Система коммутации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (111 511 4 С 06 Р 15/16 В ЕЦЩГб ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ во СССР6, 1986,СССР6,1986. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к вычислительной технике, решает задачу по- вышения пропускной способности за счет снижения времени ожидания установления соединения. Система коммутации содержит коммутаторы 1, соединенные между собой и с абонентами 2 информационными шинами 3, устройства 4 управления обменом, связанные с абонентами 2 адресными шинами и линиями запроса на обмен,между собой шиной опроса, а с коммутаторами 1 линиями управленияСущность изобретения состоит во введении в систему коммутации блоков 5.выдачи маршрутов по числу абонентов,связанных с блоком 6 выбора маршрутаи с устройствами 4 управления обменом кодовой шиной и шиной занесения,а также с блоками 7 сортировки, соединенными с блокамн 4 приоритетнымилиниями, что позволяет предоставитьправо захвата маршрута низкоприоритетному запросу, даже если имеютсянеобслуженные высокоприоритетныезапросы, при условии, что запрос снизким приоритетом не претендуетни на одну линию, входящую в составзаявленных более приоритетными запросами маршрутов, то есть, если низкоприоритетный запрос не создает помех ни одному высокоприоритетному.1465890 буСоставитель ВСычеТехред А.Кравчук орректор М.Васильев Редак Сегля одпис СССР ВНИИПИ Госу производственно-издательский коибинат "Патент, г. Ужгород, ул гарина, 1 О Заказ 94 В/50 Тираж бб 7 ственнаго комитета по из 113035, Иосква, 3-35, ретенинм и отк уйкан насд10 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении системы обменаинформацией между ЭВИ или между функциональными модулями многопроцессор 5ных вычислительных комплексов.Цель изобретения - увеличениепропускной способности системы коммутации за счет снижения времениожьщания установления соединения.На фиг.1 представлена структурнаясхема системы коммутации; на фиг,2 -функциональная схема устройства управления; на фиг.З - функциональнаясхема блока выдачи маршрута;на фиг.4 функциональная схема блока сортировки; на фиг.5 - схема блока выборамаршрута; на фиг6 - схема сравнения; на фиг,7 - функциональная схема 20коммутатора.Система коммутации (Фиг.1) содержит М коммутаторов 1, К абонентов 2.Р информационных шин 3, линии 4 запроса на обмен, адресные шины 5, К 25устройств 6 управления обменом, линию 7 опроса, схему 8 начального запуска, линию 9 управления, К блоков10 выдачи маршрута, К блоков 11 сортировки, блок 12 выбора маршрутаф 30кодовую шину 13, шину 14 запрета,(фиг.З) содержит элемент 31 задержки, первый элемент ИЛИ 32,счетчик33 времени, второй элемент ИЛИ 34,регистр 35 кода маршрута, регистр36 кода приоритета, группу 37 элементов И,схему 38 сравнения, группу 39 элементов ИЛИ.50Каждый блок 11 сортировки (фиг,4)содержит первую и вторую схемы 40,41 сравнения, первый элемент И 42,второй элемент И 43 и группу 44 элементов И. 55Блок 12 выбора маршрута (фиг,5)содержит приоритетную схему 45,группу 46 элементов НЕ и группу 47 элементов И. Линии 21.1-21,Кдоступности маршрута подключены соответственно к информационным входам элементов И 47,1-47,К, выходы которых совместно с линией 2 1,К подключены к входам приоритетной схемы 45, имеющим соответствующие номера (более высокий приоритет в схеме 45 имеет вход с меньшим номером).Каждая схема 38 сравнения- (фиг.б) содержит Р двухвходовых элементов И 48, элемент ИЛИ-НЕ 49 на Р входов и элемент ИЛИ-НЕ 50 на (Р+2) входа.Каждый коммутатор 1 (фиг.7) содержит элементы И 51 с прямым и инверсным выходами и группами 52 элементов И-ИЛИ.Совокупность блоков 10 выдачи маршрута, блоков 11 сортировки и блока 12 выбора маршрута представляет собой арбитр, предназначенный для вьщеления запроса и кода маршрута, соответствующего этому запросу, которому предсталяется право захвата маршрута.Вьщеление запроса производится в соответствии с его приоритетом соУ стоянием занятости информационных шин и возможностью создания помех б олее приоритетным неудовлетворенным запросам.Процецура арбитража состоит в упорядоченном размещении кодов маршрутов, считанных по запросам абонентов 2 из памяти маршрутов соответствующих устройств 6 управления обменом, в блоках 10 выдачи маршрутов, выявления занятости завленных маршрутов и приоритетном предоставлении возможности установления соединения по тем запросам, чьи маршруты оказались свободными. Признаком упорядочения маршрутов является приоритет соответствующего запроса: код маршрута менее приоритетного запроса всегда записывается правее кода маршрута более приоритетного запроса в блоках 10 выдачи маршрута. В случае прихода запросов одинакового приоритета их коды маршрутов записываются по мере поступления, заполняя блоки 10 слева направо. Например, если придут одновременно запросы одинакового приоритета от всех абонентов, то их коды маршрутов будут записаны во все блоки 10 выдачи маршрутов и будут упорядочены в соответствии с последовательностью обхода устрой3 14ства 6 устройства управления обменомимпульсом опроса по линии 7,Занятость маршрута выделяетсяучетом состояния шины 14 запрета,по которой от левого блока 10 к пра"вому передается код, представляющийсобой наложение кода текущего состояния линий 9 управления и всехкодов маршрутов неудовлетворенныхзапросов более высокого приоритета.При этом, маршрут считается занятымне только в случае, когда занята хотя бы одна информационная шина 3,входящая в данный маршрут, но и тог"да, когда все информационные шины 3данного маршрута свободны, но хотябы на одну из них претендуетхотябы один приоритетный запрос.Упорядоченное залисание кодовмаршрутов в блоки 10 выдачи маршрутов осуществляется с помощью блоков11 сортировки. Блок 12 выбора маршрута предназначен для приоритетного анализа всех запросов, чьи маршруты свободны, и возбуждения однойиз линий 22 выбора, разрешая тем самым выдачу на кодовую шину 13 кодасамого приоритетного маршрута извсех незанятых. Появление на шине13 какого-либо кода маршрута приводит к безусловному захвату этогомаршрута тем устройством 6 управления обменом, которое опознает этоткод.Память 23 маршрутов предназначенадля хранения кодов всех маршрутовот закрепленного данному устройству6 управления обменом абонента 2 ковсем остальным абонентам, Емкостьпамяти 23 определяется количествомэтих маршрутов и не может превосходить величины (К). Разрядностьячейки памяти составляет Р бит. Элемент ИЛИ 24 предназначен для выявления факта поступления запроса наобмен от абонента 2, а не зависимости от его приоритета и снятия запре"та в этом случае на установку триггера 28 в единичное состояние.Группы 25, 26 элементов И выдают нашины 15 занесения код маршрута,считанный из памяти 23 маршрутов, ивозбуждают одну из приоритетных линий 16 соответственно при поступлении в устройство 6 управления обменом импульса по линии 7 опроса.Схема 27 совпадения опознает кодмаршрута, выданного арбитром на ко 65890 4довую шину 13, путем его поразрядного сравнения с кодом, считанным изпамяти 23 маршрутов. При совпадении кодов схема 27 возбуждает свой 5выход и устанавливает триггер 28в единичном состоянии, сигнал спрямого выхода которого разрешаетвыдачу кода маршрута на линии 9управления с помощью группы 30 элементов И, Элемент 29 задержки предназначен для согласования скоростисканирования импульса по линии 7 опроса и времени выполнения процедурызахвата маршрута,Схема 27 совпадения, входящаяв каждое устройство б управления обменом, содержит элемент ИЛИ-НЕ наР входов и Р двухвходовых одноразрядных сумматоров по модулю два, выходы которых подключены к входамэлемента ИЛИ-НЕ, а первые и вторыевходы образуют первые и вторые вхо, ды схемы соответственно. Выход эле мента ИЛИ-НЕ является выходом схемыРегистр 35 кода маршрута предназначен для приема, хранения и выдачи кода маршрута, поступающего вблок 10 по шине 15 занесения, Прием кода маршрута в регистр 35 осуществляется по сигналу с выходаэлемента ИЛИ 34, предназначенный длявыявления факта возбуждения однойиз линий занесения, В регистре 36 З 5 кода приоритета запоминается номерприоритета данного маршрута.Схема 36 сравнения выявляет занятость маршрута путем сравнения 40кодов поступающий с регистра 35 коУда маршрута и шины 14 запрета, Сигнал логической единицы формируетсяна выходе схемы 38 и в случае, когда на линиях шины 14 запрета соответствующих возбужденным выходам45регистра 35, установлены сигналылогического нуля, Последнее означает, что ни одна информационная шина 3, входящая в маршрут, записан-ный в регистр 35, не занята и ни наодну из них не претендует абонентс более высоким приоритетом. Такимобразом, появление сигнала логической единицы на выходе схемы 38сравнения означает, что маршрут свободен и соответствующему запросу может быть предоставлено право его захвата. В случае, когда регистр 35обнулен, схема 38 сравнения может5 1выдать сигнал ложной единицы, ибонулевой код можно рассматривать какмаршрут, в состав которого не входитни одна информационная шина 3, Поэтому в состав схемы 38 введен дешифратор нулевого кода регистра 35,запрещающий возбуждение выход схемы 38. Кроме того, запрет выдачи логической единицы на выход схемы 38осуществляется в период записи нового кода в регистр 35. С этой цельюв схему 31 подается сигнал с выхода, элемента ИЛИ 34.Группа 37 элементов И предназначена для выдачи кода маршрута с регистра 35 в кодовую шину 13 при поступлении сигнала по линии 22 выбора, Группа 39 элементов ИЛИ выполняет операцию дизъюнкции над кодами,. поступающими с регистра 35 и входов запрета блока. Результирующийкод поступает на выходы запрета блока и является входным кодом запрета,31 предназначен для задержки сигнала, поступившего по линии 22 выбо ра, на время, необходимое для захвата маршрута, с целью сороса регистра 35 и установки в куль всех разрядов регистра Зб,Счетчик 33 времени запускается сприходом сигнала по оцной из линий19 занесения, на время, равное од"ному циклу сканирования импульсаопроса, по истечении которого регистр 35 сбрась 1 вается в нуль. Еслицо истечения этого времени придетСледующий импульс по одной из линий19 занесения, то счетчик 33 времениначинает отсчет заново, Сбросом регистра 35 устраняется возможностькопирования одного и тога же кодамаршрута в различные блоки 10 вьща"чи маршрута. Копирование может возникнуть в случае, когда код маршруГа, выданный некоторым устройством6 управления обменом и записанныйв регистр 35 какого-либо блока 10Ке обслуживается в течение всегоцикла сканирования импульса 7 опроса. Тогда с приходом следующегоимпульса 7 опроса в данное устройс,тво 6 старый код маршрута.по команде блока 11 сортировки будет записано в регистр 35 другого блока 10выдачи маршрута.Сброс регистра 35 кода. маршрутапроисходит одновременно с устаков 465890 Ькой в нуль регистра 36 кодаприоритета и выдаюгся нули на его выходена все кодовые линии 20 приоритета.БДругими словами, если блок 10 выдачимаршрута свободен, то код приоритетапредставляет собой логические нули на всех кодовых линиях 20 и означает отсутствие запроса в блоке 10.Схема 40 сравнения предназначенадля сравнения приоритета запроса,код маршрута которого записан в соответствующем блоке 10 выдачи маршрута, и приоритета текущего запросапоступающего по приоритетным линиям16. Чем меньше значения кода приоритета, тем вьппе приоритет (1 - самыйвысокий приоритет). На выходе схемы40 будет возбужден сигнал логической единицы, если значение кодаприоритета текущего запроса меньшезначения кода приоритета запроса,записанного ранее в данный блок 10выдачи маршрута, т.е, приоритет теку 2 Б щего запроса вьппеСхема 41 сравнения сравнивает при.оритеты текущего запроса и запроса,код маршрута которого хранится в соседнем слева блока 10 выдачи маршрута, На выходе схемы 41 появится сигнал логической единицы если значефние кода приоритета текущего запроса не меньше значения кода приоритета запроса, хранящегося в соседнемЗБслева блоке 10, т,е. приоритет текущего запроса ниже.При выполнении этих условий элемент И 43 выдает разрешение на группу 44 элементов И, которая возбудит40одну из линий 19 занесения соответЭствующую приоритету текущего запроса. Также необходимым условием длявозбуждения одной из линий 19 занесения является наличие сигнала ло 4 Бгической единицы на линии 18 запрета, означающей, что в соседних справа блока 10 нет более приоритетногопо отношению к текущему запроса.Через элемент И 42 выдается информаБОция состояния в соседний слева блок11 сортировки.Таким образом, приоритет текущегозапроса анализируется одновременново всех.блоках 11 сортировки и выдаББется в блок 10 выдачи маршрута только если: в данном случае в блоке 10записан менее приоритетный запр сос;в соседнем слева блоке 10 записан более или равноприоритетный запрос9465890 8 7в соседних справа блоках 10 нетболее приоритетного запроса,Таким блоком, может оказатьсялишь один из блоков 10, что и обусловливает запись текущего запросатолько в один блок 10,Блок 12 позволяет реализоватьприоритетную схему с относительнымприоритетом обслуживания входной заявки, Элементы НЕ 46 и элементы И47 образуют схему блокировки, которая не позволяет проходить на входысхемы 45 сигналам такого приоритета,который выше, чем у возбчжденногов данный момент выхода схемы 45.При отсутствии заявок на входахсхемы 45 на ее выходах сигналы равны нулю. Поэтому сигнал с любой линии 21 может пройти на ее вход. Еслипоступит одновременно несколько сигналов, то на самом приоритетном выходе схемы 45 появится сигнал изаблокирует прохождение более приоритетных сигналов на входы схемы45 до того момента, пока не будетснят сигнал обслуживаемой заявки.Каждый элемент И 51 предназначендля выработки управляющего сигналаодной группе 52 элементов И-ИЗИ наустановление соединения соответствующих информационных шин 3, Так, возбуждение линий 9.1 и 9.2 приводит.к Формированию управляющего сигнала"1-2" (Фиг.7) и установлению саедюнения информационных шин 3.1 и 3,2,Впоследствие какое-либо устройства6 управления обменом может возбудитьлинии 9.Ч и 9.Н для соединения шинЗ.Ч и З.Н. С целью блокировки выдачи ложных управляющих сигналов "1-Ч",ф 1-Н, н 2-Ч" инверсный выход элемента И 51 соединенного входами с линиями 9. 1 и 9.2 подключен к входам .всех элементов И 51, соединенныхлибо с линией 9. 1 либо с линией:9,2. Количество групп 52 элементовИ-ИЛИ определяется количеством возможных соединений инциндентных данному коммутатору 1 информационныхшин 3. Один из двух входов каждогоэлемента И считается информационным,другой - управляющим, Информационные входы всех элементов И однойгруппы 52 подключается к входящиминформационным шинам 3, а управляющие.входы - к прямым выходам элементов 51 И. Выходы всех элементовИЛИ одной группы подключаются к соответствующей исходящей информационной шине 3.Система коммутации функционирует следующим образом,5Для организации обмена абанентинициатор выставляет код абонентаполучателя на адресную шину 5 н возбуждает одну иэ линий 4 запроса наобмен в соответствии с приоритетомгенерируемого запроса.Память 23 маршрутов закрепленного за абонентом-инициатором устройства 6 управления обменом, получивадрес абонента-получателя, устанавливает на своих выходах код маршрута, С приходом импульса па линии 7кад маршрута и сигнал запроса наобмен с помощью групп 25, 26 элемен 20-ов И передаются на шину 15 занесения и одну из приоритетных линий,16 в соответствии с приоритетом запроса. Коды маршрута и приоритетастановятся доступным всем блокам 10 выдачи маршрута и 11 сортировки саответственно, Однако, прием кода мар.шрута будет осуществлен лишь в одинблок 10, определяемый сигналом налинии занесения 19 с одного из блаков 11 сортировки. Алгоритм анализа кода приоритета и выбора линийзанесения 19 описан нри рассмотре"нии блока 11 сортировки. Код приоритета с выбранного блока 11 сортировки записывается в регистр 36 када приоритета и разрешает через элемент ИЛИ 34 запись ксда маршрута врегистр 35 соответствующего блока 10выдачи маршрута. Одновременна запу скается счетчик 33 времени. С выходарегистра 36 кад гриаритета поступаетв соответствующий данному блоку 10блок 11 сортировки, Таким образом,блок получает информацию о там, скаким приоритетом работает" данныйблок 10,. что необходимо для анагл, -за.последующих запросов, поступающихв арбитр системы, С выхода 35 кодмаршрута поступает на схему 38 сравф где пределе ег занятость с учетом кода на шине 14 запрета. Если маршрут свободен, тс навыходе схемы 38 сравнения формируется сигнал логической единицы, который по соответствующей линки 21 да ступнасти маршрута поступает на входблока 12 выбора маршрута. В общемСлучае, линии 21 одновременна могутбыть возбуждены несколькими блоками(1=ВО 9 14О, Блок 12 определяет наиболее приритетный Запрос поступие,ший на Йго вход, и возбуждает единственный 1 ыход, сигнал с которого по одноименйой линии 22 выбора маршрута поступает в блок О В этом блоке сигнал зФинии 22 открывает группу 37 элементов И, в результате чего код маршру.а из регистра 35 переписывается на . одовую шину 13 и стан.овлтся,с;ос,уп - ым всем устройствам 6 управления бменом, поступая на вторые входы хемы 27 совпадения каждого у"трой. тва 6. Схемы 27 сравнивает постуе ивший код с кодом считанньем из памяти 23 маршрутов, В результате равнения только одна схема .7 совадения опознает маршрут и сФормируе т на своем выходе сигнал логиче(кой единицы, Этот сигнал устанавлиеает триггер 28 в единичнсе состояеие, что является признаком захва.тг. гаршрутач Сигнал с прямогс Вьехода триггера 28 открывает группу 30 элегентов и код маршрута из памяти 23 гаршрута переписывается на линии 9 управления. Возбуждение .Нлний 9 приеодит к срабатыванию коммутаторовинциндентных шинам 3 составляюпих данных маршрут, и в результате:. е установлению соединения между абое 1 ентамиИнициатором и получателем. 1 о истечении времени, необходимого ;е 1 ля установления соединения сигеал линии 22 посредством элемента :1 задержки сбрасывает регистр 35, с свобождая его для приема следуюее 1 его кода. снятие абонентом-инициатоРом сигнала запроса по Окончании обМена приводит к сбросу триггера 28 е 1 разрушению установленного соедине- ния еСигнал на линии 7 о;проса задерживается элементом 29 задержки в устГойстве б управления обменом на вре-. Мя еееобхОДимое ДЛЯ вь 1 явления занятости маршрута и его захвата в случае, когда маршрут свободен, по"- сле чего передается следующемустройству б. Все описанные действия вновь повторЯютсЯ, В случае если схема 38 сравнения блока 10 выдачи Маршрута обнаружила занятость маркута, линия 21 не возбуждается и регистр 35 не сбрасывается, Содержи" мое регистра 35 дизеьюнктивно накладывается на код шины 1 б запрета в группе 39 .элементов ИЛИ и передается в соседний справа блок 10, запрещая менее приоритетному запросузахватывать те информационные шины3, на которые претендует запрос кодмарецрута, которого записан в данном более приоритетном) блоке 10.Пробегая остальные устройства 6управления обменом импульс на линииопроса каждый раз приводит к переписи на шину 15 занесения кодамаршрута,. если в соответствующемустройстве 6 заФиксирован запрос наобмен от закрепленного абонента.При этом менее приоритетные запросызаписывают коды своих маршрутов всегда правее кодов маршрутов болееприоритетных запросов в блоках 10выдачи маршрута., Запросы равныхприоритетов записывают свои кодымаршрутов в блоки 10, располагая ихпо мере поступления (позже поступивший запрос хотя и с равным приоритетом записывает свой маршрутв правый по отношечию к данномублок 10),Таким образом, записанный в регистр 35 код маршрута может находиться в нем либо в течение времени, требуемым для захвата маршрута (когда свободен маршрут), либо втечение цикла опроса всех устройствб управления обменом, что задаетсясчетчиком 33 времени, либо в течение ча.сти цикла опроса, если блок11 сортировки выдает разрешение назапись кода маршрута более приоритетного запроса в данный блок 10,Однако, занесение кода данного маршр гта в один из блоков 10 выдачимаршрута будет повторяться покане будут вьеполнены все условия захвата маршрутаПричем, в каждом очередом циклеОпроса,цанного устройства б управ-,.Ления обменом его запрос может бытьзаписан в иной по отношению к предыдущему циклу блок 10, ибо за интервал времени между двумя опросамиситуация может измейиться и блоки11 сортировки могут выбрать новыйблок 10,Как только захват маршрута произойдет те. триггер 28 устройства 6 управления обменом установится в единицу, сигнал с инверсного выхода триггера 28 закроет группы 35., 26 и запретит выдачу запроса в блоки О 11. Поскольку моментыго блока выдачи маршрута, выходзанесения каждого блока сортировкисоединен с входом занесения соответствующего блока выдачи маршрутав каждый блок выдачи маршрута введены первый и второй элемент ИЛИ.,счетчик времени, регистр кода приоритета, причем вход занесения блока выдачи маршрута соединен с вхоцом регистра кода приоритета и через первый элемент ИЛИ - с входом синхронизации регистра кода. маршрута. состробирующим входом схемы сравненияи со счетным входом счетчика времени,.выход регистра кода приоритета подключен к выходу приоритета блокавыдачи маршрута, вход выбора блокавыдачи маршрута соединен с вторымивходами элементов И группы и черезэлемент задержки - с первым входомвторого элемента ИЛИ, второй входкоторого подключен к выходу счетчика времени, выход второго элементаИЛИ соединен с входами сброса регистров кодов маршрута и приоритета,каждый блок сортировки содержит первую и вторую схемы сравнения, первый н второй элементы И, группу элементов И, причем вход текущего запроса блока сортировки подключен кпервым входам элементов И группы ипервой и второй схем сравнения, входприоритета блока сортировки соединен с вторым входом первой схемысравнения и с выходом занятости блока сортировки, вход занятости блока сортировки подключен к второмувходу второй схемы сравнения, входзапрета блока сортировки подключенк первому входу первого элемента Ии к вторым входам элементов И группы, вь 1 ход первой схемы сравнениясоединен с первым входом второгоэлемента И и с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к вьгходу запрета блока сортировки, вьгход второй схемы сравнения соецинен с вторым входом второго элемента И, выход которого под ключен к третьим входам элементов Игруппы, выход которой соединен с выходом занесения блока сортировки.