Устройство для ввода-вывода информации

Устройство для ввода-вывода информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к управляющим микропроцессорным системам, и может быть использовано при построении систем преимущественно с большим количеством подключенных вводно-выводных устройств, в частности при тестовом диагностировании логических блоков. Устройство работает в режимах асинхронного обмена, синхронного обмена, а также в режиме самодиагностики, что позволяет расширить функциональные возможности и повысить достоверность работы устройства. Устройство содержит приемопередатчик, селектор адреса, дешифратор управляющих сигналов, блок регистров ввода-вывода, регистр управляющего слова, формирователь запроса магистрали, делитель частоты, мультиплексор управляющих сигналов. 9 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 06 F 13/00

Ч

Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ по изоБРетениям и отнРытиям пРи Гннт сссР

1 (21) 4364326/24-24 . (22) 20.01.88

-(46) 23.08.90. Вкл. В 31 (72) А.Л. Ковш, В.В. Лангуев, А.И. Ольшак и С.I0. Гаврилюк (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . У 1229765, кл. G 06 F 13/00.

Авторское свидетельство СССР . Р 1401470, кл. G 06 F 13/00.. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА-ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к управляющим микропроцессорным системам, и мо жет быть использовано при построении

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к управлянщим микропроцессорным системам, и может быть использовано при построении систем преимущественно с большим количеством подключаемых вводно-выводных устройств, в частности при тестовом диагностировании логических блоков.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения различных режимов работы . синхронного, асинхронного и самодиаг1 ностики.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства ввода-вывода; на фиг. 2 и 3 — функциональные схемы регистра ввода-вывода и регистра управляющего слова, соответственно; на

„„SU„„1587520 А 1

2 систем преимущественно с большим количеством подключенных вводно-выводных устройств, в частности при тестовом

« иагностировании логических блоков.

Устройство работает в режимах асинхронного обмена, синхронного обмена, а также в режиме самодиагностики, что позволяет расширить функциональные возможности и повысить достоверность работы устройства. Устройство содержит приемопередатчик, селектор адреса, дешифратор управляющих сигналов, блок регистров ввода-вывода, регистр управляющего слова, формирователь запроса магистрали, делитель частоты, мультиплексор управляющих сигналов.

2 .з.п. ф-лы, 9 ил. фиг. 4 — 8 — примеры выполнения селектора адреса, дешифратора управлякицих сигналов, мультиплексора управляющих сигналов, формирователя запроса магистрали и делителя частоты соответственно; на фиг. 9 — временная диаграмма работы формирователя запро. са магистрали с некоторыми сигналами регистра управляющего слова и делителя частоты.

Устройство ввода-вывода (фиг. 1) содержит приемопередатчик 1, селектор

2 адреса, дешифратор 3 управляющих и сигналов, блок регистров 4 (1) -4 (п), ввода-вывода, регистр 5 управляющего слова, мультиплексор 6 управляющих сигналов, формирователь 7 запроса магистрали и делитель 8 частоты.

1587520

Блок регистров 4 ввода-вывода (фиг. 2) содержит и регистровых узлов каждый из которых содержит первый

9 и второй 10 регистры, мультиплексор

11, элемент НЕ 12, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 13 и элемент И-HE 14. Регистр 5 управляющего слова (фиг. 3) содержит первый 15, второй 16 и третий 17 регистры, элемент HE 18 и элемент И 19. 10

Селектора адреса (фиг. 4) содержит регистр 20, элемент НЕ 21, элементы

И 22 и 23, дешифратор 24 и элементы

НЕ 25-33. Дешифратор управляющих сигналов (фиг. 5) содержит элементы 15

И 34-40. Мультиплексор управляющих сигналов (фиг. 6) содержит элементы

И 41 и 42 и резисторы 43-46.

Формирователь запроса магистрали (фиг, 7) содержит элементы И 47 и 48, 20 элементы HE 49 и 50, триггеры 51 и 52, элемент И 53 и резистор 54.

При поступлении сигнала с (n+2)-ro выхода регистра 5 управляющего слова устанавливается триггер 52, и через 25 элемент И 53 на D-вход триггера 51 поступает сигнал "Лог. 1". Когда ма гистраль свободна, сигналы BUSY BPRN не активны, т.е. находятся в состоянии высокого логического уровня, и 30 элемент И 48 пропускает импульсы на

С-вход триггера 51. По переднему фронту сигнала ВСК триггер устанавливается в состояние высокого логического уровня на прямом выходе, что приводит к возврату в исходное состояние триггера 52 и к установке на D-входе первого триггера, регистра 55 сдвига и делителя 8 потенциала "Лог. 1".

Делитель частоты (фиг. 8) реализо- 40 ван на регистрах 55 и 56 сдвига, эле ментах И 57 и 58, триггерах 59 и 60 и элементе HE 61. Используя перемычки, можно изменять длительности управляющих сигналов, при этом триггер 59, 45 формирующий сигнал BUSY, выключается на один такт сигнала BCLK раньше триггера 60, задающего длительность сигналов по выходам (n+3), (n+4),. (n+5), (и+6) регистра 5 управляющего 50 слова.

Выходы первого регистра 15 являют! ся t, . ° .,n, (и+1), (п+2) выходами регистра 5 управляющего слова.

При включении питания сигнал

"Сброс с магистрали ЭВМ устанавлива1! 55 ет делитель 8 и регистр 5 управляющего слова в исходное состояние, при котором на выходах регистра 5 — сигналы низкого уровня, за исключением выходов (п+2), (n+3), (п+4), (n+5) (n+6) находящихся в высокоимпедансном состоянии. Регистры 4(1)-4(n) ввода-вывода переключены на прием информаЦии с периферийного устройства и до поступления сигнала чтения из регистра 4 ввода-вывода оба регистра 9 и 10 (фиг. 2) находятся в высокоимпедансном состоянии, так как на входах управления третьим состоянием регистров 9 и

10 — сигналы высокого уровня.

Устройство ввода-вывода имеет два рабочих режима (т.е ° режим асинхронного обмена и режим синхронного обмена), а также режим самодиагностики.

В исходном состоянии после начальной установки по сигналу "Сброс" устройство готово для работы в режиме. асинхронного обмена. В. этом режиме каждый из регистров 4(1)-4(п) может быть запрограммирован на ввод или вывод информации из ЭВМ. Программирование осуществляется установкой в "0 1 или "1", соответственно, выходов 1-и регистра 5 управляющего слова. Причем значение "1" соответствует переключению соответствующего регистра

4(1)-4(n) на вывод информации на периферийное устройство. Изменение выходной информации, а также переключение регистров 4(1)-4(n) на ввод или вывод осуществляется под управлением

ЭВМ.

При обмене информацией через определенный регистр 4(1)-4(n) ЭВМ выставляет на шине адреса данных адрес определенного регистра 4(1)-4(п), сопровождая его сигналом стробирования.

Адрес фиксируется в регистре 20 селектора 2 адреса (фиг. 4). Затем ЭВМ выставляет на шину адреса данных сигнал "Ввод" нли "Вывод". Эти .сигналы поступают на второй и третий входы первого дешифратора 3 управляющих сигналов 3 (фиг. 5), на первую группу входов которого поступает сигнал выбора одного из регистров 4(1)4(n). Дешифратор 3 коммутирует сигналы "Ввод" или "Вывод" на первый или второй управляющие входы выбранного .регистра ввода-вывода 4(1)-4(n). При наличии сигнала "Ввод" по (n+2)-му выходу дешифратора 3 происходит переключение приемопередатчика 1 на ввод информации в ЭВМ. Аналогично осуществляется обмен информацией н с регистром 5 управляющего слова.

5 158752

13 режиме асинхронного обмена информацией формирователь 7, делитель 8 частоты и мультиплексор 6 не принимают участия в работе устройства.

В режиме синхронного обмена подклю5 чение устройства ввода-вывода к магистрали периферийного устройства осуществляется с помощью формирователя

7, причем при выводе информации на ма- 1О гистраль периферийного устройства, предварительно подготавливается информация в регистрах 4(1)-4(n). Формирователь 7 выполняет раль арбитра магистрали периферийного устройства.

Для этого он управляется сигналами последовательного приоритета BPRN, занятости магистрали BUSY и синхронизации BCLK. Устройство вступает в работу по сигналу с (и+2)-го выхода 20 регистра 5. По фронту сигнала ВСЬК выставляется сигнал запроса магистрали ВРИО, который запрещает распространение сигнала к следующим устройствам, подключенным к магистрали. Ес- 25 ли магистраль свободна, т.е. сигналы

BUSY u BPRN находятся в неактивном состоянии (потенциал "Лог. 1"), то по следующему переднему фронту сигнала

BCLK делитель 8 частоты устанавливает свой сигнал BUSY запрещая работу всех других. устройств, подключвнных к магистрали периферийных устройств (фиг. 9) . По первому выходу делитель

8 одновременно с установкой сигнала

BUSY выводит из третьего состояния регистр 16 регистра 5 управляющего слова, который формирует сигналы управления записью, чтением подключенных к устройству портов и элементов 4р памяти по (n+3), (n+4), (n+5), (n+6)— му выходам. Эти же сигналы поступают на вход мультиплексора 6, формирующего сигналы записи, чтения регистров

4(1)-4(n) . После окончания цикла обме- 45 на управляющие сигналы и выходы регистров 4(1)-4(n) переходят в третье состояние, чем устраняется влияние на работу магистрали.

Таким образом, в режиме синхронного обмена устройство ввода-вывода позволяет подключаться к быстродействукицим синхронным магистралям, не нарушая процессов обмена информацией ме ду другими устройствами, подключенными к этой же магистрали, причем наличие делителя 8 частоты позволяет адаптировать устройство для магистралей, имеющих длительности управляющих сигналов, составляющие различное количество периодов тактовой частоты, BCLK.

Режим самодиагностики задается установкой сигнала высокого логического уровня на (n+1)-м выходе регистра 5 управляющего слова. Этот сигнал поступает на четвертые входы регистров

4(1)-4(n) ввода-вывода. В этом режиме информация. последовательно записыва . ется в регистры 4(1)-4(n), затем считывается последовательно из этих регистров. Причем перед чтением каждого из регистров 4(1)-4(п) предварительно необходимо установить потенциал логической единицы на соответствующем выходе 1,...,п регистра 5 управляющего слова . Устройство исправно, если переданные и считанные коды по каждому из регистров 4(1)-4(n) совпали. В режиме самодиагностики проверяется также и регистр 5 управляющего слова.

Формула изобретения

1. Устройство для ввода-вывода информации,:содержащее дешифратор управляющих сигналов, приемопередатчик, делитель частоты, регистр управляющего слова, блок регистров ввода-вывода, мультиплексор управляющих сигналов, селектор адреса, причем первый информационный вход-выход приемопередатчика является входом-выходом устройства для подключения к адресно-информационной шине ЭВМ, второй информационный вход-выход приемопередатчика соединен с информационными входами селектора адреса, регистра управляющего слова и с первым информационным входом блока регистров ввода-вывода, выход селектора адреса соединен с первым входом дешифратора управляющих сигналов, второй и третий входы которого соединены с входами устройства для подключения к шинам направления обмена ЭВМ, стробирующий вход селектора адреса соединен с входом устройства для подключения к выходу синхронизации адреса ЭВМ, вход сброса регистра управляющего слова является входом устройства для подключения к выходу сброса ЭВМ, информационные входы и выходы блока регистров ввода-вывода являются входами-выходами устройства для подключения к информационным шинам магистрали внешних устройств, первый и второй выходы дешифратора уп1587520 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого равляющих сигналов соединены соответ» ственно с первым синхровходом регистра управляющего слова и управляющим входом приемопередатчика, первая груп- па информационных выходов регистра управляющего слова является группой выходов устройства для подключения к шинам записи-чтения магистрали внешних устройств, о т л и ч а ю щ е е - 1p с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения различных режимов работы: синхронного, асинхронного и самодиагностики, устройство содеРжит формиро- 15 ватель запроса магистрали, причем руппа выходов и группа входов дешифратора управляющих сигналов соединены соответственно с группой адресных входов блока регистров ввода-вывода и 20 группой адресных выходов селектора адреса, вторая группа информационных выходов регистра управляющего слова соединена с группой режимных входов блока регистров ввода-вывода, третья группа информационных выходов регистра управляющего слова соединена с. группой входов управления переводом в третье состояние блока регистров ввода-вывода и первым синхровходом 30 формирователя запроса магистрали, пер вый информационный вход которого соединен с первым выходом делителя частоты и является входом устройства для подключения к шине занятости магистра-З5 лн внешних устройств, шина синхрбнизации которой соединена с входом устройства, подключенным к второму син хровходу формирователя запроса магистрали и синхровходу делителя частоты, 10 информационный вход которого соединен с инверсным выходом формирователя запроса магистрали, прямой выход и второй информационный вход которого являются выходом и входом устройства для 45 .подключения к соответственно шинам приоритета магистрали внешних устройств, шина последнего приоритета которой соединена с входом устройства для подключения к второму информаци- 5р онному входу формирователя запроса магистрали, вход сброса и второй выход делителя частоты соединены соответственно с входом устройства для подключе-. ния к выходу сброса ЭВМ и входу управ-55 ления третьим состоянием регистра управляющего слова, первая .группа информационных выходов регистра управляющего слова соединена с группой входов мультиплексора управляющих сигналов, выход которого соединен с входом записи-чтения блока регистров ввода-вывода.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок регистров ввода-вывода содержит и регистровых узлов каждый из которых содержит два регистра, мультиплексор, элемент .

HE элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ HJIH и элемент

И-НЕ, причем в каждом регистровом узле группы информационных входов первого регистра соединены с группой выходов второго регистра и образуют первые информационные вход. и выход регистрового узла, группа выходов первого регистра соединена с группой информационных входов второго регистра и образует вторые информационные вход и выход регистрового узла, вход оазоешения первого регистра соединен с первым информационным входом мультиплексора, через элемент НŠ— с входом управления третьим состоянием второго регистра, первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и является управляющим входом регистрового узла второй и третий информационные входы мультиплексора образуют вход записи-чтения регистрового узла, четвертый информационный вход мультиплексора соединен с выходом элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом элемента и управляющий вход мультиплексора образуют вход управления третьим состоянием регистрового узла, второй вход элемента И-НЕ является входом режима регистрового узла, при этом первые и вторые информационные входы и выходы с первого по и-й регистровых узлов образуют соответственно первую и вторую группы -входов и выходов блока, управляющие входы с первого по п-й регистровых узлов образуют группу адресных входов блока, входы режима, управления третьим состоянием и записичтения с первого по и-й регистровых узлов образуют одноименные входы блока. .3. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что регистр управляющего слова содержит три регистра, элемент НЕ, элемент И причем информационные входы первого и второго регистров образуют группу информационных входов регистра управляющего слова, группы выходов первого и вто9 158 рого регистров соединены с группами информационных входов третьего регистра и являются соответственно второй и первой группами выходов регистра управлякицего слова, группа выходов третьего регистра соединена с группой информационных входов первого регистра, входы сброса первого и второго регистров являются входом сброса регистра управляющего слова, синхровход которого соединен с входами раз7520 1О решения первого, второго и третьего г регистров и через элемент НŠ— с вхс дом управления третьим состоянием

5 третьего регистра соединенным с пер1 вым входом элемента И, выход и второй вход которого соединены соответственно с входом управления третьим состоянием второго регистра и входом управления третьим состоянием регистра управляющего слова.

Фиг.1

1587520.3 9vE

Фиг.5

iS87520

9 8)

٠— Ф/Э

43 (л д

9i2)

° °

ra+»

3 587520!

587520

/бай

Составитель И. Хазова

Техред Л.Сердюкова КорректоР Э. Лончакова

Редактор Н. Яцола

Подписное

Заказ 2421

Тирах 568

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CgCP

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101