоков обслуживания заявок являются N выходами устройства, дополнительно введен элемент ИЛИ-НЕ, N входов которого подключены к соответствующим N выходам регистра заявок. Выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к вторым управляющим входам N блоков обслуживания заявок, управляющие выходы которых подключены к соответствующим N входам первого элемента ИЛИ, причем выход второго элемента ИЛИ подключен к инверсному входу элемента И.

Блок обслуживания заявок состоит из регистра приоритета, вход которого является кодовым входом блока обслуживания заявок, а выход подключен к первому входу схемы сравнения, второй вход которой является третьим управляющим входом блока обслуживания заявок. Выход схемы сравнения подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу триггера. Третий вход элемента И является первым управляющим входом блока обслуживания заявок. Выход элемента И подключен к входу установки в "1 "триггера и является управляющим выходом блока обслуживания заявок. Единичный выход триггера является выходом блока обслуживания заявок и выходом устройства. Первый и второй входы элемента ИЛИ являются соответственно вторым управляющим входом и ответным входом блока обслуживания заявок, а также ответным входом устройства, причем выход элемента ИЛИ подключен к входу установки в "0" триггера.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет введения элемента ИЛИ-НЕ и указанных новых связей между элементами устройства, а также за счет изменения структуры блока обслуживания заявок путем введения элемента ИЛИ и новых связей, на выходе второго элемента ИЛИ устройства после начала обслуживания очередной заявки появляется управляющий сигнал, инициирующий очередной цикл работы устройства. Этим достигается возможность организовать обслуживание заявок согласно приоритету, не дожидаясь окончания обслуживания текущей заявки.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественными всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности "новизна". Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленное устройство поясняется схемами: фиг. 1 - функциональная схема устройства; фиг. 2 - схема блока обслуживания заявок.

Устройство для приоритетного обслуживания заявок, показанное на фиг. 1, состоит из N блоков 1₁-1_N обслуживания заявок, регистра 2 заявок, элемента ИЛИ-НЕ 3, элемента ИЛИ 4, элемента ИЛИ 5, счетчика 6, элемента И 7, генератора 8 импульсов, триггера 9, кодовых 10 входов устройства, выходов 11 устройства, запросных 12 входов устройства, ответных 13 входов устройства, входов 18 запуска устройства.

Выход генератора 8 импульсов подключен к первому входу элемента И 7, второй вход которого подключен к единичному выходу триггера 9. Вход установки в "1" и вход установки в "0" триггера 9 подключены соответственно к входу сброса счетчика 6 и инверсному входу элемента И 7, к выходу которого подключен счетный вход счетчика 6. Выход первого элемента ИЛИ 4 подключен к входу установки в "1" триггера 9 и входу сброса счетчика 6. Вход запуска элемента ИЛИ 4 является входом 18 запуска устройства. N запросных входов регистра 2 заявок являются N запросными 12 входами устройства и подключены к соответствующим N запросным входам элемента ИЛИ 4. N ответных входов регистра 2 заявок являются ответными 13 входами устройства и подключены к ответным входам соответствующих блоков 1 обслуживания заявок. N входов элемента ИЛИ 5 подключены к управляющим 16 выходам соответствующих блоков 1 обслуживания заявок. Выход счетчика 6 подключен к третьим 17 управляющим входам блоков 1 обслуживания заявок. Входы N блоков 1 обслуживания заявок являются соответствующими N кодовыми 10 входами устройства. N выходов регистра 2 заявок подключены к первым 14 управляющим входам соответствующих блоков 1 обслуживания заявок, а выходы N блоков 1 обслуживания заявок являются N выходами 11 устройства. N входов элемента ИЛИ-НЕ 3 подключены к соответствующим N выходам регистра 2 заявок. Выход элемента ИЛИ-НЕ 3 подключен к вторым 15 управляющим входам N блоков 1 обслуживания заявок, управляющие 16 выходы которых подключены к соответствующим N входам элемента ИЛИ 4, причем выход элемента ИЛИ 5 подключен к инверсному входу элемента И 7.

Блок 1 обслуживания заявок, показанный на фиг. 2 и предназначенный для формирования управляющих сигналов, состоит из регистра 1.1 приоритета, схемы 1.2 сравнения, элемента И 1.3, элемента ИЛИ 1.4, триггера 1.5. Кодовый 10 вход блока 1 обслуживания заявок подключен к входу регистра приоритета, а его выход подключен к первому входу схемы 1.2 сравнения, второй вход которой является третьим 17 управляющим входом блока 1 обслуживания заявок. Выход схемы 1.2 сравнения подключен к первому входу элемента И 1.3, второй вход которого подключен к нулевому выходу триггера 1.5. Третий вход элемента И 1.3 является первым 14 управляющим входом блока 1 обслуживания заявок. Выход элемента И 1.3 подключен к входу установки в "1 "триггера 1.5 и является управляющим 16 выходом блока 1 обслуживания заявок. Единичный выход триггера 1.5 является выходом блока 1 обслуживания заявок и выходом 11 устройства. Первый и второй входы элемента ИЛИ 1.4 являются соответственно вторым 15 управляющим входом и ответным 13 входом блока 1 обслуживания заявок, причем выход элемента ИЛИ 1.4 подключен к входу установки в "0" триггера 1.5.

Все элементы устройства известны и описаны. Так в книге В.А. Батушева и др. "Микросхемы и их применение" (М.: Радио и связь, 1983 г.) представлены: регистр 1.1 приоритета на стр. 134, рис.4.34; триггеры 1.5 и 9 на стр. 118, рис. 4.12а); счетчик 6 стр. 142, рис. 4.42. В книге под редакцией А.М. Сидорова "Основы импульсной и цифровой техники" (С- П. : СПВВИУС, 1995г.) представлены: схема 1.2 сравнения на стр. 150, рис. 5.19; элемент И 1.3 на стр. 14, рис 1.2; элемент И 7 на стр.24, рис. 1.5 д)е); элементы ИЛИ 1.4, 4 и 5 на стр. 13, рис. 1.1; регистр 2 заявок стр. 157, рис. 5.27; элемент ИЛИ-НЕ 3 стр. 24, рис 1.5 (а). В книге В.Н. Вениаминова и др. "Микросхемы и их применение" (М.: Радио и связь, 1989г.) представлена схема генератора 8 импульсов на стр. 210, рис.7.10.

Устройство работает следующим образом. По кодовым входам 10 устройства в регистры 1.1 приоритетов с 1-го по n-й заносятся коды, определяющие приоритеты соответствующих абонентов. Самому приоритетному абоненту соответствует наибольший приоритетный код.

Перед началом работы устройства счетчик 6, триггеры 9 и 1.5 находятся в нулевом состоянии. Элементы И 1.3 N блоков 1 обслуживания заявок закрыты по первому входу нулевыми сигналами с выходов соответствующих схем 1.2 сравнения, но открыты по второму входу единичными сигналами с нулевых выходов триггеров 1.5.

Запросы на обслуживание поступают через запросные входы 12 устройства в соответствующие разряды регистра 2 заявок, число разрядов которого равно числу абонентов устройства. Кроме того, запросы через элемент ИЛИ 4 устройства поступают на входы установки в "1" счетчика 6 и триггера 9 управления. Тем самым инициируется начало цикла работы в устройстве. Сигнал с единичного выхода триггера 9 устройства открывает по второму прямому входу элемент И 7, разрешая поступление импульсов с выхода генератора 8 на информационный вход счетчика 6. В результате на выходе счетчика 6 формируются убывающие последовательности двоичных кодов чисел, начиная от максимально возможного числа.

В i-м блоке 1 обслуживания заявок при совпадении кода на информационных выходах счетчика 6 с кодом в регистре 1.1 приоритета на выходе соответствующей схемы 1.2 сравнения появляется единичный сигнал, поступающий на первый вход элемента И 1.3. При наличии запроса от i-го абонента устройства, поступающего на третий вход элемента И 1.3, на выходе его появится единичный сигнал, поступающий на вход элемента ИЛИ 5. На выходе элемента ИЛИ 5 появляется единичный сигнал, поступающий на инверсный вход элемента И 7 и нулевой вход триггера 9. Тем самым прекращается поступление импульсов с выхода генератора 8 на информационный вход счетчика 6 устройства. Нулевой сигнал с единичного выхода триггера 9 закрывает по второму прямому входу элемент И 7. Таким образом, в устройстве выделяется наиболее приоритетная из поступающих на данный момент заявок на обслуживание. Единичный сигнал с выхода элемента И 1.3 проходит на единичный вход триггера 1.5. Единичный сигнал с выхода элемента И 1.3 через элемент ИЛИ 4 поступает также на входы установки в единичное состояние триггера 9 и всех разрядов счетчика 6, подготавливая новый цикл работы устройства. Длительность данного сигнала определяется временными задержками на логических элементах и триггере 1.5 и является достаточной для установки в единичное состояние триггера 9 и всех разрядов счетчика 6. Единичный сигнал с единичного выхода триггера 1.5 поступает на i-й выход 11 устройства, инициируя обслуживание соответствующего абонента. Нулевой сигнал с нулевого выхода триггера 1.5 закрывает по второму входу элемент И 1.3. Тем самым исключается опрос данного абонента во всех поступающих циклах работы устройства до окончания обслуживания текущей i-й заявки.

На выходе элемента ИЛИ 5 появляется нулевой сигнал, который открывает по инверсному входу элемент И 7, разрешая прохождение импульсов с выхода генератора 8 импульсов на информационный вход счетчика 6. Таким образом инициируется еще один цикл работы устройства, в котором определяется следующая по приоритету заявка из очереди на обслуживание в устройстве. На информационных выходах счетчика 6 вновь формируется убывающая последовательность кодов чисел, начиная от максимально возможного числа. При совпадении кода на информационных выходах счетчика 6 с кодом в регистре 1.1 приоритета любого другого i-го блока 1 обслуживания заявок на выходе соответствующей схемы 1.2 сравнения формируется единичный сигнал. При наличии запросов в соответствующем разряде регистра 2 заявок и нулевом состоянии соответствующего триггера 1.5 единичный сигнал с выхода схемы 1.2 сравнения через элемент И 1.3 поступает на вход установки в "1" триггера 1.5. Единичный сигнал с выхода элемента И 1.3 через элемент ИЛИ 5 поступает на вход установки в "0" триггера 9 и инверсный вход элемента И 7. В результате прекращается поступление импульсов с выхода генератора 8 импульсов на информационный вход счетчика 6 устройства. Таким образом, на выходе элемента И 1.3 i-го блока 1 обслуживания заявок, соответствующего наиболее приоритетной заявке в очереди устройства, постоянно присутствует единичный сигнал, поступающий через триггер 1.5 на соответствующий выход 11 устройства, инициируя обслуживание этого абонента.

После окончания обслуживания очередного i-го абонента единичный сигнал ответа по i-му ответному входу 13 устройства устанавливает в нулевое состояние i-й разряд регистра 2 заявок устройства и через элемент ИЛИ 1.4 триггер 1.5.

Сигнал окончания обслуживания последней заявки в устройстве сбрасывает последний запрос на обслуживание в регистре 2 заявок. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 3 устанавливается единичный сигнал, который поступает на вход установки в "0" всех триггеров устройства. Таким образом, элементы схемы приводятся в исходное состояние, соответствующее состоянию перед началом работы устройства.

Аналогичные циклы работы устройства запускаются каждый раз при поступлении в систему заявки по запросным входам 12. Кроме того, в каждом цикле работы устройства могут быть изменены приоритетные коды абонентов. В этом случае цикл работы устройства по выявлению старшей по приоритету заявки из очереди должен быть инициирован сигналом по входу 18 запуска устройства.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет организовать обслуживание заявок согласно приоритету, не дожидаясь окончания обслуживания текущей заявки.

Формула изобретения

1. Устройство для приоритетного обслуживания заявок, включающее N блоков обслуживания заявок, где N ≥ 2, генератор импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к единичному выходу триггера, вход установки в "1" и вход установки в "0" которого подключены соответственно к входу сброса счетчика и к инверсному входу элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика, первый элемент ИЛИ, выход которого подключен к входу установки в "1" и к входу сброса счетчика, один из входов первого элемента ИЛИ является входом запуска устройства, N одних входов регистра заявок, являющихся соответствующими запросными входами устройства, подключены соответственно к N другим входам первого элемента ИЛИ, N других входов регистра заявок, являющихся соответствующими ответными входами устройства, подключены к ответным входам соответствующих блоков обслуживания заявок, второй элемент ИЛИ, N входов которого подключены к управляющим выходам соответствующих блоков обслуживания заявок, выход счетчика подключен к третьим управляющим входам блоков обслуживания заявок, кодовые входы N блоков обслуживания заявок являются соответствующими N кодовыми входами устройства, N выходов регистра заявок подключены к первым управляющим входам соответствующих блоков обслуживания заявок, выходы N блоков обслуживания заявок являются N выходами устройства, отличающееся тем, что дополнительно введен элемент ИЛИ - НЕ, N входов которого подключены к соответствующим N выходам регистра заявок, а выход элемента ИЛИ - НЕ подключен к вторым управляющим входам N блоков обслуживания заявок, управляющие выходы которых подключены соответственно к остальных N входам первого элемента ИЛИ, выход второго элемента ИЛИ подключен к инверсному входу элемента И.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый i-й блок обслуживания заявок, где i = 1, 2, ..., N, состоит из регистра приоритета, вход которого является кодовым входом блока обслуживания заявок, а выход подключен к первому входу схемы сравнения, второй вход которой является третьим управляющим входом блока обслуживания заявок, выход схемы сравнения подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к нулевому выходу триггера, а третий вход элемента И является первым управляющим входом блока обслуживания заявок, выход элемента И подключен к входу установки в "1" триггера и является управляющим выходом блока обслуживания заявок, единичный выход триггера является выходом блока обслуживания заявок, первый и второй входы элемента ИЛИ являются соответственно вторым управляющим входом и ответным входом блока обслуживания заявок, причем выход элемента ИЛИ подключен к входу установки в "0" триггера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2