Многоканальное устройство для подключения абонентов к шинам общей магистрали

Многоканальное устройство для подключения абонентов к шинам общей магистрали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь-. зовано для организации приоритетного подключения абонентов к шинам общей магистрали. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет последовательно-параллельной (Л с со 4 СЛ СО О5 14)

СОК)З СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 06 F 9/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4105352/24 — 24 (22) 04.06.86 (46) 15. 10.87. Бюл. ¹ 38 (72) А.М. Макарчук, О.И.Кретинин и Ю.В. Адаменко (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 731438, кл, С 06 F 9/46, 1977.

Авторское свидетельство СССР №- 1072046, кл. С 06 F 9/46, 1982.

„„Я0„„1345196 A 2 (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ .ПОДКЛЮЧЕНИЯ АБОНЕНТОВ К ШИНАМ ОБЩЕ1»

МАГИСТРАЛИ (57) Изобретение относится к вычисли тельной технике и может быть исполь-, зовано для организации приоритетного подключения абонентов к шинам общей магистрали. Цель изобретения повышение быстродействия устройства за счет последовательно-параллельной

134 5196 передачи адресов абонентов по шинам общей магистрали. Многоканальное уст ройство для подключения абонентов к шинам общей магистрали содержит блок контроля 10 и каналы 11, каждый из которых содержит пять мультиплексоров 20 — 205, два регистра 14, 15, счетчик 13, демультиплексор 19, три триггера 16-18, четыре элемента ИЛИ

29-32, пять элементов И 23-27, два элемента НЕ 2 1-22, Блок контроля содержит две группы счетчиков, две группы триггеров, две группы элементов и

2 ков 36 — 36„, группу счетчиков 37„—

37 группу однонаправленных элемен тов (диодов) 38„. — 38, группу триггеров . 39, — 39,, группу элементов И

5 40, — 40„.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все шины свободны, т.е. на них имеет место нулевой потенциал, триггеры 39„ — 39 и

ЗЗ вЂ” 33 опрокинуты в "0", счетчики

36Ä вЂ” 36 „и 37 — 37„сброшены в "0", в каждом канале триггеры 16 и 17, регистры 14 и 15 находятся в нулевом

16 состоянии, а триггер 18 — в единичном, счетчик 13 может находиться в люлюбом из N состояний, причем число разрядов счетчика 1 = (1ор И 1. Каждое состояние счетчика 13 определяет кон-

20 такт канала с одной из шин общей магистрали через мультиплексоры 20)-20 и демультиплексор 19, так как они в каждом канале выполняют функцию электронных коммутаторов и работают син26 хронно. Число состояний счетчика 13 задается его модулем счета и равно числу шин в общей магистрали, Если счетчик 13 находится в состоянии i то на выходе каждого мультиплексора

30 будут повторяться сигналы с его i-ro входа.и на 1-том выходе демультиплексора с I. шиной из общей магистрали будут повторяться сигналы с его входа, если счетчик 13 переходит из состояния i в i+1, то мультиплексоры и демультиплексор этого канала выведут канал из контакта с 1;шиной и переключает его на шину 1;,„ .

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для организации приоритетного подключения абонентов к шинам общей магистрали.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства за счет последовательно-параллельной передачи адресов абонентов по шинам общей магистрали, число которых не определяется разрядностью адреса, передаваемого абонентом.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема блока контроля за состоянием шин.

Устройство (фиг. 1) содержит группу 1„ — 1 (N — число шин) шин общей магистрали, группу запросных входов

2, — 2 (k — число каналов устройства), 3 3, группы BbIXO+OB

4„— 4, 5 — 5„, блока контроля за состоянием шин, выход 6 блока контроля, группы выходов 7, — 7, 8 — 8ц, 9„ — 9 блока контроля за состоянием шйн, блок 10 контроля за состоянием шин, группу каналов 11 — 1ff,, группу входов 12 — 12 для k-го канала (m —

1k tn% разрядность адреса абонента), каждый канал содержит счетчик 13, регистры

14, 15, триггеры 16 — 18,демультиплек-сор 19, мультиплексоры 20 - 20, элементы НЕ 2 1, 22, И 23 — 27, схему 28 сравнения, элементы ИЛИ 29 — 32.

Блок 10 контроля (фиг. 2) включает группу триггеров 33, — 33, генератор 34 тактовых импульсов, группу элементов И 35„ — 35, группу счетчигруппу однонаправленных элементов и генератор тактовых импульсов. Оно позволяет анализировать состояние шин общей магистрали, осуществлять поиск каналами свободных шин и подключаться к ним согласно приоритету. Использование многошинной магистрали по сравнению с одношинной позволяет увеличить скорость передачи информации, уменьшить время ожидания абонентом на подключение к общей магистрали, повысить отказоустойчивость системы в целом. 2 ил.

3 1 34 5

Обратиться для подключения шинам общей магистрали — то значит записать в любой свободный канал передаваемый двоичный код и подать на него им5 пульс запроса. Передаваемый двоичный код (адрес) параллельно записывается в регистр 15 через кодовые входы канала и затем в регистр 14, так как на его входе 1 Разрешение записи" при- 10 сутствует единичный потенциал, который поступает с инверсного выхода триггера 17 через элемент ИЛИ 30.

Пусть к устройству обращаются для подключения к шинам общей магистрали несколько абонентов одновременно, т.е, после записи в нескольких каналах передаваемых абонентами адресов, тогда на запросные входы этих каналов одновременно поступают импульсы запроса и записываются в каждом канале в триггер 16.Пусть счетчики 13 каналов, в которые поступили импульсы запроса, находятся в состоянии и обеспечивают контакт каналов с 1,. шиной, После записи "1" в триггер 16 в каждом канале на выходе элемента

И 23 формируется единичный потенциал, тогда и на два других его входа поступают "1" с элемента НЕ 21, инверти11

30 рующего 0, передаваемый на его вход с 1, шины через мультиплексор 20 и с инвертирующего выхода триггера 33„ через мультиплексор 20, Наличие "1" на выходе элемента И 23 приводит к установке в "1" триггера -17 первым же тактовым импульсом с выхода генератора 34 тактовых импульсов блока контроля, соединенного со счетным входом триггера 17. После записи "1" в триггер 17, он инвертирующим выходом через элемент ИЛИ 30 на вход разрешения записи регистра 14 подает запрешающий нулевой потенциал, а прямым выходом на элемент И 27 дает разрешение на выдачу первого бита пере- 45 даваемого адреса через демультиплексар 19 на 1. шину (передаваемый дво1 ичный код должен обязательно иметь в старшем разряде единичный бит и в младшем разряде — нулевой бит инфор- 50 мации, т.е. смысловая передаваемая информация занимает (тп-2) из m . разрядов), Одновременное поступление на

1 шину единичных битов старших разрядов передаваемых адресов приводит 55 к установлению в ней результирующего потенциала "монтажного ИЛИ", что вызывает установку триггера 33 - в единичное состояние и, следовательно, разре96 шает прохожпение т;lKTQBblx импульсов через элемент И 35. на счетный вход

1 счетчика 36;, который считает время нахождения в 1. шине одного бита ин1 формации, счетчик 37; считает время, необходимое для освобождения 1, шины

1 абонентом. Кроме того, при установле-, нии на 1; шине результирующего по тенциала с помощью схемы 28 сравнения, соединенной с 1. шиной через

1 мультиплексор 20Ä, осуществляется сравнение бита, передаваемого абонентом, и бита, который находится в 1. шине. Время распространения пе1 реднего фронта каждого бита в шине учитывается счетчиком 36, на первом в информационном выходе которого формируется импульс через промежуток времени, который выбирается несколько большим времени переходных процессов в шине. Если потенциал бита совпадает с потенциалом в шине,то на выходе схемы 28 сравнения формируется "1" и импульсом в шине, то на выходе схемы 28 сравнения формируется "1 1 и импульсом с первого информационного выхода счетчика 36„. через мультиплексор 20 и элемент ИЛИ 29 подтверждается единичное состояние триггера 18, который разрешает выдачу следующего бита информации в 1 шину через элемент

И 27 и демультиплексор 19. Выдача следующего бита адреса осуществляется сдвигом информации в регистре 14 импульсом со второго информационного выхода счетчика 36 через мультиплексор 20,элемент И 26, на втором входе которого присутствует единичный потенциал с прямого выхода триггера 18. После установления потенциала последующего бита, передаваемого в 1 шину, схема 28 сравнения сравнивает передаваемый бит и бит, находящийся в данный момент времени в 1 °

1 шине,а импульсом с первого информационного выхода счетчика 36 в триггер

18 записывается результат, сравнения, Если все биты адреса абонента совпадают с битами в 1. шине в момент фор1 мирования импульсов на первом информационном выходе счетчика 36., то

1 данный абонент имеет самый высокий приоритет на подключение к шине 1 и является единственным абонентом, подключенным к 1. шине, В момент

1 сравнения самых младших разрядов передаваемого адреса триггер 18 у данного абонента по-прежнему остается в единичном состоянии, и после формиро13451 1 вания последнего импульса на втором информационном выходе счетчика 36 в регистре 14 будут находиться все

"0", а счетчик 37, подсчитав чисI .) ло импульсов счетчика 36, т. е. число переданных битов, устанавливает триггеры 33;, 16 и 17 в "0", а триггер 18 — в "1", т.е, запрос на подключение абонента к шинам общей магистрали будет снят и канал перейдет в ожидание.

Если в процессе сравнения бита передаваемого адреса и бита, находящегося в 11 шине, оказывается, что

16 они не совпадают, то на выходе схемы

28 сравнения появляется "0", который с приходом импульса с первого информационного выхода счетчика 36 запи1 сывается в триггер 18, который самоблокируется через элемент И 24, запре20 щая выдачу информации из регистра 1 через элемент И 27 и ее сцвиг через элемент И 26, а инверсным выходом разрешает через элемент ИЛИ 30 перезапись

26 передаваемого адреса из регистра 15 и через элемент И 25 переводит счетчик 13 из i — ro в (з.+1)-е состояние, так как на втором входе элемента И 25 также присутствует единичный потенциал, который образуется сразу после окончания тактового импульса с первого информационного выхода счетчика

36, сбросившего триггер 18 в "0", ° 1

С переходом счетчика 13 в (i+1)-е состояние мультиплексоры 20, — 20> и 35 демультиплексор 19 переключаются и обеспечивают кочтакт канала уже с

1, шиной.

1+1

Пусть после переключения канала на

1 шину она оказывается занятой

1 1 другим абонентом, т,е, с инверсного выхода триггера 33;,, поступает "0" через мультиплексор 20, который не изменит состояние счетчика 13 до прихода импульса с первого информацион- 45 ного выхода счетчика 36;+„ „ С поступлением импульса с первого информационного выхода счетчика 36;„ через элементы ИЛИ 29 и НЕ 22 на втором входе элемента И 25 образуется "0", что 60 приводит к сбросу единичного потенциала на входе счетчика. 13, а с его окончанием на втором входе элемента

И 25 появляется "1", что приводит к изменению состояния счетчика 13 из

i+1 в i+2, а это означает переключение канала íà 1;,. шину через мультйплексоры 20, — 20, и демультиплексор 19. Если 1;. шина оказывается

6 б также занятой, тс канал аналогичным образом переключе.ется на 1 шину и т,д.

Пусть >

32 и ?9 на управляющий и вход установ ки в "1" триггера 18 поступает единичный потенциал, который записывает в него "1", Установка триггера 18 в

"1" приводит к разрешению передачи первого бита информации из регистра

14 через элемент И 27 и демультиплексор 19 на 1;„„ шину и сдвигу информации через элемент И 26 импульсами со второго информационного выхода счетчика 36;+,, Инверсным выходом триггера 18 через элемент ИЛИ 30 уст-навливает на первом входе элемента И 25 "0", который запрещает изменение состояния счетчика

13 импульсами с первого информационного выхода счетчика 36,qj,, Таким образом, нахождением свободной шины и с установкой триггера 18 в "1" начинается описанный процесс определения приоритета на подключение канала к

1 „, шине. + 1с

Пусть канал в процессе поиска свободной шины на (i+1) ì шаге переключается на 1;+ шину в момент, когда счетчик 37;+ формирует на своем выходе импульс, сигнализирующий об окончании обслуживания абонента в 1;, шине. Этот импульс не изменит состояния триггера 16, так как в данный момент на его управляющем входе, соединенном с выходом триггера 18, присутствует нулевой потенциал, и установит триггеры 33„ и 17 в нулевое состояние, а.триггер 18 — в единичное. Но с приходом тактового импульса на счетчный вход триггера 17 с генера-. тора Зч тактовых импульсов он вновь устанавливается в единичное состояние и разрешает передачу первого бита информации из регистра 14 в 1 шину.

jФ(Пусть канал в определенньж момент времени контактирует с 1;, шиной, которая является свободной, и в него не поступает импульса запроса на подключение абонента к шинам общей магистрали, Тогда с поступлением в 1;,„ шину первых единичных битов адресов, передаваемых абснентами через другие каналы„ контактирующие с 1; „ шиной, на 1;„ шине устанавливается резуль7 13 451 тирующий потенциал "монтажного ИЛИ", который сравнивается в схеме 28 сравнения с "0" на выходе элемента И 27.

Так как сравниваемые потенциалы не

5 равны, то на выходе схемы 28 сравнения появляется "0", который через элемент И 24 с приходом импульса с первого информационного выхода счетчика 36. на управляющий вход триггера 18 записывается в триггер 18, инверсный выход которого единичным сигналом через элементы ИЛИ 30 и И 25 переводит счетчик 13 в состояние i+

+m+1, т,е, канал переключается íà i

1;„ „ шину. Если 1 + шина

1+ !!!+! свободна, то, переключившись на нее. канал перейдет в ожидание, а если за. нята, то произойдет дальнейшее переключение канала на 1 „,, шину и т.д.

Таким образом, в устройстве обеспечивается постоянный поиск каналами свободных шин независимого от того, поступили ли на них импульсы запроса или нет. Если импульс запроса посту в пает на канал в момент поиска им своI бодной шины, то он записывается в триггер 16 и не влияет на работу канала до момента подключения его к свободной шине, после чего с подключением к свободной шине начнется процесс выдачи каналом информации в эту шину.

Рассмотрим, как изменится работа устройства при отказе одной из шин 35 общей магистрали вследствие ее обрыва за пределами этого многоканального устройства, Пусть происходит отказ

1 шины, тогда на 3 вход блока

3 контроля за состоянием шин поступит 40 единичный сигнал, сигнализирующий об отказе 1 шины, и запишется в триг)

rep 39., инверсный выход которого запретит поступление импульсов с выхода счетчика 37 на каналы устройст- 45

1 !! ll ва и вход установки в "0 триггера

33, а прямой выход устанавливает

У через диод 38 на 1. шине постоян„) 3 ный единичный потенциал, который приводит к тому, что каналы, продолжаю- 5О щие ложную" поразрядную передачу адресов абонентов в процессе определения приоритета на подключение, сравнивают передаваемый бит с единичным потенциалом в 1. шине с помощью 55

J схемы 28 сравнения и переключаются на 1.

j+! шину как только передаУ ваемый бит не совпадает с потенциалом в 1; шине, а так как в шине

96 постоянный единичный потенциал, а в передаваемых каналами адресах в последних разрядах нулевые биты, не считая предыдуших разрядов адресов, то все эти каналы описанным способом переключаются с 1.+х шины на 1 -ю.

J )Ф!

Таким образом, если отказ шины происходит в момент времени, когда в ней идет процесс определения приоритета на подключение, то потери информации не происходит, так как каналы, не закончив передачу адреса, переключаются с 1, шины на 1 . -ю. Если

1Ф отказ 1 шины происходит в момент, ) когда она свободна, то единичный потенциал с прямого выхода триггера

31 через диод 38 .установит триг) гер 33 . в единичное состояние и поступйт на 1. шину, что приведет к

J переключению каналов, в которые не поступили импульсы запроса, с 1 шины

1 на 1;, -ю. Аналогичные процессы в устройстве повторятся и при отказе других шин обц!ей магистрали. При даль. нейшей работе устройства для всех каналов отказавшие шины являются занятыми и подключение к ним не происхо- дит, Постоянная занятость отказавших шин обеспечивается тем, что в них постоянно присутствуют единичные потенциалы, тем. что отсутствуют импчль. сы с выходов счетчиков 37., 37 отказавших шин и поэтому йе происходит сброс триггеров 33., 33 „., l отказавших шин 1, 1;, „,... в

r 3 нулевое состояние после заполнения емкости счетчиков 37., 37 -, Таким образом, при отказе шин общей магистрали, вплоть до последней оставшейся, функционирование системы не нарушается, достоверность передаваемой информации сохраняется, так как обслуживание абонентов продолжается через работоспособные шины.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Многоканальное устройство для подключения абонентов к шинам общей магистрали, содержащее каналы, каждый из которых содержит первый, второй и третий триггеры, первый, второй, третий и четвертый элементы И, первый регистр, схему сравнения, первый элемент HE счетчик, причем выход первого элемента НЕ соединен с первым входом первого элемента И,второй вход которого соединен с выходом первого триггера, единичный вход которого со1 1и. э 1 36 единен с запросным входом канала, выход схемы сравнения соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с информационным

5 входом второго триггера, единичный выход третьего триггера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом старшего разряда первого регистра, прямой выход второго триггера соединен с вторым входом второго элемента И и с третьим входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства за счет последовательно-параллельной передачи адресов по общей магистрали, в него введен блок контроля, состоящий из двух групп триггеров, группа однонаправленных элементов, генератор тактовых импульсов, две группы элементов И, две группы счетчиков, а в каждый канал введены пятый элемент И, первый, второй, третий, четвертый элементы

ИЛИ, второй регистр, второй элемент

НЕ, первый, второй, третий, четвер-. тый и пятый мультиплексоры, демультиплексор, причем группа информационных входов первого регистра соединена с,группой выходов второго регистра, группа информационных входов которого подключена к кодовым входам канала, нулевой вход первого триггера соединен с нулевым входом третье-го триггера, с выходом первого мультиплексора, с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом второго тригге-4" ра, прямой выход которого соединен с первым входом четвертого элемента

И, с первым входом второго элемента

ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом первого триггера, вто — 45 рой вход второго элемента ИЛИ соединен с единичным входом первого тригге ра, выход третьего элемента И соединен с входом демультиплексора,второй вход схемы сравнения соединен с вхо- 50 дом первого элемента НЕ и с выходом второго мультиплексора, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с третьим входом первого элемента И, с выходом третьего мультиплексора и с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого мультиплексора, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом второго элемента 11Е и с управляющим |эходом второго триггера. инверсный выход которого соединен с первым1 входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с инверсным выходом третьего . триггера, а выход четвертого элемента ИЛИ соединен с входом разрешенИя записи первого регистра, с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом втсрого элемента НЕ, выход пятого. элемента И соединен со счетным входом счетчика, группы выходов которого соединены с группой управляющих входов всех мультиплексо— ров данного канала и группой управляющих входов демультиплексора, 1 е выходы демультиплексоров (i=1,N, N число шин общей магистрали) всех каналов объединены между собой через н lt монтажное ИЛИ и соединены с i-м информационным входом блока контроля, j -я группа выходов блока контроля (j=-1,5) соединена с группами входов

j-го мультиплексора всех каналов, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом пятого мультиплексора., выход четвертого элемента И соединен с входом сдвига первого регистра,, выход первого элемента И соединен с управляюшим входом третьего триггера, тактовый вход которого соединен с выходом тактовых импульсов блока контроля, группа входов состояния шин устройства является группой входов блока контрзля, причем группа входов признака работы шин магистрали блока контроля =оединена с единичными входами триггеров первой группы блока контроля, прямые выходы которых соединены с входами соответствующих однонаправленных э.цементов группы блока контроля, выход i-го однонаправленного элемента блока контроля соединен с входом установки i — го

1триггера второй группы блока контроля, i ì информационным входом блока контроля и i-м выходом второй группы выходов блока контроля, инверсные выходы триггеров первой группы блока контроля соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы блока контроля, выходы которых соединены с входами сброса соответствующих триггеров второй группы блока контроля и образуют первую группу выходов блока контроля, выход генератора тактовых импульсов блока контроля соединен с тактовым выходом блока

12!

345!96

1i 1ю

Щиг2

Составитель М. Сорочан

Техред M.Äèäûê

Корректор С. Черни

Редактор M. Келемеш

Подписное

Тираж 670

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4920/47

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 контроля и с первыми входами элементов И второй группы блока контроля, выходы которых соединены со счетными входами соответствующих счетчиков

5 первой группы блока контроля, первые выходы которых соединены с пятой группой выходов блока контроля и со счетными входами соответствующих счетчиков второй группы блока контро- 1О ля, выходы которых соединены с вторыми входами элементов И первой группы блока контроля, инверсные выходы триггеров второй группы блока контроля образуют третью группу выходов блока контроля, а прямые выходы соединены с вторыми входами соответствующих эле. ментов И второй группы блока контроля, вторые выходы счетчиков первой группы блока контроля образуют четвертую группу выходов блока контроля.