Селекторный канал

оюэ советсних ОцидлистичеснихРЕСПУБЛИН 01226) 4 С 06 Г 13 12 ГОСУДДРС по делдм ПИСАНИ РЕТЕНИЯ Д. СоснинХлюпин о СССР 1981. единой 1976, е к обл мож обменаой памя ннци номитет сссРОБРетениЙ и отнРцтии(57) Изобретение относитсяти вычислительной техникибыть использовано в ЭВМ длинформацией между оператив тью и внешними устройствами, Цельюизобретения является повышение пропускной способности канала. Поставленная цель достигается тем, что вселекторный канал, содержащий блокисопряжения с оперативной памятью,внешними устройствами и центральнымпроцессором, блок микропрограммногоуправления каналом, регистр обменаи узел формирования управляющихслов, введены регистры готовностейвнешних устройств, регистр совпадния готовностей, узел приоритета,регистр начатых обменов, регистр исходных состояний, регистр массы ирегистр готовностей программы. 4 з.пфг-лы, 8 ил.:ааль РгЮ аз)з бе;1 3 6 ача У -7 Вьйрка аз ОПЬнр нп Рга лаадыгее Рг Ус6 ы 3 ача Рг О д ВУ прщи из ВУна айитацая адресаь слод на Рг Ус алу еиос ьП Рг,лс ЕстАьалаз ссараеИ через Ирт )мыс е 7 Л3 вгаиб, /и 3 П юсь Ф Об маРа Р" ц ЙО7 анд ячею ОПРг УС ь3 Отсь РгУС 1 ОП аоПфЕСьь ОЛ 1 ХаНЕЧНаЕ , .знаж.ние) Гааенае"1 ала ь ог ь ьвиьель В ВерглиТе,.реп В,:(адар Коррек гор Л, Ференц едак аказ 2135титьа,т о ного ксьмнте ений и откр Раушская наЧодписно ВНИИПИ Государстве по делам изооре 035, Москва, Ж, а СССРтийд. 4/5 оизводственно-поли ииеское предприятие, г, Уж ород, ул. П.оектная 450 Изобретение относится к областивычислительной техники и может бытьиспользовано в цифровых вычислительных машинах (ЦВМ) для обмена информацией между оперативной памятью ивнешними устройствами.Целью изобретения является повышение пропускной способности селекторного канала,На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг. 2-7 - Функциональные схемы блока сопряжения соперативной памятью, блока сопряжения с центральным процессором, блокасопряжения с внешними устройствами,узла приоритета, блока управленияканала и узла формирования управляющих слов; на Фиг, 8 - блок-схемаалгоритма блока управления канала.Селекторный канал (фиг. 1) содержит регистр 1 обмена, блок 2 сопряжения с оперативной памятью, узел 3формирования управляющих слов, блок4 микропрограммного управления каналом, блок 5 сопряжения с центральнымпроцессором, регистр 6 исходных состояний, регистр 7 начатых обменов,регистр 8 масок, регистр 9 готовности программы, регистр О готовностивнешних устройств, узел 11 приоритета, регистр 2 совпадения готовностей, блок 13 сопряжения с внешнимиустройствами. Устройство обеспечивает обмен информацией с внешнимиустройствами по шинам 14 и 15 выходаи входа связи с внешними устройствами. Информация поступает из (в) внешних устройств через регистр 1 обменаи далее в (из) оперативную память(не показана) с выхода блока 2 подуправлением сигналов с блска 4, который использует при работе управляющие слова, зафиксированные в узле 3, Служебные сигналы готовностейк обмену внешних устройств (ВУ),принимаемые в устройство по шинам15, поступают через блок 1 Э на входрегистра 10.Селекторный канал обеспечиваетобмен информацией с набором внешнихустройств (источников и потребителейинформации) в соответствии с приоритетом подканалов, К каждому из подканалов через блок 13 и шины 14 и 15может быть подключено одно или нес колько внешних устройств,Селекторный канал имеет прямойдоступ к памяти(на Фиг.не пока 5 10 5 И 25 30 35 40 45 зано) через блок 2 сопряжения с оперативной памятью. Связь с процессором(на фиг.не показан) осуществляется с помощью операций с адресуемымирегистрами и признаками через блок 5сопряжения с процессором.Блок 2 сопряжения с оперативнойпамятью содержит (фиг. 2) элементыИЛИ 7 и 18 первой и второй группи шифратор 16 адреса для формирования адреса ячейки оперативной памятипо значению регистра 12 и по сигналам блока 4. Выход шифратора 16 адреса подключен к третьему входу элемен"тов ИЛИ 18, на вторые и первые входыкоторых поступают разряды кода адреса с блока 4 и выхода узла 3. Сигналы с выходов элементов ИЛИ 18 поступают на адресный регистр оперативнойпамяти (не показан). На элементыИЛИ 17 поступает информация с двухнаправлений: с регистра 1 и узла 3,Выходы элементов ИЛИ 17 соединены счисловым регистром оперативной памяти. Информация с числового регистра оперативной памяти поступает нарегистр 1 и узел 3, Для обеспечениявременной диаграммы оперативной памяти в блок 4 поступает сигнал готовности от оперативной памяти (начертеже не показан),Блок 5 сопряжения с центральнымпроцессором содержит (фиг, 3) дешифратор 19 адреса, элементы И 20-26первой-седьмой групп и элементыИЛИ 27 группы. На элементы 20 поступает команда для канала с регистракоманд процессора (не показан). Надругие входы элементов И 20 поступает адрес канала из адресной частикоманды (в ЦВМ может быть несколькоселекторных каналов). При операцияхс адресуемыми регистрами номер регистра из адресной части командыпоступает на дешифратор 19 адресарегистра, с выхода которого сигналыразрешения совместно с разрядамипризнаков (чтение, запись) из процессора поступают на элементы И 21 -23 (считывание из регистра) и наэлементы И 24-26 (запись в регистр).На вторые входы элементов И 2 -23 поступают соответственно значениярегистров 6-9, которые с выхода элементов И 21-23 через элементы ИЛИ 27поступают к буферным регистрам процессора (не показаны), Обратно с буферных регистров процессора значе 12 ние адресуемого регистра поступает на вторые входы элементов И 24-26 и далее соответственно на регистры 6- 9.Блок 13 сопряжения с внешними устройствами содержит (фиг. 4) группы усилителей-передатчиков 28 и 29, группы усилителей-приемников 30 и 31, элементы И 32-35 первой-четвертой групп, элементы ИЛИ 36 и 37 групп и элемент И 38. Среди принимаемых от ВУ служебных сигналов поступают сигналы готовности к обмену порцией информации. Эти сигналы фиксируются на регистре 10 внешних устройств. Информация с регистра 1 обмена поступает через элементы И 32. Служебные сигналы с блока 4 поступают на усилители через элементы И 33. Информационные сигналы поступают на регистр 1 обмена через элементы И 34 и элементы ИЛИ 36; служебные сигналы поступают на блок 4 через элементы И 35 м элементы ИЛИ 37. На вторые входы элементов И 32-35 поступают сигналы разрешения с регистра 12 совпадения готовности, обеспечивая селекцию подканалов. Среди служебных сигналов из блока 4 поступает сигнал опроса исходных состояний на вход элемента И 38, на другой вход кото- рого поступает значение регистра 6 исходных состояний. Выходной сигнал "Исходное для ВУ" с элемента И 38 поступает наряду с другими служебными сигналами на первые входы элементов И 33 и далее передается в ВУ,Узел 11 приоритета содержит (фиг. 5) элементы И 39 первой группы (по числу подканалов) и элементы И 40 второй группы, На вход каждого элемента И 39 поступают сигналы с соответствующих разрядов регистра 8 масок, регистра 9 готовности программы ирегистра 10 готовностей внеш-них устройств. Узел 11 приоритета под управлением сигнала с блока 4 обеспечивает выбор старшего подканала из числа выставивших свои готов -ности и запись номера этого подканала в позиционном коде на регистр 12 совпадения готовностей.Блок 4 управления канала может быть реализован на микропрограммном принципе и содержит (фиг. 6) постоянную память 41, дешифратор 42 адреса микрокоманды, счетчик 43 адреса микрокоманд и мультиплексор 44 адреса микрокоманд. 26477 4Блок 4 работает в соответствии сцрограммс й (фиг. 8), записанной впамяти 41.В состав узла Э формирования управляющих слов входят регистр 45 5адрес-команды (первого управляющегослова-УС), который в свою очередь,включает в себя два поля: поле адрескоманды для ВУ и поле признаков дляканала, и регистр второго управляю Ощего слова (УС 2), который выполняется на счетчике 46 слов и счетчике47 текущего адреса, а также элементИ 47, на один вход которого поступает значение счетчика 46, а на другой 15вход - импульсы опроса с блока 4.При этом по мере приема (выдачи)очередного слова происходит добавление "+1" в счетчик 47 и вычитание"-1" из счетчика 46. При равенственулю значения счетчика 46 сигнал сего выхода ца входе элемента И 47разрешает пройти импульсу опросасчетчика 46 в блок 4.Чтение адресуемого регистра 9 готовности программы, как и других адресуемых регистров, может производиться со стороны процессора черезблок 5 сопряжения с процессором безпрерывания работы канала с помощьюинструкции Чтение адресуемого регистра", При этом в инструкции задается номер адресуемого регистра 6,8или 9 и признак "Чтение" из этогорегистра. Номер регистра 6,8 или 9 35 поступает на дешифратор 19, с выходакоторого разрешающий сигнал подаетсяна входы элементов И 21-23, а признак .11 1Чтение - на другие входы этих элементов. Открытым будут только те 40 элементы И 21-23, на входах которыхимеется разрешающий сигнал с выходовдешифратора 19 адреса регистра.Селекторный канал работает следующттм образом.45Селекторцый канал обеспечиваетобмен с внептцими устройствами (ВУ)по группе подкацалов в монопольномрежиме, причем имеется возможность50 прерывать обмен по одному подканалуобменом по подканалу, имеющему болеевысокий приоритет.Обмен по псдкацалу производитсямассивом слов. Первым словом масси 55 ва при этом в ВУ выдается командноеслово с различными признаками дляВУ (адрес-комацда для ВУ). Адрескоманда является частью уиравттяющттхслов для канала (часть УС 1) и фиксируется на узле 3.Для фиксации подканалов с которыми обмен уже начат (соответствующая адресу команда вьдана) используется регистр 7 начатых обменов,где позиционным кодом зафиксированыэти подканалы,Селекторный канал может такжеустанавливать в исходное состояниеВУ, ньдавая туда соответствующий служебный сигнал. Информацией для этойвьдачи служит содержимое регистра 6исходных состояний, где в позиционном коде содержатся номера подканалов (одного или нескольких), которыенеобходимо установить в исходное состояние,Работа канала происходит в соответствии с алгоритмом фиг, 7. Послеформирования массива управляющихслов УС 1 и УС 2 происходит записьсодержимого на регистр 9 готовностипрограммы, регистр 8 масок и регистр6 исходных состояний. Запись производится со стороны процессора черезблок 5 без прерывания работы каналас помощью инструкции "Запись в адресуемый регистр". При этом в инструкции адрес-команды задается номер ЗОадресуемого регистра (6,8 или 9) ипризнак Запись" в этот регистр. Номер регистра поступает на дешифратор19, который формирует разрешающийсигнал записи на признак Запись - З 5на входы элементов И 24-26. Записьпроизойдет только в тот адресуемыйрегистр канала 6,8 и 9, номер которого указан в инструкции и дешифрован дешифратором 19.40Нарегистре 1 О фиксируются готовности ВУ, которые поступают от ВУспециальными сигналами в состане служебных сигналов через блок 13 сопряжения с внешними устройствами, а в 45последнем - через усилители-приемники 31Далее со стороны процессора производится пуск селекторного каналас помощью инструкции "Пуск канала". 50Код операции при этом поступает наэлементы И 20, на другие входы которых подается сигнал адреса этогоканала (так как каналов может бытьнесколько). Если н инструкции указан 55код (адрес) этого канала, то кодоперации Пуск канала 1 поступает наблок 4 и в последнем устанавливается начальная микрокоманда операции обмена. Далее канал работает автономно под действием микроо ерапий с блока 4. Остановить канал может только процессор путем выдачи инструкции"Останов каналаВ процессе работы канала блок 4опрашивает регистр 6 исходных состояний путем выдачи сигнала на входэлемента И 38, на другой вход которого поступает значение регистра 6.Выходной сигнал Исходное для ВУ"с элемента И 38 поступает наряду сдругими служебными сигналами на первые входы группы элементов И 33 идалее передается в ВУ через усилители-передатчики 29,Далее блок 4 управления подаетсигнал на узел 1 приоритета, который определяет старший подканал изчисла готовых к обмену. Номер выбранного подканала передается на регистр 12 совпадения готовностей, гдесохраняется в течение всего времениобмена с выбранным подканалом.По выбранному номеру подканалаформируется адрес ячейки оперативной памяти (ОП), где хранится заказна обмен (УС 1 и УС 2) для данного(выбранного) подканала. Адрес формируется в блоке 2 с помощью шифратора 16 адреса, на входы которого поступают сигналы с блока 4 регистра12 совпадения готовностей. Сформированный адрес через элементы ИЛИ 18поступает на адресный регистр оперативной памяти, По этому адресу значение УС и УС 2 записывается в узел 3,Под воздействием сигналов с блока4 часть УС (адрес-команда) передается на регистр 1 обмена и далее через блок 13 - в соответствующее ВУ(подключенное к данному подканалу).Вьдача адрес-команды в ВУ происходит только в начале обмена для данного подканала.При вьдаче адрес в коман в ВУблок 4 заносит "1" н соотнетствующий разряд регистра 7 (связь нафиг, 1 не показана), При обмене очередным словом в блоке 4 анализируется состояние соответствующего разряда регистра 7 начатых обменов, исключая, таким образом, последующуювыдачу адрес-команды для этого подканала.Среди признаков, принимаемых всоставе УС 1, содержится признак на 1правления обмена "Прием-вьдачаПризнаки из регистра 45 поступаютв блок 4, где в зависимости от направления обмена производится ответвление микропрограммы: ветвь обеспечения приема слова и ВУ и ветвьобеспечения вьдачи слова в ВУ.При приеме слова оно поступаетот ВУ через блок 13 и далее черезэлементы И 34 и элементы ИЛИ 36 нарегистр 1 обмена.Это слово записьгвается в оперативную память черезэлементы ИЛИ 17 на числовой регистрОП,Значение адреса записи в ОП поступает из счетчйка 47 текущего адреса. Адрес проходит элементы ИЛИ 8.Через элементы ИЛИ 18 из поля призкаков регистра 45 передается такжепризнак "Запись".После записи в ОП, принятого изВУ слова, происходит модификациясчетчика 47 текущего адреса и счетчика 46 слов.При вьдаче слова в ВУ оно считывается из ОП на регистр 1 обмена поадресу, зафиксированному на счетчике47. Адрес и признак "Считывание"поступают в ОП через элементы ИЛИ 18,С регистра 1 обмена информационноеслово .под воздействием сигнала сблока 4 поступает в ВУ через элемен ты И 32 и усилители-передатчики 28.При этом на вторые входы элементовИ 32 поступают коммутирующие сигналыс регистра 12 совпадения готовностей,обеспечивающие .коммутацию подканалов Далее, как и в случае приемаслова, происходит модификация счетчиков 46 и 47.После окончания обмена словом(прием или выдача) происходит анализналичия признака прерываемости обмена по данному подканалу. Этот признак поступает из поля признаковрегистра 45 в блок 4, где происходитанализ. Если признак есть, то с блока 4 анализируется на узле 1 приоритета наличие более старших подканалов, чем выбранный, и готовых кобмену. При наличии более старшегоподканала сигналом с блока 4 нашифратор 16 адреса передается в оперативную память адрес стандартнойячейки для,ранее выбранного подканала и признак Запись через элементы ИЛИ 18.По этому адресу в ОП записываетсясодержимое управляющих слов (текущее2264778 5 О 15 20 25 30 35 40 45 50 значение) подачей сигнала с блока4 на управляющие входы регистра 45УС и счетчиков 46 и 47. Далее происходит возврат к началу работы, ноуже с более старшим подканалом. Еслиже более старшего подканала нет илине было признака прерываемости обмена для данного подканала,.происходитанализ количества слов, принятых(вьданных) по этому подканалу.Если принятое (вьданное) количество слов равно заданному в узле 3,в стандартную ячейку оперативной памяти записывается конечное значениеуправляющих слов по адресу, формируемому в соответствии с описанным случаем, когда был обнаружен болеестарший подканал. Еслиже слово непоследнее, то в зависимости от признака Прием" или Вьдача происходитпереход на подпрограммы соответственно приема или выдачи очередногослова.После упаковки" конечного значения управляюших слов в узле 3 происходит гашение (уст. в 0") соответствующего разряда в регистре 9 готовности программы и в регистре 7 начатых обменов (связи установки в Она фиг. 1 не показаны). Если к этому времени не пришла инструкция наостанов канала, происходит возвратк началу работы программы канала(организации обмена с другими подканалами),Если приходит инструкция "Остановканала" для данного селекторного канала, то выполнение операции обменапрекращается и блок 4 останавливается.Таким образом, предложенный селекторный канал обеспечивает практически полную автономность работы канала,который самостоятельно ведет обменпо всем заказанным подканалам и всоответствии с готовностями внешнихустройств, Происходит совмещение вовремени собственно обменов с программным управлением со стороныпроцессора приемом и вьдачей информации. Формула изобретения 1, Селекторный канал, содержащий блок сопряжения с оперативной памятью, информационно"адресный выход которого является выходом связи с оперативной памятью устройства, блок26477 1 О 50 55 9 12 сопряжения с внешними устройствами, первые информационные входы и выход которого являются соответственно входом и выходом связи с внешними устройствами устройства, а управляющие вход и выход соединены соответственно с первыми выходом микроопераций ивходом условия блока микропрограммного управленияканалом, второй вход условия которого подключен к вь 1 ходу команды блока сопряжения с центральным процессором, информационные вход и выход которого являются , соответственно входом и выходом связи с центральным процессором устройства, регистр обмена и узел формирования управляющих слов, первые информационные выходы которых соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока сопряжения с оперативной памятью, управляющие входы - соответственно с вторым и третьим выходами микроопераций блока микропрограммного управления каналом, четвертым выходом микро- операций, подключенного к управляющему входу блока сопряжения с оперативной памятью, третьим входом условий к второму информационному выходу узла формирования управляющих слов, первый информационный вход регистра обмена, информационный вход узла формирования управляющих слов и четвертый вход условий блока микропрограммного управления каналом образуют информационный вход связи с оперативной памятью устройства, о т ли ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пропускной способности селекторного канала, в него введены регистр готовностей внешних устройств, регистр совпадения готовностей, уэелприоритета, регистр начатых обменов, регистр исходныхсостояний, регистрмасок ирегистр готовностей программы, причем информационные входы-выходы регистраисходных состоя - ний, регистра маски и регистра готовностей программы подключены соответственно к первому, второму и третьему информационным входам-выходам блока сопряжения с центральным процессором, а их информационные выходы - соответственно с информационным входом регистра начатых обменов и с первым и вторым информационными входамиузла приоритета, третьим информационным входом и выходом соединенного 5 10 15 20 30 35 с выходом регистра готовностей внешних устройств и входом регистра совпадения готовностей, выход которого подключен к адресному входу блока сопряжения с оперативной памятью, управляющим входом регистра начатых обменов и адресным входом блока сопряжения с внешними устройствами, выходом готовности соединенного с входом регистра готовностей внешних устройств, вторыми информационными входом и выходом - соответственно с вторыми информационными выходом и входом регистра обмена, а стробирующим входом - с выходом регистра исходных состояний, выход регистра начатых обменов соединен с пятым входом условий блока микропрограммного управления каналом, пятый выход мик - роопераций которого подключен к управляющему входу узла приоритета, третий информационный вход регистра обмена соединен с третьим информационным выходом узла формирования управляющих слов.2, Селекторный канал по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок сопряжения с оперативной памятью содержит две группы элементов ИЛИ, выходы которых образуют информационно-адресный выход блока, и шиф. ратор адреса, причем первые входы элементов ИЛИ первой и второй групп соединены с вторым информационным входом блока, а вторые входы - соответственно с первым информационным и управляющим входами блока, первый и второй входы шифратора адреса соединены соответственно с управляющим и адресным входами блока, а выход -с третьими входами элементов ИЛИ второй группы.3. Селекторный канал по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок сопряжения с центральным процессором содержит семь групп элементов И, группу элементов ИЛИ и дешифратор адреса, причем выходы элементов И первой группы образуют командный выход блока, выходы элементов И второй, третьей и четвертой группподключены соответственно к первым,вторым и третьим входам элементовИЛИ группы, выходы которых образуют синформационный выход блока, первые входы элементов И первой и седьмойгрупп, вторые входы элементов Ипервой, пятой, шестой и седьмойгрупп и вход дешифратора адреса образуют информационный вход блока,вторые входы элементов И второй,третьей и четвертой групп и выходыэлементов И пятой, шестой и седьмойгрупп образуют соответственно первый, второй и третий информационныевходы-выходы блока, третьи входыэлементов И второй - седьмой группподключены к группе выходов дешифратора адреса,4, Селекторный канал по и. 1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтоблок сопряжения с внешними устройствами содержит четыре группы элементов И, две группы элементов ИЛИ,элемент И, две группы усилителейприемников и две группы усилителейпередатчиков, причем выходы элемен.тов И первой и второй групп соединены через усилители-передатчики первой и второй групп с первым информационным выходом блока, первые входы элементов И третьей и четвертойгрупп соединены через усилителиприемники первой и второй групп сОпервым информационным входом блока,а.выходы - соответственно с группамивходов элементов ИЛИ первой и второй групп, выходы которых являютсясоответственно вторым информационным и управляющим выходами блока,выходы усилителей-приемников второй группы образуют выход готовностиблока, первые входы элементов И первой группы являются вторым информационным входом блока, первые входыэлементов И второй группы соединеныс управляющим входом блока и выходомэлемента И, первый вход которого соединен с управляющим входом блока,а второй вход соединен со стробиру О ющим входом блока, вторые входы элементов И первой-четвертой групп образуют адресный вход блока.5. Селекторный канал по п. 1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что 15 узел формирования управляющих словсодержит регистр адрес-команды,счетчика слов, счетчик текущего адреса и элемент И, причем информационные входы регистра адрес-команды,счетчика слов и счетчика текущегоадреса соединены с информационнымвходом узла, а группы выходов образуют второй информационный выход узла, выход регистра адрес-команды 2 является первым информационным выходом узла, выход счетчика слов соединен с первым входом элемента И,второй вход и выход которого и управляющие входы регистра адрес-команды, счетчика слов и счетчика текущего адреса образуют управляющийвход узла.