Управляющая вычислительная система

Управляющая вычислительная система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к автоматизированному контролю, управлению и обработке информации. Целью изобретения является увеличение производительности системы за счет возможности непрерывной и независимой работы двух процессоров. Управляющая вычислительная система содержит микро-ЭВМ 1, содержащую процессор 2 с устройством 3 ввода/вывода, оперативным запоминающим устройством 4 и внешними устройствами 5, блок 6 управления , мультиплексор 7, основное оперативное запоминающее устройство 8, блок 9 управления доступом, второй процессор 10, постоянное запоминающее устройство 11, оперативное запоминающее устройство 12 второго процессора . 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Al (19) (11) (5)) 4 G 06 Р 15/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4доо-дд

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4117588/24-24 (22) 10.09.86 (46) 15.01.89. Бюл. Ф 2 (72) В.П.Mepaepåâ, С.В.Вебер, В.В.Артемьев и А.А.Волкова (53) 681.325 (088.8) (56) Патент США Ф 4212057, кл. G 06 F 13/00, 1980.

Заявка Японии В 55-34458, кл. С 06 Р 15/16, 1980. (54) УПРАВЛЯИМЦАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ

СИСТЕМА (57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к автоматизированному контролю, управлению и обработке информации. Целью изобретения является увеличение производительности системы за счет возможности непрерывной и независимой работы двух процессоров. Управляющая вычислительная система содержит микро-ЭВМ I содержащую процессор 2 с устройством 3 ввода/вывода, оперативным запоминающим устройством 4 и внешними устройствами 5, блок 6 управления, мультиплексор 7, основное оперативное запоминающее устройство

8, блок 9 управления доступом, второй процессор 10, постоянное запоминающее устройство 11, оперативное эапо"* минающее устройство 12 второго процессора, 5 ил.

1451711

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к автоматизированному управлению технологическими процессами и контролю и обработке информации.

Целью изобретения является повышение производительности системы за счет возможности непрерывной и независимой работы двух процессоров. 10

На фиг,1 представлена функциональная схема системы; на фиг.2 — схема блока управления; на фиг ° 3 — схема оперативного запоминающего устройства (ОЗУ); на фиг.4 — схема блока уп- 15 равления доступом к ОЗУ; на фиг.5 схема мультиплексора.

Управляющая вычислительная система (фиг.1) содержит. микро-3ВМ 1, включающую в себя первый процессор 2 с 20 устройством 3 ввода/вывода, ОЗУ 4 и внешними устройствами 5, блок 6 управления, мультиплексор 7, основное

ОЗУ 8, блок 9 управления доступом, второй процессор 10 с собственной па-25 мятью, включающей в себя ПЗУ 11 и .ОЗУ 12, и внешние устройства 13.

Блок 6 управления (фиг.2) содержит приемники 14, схему 15 выбора банка (дешифратор адреса), адресный регистр 16,30 регистр 17 адреса, формирователь 18 управляющих сигналов, схему передатчика 19, приемопередатчики.20.

Блок 9 управления доступом (фиг.4) содержит приемопередатчики 21, приемники 22, схему передатчиков 23, дешифратор 24 адреса, регистр 25 адреса, формирователь 26 управляющих сигналов, логику 27 прерывания, выходной регистр 28, входной регистр 294р селектор 30 адреса.

Мультиплексор 7 (фиг.5) содержит мультиплексор 31 адреса, мультиплексор 32 данных, или информации, управляемый формирователь 33 импульсов, 45 демультиплексор 34 данных и схему 35 шинных формирователей.

ОЗУ. 8 (фиг.3) содержит входную адресную шину AGO-А11, входную шину

ДОО-Д07 информации или данных, вход- 5р ную шину У управления и выходную шину Д01 информации, или данных.

Внешние устройства 5 содержат внешнее запоминающее устройство на

ВГМД-дисках, выходное печатающее уст55 ройство и т,д. Процессор 2 вместе с устройством 3 ввода/вывода, собственным ОЗУ 4 и внешними устройствами 5 предназначен для обработки и обмена информацией с внешними устройствами

5, обмена информацией с ОЗУ 8 и контроля режимов работы и управления второго процессора 10.

Процессор 10 предназначен для автоматизированного управления технологическим процессом внешних устройств 13, контроля их режимов, обмена и обработки информации. Собственные ПЗУ 11 и ОЗУ 12 процессора 10 предназначены соответственно для хранения и записи программ управления этим процессором, Блок 6 управления предназначен для обмена информацией между процессором 2 и ОЗУ 8. Блок 9 управления доступом предназначен для управления доступом к ОЗУ 8 процессора 2 или 10 в соответствии с программой работы процессора 2. Мультиплексор 7 предназначен для коммутации и согласования цифровых адресных, информационных и управляющих сигналов процессора 2 или 10, коммутируемых с помощью блока 9 управления доступом на входные адресные, информационные и управляющие шины ОЗУ 8, и коммутации выходной шины информации ОЗУ 8 на соответствующие входы приемопередатчиков 20 блока 6 управления или на шину информации Д процессора 10. ОЗУ 8 предназначено для хранения информации и обмена информацией с процессорами 2 и 10.

Система работает следующим образом.

Процессор 2 имеет собственное

ОЗУ 4 емкостью не менее 4К 16-разрядных слов и вместе с устройством 3 ввода/вывода (типа дисплея) и внешними устройствами 5, подключенными через собственно шины управления (интерфейсы), представляет собой микроЭВМ типа "Электроника-60", "Электроника" МС1213, "Электроника "НД-80-01Д и т.п., серийно выпускаемые или выполненные на отдельных БИС.

Канал обмена информацией этой микроЭВМ имеет две шины: шину, адрес — данные АДОΠ— АД15 и шину управления

У1, к которым подключен блок 6 управления, выходы которого через мультиплексор 7 подключены к адресным А1, информационным Д1 и управляющим У входам ОЗУ 8. Выходы информации ОЗУ

8 Д01 (см. фиг,3) через мультиплексор 7 подключены к входам Д02 блока

3

14517

6 управления. При включении питания системы процессоры 2 и 10 вырабатывают на шинах управления У1 и У2 сигналы "Сброс 1" и "Сброс 2", которые ус- танавливают триггеры всех устройств, подключенных к шинам У1 и У2, в нулевое состояние. Это обеспечивает подключение сигналов АрО, АДО и У1 блока управления 6 (см. фиг,2) с помощью 1О мультиплексора 7на входные адресные

А1 информационные Д1 и управляющие У шины ОЗУ 8. ОЗУ 8 является энергонезависимым (т.е. не теряющим инфор-. мации при исчезновении питания), обладает емкостью по меньшей мере 4К байтов, Мультиплексор 7 коммутирует выходы информационной шины Д01 ОЗУ 8 на входы Д02 блока 6 управления, при этом на входе управления коммутацией 20

УЗ мультиплексора 7 (см. фиг.5) имеется сигнал низкого уровня. Если сигнал на входе УЗ высокого уровня (2, 4В), схема коммутации коммутирует сигналы шин А, Д и У2 второго про- 25 цессора 10 соответственно на входные адресную А1 информационную Д1 и управляющую У шины ОЗУ 8 при записи в него информации. При считывании информации выходная шина Д01 РЗУ 8 под- 30 ключается к шине Д второго процессора 1.0. Процессоры 2 и 10 сами по себе программно и аппаратно между собой не совместимы. Однако введение мультиплексора 7 между блоком 6 управле-:- ЗБ ния и ОЗУ 8 обеспечивает их аппаратное совмещение и позволяет управлять процессором 10 с помощью программы управления процессора 2.

Управление выбором коммутации мультиплексора 7 осуществляется с помощью блока 9 управления доступом, в выходной регистр которого процессор 2 записывает высокий или низкий логический уровень. Если записан низ. кий уровень, ОЗУ 8 подключается мультиплексором 7 через блок 6 управления к шинам АДОО-АД15 и У1 процессора 2, который производит запись или считывание информации ОЗУ 8. Если с помощью устройства 3 ввода/вывода или программно записан в регистр блока 9 управления доступом высокий уровень, то

ОЗУ 8 подключается мультиплексором 7 к шинам А, Д и У2. прбцессора !0, который производит запись или считывание информации (или программы) ОЗУ 8.

Таким образом, с помощью устройства 1

11 ввода/вывода процессора 2 можно вводить программу управления вторым процессором 10, которьп может перенести эту программу в собственно ОЗУ 12, производить автоматизированное управление внешними устройствами 13 и контролировать состояние этих внешних устройств. Кроме того, процессор 10 может производить обмен информацией внешних устройств 13 и ОЗУ 8. По окончании записи информации процессором 10 в ОЗУ 8 ан записывает в один из разрядов регистра блока 9 управления доступом высокий уровень. Этот разряд регистра по программе или с помощью устройства 3 ввода/вывода считывается процессором 2, и, если необходимо, процессор 2 с помощью блока 9 управления доступом переключает ОЗУ 8 к своей магистрали

АДОО-АЦ15 для ввода новой программы или данных. Блок 9 управления доступом производит отключение одного или нескольких ПЗУ 11 или ОЗУ 12 и под.ключает одно из этих ОЗУ или ПЗУ, а также запускает программу управления процессором 10 или изменяет ее.

Блок 6 управления управляет записью или счить;ванием информации с ОЗУ S, т.к. процессор 2 работает по асинхронному принципу и не имеет отдельной шины адреса, а эта шина адреса совмещена с его магистралью данных. После включения питания мультиплексор 7 (как изложено вьппе) коммутирует выходные сигналы АрО, ДО, У1 блока управления

6 к входным шинам А1 адреса, Д1 информации и У управления„ ОЗУ 8 и коммутирует выходную шину Д01 ОЗУ 8 на входы ДО2 блока 6 управления. При обращении процессора 2 к ОЗУ 8 для записи информации вначале на шине АДООАД15 генерируется параллельный двоичный 16-разрядный цифровой код адреса ячейки ОЗУ 8. Этот код сопровождается по магистрали У1 сигналом синхронизации СИА и поступает на входы приемопередатчиков блока 6 управления (см..фиг.2), а сигнал СИА — на вход приемников 14. С выхода приемопередатчиков 20 код адреса поступает на вход схемы 15 выбора банка, и на адресный регистр 16. Если три разряда кода адреса АД!3-АД15, подаваемые на схему 15 выбора банка, совпадают с установленным кодом в этой схеме, на ее выходе появляется сигнал УВО

1451711 6

15

ЗО

Блок 9 управления доступом аналогичен блоку 6 управления с той лишь разницей, что он имеет логику прерывания, позволяющую процессору 10 (устройство выбрано), который поступает на вход регистра 17 адреса.

С помощью сигнала СИА, поступающего на вход регистра 17 адреса, сигнал

УВО записывается в регистр 17 адреса, а в адресный регистр 16 записывается адрес ячейки памяти ОЗУ 8.

Во второй части цикла обращения процессора 2 к ОЗУ процессор 2 на шине АДОО-АД15 вырабатывает параллельный двоичный 16-разрядныйr цифровой код данных, который сопровождается по магистрали упра.вления У1 сигналом "Вывод". Этот код информации с помощью приемопередатчиков 20 через мультиплексор 7 поступает на входную шину Д1 информации ОЗУ 8, На адресную шину А1 ОЗУ 8 подаются аналогично сигналы АрО с выхода адресного регистра 16 через мультиплексор

7. На входы У управления ОЗУ 8 с выхода формирователя 18 управляющих сигналов блока 6 управления поступает сигнал ЗП/ЧТ и сигнал СЕ. Сигнал

ЗП/ЧТ является инвертированным сигналом "Вывод", а сигналы СЕ являются сигналом УВ, который управляет входом выбора кристалла ОЗУ 8. Одновременно сигнал "Вывод" поступает на вход передатчика 19 для передачи сигнала синхронизации СИП в процессор

2 для регистрации того, что ответила схема управления ОЗУ 8. Длительность цикла записи или чтения ОЗУ 8 с помощью процессора 2 равна 2,5 мкс.

Считывание информации с.ОЗУ 8 происходит аналогично, при этом приемопередатчики 20 коммутируют входы ДО1 на магистраль АДОО-АД15 процессора 2, р на его шине У1 генерируются сигнал

СИА для записи адреса ячейки в адресный регистр 16, сигнал "Ввод" для коммутации приемопередатчиков 20 и сигнал СИП, сигнализирующий об окончании операции ввода. Если процессор 2 генерирует код адреса, который не совпадает с установленным на схеме выбора банка кодом, на ее выходе сигнал УВ = О, в результате на выходе формирователя 18 управляющих сигналов все сигналы управления отсутствуют. Схема выбора банка является дешифратором адреса. обращаться к процессору 2, требуя прерывания последнего в аварийной ситуации. Кроме того, вместо адресного регистра блок 9 управления доступом имеет два выходных регистра, по 1-4 разряда каждый. В один из этих регистров записываются данные от процессора 2 для переключения мультиплексора 7 и для сброса процессора .10. Во второй регистр процессор 10 записывает данные, сигнализируя о том, что запись данных в ОЗУ 8 закончена и процессор 2 может к нему обращаться. Селектор 30 адреса содержит дешифратор адреса и регистр адреса, полностью аналогичные устройствам

24 и 25. Через схему селектора поступает сигнал ЗП от процессора 10.

Эти сигналы поступают на входы регистра 29 блока 9 управления доступом при условии, что процессор 10 выработал адрес 1 ОООН вЂ 16000 (буква

Н означает, что адрес задан в шестнадцатиричной системе, а индекс 8— в восьмеричной).

Регистр 29 доступен для процессора 10 только для записи, а для процессора 2 — для считывания. Принцип обмена информацией процессора 10 синхронный. Процессор 10 может иметь

8-разрядную шину данных ДОО-Д07 или

16-разрядную (более совершенный вариант с более высокой производительнос" тью). При этом ОЗУ 8 можно выполнить на 4К 16-разрядных слоев, т.е. полностью совмещенным с процессором 2.

Так как процессор 10 имеет отдельные шины адреса А и данных Д, то для его обращения к ОЗУ 8 сложной схемы управления не требуется. Приемопередатчики 20 блока 6 управления аналогичны шинным формирователям мультиплексора 7 с той лишь разницей, что приемопередатчики выполнены с двумя состояниями, а шинные формирователи— с тремя состояниями.

Введение цифровой схемы коммутацин для управления ОЗУ 8 позволяет

"применять в предлагаемой системе два процессора с различными системами команд, причем общее количество команд системы 81+78 = 159. Это увеличивает производительность системы в два раза по сравнению с прототипом, где применены два процессора с одинаковой системой команд. При этом быстродействие команды пересылки процессора 10

7 1451/ иэ регистра в ОЗУ 8 и наоборот 2,53,5 мкс, а процессора — 2-8 мкс, т.е., производительность по быстродействию управления технологическим процессом также выше по меньшей мере в два раза. Поскольку программой предусмотрена независимая друг от друга асинхронная работа обоих процессоров, а обращение к ОЗУ 8 первого процессора 10

2 осуществляется с разрешения второго процессора 10, т.е. по.завершении процессором 10 пересылки информации в ОЗУ, и только в аварийных ситуациях второй процессор 10 15 может обратиться к процессору 2 по прерыванию, то ни один из процессоров не находится в режиме ожидания, что значительно увеличивает производительность системы, 20

Формула изобретения

Управляющая вычислительная система, содержащая два процессора, оперативное запоминающее устройство первого процессора, оперативное запоминающее устройство второго процессора, постоянное запоминающее устройство, З0 блок управления доступом, основное оперативное запоминающее устройство, причем первый информационный входвыход блока управления доступом соединен с информационными входами-выходами первого процессора, оперативного запоминающего устройства первого процессора и блока управления, первый управляющий вход-выход блока управления доступом соединен с управляю- 40 щими входами-выходами первого процессора, оперативного запоминающего устройства первого процессора и блока управления, адресный вход-выход блока управления доступом соединен с 45 первым управляющим входом-выходом второго процессора и с адресными входами-выходами постоянного запоми-нающего устройства и оперативного эапоминающего устройства второго процессора, второй информационный вход-выход блока управления доступом соединен с информационными входамивыходами второго процессора, постоянного запоминающего устройства и оперативного запоминающего устройства второго процессора, второй управляющий вход-выход блока управления доступом соединен с вторым управляющим входом-выходом второго процессора и с управляющими входами-выходами постоянного запоминающего устройства и оперативного запоминающего устройства второго процессора, информационный выход блока управления доступом соединен с информационными входами постоянного запоминающего устройства и оперативного запоминающего устройства второго процессора, отличающаяся тем, что, с целью увеличения производительности за счет возможности непрерывной и .независимой работы двух процессоров, в нее введен мультиплексор, при-, чем информационный, адресный и управляющий выходы блока управления соединены с первым, вторым и третьим информационными входами мультиплексора соответственно, адресный, второй информационный и второй управляющий вход-выход блока управления доступом соединены с четвертым, пятым и шестым информационными входами-выходами мультиплексора соответственно, управляющий выход блока управления доступом соединен с входом управления мультиплексора, первый, второй и третий информационные выходы мультиплексора соединены с адресным, информационным и управляющим входами основного оперативного запоминающего устройства соответственно, информационный выход которого соединен с седьмым информационным входом мультиплексора, четвертый информационный выход которого соединен с информационным входом блока управления.

1451711

1451711

Составитель Е,устинов

Техред А. Кравчук Корректор М.Демчик

Редактор И. Рыбченко

Заказ 7082/48

Тираж 667

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул . ПроектНая, 4

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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