Коммутационное устройство для вычислительной системы

 

д

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<>746492

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1404.78 (211 2604363/18-24 (51) М. Кл.

G F 3/04 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070780. Бюллетень № 25 (53) УДК 681. 322 (088.8) Дата опубликования описания 070780 (72) Авторы изобретеиия

A. В. Бохан, A. П. Галушка и В. A. Куксов

I ю (7! } Заявитель (54) КОММУЖЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Изобретение относится к цифровой В данной вычислительной системе вычислительной технике. Оно может функции коммутации выполняются центбыть использовано в составе вычисли- ральними процессорами, процессорами тельных систем для связи вычислитель- ввода-вывода и модулями памяти. ных машин с общими внешними устройст- Данные устройства содержат больвами и для связи между вычислительны- -шое число элементов, что снижает обми машинами системы. щую надежность системы. ИзвеСтны коммутирующие устройства Целью изобретения является повышедля вычислительной систеь и, содер- ние надежности работы коммутирующего .жащие связанные. с вычислительными 10 устройства. машинами коммутатор каналов, регйстр Укаэанная цель изобретения достинастройки, дискрипторные регистры гается тем, что в коммутационное устсвязи, регистр ключей связи, схему ройство для.вычислительной системы, сборки, дешифратор равнозначностй и содержащее матричный коммутатор и вентили (1} . блок управления, причем первая и втоВ этом устройстве кроме каналов рая группа выходов матричного коммусвяэи .вычислительных машин с коммута- татора являются соответственно пертором каналов имеются дополнительные вой и второй группой выходов устройстлинии связи с регистром настройки, ва, перв я группа входов матричного дискрипторным регистром связи, схе- 20 коммутатора соединена с первой групмой сборки и регистром ключей связи. пой входов блока управления и являетИзвестное устройство содержит боль- ся первой группой входов устройства, шое количество элементов, что приво- вторая группа входов матричного комдит к снижению надежности устройства. мутатора является второй группой вхоИзвестно коммутирука ее устройство 25 дов устройства BBezteH дешифратор и для вычислительной системы, содержа- матрица управления коммутацией, прищее коммутационную матрицу, соединен- чем первая, вторая и третья группы ную с центральными процессорами, про- выходов матрицы управления коммутацессорами ввода-вывода и модулями цией является соответственно третьей памяти (2 . 3р группой входов матричного коммутатора, 746492 третьей группой выходов устройства и второй группой входов блока управления, первая и вторая группы выходов дешифратора соединены соответственно, с первой группой входов матрицы управления коммутацией с третьей группой входов блока управления, первая и вторая группа выходов которого соединена соответственно со второй группой вхо-тов матрицы управления коммутацией с первой группой входов дешифратора, первая группа вхоцов уст- tQ ройства соединена со второй группой входов дешифратора. И еще матрица управления коммутацией содержит тактовый генератор, первую и вторую группы элементов ИЛИ, первую группу кольце- Я вых регистров сдвига по числу вычислительных машин, входящих в систему, третью и четвертую группу элементов

ИЛИ, вторую группу кольцевых регистров сдвига по числу внешних устройств, 2О входящих в систему, первую и вторую группы элементов И, причем выходы первой и третьей группы элементов ИЛИ являются второй группой выходов матрицы управления коммутацией, каждый выход элемента ИЛИ второй группы элементов

ИЛИ соединен с блокировочным входом соответствукщего кольцевого регистра сдвига первой группы, каждый выход элемента ИЛИ четвертой группы элементов ИЛИ соединен с блокировоч- ЗО ным входом соответствующего кольцево rq регистра сдвига второй группы, информационные выходы каждого коль цевого регистра сдвига первой группы соединены с первыми входами соот- 35 ветствующих элементов И первой группы элементов И, информационные выходы каждого кольцевого регистра сцвига второй группы соединены с первыми входами соответствующего .элемента и второй группы элементов И, вторые входы элементов И первой и вторбй группы являются первой группой входов матрицы управления коммутацией,выходы элементов И первой и второй группы элементов И являются первой и третьей группой выходов матрицы управления коммутацией, выход каждого элемента И первой группы элементов И соединены с соответствукщим входом соответствукщего элемента ИЛИ первой и второй групп элементов ИЛИ, выход каждого элемента И второй группы соединен с соответствукщим входом соответствующего элемента ИЛИ, третьей и четвертой групп элементов ИЛИ, выход так- Я тового генератора соединен со входом синхронизации всех кольцевых регистров сдвига первой и второй группы, управлякщие входы каждого кольцевого регистра сдвига первой и второй групп являются вторбй:группой входов матрицы управления коммутацией.

На фиг. 1 изображена блок-схема коммутационного устройства для вычиг"лительной системы; на фиг. 2 и 3 матрица для управления коммутацией.

Устройство содержи-.. матричный коммутатор 1, матрицу 2 управления коммутацией, блок 3 управления, дешифратор 4, первую группу выходов 5 матричного коммутатора, первую группу входов 6 матричного коммутатора, вторую группу выходов матричного коммутатора 7, вторую группу входов матричного коммутатора 8, первую группу вы,ходов матрицы 9 управления коммутацией, выход 10 тактового генератора, вторую группу выходов 11 матрицы управления коммутацией. Выходы управляющих сигналов обращения 1-ой машины (где 1 = 1, ..., m) соответственно

12,1, 12.2 ..... 2.m выходы сигналов связи с блоком управления для регистрации обмена машиной (где =1,2 ..., т) соответственно 13.1, 13.2 ..... 13.m. Первая группа элементов 14.1 — 14.m ИЛИ, вторая группа элементов 15 1 — 15.m ИЛИ, третья группа элементов 16.1 — 16.m H1IH, четвертая группа элементов 17.1

17.m ИЛИ, первая группа кольцевых регистров 18.1 — 18. m сдвига, вторая группа кольцевых регистров 19.1

19.k сдвига, первая группа элементов

20 И, вторая группа элементов 21 И, тактовый генератор 22.

Работает устройство следукщим образом.

Матричный коммутатор 1 связан с шинами каналов вычислительных машин и каналов внешних устройств. Он осуществляет переклЮчение каналов вычислнтельных машин на требуемые каналы.

Количество одновременно осуществляемых соединений равно числу машин в системе.

Матрица 2 управления коммутацией предназначена для управления коммутационной матрицей, связи с системами прерывания вычислительных машин, разрешения конфликтных ситуаций, при наличии обращений нескольких вычислительных машин к одному каналу внешнего устройства или одной вычислительной машине, путем упорядочивания поступления требования из дешифратора .

Блок 3 управления осуществляет управление работой матрицы управления коммутацией, дешифрат0ра, а также контроль работы каналов вычислительных машин. Через блок управления оператор может управлять работой коммутационного устройства.

Дешифратор 4 предназначен для приема, хранения, обработки запросов, поступакщих на входы устройства.

Устройство может работать в двух режимаху в первом — объединяет в вычислительную систему машины и каналы; во втором — за любой вычислительной машиной закрепляет требуемый канал и кажцая машина может работать со своим каналом независимо от других, 74б492

Устройство обеспечивает установление связи любой вычислительной машины с любой машиной и любой вычислительной машины с любым каналом внеш-, них устройств, когда количество каналов машин меньше, равно или больше количества каналов внешних устройств.

В первом режиме устройство работа ет следующим образом.

Информация из канала вычислительной машины 6 (фиг. 1) поступает одно- 10 временно в.матричный коммутатор 1, дешифратор 4 и блок 3 управления. На начальном этапе установления связи с каналом информация через матричный коммутатор 1 в канал не поступает.

Номер требуемого канала запоминается на входных регистрах дешифратора 4 и после обработки на соответствующем выходе дешифратора 4 выставляется потенциал. Число выходов дешифратора 4, связанных с матрицей 2 уп- 20 равления коммутацией равно

МК + M (М вЂ” 1), где М вЂ” количество вычислительных машин; 25

К вЂ” количество каналов внешних устройств., Такое количество выходов дешифратора 4 обеспечивает возможность обращения каждой машины к любому каналу 30 внешнего устройства и к любой вычисли. тельной машине системы.

В матрице 2 управления коммутацией осуществляется опрос выходов дешифратора 4 через элементы 20 и 21 И. Мат- S5 рица 2 управления коммутацией содержит (для упорядочивания обращения всех машин каждому, отдельному внешнему устройству и всех машин в каждой, отдельной вычислительной машине) неза-4О висимо. работающие первую группу 15.1

15.m и вторую группу 18.1 - 18.К кольцевых регистров сдвига, количество которых равно К + М, а общее количество выходов кольцевых регистров сдвига равно количеству выходов дешифратора.

Для разрешения конфликтных ситуаций, при обращении к одному каналу внешнего устройства нескольких вычислительных машин, импульс опроса по- 50 является последовательно на выходах кольцевых регистров сдвига, которые соединены с элементами 21 И таким образом, что выход n A-ro кольцевого регистра сдвига опращивает у дешифра- 55 тора выход m К-ой группы дешифратора

4, где A = 1,2,.3,...,К - кольцевой регистр сдвига, разрешающий обращение машины к каналу внешнего устройства; n = 1,2,3,...,М вЂ” номер разряда 6О кольцевого регистра сдвига; m = — 1,2,3,...,М вЂ” номер выхода дешифратора 4.

Для увеличения быстродействия устройства и разрешения конфликтных си- у туаций, при обращении машины к машине, импульсы опроса появляются последовательно на выходных шинах кольцевого регистра сдвига, которые соединены элементами 20 И таким образом, что выходит п — 1 В-ой схемы опроса опрашивает у дешифратора выход m M-ой группы выходов, причем M p m, где В = 1,2,3,...,М вЂ” кольцевой регистр сдвига,, разрешающий обращение машины к машине.

Если для данного канала внешнего устройства есть обращение одной из машин, то кольцевой регистр сдвига для этого канала, будет остановлен до окончания обмена между машиной и внешним устройством. Аналогичнопри обращении к каналу вычислительной машины.

Требования вычислительных машин элементов,20 И- (фиг. 2) и 21 (фиг. 3) в порядке, определяемом кольцевым регистром сдвига, поступают в коммутационную матрицу- 1 (фиг. 1) .

Например, при обращении М-ой вычислительной машины к 1-ой вычислительной машине, требование, пройдя через элемент 20 И (фиг.2), второй вход которого соединен с выходом кольцевого регистра 18.1 сдвига поступит в матричный коммутатор l (фиг. 1) по шинам 12.1 (фиг.2), по шинам 13.1 - в блок управления, через элемент 14 ИЛИ в систему прерывания, а через элемент 15.1 ИЛИ продвижение 1 в кольцевом регистре 18.1 сдвига будет остановлено до окончания обмена М-ой машины с 1-ой машиной. После оконча-, ния обмена блокировка обращений к данной машине снимается и данная схема опроса запускается.

При совпадении импульса опроса с требованием машины на контакт с каналом матрица 2 управления коммутацией (фиг. 1) по шинам 9 выдает сигнал в систему прерывания данной машины.

Это позволяет вычислительной!машине до поступления сигнала иэ коммутирующего устройства выполнять операции, не связанные с требуемым каналом. Одновременно с этим коммутационная матрица 1 производит подключение канала машины к требуемому каналу.

Блок 3 управления (фиг. 1) производит контроль работы коммутирующего устройства и работы каналов. При наличии ошибки или сбоя блок управления прерывает обмен.

Оператор через блок 3 управления (фиг. 1) может остановить работу кольцевых регистров 18.1 — 18.m сдвига для обращения машины к машине и оставить в работе кольцевые регистры

19.1 -19 К сдвига, для обращения маши" ны к внешним устройствам или, наоборот, остановить работу кольцевых регистров 19.1 — 19.Ê сдвига для обращения машины к внешним устройствам, - Ъ; — — .* :.

7 7464

1 а в работе бСтавйть кольЦевйе"регистры (18.1 - 18.m) сдвига для обраще ния машины к машинам.

Во йтбром "режйме"оператор через блоК управления подключает к любой вычислительйой машине, к нескольким мйайнЗМ"йли ко- веем- машинам каналы, связайнйе с матричным "коййутагбром

1. Это позволяет любым машинам рабо тать в" cocrase вычислительной системы и вйводйть из состава системы любые машины. Переключение каналов осуществляет коммутационная матрица 1 под воздействием,матрицы 2 управления коммутацией. Блок, управления 3 блокирует в дешифраторе 4 постуйлейие сиг- . налов из машины. КроМе того, оператор я:йкет оСуществлять с матрицей 2 управления коммутацией такие же действия, Как и в первом режиме.

Использование данного устройства 20 в составе вычислительной СйсФИЖ" поз"воляет упростить" организацию коммутации, повысить надежность работц устройства за счет того, что для органи", эации" коммутации не используются вы- 25 числительные машины. Воэможность оператора через блок управления под-: ключать любые машины и каналы в сис-. тему и выводить из состава системы любые машииы и каналы увелйчивает воз 3Q можности и гибкость вычислительной,: система, повышает ее живучеоть. Исключает (при программировании) необ Ходийость указывать какие групйы вы чйслитйльных машйн, входящих в -систе- у му, для решения какой задачи будут "использованы.

Иаличие контроля работИ <ай-(льв волоков"- управлейия"в "кбй%фЮ@ лощем уст. ройстве повыаает надежность работы каналов.

Формула изобретения

1." Коммутационное устройство для вйчйслйтельной сйстемы,"содержаз(ее матричный коммутатор и блОк управле

" Ййя, дейчем первая"и "Жозя "ггфупйы . " выходЬв матричного коммутатора являются соответственной первой и второй группой выходов устройства, Первая группа входов матричного коммутатора соединена с первой группой входов бло " " ка управления и является первой груп- 55 пой входов устройства, втбрая группа

" = " вхбйЪЙ матричного" коммутатора является второй группой входов устройства, — о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с

Кемью" повышения надежности в устройст-Я во введен" дешифратор"и матрица управ- " ления коммутацией," йричем"Первая; вто ",рая"й"третья группы выходов матрицы †управлен коммутацией является соответственно третьей группой -входов

92 В матричногО коммутатора, третьей группой выходов устройства и второй группой входов блока управления, первая и вторая групйы выходов дешифратора соединены соответственно с первой группой входов матрицы управления коммутацией с третьей группой входов блока управления, первая и вторая группа выходов которого соединена соответст1венно со второй группой входов матрицы управления коммутацией,-с первой группой входов дешифратора, первая группа входов устройства соединена со второй группой входов дешифратора.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что матрица управления коммутацией содержит тактовый генератор, первую и вторую группы элементов ЙЛИ, первую группу кольцевых регкстров сдвига по числу вычислительных машин, входящих в систему, третью и четвертую группу элементов ИЛИ, вторую группу кольцевых регистров сдвига по числу внешних устройств, входящих в систему, первую и вторую группу элементов И, причем выходы первой и третьей группы элементов .ИЛИ являются второй группой выходов матрицы управления коммутацией, каждый выход элемента ИЛИ второй группы элементов ИЛИ соединен с блокировочным входом соответствующего кольцевого регистра сдвига первой группы (и четвертой группы), каждый выход элемента ИЛИ, четвертой группы элементов ИЛИ соединен с блокировочным входом соответствующего кольцевого регистра сдвига второй группы, информационные выходы каждого кольцевого регистра сдвига первой группы соединены с первыми входами сОответствующих элементов и первой группы элементов И, информационные выходы каждого кольцевого регистр сдвига второй группы соединены с первым входом соответствующего элемента И второй группы элементов И, вторые входы элементов И первой и второй труппы являются первой группой входов матрицы управления коммутацией, выхоцы элементов И первой и второй групйй элементбв И являются первой и третьей группой выходов матрицы управления коммутацией, выход каждого элемента И первой группы элементов И соединен с соответствующим входом соответствующего элемента, ИЛИ йервой и "чторой rpy6n элементов ИЛИ, выход каждого элемента И второй группы соединен с соответствующим входом соответствующего элемента ИЛИ третьей и четвертой групп элементов ИЛИ, выход тактового генератора соединен со входом синхронизации всех кольцевых регистров сдвига первой и второй группы, управляющие входы каждого кольцевого регистра сдвига первой и второй групп являются второй группой

746492 фиИ входов матрицы управления коммутацией.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 314207, кл. G 06 F 15/16 °

2. Мультипроцессорные систеьы и . параллельные вычисления. Под ред.

Ф.Г.Эислоу. М.,1976 „!с. 196-197.

746492 составитель И.Сигалов

ТехредО. Андрейко Корректор М.Вигула

Редактор И.Ковальчук

Заказ 4103/17 Тираж 751

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4