Устройство управления обменом

 

Союз Советскик

COQNilllNC TNVOCNNX

Респубпмк

О rI И С А Н И Е 771655

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.09.77 (21) 2529399/24

3 (51)M. Кл.

G 06 F 3!04 с присоединением заявки ¹â€”

Гесударстввнный камнтет (23) Приоритет— по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15,10,80. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 15 10 80 (53) УДК 681.14 (088.8) А. П. Королев, М. И. Лангбурд, А. А. Мелихов, А. В. Осипов и В. И, Перекатов (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ОБМЕНОМ

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к устройствам управления обменом между регистровой н оперативной памятью процессоров, работающих в мультипрограммном режиме и режиме разделения времени.

Известны устройства управления обменами, в которых требуется сохранение в оперативной памяти и восстановление в регистровую память служебной информации, необходимой для выпол нения отдельных программ, которая не должна стираться во время замены программ (1).

В данных.устройствах указанные действия выполняются посредством перехода на специаль15 ные подпрограммы записи в оперативную память или считывания в регистровую память, количество выполняемых команд, в которых определяется количеством слов служебнойинформации, по?0 еле чего выполняется прерванная программа с точки перехода. Аналогичным образом происходит обращение к подпрограммам из основной программы, 2

Такая организация хранения и восстайовления при замене программ требует значительных затрат времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство управления обменом, которое содержит приоритетное устройство, счетчик слов служебной информации, схему управления счетчиком и схему выработки управляющих сигналов (2).

Такое устройство неэффективно осушествляет подготовку подпрограмм, сопутствующих переключаемым программам. Кроме того, в этом устройстве используется дополнительная регистровая память с произвольным доступом, что трубет связи каждого дополнительного регистра с цепями записи и считывания вычислительного устройства через индивидуальные шины, для чего применяется система вентилей, управляемых сложным устройством управления обменом. Для обмена каждого дополнительного регистра с запоминающим устройством требуется два сигнала управления. Аналогично организован обмен регистров дополнительной и регистровой памяти.

Поскольку каждый регистр связан только с од771655 4 я памяти, вычислительного блока 6, оперативной памяти 7, блока 8 управления обменом. В состав вычислительного блока 6 входят узел 9 управления процессором, цепи 10 записи, цепи

11 считывания, коммутатор 12 адреса памяти. т В состав блока управления обменом входят узел 13 определения последовательности работ, приоритетный узел 14, дешифратор признака 15, регистр 16 базового адреса, коммутатор 1? ба111 зового адреса; в свою очередь, в узел 13 определения последовательности работ входят счетчик 18, элемент 19 управления счетчиком, элемент 20 формирования сигналов обмена.

В конкретном примере экономичной реализации обменов регистровой и дополнительной и- памяти каждый их регистр, содержащий слово, разбит на группы, например, по четыре разряP да в группе. Каждая группа выполнена на регистрах сдвига, Выход старшего разряда групр 20 пы регистров процессора соединен со сдвиговым входом соответствующей группы дополнитедьного регистра, а сдвигавый вход последне- го соединен с выходом старшего разряда группы регистра процессора, 25 В режиме "хранение" устройство работает следующим образом.

При появлении в основной программе команды "хранения" или при прерывании с необходимостью замены программ при обслуживании потока прерываний или требований на обработку узел 9 формирует сигналы обмена содержимого регистровой 1 и дополнительной 3 памяти, поступающие на входы управления сдвигом всех групп регистров регистровой 1 и дополнительной 3 памяти. Обмен во всех группах про исходит параллельно с последовательным сдви гом внутри группы, ним регистром процессора, то такая организаци является неэкономной.

Целью настоящего изобретения является сокращение оборудования.

Поставленная цель достигается тем, чта в уст ройство, содержащее приоритетный узел, элемен формирования сигналов обмена, счетчик, элемен управления счетчиком, причем первый и второй входы элемента формирования сигналов обмена являются> соответственно первым и вторым входом устройства, третий вход элемента формирования сигналов обмена соединен с выходом счетчика, четвертый вход элемента формирования сигналов обмена и первый вход элемента управления счетчиком соединены с выходом при оритетного узла, первый выход элемента форм рования сигналов обмена подключен к входу . приоритетного узла, второй выход элемента фо мирования сигналов обмена является первым выходом устройства, третий выход элемента фо мирования сигналов обмена подключен к второ му входу элемента управления счетчиком, выход которого соединен с входом счетчика, четвертый выход элемента формирования сигналов обмена является вторым выходом устройства, вход-выход приоритетного узла является выхо дом-входом устройства, дополнительно введены коммутатор базового адреса, регистр базового адреса, дешифратор признака, причем первый и второй входы коммутатора базового адреса яв ляются соответственно третьим и четвертым вх дами устройства, выход коммутатора базового адреса объединен с выходом счетчика и являет ся третьим выходом устройства, третий вход коммутатора базового адреса соединен с выходом регистра базового адреса, первый вход ко торого объединен с входом дешифратора признака и является пятым входом устройства, а второй вход регистра базового адреса объединен с третьим входом элемента управления счетчиком и подключен к первому выходу дешифра1 ора признака, второй вход которого подключен .к четвертому входу коммутатора базового адреса.

Таким образом, с цепями считывания и запи45 си вычислительного устройства связаны только соответственно входной и выходной регистры дополнительной памяти, что значительно уменьшает количество информационных шин. При этом ликвидируется система входных и выходных вентилей дополнительных регистров и связанная с ними часть устройства управления обменами.

На чертеже представлена структурная схема устройства управления обменом.

Устройство состоит из регистровой памяти 1, 55 регистров 2 регистровой памяти, дополнительной памяти 3, регистров 4 дополнительной памяти, разрядов 5 регистровой и дополнительной

Таким образом, при указанном разбиении регистров, полный обмен содержимого регистровой и дополнительной памяти производится за четыре такта вычислительной машины с помощью одного управляющего сигнала, длительность которого составляет тоже четыре такта, Регистры

4 дополнительной памяти при этом оказываются заполненными служебной информацией, которую необходимо сохранить при замене программ, а регистры 2 регистровой памяти заполнены служебной информацией программы, на которую будет передано управление, и вызванной из оперативной памяти 7 предшествующей командой

"восстановление", обслуживаемой прерыванием или требованием на обработку. Первое слово служебной информации переключаемой и заменяемой программ при этом должно находиться в нижнем регистре регистровой и выходном регистре дополнительной памяти, соответственно.

По окончании сигнала обмена, после заполнения дополнительной памяти. блок управления 8

771655 формирует сигнал запроса хранения, поступающий в узел 13 на элемент 20 формирования сигналов обмена, где запрос фиксируется. При этом элемент 20 сигналом через элемент 19 управления счетчиком обнуляет счетчик 18 (слов служебной информации) и формирует сигнал запуск хранения — восстановления, продолжающийся до полного завершения хранения, поступающий в приоритетный узел 14.

Одновременно узел 9 устанавливает базовый адрес сохраняемой служебной информации заменяемой программы и подает сигнальг управления, поступающие на коммутатор 12.

В приоритетном узле сигнал запуска хранения — восстановления конкурирует с про гимн запросами обращений к памяти, поступающими из вычислительного блока 6. При этом сигналу хранения — восстановления отдается низший приоритет, т.е. хранение — восстановление происходит в промежутки времени, когда процессор не обрашается к памяти 7.

Приоритетный узел 14 сообщает вычислительному блоку 6 о виде допущенного обратцения в память, открывая одновременно один из входов коммутатора 12 адреса памяти, выход которого связан с адресными входами цепями записи и считывания 11.

Если в конкретный момент времени нет обращений устройства к памяти и оно свободно для обрашений, то на вход цепи 10 и 11 посту пает адрес слова служебной информации с вы= ходов счетчика 18 и коммутатора 17. Одновременно запускается временная диаграмма обращения к памяти, находящаяся в узле 9.

При этом содержимое выходного регистра дополнительной памяти 3 через цепи записи 10 переписывается в ячейки памяти 7 с адресом, равным базовому адресу служебной информации, скоммутированному коммутаторами 17 и 12. о

После завершения работы памяти 7 узел 9 информирует приоритетный узел 14 о завершении операции обращения к запоминающему устройству. Узел 14, в свою очередь, информирует об этом элемент 19 управления счетчиком, который добавляет единицу к счетчику 18, а также элемент 20 формирования сигналов обмена, который вырабатывает сигнал управления, поступающий на вторые управляющие входы всех регистров 4 дополнительной памяти 3 и осуществляющий передачу содержимого всех регистров 4 на один регистр "вниз", благодаря тому, что выходы всех разрядов каждого "верхнего", регистра дополнительной памяти непосредственно соединены со входами следующего ("нижнего") регистра.

Аналогично осушествлявтся "хранение * всех ° следующих слов, находящихся в дополнительной памяти. При этом содержимое счетчика 18 поступае в элемент 20. Когда после очередного прибавления единицы к счетчику 18, его содержимое адресует последнее слово служебной информации, блок 20 вырабатывает сигнал запуска хранения восстановления и посылает в

S элемент 9 сигнал о завершении команды хранения.

Аналогично производится "восстановление" содержимого оегистровой памяти процессора с той разницей что запрос восстановления посылает узел 9 в элемент 19, а заполнение регистров 4 дополнительной памяти 3 производится через цепи считывания 11 вычислительного блока 6. Кроме того, сигнал обмена содержимого регистровой и дополнительной памяти вырабатывается узлом 9 после завершения заполнения всех регистров дополнительной памяти служеб- ной информацией, считанной из памяти. Подготовка сопутствуюших подпрограмм производится следующим образом. При наличии в одном

2о из слов, считанном из памяти 7 при "восстановлении" служебной информации программы, признака сопутствующей подпрограммы, дешифратор признака 15 вырабатывает сигнал, разрешающий прием базового адреса служебной инфор25 мации сопутствующей подпрограммы, содержащиеся в данном слове основной программы, на регистр базового адреса 16, и обнуляший через элемент 19 счетчик 18. Кроме того, дешифратор признака 15 коммутирует выходы

30 регистра 16 коммутатора 17.

Таким образом, на вход коммутатора 12 адреса памяти поступает адрес первого слова служебной информации сопутствующей подпрограммы, Далее устройство работает аналогично простому "восстановлению", заполняя регистры дополнительной памяти служебной информацией сопутствующей подпрограммы. Таким образом, не дожидаясь полного заполнения регистров дополнительной памяти служебной информацией заменяемой программы н пе начиная выполнение этой программы, устройство обсспечивает заполнение дополнительной памяти служебной информацией сопутствуюшей подпрограммы, как только на выходе цепей c штывания вычислительного устройства будет обнаружен признак сопутствующей подпрограммы.

Введение дешифратора признака, регистра и коммутатора базового адреса служебной информации позволяет значительно уменьшить время

S0 подготовки сонутствуюших подпрограмм, т.е. заполнения регистровой памяти процессора служебной информацией сопутствующих подпрограмм, сохраняемой в запоминающем устройстве во время замены программ.

Кроме того, использование регистровой паSS мяти конвейерного типа в качестве дополнительной памяти позволяет сократить логическое оборудование на реализацию дополнительHov памяти, уменьпп ть количество информа771655 ционнйх шин, связывающих цепи записи и считывания вычислительного устройства с дополнительной памятью в число раз, равное числу регистров дополнительной памяти, уменьшить разрядность шин, связывающих регистры регистровой и дополнительной памяти, до числа, равного числу групп, на которые разбит каждый регистр, упростить устройство управления обменами, сократить количество сигналов управления обменами всех регистров дополнительной и регистровой памяти до одного сигнала и сигналов обмена дополнительной памяти и запоминающего устройства также до одного сигнала.

Формула изобретения

Устройство управления обменом, содержащее приоритетный узел, элемент формирования 20 сигналов обмена, счетчик, элемент управления счетчиком, причем первый и второй входы эле. мента формирования сигналов обмена являются соответственно первым и вторым входом устройства, третий вход элемента формирования сигналов обмена соединен с выходом счетчика, четвертый вход элемента формирования сигналов обмена и первый вход элемента управления счетчиком соединены с выходом приоритетного узла .первый выход элемента формирования сигналов обмена подключен к входу приоритетного уз 1а второй выход элемента ,формирования сигналов обмена является первым выходом устройства, третий выход элемента формирования сигналов обмена подКлючен к второму входу элемента управления счетчиком, выход которого соединен с входом счетчика, четвертый выход элемента формирования сигналов обмена является вторым выходом устройства,. вход-выход приоритетного узла является выходом-входом устройства, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью сокращения оборудования и повышения быстродействия, в него введены коммутатор базового адреса, регистр базового адреса и дешифратор признака, причем первый и второй входы коммутатора базового адреса являются соответственно третьим и четвертым входами устройства, выход коммутатора базового адреса объединен с выходом счетчика и является третьим выходом устройства, третий вход коммутатора базового адреса соединен с выходом регистра базового адреса, первый вход. которого объединен со входом дешифратора признака и является пятым входом устройства, а второй вход регистра базового адреса объединен с третьим входом элемента управления счетчиком и подключен к первому выходу дешифратора признака, второй выход которого подключен к четвертому входу коммутатора базового адреса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коган Б. М., Каневский М. М. Цифровые вычислительные машины и системы. М., "Энергия", 1974.

2. Патент США И 3731810, кл. 340 — 172.5, 1974.

771655

Составитель А. Баранов

Техред Н. Граб Корректор т; птароши

Редаткор И. Шубина

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6699/61 Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Устройство управления обменом Устройство управления обменом Устройство управления обменом Устройство управления обменом Устройство управления обменом 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения плотности жидкости

Изобретение относится к устройствам телевизоров, имеющих формат изображения широкоэкранного соотношения сторон

Изобретение относится к различным вариантам схем автоматического переключения входного сигнала монитора

Изобретение относится к области компьютерной техники, преимущественно к ручному вводу данных в компьютер

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к конструкции клавиатур для ввода информации

Изобретение относится к устройствам многоцелевых оптических клавиатур, представляющим широкое разнообразие вводов клавиш

Изобретение относится к осуществлению виртуальной реальности или телереальности

Изобретение относится к устройству и способу управления работой канала данных отображения (ДДС) монитора

Изобретение относится к устройствам ввода, таким, как клавиатура, и может быть использовано для пишущей машинки, компьютера и других аналогичных устройств

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в информационно-управляющих автоматизированных системах
Наверх