Устройство для сопряжения периферийного устройства с эвм

1596339 Фиг б оставитель С.Пестмалехред Л,Олийнык ,орректор С Вевкун Редактор А. О Подписно ГКНТ СЧСР тиям и4/5 11 31Производственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, ул, Гагар Заказ 2911 Тираж 568 ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, о изобретениям и отк 35, Раушская наб д50 осуществляющий коммутацию кодр состояния триггера сбоя и кода, заданного регистром 5 номера, с группойразрядов данньгх общей шины ЭВМ, эле -менты ИЛИ 14 и 15, элементы И 16 и17, триггер 18 сбоя и адресный селектор 19.Первый дешифратор 1 (фиг,2) состоит из элемента 20 сравнения и дешифратор 21Блок 3 управления обменом образуют (фиг.3) элементы И 22-24, элементы ИЛИ 25 и 26, элементы 27 и 28задержки, элементы И 29 и 30, элемент НЕ 31 и триггер 32.Регистр 2 управления содержит(фиг.4) выходы 33, коммутатор 34, регистр 35, элемент НЕ 36, элемент ИЛИ37 и элемент 38 задержки.20Второй дешифратор 12 (фиг. 5) выполнен на дешифраторе 39.Второй коммутатор 13 содержит(фиг.б) элементы И 40-44, элементыНЕ 45 и 46 и элемент И-ИЛИ 47. 25Общая шина ЭВМ представляет собойунифицированную систему связей и сигналов между процессором, оперативнойпамятью и устройствами сопряжения спериферийными устройствами и системами. Связьмежду устройствами, уча"ствующими в операции на общей шине,асинхронна. Магистраль периферийнойсистемы представляет собой унифицированную систему связей и сигналовмежду периферийной системой и блокомуправления, функции которого реализует предлагаемое устройство. Периферийная система может состоять из одной или нескольких подсистем, каж"40дая из которых содержит группу ус.тройств. Каждое устройство может содержать группу адресуемых регистров.Кроме того, к общей шине ЭВМ можетбыть подключено несколько предлагаемых устройств сопряжения к каждомуиз которых подсоединена своя периферийная система,Устройство для сопряжения предна"значено для согласования несовместимых сигналов двух интерфейсов. Большинство сигналов общей шины интерпретируется в соответствующие сигналы периферийной магистрали.Устройство работает следующим образом.55Работа предлагаемого устройствапри выполнении операций ввода-выводааналогична работе известного, Рассмотрим работу устройства при распределении адресных линий А(0)А(17) общей шины ЭВМ, например, следующим образом: разряды А(17)-А(12) указывают начало диапазона адресов периферийной системы, подключенной с помощью устройства сопряжения; разряды А(11)-А(8) определяют адрес периферийного устройства У(8,4,2,1); разряды А(7)-А(4) определяют адрес регистра устройства Р(8,4,2,1); разряды А(3)-А(0) определяют четь 1 ре разряда кода операции Ф(8,4,2, 1) . Пятый разряд кода операции, идентифицирующий основной тип операции (записи или чтения), соответствует сигналу признака операции общей шины ЭВМ.При принятой системе адресации периферийная подсистема может содержать до 16 периферийных устройств, каждое из которых может иметь до 16 регистров.Исходя из условия минимального использования адресов ЭВМ собственные схемы устройства для сопряжения (с номером один) адресуются следующим образом: регистр управления по У(0), Р(0); схема управления режимом обработки требований по У(0), Р(1), где У(0) и Р(0) обозначают нулевое значение разрядов номеров устройства и регистра. При организации в одном диапазоне адресов периферийной системы к общей шине ЭВМ может быть подключено до восьми таких устройств сопряжения, использующих следующие адреса для собственных схем: У(0), У(П), У(0), У(2 П - 1), где П - номер устр йства сопряжения. Каждая из подключенных периферийньгх подсистем использует 2 К адресов (К = 1024), так как разряды А(0)-А(11) определяют адрес регистра и устройства и код операции (четыре разряда). Остальная часть адресов ЭВМ отводится под адреса ячеек оперативной памяти и регистры системных периферийных устройств. При этом к каждому устройству сопряжения может быть подключено от одной до восьми периферийных подсистем (но не более восьми к ЭВМ), для идентификации которых в регистре 2 зарезервировано соответствующее число разрядов для хранения номера периферийной подсистемы.Устройство осуществляет обмен данными между регистрами устройств периферийной системы и оперативной96339описи, адрес периферийного устройстваи его регистра, а также соответствующие четыре разряда кода операции,после фиксированной задержки синхросигнал. Адресный селектор 19 срабатывает и включает коммутатор 4.Адрес поступает на вход дешифратора1, определяющего, что адрес относится к адресам периферийной системыи посылающего в блок 3 сигнал разрешения запуска цикла на периферийноймагистрали. Блок 3, получив из общей, шины ЭВМ через блок 6 код записи исинхросигнал, инициирует цикл периферййной магистрали, передавая черезблок 7 в общую шину 9 номер периферийной подсистемы из регистра 2,код записи и синхросигнал, Из общей 25 30 35 40 5 15 памятью ЭВМ под управлением програм- . мы с использованием прерываний. В со ответствии с программой определяется момент передачи данных и инициируется первый этап. На линиях общей шины ЭВМ выставляется следующая информация: код записи, на адресных линияхадрес регистра 2 в соответствии сномером устройства сопряжения и кодом начала диапазона адресов периферийной системы, на линиях данныхкод, соответствующий номеру периферийной подсистемы и сигналу разрешения прерывания, после фиксированнойвыдержки синхросигнал. Адресный селектор 19 анализирует поступающийчерез блок 6 из общей шины 8 адреси срабатывает, если этот адрес входит в диапазон адресов периферийной системы, заданной регистром 11,При этом включается коммутатор 4 и принятый адрес поступает На вход первого дешифратора 1 и через блок. 7в общую шину 9. Поступивший из коммутатора 4 адрес дешифрируется в соответствии с номером устройства сопряжения, заданным регистром 5, в дешифраторе 1. Дешифратор 1 определяет, что адрес относится к регистру2 управления, и посылает в блок 3 сигнал разрешения обмена информацией ЭВМ с регистром 2. Затем блок 3 получает через блок 6 усиления из общей шины 8 код операции записи и синхросигнал и посыпает в регистр 2 сигнал записи данных, поступающих изблока 6 на входы регистра 2. После записи данных в регистре 2 блок 3 вырабатывает ответный синхросигнал и посылает его через блок 6 в общую шину 8. ЭВМ получает этот синхросигнал, снимает сигнал синхронизации, а затем данные, адреса и сигналы управления. После снятия синхросигнала устройство снимает ответный синхро-сигнал; на этом первый этап инициирования операции ввода-вывода заканчивается. В результате в регистре 2хранится код номера периферийной.,подсистемы и сигнал "Разрешение прерывания". Затем ЭВМ начинает выполнять второй этап инициирования операции ввода-вывода, посылая через устройство в один из регистров периферийного устройства управляющую информацию для его запуска, Для этого ЭВМ помещает на линии общей шины адрес данной периферийной системы, код за 45 55 шины 8 в общую шину 9 через блоки 7 и 6 непосредственно по линиям данных поступает дополнительная информация для периферийного устройства,а через коммутатор 4 - разряды номера периферийного устройства и номера регистра. После выполнения операции адресуемая периферийная подсистема выставляет синхросигнал исигналы ответа, которые через блок 7передаются соответственно в блок 3 и регистр 2. Блок 3 стробирует прием сигналов ответа в соответствующие разряды регистра 2, а затем снимает информацию и синхросигнал, заканчивая операцию на магистрали периферийной системы. По снятии сигналовпериферийная подсистема снимаетсинхросигнал, после чего блок 3 передает через блок 6 в общую шину ЭВЙответный синхросигнал и затем заканчивает операцию на общей шине.Этим завершается второй этап инициирования операции ввода-вывода в периферийном устройстве,Значение сигнала ответа, хранящегося в регистре 2, может быть считано ЭВМ при обращении к регистру 2 почтении. В этом случае содержимое регистра 2 по сигналу из блока 3 по-ступает через блок б в ЭВМ.Информация о состоянии периферийного устройства, хранящаяся непосредственно в регистре периферийного устройства, может быть также считана ЭВМпри обращении к регистру периферий 1ной системы по чтении. В этом случаесодержимое регистра периферийного,устройства при выполнении цикла периферийной магистрали поступает по ли 1596339ниям данных через блоки 7 и 6 непосредственно в ЭВМ, После инициирования операции ввода-вывода в периферийном устройстве ЭВМ продолжает вы 5 полнение основной программы.Рассмотрим процедуру передачи данных в регистр устройствапериферийной системы, которое в данньгй момент имеет запрос, Сигнал запроса по-. 10 ступает из магистрали 9 через блок 7 на вход элемента И 17. Хранящийся в регистре 2 сигнал "Разрешение прерывания" передается на другой вход элемента И 17; разрешая прохождение через, элемент И 17 сигнала запроса. С выхода элемента И 17 сигнал запроса поступает через элемент ИЛИ 15 в узел 10 захвата магистрали. Появление сигнала запроса запускает узел 10, который, обмениваясь управляющими сигналами с ЭВМ через блок 6, вьнолняет операцию. захвата общей шины и прерывания текущей программы, При этом узел 10 формирует сигнал разре-: 25 щения выдачи запросного слова, поступающий на вход управления коммутатора 13. С выхода коммутатора 13 в общую шину через блок 6 поступает запросчое слово, сформированное регистром 5. В результате ЭВМ переходит .к программе обслуящвания прерыва" ния от данного устройства сопряжения.,Программа начинает обычно свою работу с поиска причины прерывания в периферийной системе, имеющей в данном случае одну общую линию запроса. Для этого ЭВМ инициирует операцию считывания из периферийной системы запросного слова, устанавливая ад О рес схемы управления режимом обработки требования в соответствии с номером устройства сопряжения, и после фиксированной задержки синхросигнала поступивший из общей 45 шины ЭВМ адрес схемы управления режимом обработки прерывания проходит через коммутатор 4 на вход дешифратора 1, который устанавливает его соответствие адресу схемы управления и посылает в блок 3 сигнал, по кото-. рому в периферийной магистрали начинается цикл режима обработки требования. Для этого блок 3 передает через блок 7 в магистраль 9 сигналы55 выборки всех подсистем и сигнал считывания запросов, по которому блок управления каждой подсистемы (илич периферийного устройства), хранящии сигнал запроса, помещает на линииданных магистрали 9 коды,индентифицирующие источники запросов в подсистеме,На линиях данных устанавливается, таким образом, запросное слово системы. По получении синхросигналов от всех блоков управления подсистемами блок 3 устанавливает ответный синхросигнал, после .приема которого ЭВМ считывает запросное слово с линий данных магистрали через блоки 7 и б. ЭВМ заканчивает операцию на общей шине, а блок 3 - на магистрали периферийной системы, Затем ЭВМ по программе осуществляет поиск источника запроса на обработку требования в зависимости от принятого в периферийнойсистеме принципа идентификации источников запросов. После определения программным способомномера регистра периферийного устройства, запрашивающего данные для передачи, ЭВИ организует операцию передачи из оперативной памяти слова данных в этот регистр устройства илиприема данньм из регистра аналогично описанной процедуре инициирова- . ния операции ввода-вывода.При появлении сбоя или иеисправности в процессе выполнения операцииввода-вывода предлагаемое устройство работает следующим образом,При инициировании обмена данными между регистрами. устройств периферийной системы и оперативной памятью ЭВМ под управлением программы адрес регистра поступает из общей шины ЭВМ через блок 6 и коммутатор 4 на вход дешифратора 1, На выходе дешифратора в зависимости от кода адреса регистра могут сформироваться следующие три типа сигналов: или сигнал обращения к регистру 2 управления (к собственным регистрам устройства сопряжения), или сигнал запуска цикла периферийной магистрали, или сигнал обращения к схеме управления режимом обработки требования. Все эти сигналы поступают на блок 3 для его запуска по приходу из обшей шины ЭВМ синхросигнала на выполнение цикла обмена. Кроме того, эти сигналы одновременно поступают на элемент ИЛИ 14, на выходе которого формируется объединенный сигнал обращения ЭВМ через данное устройство для сопряжения к регистрам. С выхода элемента ИЛИ 14 сигнал обращения поступает на вход элемента И 16.На второй вход второго дешифратора 12 из блока 6 поступает информа 5 ция о выдаче на общую шину ЭВМ ответного синхросигнала каким-либо устройством (другим устройством сопряжения, оперативной памятью или системными периферийными устройствами), подключенным к общей шине. На первый вход второго дешифратора 12 поступает ответный синхросигнал, формируемьй блоком 3 по окончании цикла периферийной магистрали или обращения к собственным регистрам и схемам, Так как связь между устройствами, участвующими в операции на общей шине, асинхронна, то при одновременном обращении (вследствие неисправностей или сбоев) к регистрам периферийной системы, подключенной через данное устройство сопряжения (или к собственным схемам или регистрам устрой-ства), и к регистрам системных пери ферийных устройств (или к ячейкам оперативной памяти или другому аналогичному устройству сопряжения,подключенного к общей шине ЭВМ) ответный синхросигнал от регистров системных периферийных устройств может появиться до выдачи блоком 3 обмена ответного синхросигнала через блок 6 в общую шину ЭВМ. Эту ситуацию определяет второй дешифратор 12, который анализирует состояние общей шины ЗВМ иГ35 магистрали периферийной системы. При этом дешифратор 12 на своем выходе формирует сигнал запуска узла 10 захвата магистрали только лишь в случае, когда присутствует сигнал, поступающий из блока 6, на его втором входе и отсутствует сигнал на первом входе, подключенном к выходу блока 3. При наличии сигнала обращения, поступающего на один из входов элемента И 16 от элемента ИЛИ 14, .сигнал с выхода дешифратора 12 проходит на вход установки триггера 18 сбоя и устанавливает последний в единичное.со 50 стояние. Одновременно этот сигнал через элемент ИЛИ 15 запускает узел 10 захвата магистрали, который выполняет операции захвата. общей шины ЭЗМ и прерывания текущей программы, При этом на разрешающем выходе узел 1055 формирует сигнал, включающий коммутатор 13 на передачу в ЭВМ по линиям данных общей шивы через блок 6 запросного слова, сформированного реги;стром 5 и модифицированного триггером 18 сбоя. После приема запросного слова в ЭВМ узел 10 сбрасываетсигнал управления коммутатором 13 ивозвращается в исходное состояние,Таккак сигнал управления коммутатором13 поступает также на вход сбросатриггера 18 сбоя, то по сбросу этого сигнала возвращается в исходноесостояние и триггер 18,В результате ЭВМ переходит к программе обслуживания прерывания отданного устройства сопряжения по сбоюили неисправности.В этом случае, если данное устройство для сопряжения выдает в общуюшину ЭВМ ответный синхросигнал раньше других устройств на общей шине,то сбой обнаруживает другое аналогичное устройство имеющее подобную схему контроля, к которому одновременно обратилась ЭВМ,Формула изобр етения1, Устройство для сопряжения периферийного устройства с ЭВМ, содержащее блок управления обменом, регистр управления, первый дешифра- тор, первый коммутатор, регистр номера, два блока усиления, причем группа информационных входов-выходов первого блока усиления образует группу входов-выходов устройства для подключения к группе информационных,адресных и командных входов-выходов ЭВМ, группа информационных входов-выходов второго блока усиления образует группу входов-выходов устройства для подключения к группе информационных, адресных и командных входов-выходов периферийного устройства, при этом первая группа информационных выходв второго блока усиления и группа выходов регистра управления соеди:нены с первой группой информационных входов первого блока усиления, первая группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов регистра управления и с первой группой информационных входов второго блока усиления, вторая группа информационных выходов которо.го соединена с второй группой информационных входов регистра управления, группа синхровходов и первый выход которого соединены соответственнос первой группой выходов и с первьйГвходом логического условия блока управления обменом, вторая группа выходов и первая группа входов логиче 5ского условия которого соединены соответственно с второй группой информационных входов и третьей группойинформационных выходов второго блокаусиления, третья группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных входовпервого дешифратора и с группой инфорьгационных выходов первого коммута/тора, группа информационных входовкЬтсрого соединена с второй группойинформационных выходов первого блокаусиления, группа выходов регистра номера соединена с второй группой информационньгх входов первого дешифратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что., с целью повышения надежности засчет обеспечения аппаратного оперативного контроля работы, в устройство введены адресный селектор, второй 25коммутатор, регисто адреса, узел захвата магистрали, второй дешифратор,триггер сбоя два элемента И, дваэлемента ИХП 1. при этом третья группа выходов блока управления обменом 3 Осоединена с первой группой информационньгх входов второго дешифратораи с второй группой информационныхвходов первого блока усиления, третья группа информационных выходов ко 35торого соединена с второй группойвходоь логического условия блока управления обменом, второй, третий, четвертый входы логического условия которого соединены соответственно с 4 О ,первьщ, вторым, третьим выходами пер-, вого дегшгфратора и с первьи, вторым, третьим входами первого элемента ИЗЯ, вьход которо о соединен с первь 1 мвходом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго дешифратора, вторая группа информационных входов которого соединена с четвертой группой ичформационньж выходов первого блока усиления, информационный выход и информационный вход которого соединены соответственно с входом подтверждения. захвата и с выходом запроса захвата узла , захвата магистраг,и разрешающий выР55 ход которого соединен с нулевым входом триггера сбоя и с управляющим входом второго коммутатора, группы информационных входов и вьгходов, 1 рторого соединены соответственно с группой выходов регистра номера и с первой группой информационных входов первого блока усиления, управляющийвход первого коммутатора соединен свыходом адресного селектора, перваяи вторая группы информационных входов которого соединены соответственно с группой выходов регистра адресаи с второй группой информационныхвыходов первого блока усиления, входзапроса захвата узла захвата магистрали соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И,первый вход которого соединен с инФормационным выходом второго блокаусиления, информационный вход второго коммутатора соединен с выходомтриггера сбоя, единичный вход которого соединен с выходом первого элемента И и с вторым входом второгоэлемента ИЛИ, второй вьгход регистрауправления соединен с вторым входомвторого элемента И,2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок управления обменом содержит триггер,пять элементов И, два элемента ИЛИ,элемент НЕ, два элемента задержки,причем первый вход первого элементаИЛИ, второй вход первого элементаИЛИ, соединенный с первым входомпервого элемента И, и нулевой вход триггера образуют первую группу входов логического условия блока, первыйвход второго элемента И, второй вход второго элемента И, соединенный с первыми входами третьего и четвертого элементов И, образуют вторую группу входов логического условия блока, третий вход первого элемента ИЛИ является первым входом логического условия блока, третий вход второго элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и является вторым входом логического условия блока,второй вход третьего элемента И соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и является третьим входом логического условия блока, второй вход четвертого элемента И соединен с третьим вхо-. дом второго элемента ИЛИ и является четвертым входом логического условия блока, выход первого элемента задержки, первые входы первого элемента ИЛИ и,второго элемента И образуютпервую группу выходов блока, выходО йервого элемента И, выход триггераи первый вход второго элемента И об- .разуют вторую группу выходов блока,выходы второго элемента задержки ипятого элемента И образуют третьюгруппу выходов блока, при этом в блоке управления обменом второй входпервого элемента И соединен с выходом элемента НЕ, вход которого соединен с синхровходом триггера и с выходом второго элемента И, выходпервого элемента ИЛИ соединен с пер-"вым входом пятого элемента И, второйвход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выходы третьегои четвертого элементов И соединенысоответственно с входами первого ивторого элементов задержки, информационный вход триггера соединен с шиной единичного потенциала устройства.