Устройство для обмена информацией между цифровой вычислительной машиной и внешними устройствами

Устройство для обмена информацией между цифровой вычислительной машиной и внешними устройствами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ МЕЖДУ ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ММОИНОЙ И ВНШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ по авт,св. 907537, отличающееся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат за счет уменьшения количества линий связи , в него введены шифратор адреса и N блоков селекции внешних запросов , каждый из которых содержит два элемента И, элемент задержки и элемент НЕ, причем в 1 -м блоке селекции вваиних запросов

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(Я) G. 06 F, 3 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЕРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHCNViY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) 907537 .(21) 3491863/18-24 (22) 10.09.82 .(46) 23.12.83. Бюл. 9 47 (72) В.П . Хельвас (53) 681,325(088.8) (56) l. Авторское свидетельство СССР

Р 907537, кл. G 06 Р 3/04, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ МЕЖДУ ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ И ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ по авт.св. Р 907537, о т л ичаюш ее с i тем, что, с целью сокрашения аппаратурных затрат за счет уменьшения количества линий связи, в него введены шифратор адреса и N блоков селекции внешних запросов, .каждый из которых содержит два элемента И, элемент задержки и элемент НЕ, причем в i -м блоке селекции внешних запросов (=.l,N ) первый вход первого элемента И соединен с (-м входом запроса устройства, с входом элемента задержки и через элемент НЕ с первьм входом второго элемента И, выход элемента задержки соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы кото- рых подключены соответственно к первым входам блока подготовки канала и блока обработки запросов -го канала, первый выход блока управления i -го канала соединен с -м входом шифратора адреса, группа .@

C выходов которого является адресным выходом устройства.

1062681

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь.— зовано в вычислительных системах.

По основному авт.св. 9 907537 известно устройство для обмена инФормацией между ЦВМ и внешними устройствами, содержащее регистр информации, блок синхронизации, шифратор, элемент ИЛИ и К каналов обмена, каждый из которых содержит. блок подготовки канала, блок обработки за- 10 просов, блок управления, счетчики количества слов и текущего адреса, информационные вход и выход регистра информации являются соответственно информационными входом и вы- 15 ходом устройства, а управляющий вход соединен с синхронизирующим входом устройства и входом блока синхронизации, в каждом канале обмена группа входов блока обработки запросов соединена с группой выходов блока синхронизации, первый вход является соответствующим входом из группы входов запроса устройства,а первый, ízapoA и третий выходы соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления, четвертый вхоц которого является соответственно входом из группы входов признака направления передачи устройства, первый выход соединен с соответствующим выходом группы выходов опроса устройства и входом из первой группы входов блока синхронизации, а пятый вход — с первым выходом блока подготовки канала, пер- 35 вый вход которого является входом из группы входов признака начала массива устройства, группа входов блока подготовки канала соединена с группой входов блока управления и 40 группой выходов блока синхронизации, второй и третий входы и первый и второй выходы — соответственно с первым и вторым выходами и третьим и вторым входами блока обработки за- 45 просов, четвертый вход которого соединен с входом признака отработки иепрограммированной команды устройства, третий выход блока подготовки какала соединен с первыми входами 5О счетчиков текущего адреса и количества слов, вторые входы которых подключены к второму выходу блока управления, третьим выходом соединенного с третьим входом счетчика теку-.. щего адреса, группа выходов шифратора и группа выходов счетчиков те:<уще "o адреса каналов обмена является группой выходов непрограммированной команды устройства, первая группа входов, шифратора соединена бО с второй группой входов блока синхронизации и группой входов признака направления передачи устройства, вторая группа входов - с четвертыми выходами блоков подготовки каналов, б5 а третья группа входов. с первыми выходами блоков обработки запросов и группой входов элемента ИЛИ, группы входов счетчиков количества слов и счетчиков текущего адреса соединены с группвй информационных входов устройства, выход элемента ИЛИ является выходом признака приостановки программы устройства, пятый вход блока обработки запросов 1 -го канала обмена (j= 1 N ) соединен с первым выходом блока обработки запросов i --го канала .обмена (1) .

Недостатком устройства являются большие затраты аппаратуры из-за большого количества линий связи с внещними устройствами. В этом устройстве подключение внешних устройств к каждому каналу обмена осуществляется с помощью четырех линий связи.

С увеличением каналов обмена пропорционально увеличивается количество линий связи. Поскольку организация сопряжения известного устройства с внешними устройствами обеспечивается с помощью магистральных передатчиков, приемников и кабельных линий связи, то указанные обстоятельства влекут существенное увеличение оборудования вычислительной системы с увеличением к эличества внешних устройств.

Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат за счет уменьшения количества линий связи между устройством и внешними устрой-ствами.

Поставленная цель дос игается тем, что в устройство введены шифра . тор адреса и Я блоков селекции внешних запросов, каждый из которых содержит два элемента И, элемент задержки и элемент НЕ, причем в < -м бло1<е селекции внешних запросов (j= 1,Н ) первый вход первого элемента

И соединен с -м входом запроса устройства, с входом элемента задержки и через элемент НЕ с первым входом второго элемента И, выход элемента задержки соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к первым входам блока подготовки канала и блока обработки запросов

j -го канала, первый выход блока управления i -го канала соединен с -м входом шифратора адреса, группа выходов которого является адресным выходом устройства.

На фиг,l представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема блока селекции внешних запросов; на фиг.3 яременная диаграмма его работы; на

Фиг.4 - схема блока синхронизации; на фиг.5 — временна диаграмма его работы; на фиг .6 — схемы блока подго1062681

Подготовка канала к обмену и управление темпом передачи отдельных слов массива осуществляется сигналами внешних запросов Вн. Зп, котовки канала, блока обработки запросов и блока управления.

Устройство содержит (фиг ° 1) блоки

1 селекции внешних запросов, шифратор 2 адреса, регистр 3 информации, блок 4 синхронизации, шифратор 5, элемент.ИЛИ 6, каналы 7 обмена, каждый из которых содержит блок 8 подготовки канала, блок 9 обработки запросов, блок 10 управления, счетчик

ll количества слов, счетчик 12 текущего адреса.

На фиг.l обозначены также шина

13 приема кода в счетчики, шина 14 признака непрограммированной команды ввода-вывода (ПНКВв-В), шина 15 15 модификации счетчиков, шина 16 за. проса управляющего слова, шина 17 блокировки, шина 18 формирования сигнала приема кода в счетчики, шина 19 управления, шина 20 выдачи .кода счетчика текущего адреса, шина

21 признака отработки непрограммированной команды, шина 22 группы выходов непрограммированной команды устройства, шина 23 формирования сигнала Нач.массива, шина 24 формирования сигнала Запрос, шина 25 признака управляющего слова, шина 26 опроса внешних устройств.

Блок 1 селекции внешних запросов содержит (фиг.2) элемент 27 задержки, элемент НЕ 28 и элементы И 29 и 30.

Блок 4 синхронизации содержит четыре элемента И 31 — 34, элемент .И-ИЛИ 35, элемент ИЛИ 36, триггер

37, счетчик 38, распределитель 39 импульсов, генератор 40 (фиг.4) .

Блок 8 подготовки канала содержит (фиг.б) триггеры 41 и 42, элементы И 43-45. 40

Блок 9 обработки запросов содержит (фиг.б) триггеры 46-49, элементы И 50-52, элемент НЕ 53.

Блок 10 управления содержит (фиг.б) элементы И 54-57, элемент 45

ИЛИ 58, элемент НЕ 59.

Устройство работает следующим образом.

Для обеспечения работы устройства за каждым каналом в оперативной 50 памяти (ОЗУ) ЦВМ закрепляется ячейка, в которой хранится управляющее слово канала, содержащее характеристику передаваемого массива информации (количество слов и начальный адрес). Из внешнего устройства (ВУ) на входы шифратора 5 и блока 10 выдается потенциал ПВв-В, определяющий направление передачи массива информации. (из ОЗУ ЦВМ в ВУ, или наоборот) . торые поступают от ВУ на вход блока

1 соответствующего канала обмена.

Сигнал запроса на подготовку канала к обмену отличается от сигнала запроса на передачу очередного слова массива информации своей. длительности. Селекцию сигналов запросов осуществляет блок 1, который из поступившего сигнала формирует либо сигнал Нач.массива, которым осуществляется подготовка соответствующего канала к обмену, либо сигнал Запрос, которым инициируется передача очередного слова информации. Сигнал Нач.массива формируется в блоке 1 на выходе элемента

И 29, на первый вход которого сигнал внешнего запроса поступает непосред ственно, а на втЬрой.вход — будучи задержанным на элементе 27 задержки на величину ц + ь, Сигнал Запрос формируется в блоке 1 на выходе элемента И 30, на первый вход которого сигнал внешнего запроса поступает через элемент

НЕ 28, а на второй — через элемент

27 задержки задержанным на величину и

" eg

Время задержки сигнала на элементе

27 должно составлять и -wl л

" а4 Зп « где Т д — длительность сигнала Запрос и.

Ь i — максимальное расширение сигнала Запрос при его передаче по кабельной линии связи, При этом длительность сигнала Нач.массива на входе блока 1 должна составлять л -л и нм = "Нм" "ЪаД 4 " где — минимально допутимая длинм тельность сигнала на шине

23.

С точки зрения простоты формирования сигнала Вн.Зп во внешнем устройстве целесообразно принять

Т„„=2 Т1д °

Сигнал Вн.Зп. (типа Нач. массива ) через блок 1 по шине 23 поступает в блок 8, где фиксируется триггерами 41 и 42. Тот же сигнал по.шине 24 поступает в блок9 и фиксируется там триггером 46. Выходным потенциалом с нулевого выхода триггера 42 на элементе И 50 блокируется выходной сигнал триггера 46, а также запрещается формирование управляющих сигналов блоком 10. Потенциалами с единичных выходов триггеров 41 и 42 через элемент И 44 устанавливается в единичное состояние триггер 47 и через элемент И 51 (при.наличии на его втором входе разрешающего потенциала от канала высшего уровня приоритета) выдается сигнал Сиги.

1062681

Признаком направления передачи информации ПВВ-В на элементах

И 31 и 32 разрешается прохождение сигнала Опрос ВУ, который, будучи простробированным через элемент

ИЛИ 36, устанавливает. в единичное состояние триггер 37, отключая при этом от распределителя 39 импульсов синхросигналы ГИ2 и подключая их к счетному входу счетчика 38. При этом

НКвв-H, который блокирует работу каналов более низкого приоритета, поступает на вход шифратора 5 и через элемент ИЛИ 6 поступает в ЦВМ как сигнал внешнего запроса типа Приостановка . Одновременно сигнал Сигн.НКвв-I3 на элементе И 43 формирует сигнал Пусл, поступающий на шифратор 5, на выходе которого формируется непрограммированная команда вывода управляющего слова, по- Я ступающая по шинам 22 на вход ЦВМ.

После приема внешнего запроса из ЦВМ по шине 21 выдается сигнал НК отраб., и по группе информационных шин Инф. ЦВМ выдается управляющее15 слово. Сигналом НКотраб. разрешается запись сигнала Сигн,НКвв-В через элемент И 52 в триггер 48 и затем в триггер 49, а также разрешается сброс триггера 47. Элемент И 52 и. 2р триггеры 48 и 49 обеспечивают задержку и синхронизацию с тактами ЦВМ

" внешнего запроса. Выходным сигналом триггера 49 на элементе И 45 формируется сигнал "ПКС," и сбрасывается григгер 42, а выходным сигналом триггера 48 сбрасывается триггер 47, Сигналом : "ПКС ." на шине 13 производится запись управляющего слова в счетчики 11 и 12, После сброса триг30

«ñ:.Iç=. 42 в триггер 47 переписываетая ,«роз элемент И 50 запрос, зафикси>о:.анный в триггере 46, и затем на э .åìåíòå И 51 формируется сигнал Сигtr.HÊââ-В (при наличии на его первом входе разрешающего сигнала от канала высшего приоритета). Этот сигнал поступает в блоки 9 всех каналов более низкого уровня приорите. а и блокирует их работу, Одновремен..о сигнал Сигн.НКвв-В поступает 4р па шифратор 5 в ЦВМ (как сигнал запроса типа Приостановка ) и на

=-".îä блока 10, на элементе И 57 которого формируется сигнал "ВКС !, обеспечивающий выдачу со счетчика 45

12 на вход ЦВМ кода адреса непрограммированной команды, код операции которой поступает с выхода шифратора . После приема кода непрограммнрованной команды в ЦАМ выходным сигналом с триггера 48 на элементе

И 56 формируется сигнал "+1C ", которым увеличивается на единицу код в счетчике 12 и уменьшается на единицу код в счетчике 11, т.е. про- 55 изводится подготовка счетчиков к передаче следующего слова, После при.=-ма непрограммированной команды

ЦВМ производит выдачу (если ПВВ-В соответствует выводу) первого слова информации, оцновременно с которым на элементах И 54 и ИЛИ 58 блока 10 управления формируется и выдаатся сигнал Опрос ВУ, поступающий по шине ?6 на вход шифратора 2, которым этот си" íàë кодируется, и по группе б5 шин Код опроса ВУ адресного. выхода код ВУ поступает во внешнее устройство. При вводе информации в

ОЗУ ЦВМ от ВУ на элементах И 55 и

ИЛИ 58 формируется сигнал синхронизации Опрос ВУ, который кодируется на шифраторе 2, и этот код поступает,в соответствующий датчик информации. Аппаратурой датчика этот код расшифровывается и производится передача информации по шинам Инф.

ВУ на вход регистра 3 информации.

Информация от Ву сопровождается сигналом Синхр ° ВУ,которым эта информация записывается в регистр 3 и с него принимается в ОЗУ ЦВМ. Время между выдачей в датчик информации Кода опроса ВУ и получением от датчика информации должно быть не более определенной, фиксированной величины (при принятых временных соотношениях эта величина составляет семь рабочих тактов) .

Если через установленное время от датчика не поступила информация (по причине большего расстояния до него, его невысокого быстродействия и т. п.), то возникает рассогласование между временной диаграммой ЦВМ и работой ВУ.

Блок 4 синхронизации (фиг.4 и 5) работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик 38 и триггер 37 установлены в нулевое состояние, Потенциалом с выходов триггера 37 через элемент И 34 разрешено поступление импульсов ГИ 2 с выхода генератора 40 на вход распределителя 39 импульсов, а через элемент И 33 запрещено поступление импульсов на вход счетчика 38.

Таким образом, в исходном состоянии на выходе распределителя 39 формируется последовательность тактовых сигналов ТИ1-ТИ8 с периодом повторения, определявмым периодом выходных сигналов ГИ1 и ГИ2 генератора 40. При этом тактовые сигналы с четными номерами формируются от импульсов ГИ2, а нечетные — от импульсов ГИ1. В данном режиме работы блока выполняются все операции ЦВМ за исключением операци-.i ввода. В операции непрограммированного ввода информация на входе ЦВМ должна быть установлена не позднее импульсов

ТИ2.

1062681 последним на выходе распределителя формируется тактовый импульс ТИ 5.

Триггер 37 сбрасывается сигналом Синхр.BY, простробированным на элементе И-ИЛИ.35 синхросигналом.

После сброса триггера 37 .на вход распределителя через элемент И 34 разрешается прохождение синхроимпульсов ГИ2, и распределителем формируется тактовый импульс ТИ6 и все последующие. Таким образом, длительность 10 такта ТИ5 соответствует ад (фиг.5), т.е. работа распределителя 39 импульсов приостанавливается на время опроса датчика информации и запускается, когда на входе ЦВМ 35 установлена информация для ввода.

Поскольку триггер 37 сбрасывается сигналом Синхр.ВУ, формируемым в ВУ, а до поступления этого сигнала работа ЦВМ фактически приостановлена, то существует опасность останова ЦВМ при отказе одного из ВУ или линии передачи этого сигнала между

ВУ и ЦВМ. Для устранения подобного случая счетчик 38 подсчитывает синхросигналы ГИ2 с момента выдачи из блока 10 сигнала Опрос ВУ и до получения от Ву сигнала Синх.

ВУ . Емкость счетчика .рассчитывается на максимальное время обмена.

Если в течение этого времени от ВУ не поступит сигнал Синхр. ВУ, то сигналом с выхода счетчика сбрасывается триггер .37, восстанавливается работа распределителя 39 импульсов, а операция ввода информации от неисправного датчика заканчиваетея вводом нулевого кода, т.е. информация неисправных датчиков не принимается.

Таким образом,.количество линий связи в устройстве существенно меньше, чем в известном. Сокращение линий связи ведет к .сокращению аппаратуры вычислительной системы за счет уменьшения количества магистральных передатчиков и приемников, уменьшение же количества проводов в кабелях ведет к снижению стоимости кабельнбй сети вычислительной системы.

1062681

1062681

Ти.п

Be. 3e

ЙаИ г аг зГ

ЮихаИ77

Нач. naceula

Зап ос

/7/2

ГИ!

7И

062681

I

t

I

1

I

l Э р

ВНИИПИ Заказ 10218/49 Тираж 706 Подписное

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