Устройство для обмена информацией между цвм и внешними устройствами

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рц 907537(23) Приоритет -Опубликовано 230282, Бюллетень Ио 7Дата опубликования описания 230282 51 М Кп з С 06 Р 3/04 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ МЕЖДУ ЦВМ И ВНЕЫНИМИ УСТРОЙСТВАМИ Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в вычислительных системах.Известны устройства для обмена информацией, содержащие регистры, блок управления, счетчики слоев выдачи и приема, блок анализа режимов, блок управления 1).Недостаток этих устройств состоит в их низком быстродействии.Наиболее близким к изобретению по сущности технического решения является устройство для сопряжения, содержащее регистр информации, соединенный первыми входом и выходом.соответственно с информационными входом и выходом устройства, управляющим входом - с первым выходом блока синхронизации, а вторыми входом и выходом - соответственно с входом и выходом коммутатора информации, группы входов и выходов которого соединены с информационными выходами и входами подканалов, управляющие входы и выходы которых подключены к выходам блока синхронизации и соответствующим входам и выходам устройства, блок приоритета, регистр готовности программы, блок управления обменом и блок контроля по модулю, причем каждый подканал включает узел"ураВления, регистр служебных сигналов,регистр обмена, узел обработки запросов, выходы и входы которого соединены соответственно с входом и выходом узла управления и выходом и входом подканала, коммутатор, и узел готовности подканала, соединенный входами и выходами соответственно свходом и выходом подканала и выходоми входом узла управления 2.Недостатком данного устройстваявляются большие аппаратурные затраты.Цель изобретения - сокращение ап паратурных затрат.Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее регистринформации, информационные вход ивыход которого являются соответственно информационными входом и выходомустройства, а управляющий вход соединен а синхронизкрующим входом устройства и входом блока синхронизации,и группу каналов обмена, каждый из 25 которых включает блок обработки запросов, блок подготовки канала и блокуправления, причем в каждом канале обмена группа входов блока обработкизапросов соединена с группой выходов 30 блока синхронизации, первый вход907537 Составитель В. ВертлибТехред А.Бабинец Корректор В Синицк Редактор В, Данко аз 59 303 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,Ърос 8 У Гиюр 8 У7 Цф фо Тираж 732 ИИПИ Государственно по делам изобретен сква, Ж, Раушск Подписного комитета СССРй и открытийя наб д. 4/5является соответствующим входом из группы входов запроса устройства, а первый, второй и третий выходы соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управле-. ния, четвертый вход которого является соответствующим входом из группы входов признака направления передачи устройства, первый выход соединен с соответствующим выходом группы выходов опроса устройства и входом из первой группы входов блока синхронизации, а пятый вход - с первым выходом блока подготовки канала, первый вход которого является входом из группы входов признака начала массива устройства, введены шифратор и элемент ИЛИ, а в каждый канал обмена - счетчик текущего адреса и счетчик слов, причем в каждом канале обмена группа входов блока подготовки канала соединена с группой входов блока управления и группой выходов блока синхронизации, второй и третий входы и первый и второй выходы - соответственно с первым и вторым выходами и третьим и вторым входами блока обработки запросов, четвертый вход которого соединен с входом признака отработки непрограммированной команды устройства, третий выход блока подготовки канала соединен с первыми входами счетчиков текущего адреса и слов, вторые входы которых подключены к второму выходу блока управления, третьим выходом соединенного с третьим входом счетчика текущего адреса, группа выходов шифратора и группа выходов счетчиков текущего адреса каналов обмена являются группой выходов непрограммированной команды устройства, первая группа входов шифратора соединена с второй группой входов блока синхронизации и группой входов признака направления передачи устройства, вторая группа входов - с четвертыми выходами блоков подготовки каналов, а третья группа входов - с первыми выходами блоков обработки запросов и группой входов элемента ИЛИ, группы входов счетчиков . слова и счетчиков текущего адреса соединены с группой информационных входов устройства, выход элемента ИЛИ является выходом признака приостановки программы устройства, пятый вход блока об- работки запросов -го канала обмена (.=1,п) соединен с первым выходом блока обработки запросов ."1-го канала обмена, а также тем, что блок обработки запросов содержит четыре ,триггера, три элемента И, элемент НЕ, причем первый вход первого триггера соединен с первым входом блока и входом элемента НК, выход - с первым входом первого элемента И, второй вход - с выходом элемента НЕ, третий вход - с выходом второго триггера и первым входом второго элемента И, а четвертый вход - с третьим входомблока и вторым входом первого элемента И, подключенного выходом к первому входу второго триггера, второй вход которого соединен с вторым входом блока, третий вход - с четвертым входом блока и первым входом третьего элемента И, а четвертый вход с выходом третьего триггера, первымвходом четвертого триггера и третьимвыходом блока, второй вход второго элемента И подключен к пятому входу блока, а выход - к первому выходу блока и второму входу третьего элемента И, выходом соединенного с первым входом третьего триггера, выход четвертого триггера является вторым выходом блока, третьи входы первого и третьего элементов И, вторые входы третьего и четвертого триггеров и пятый вход второго триггера подключены к группе входов блока, и тем, что блок управления содержит четыре элемента И, элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем первые входы элементов И соединены с пятым входом блока, второй и третий входы первого элемента И подключены соответственно к первому и четвертому входам блока, второй и третий входы второго элемента Исоединены соответственно с вторым входом блока и через элемент НК с четвертым входом блока, вторые входы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к третьему и второму входам блока, а выходы соответственно к второму и третьему выходам блока, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом блока, четвертые входы первого и второго элементов И и третьи входы третьего и четвертого элементов И соединены с группой входов блока, й тем что блок подготовки канала содержит два триггера и три элемента И, причем первые входы триггеров соединены с первым входом блока, первый выход второго триггера подключен к первым входамэлементов И, второй вход первого элемента И соединен с вторым входомблока, а выход - с вторым входом первого триггера и с четвертым выходомблока, выход первого триггера подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с вторым выходом блока, вторые входы второго триггера и третьего элемента И соединены с третьим входом блока, выход третьего элемента И соединен с третьим выходом блока, второй выход второго триггера подключен к первому выходу блока, третьи входы второго триггера и второго элемента И свединены с группой входов блока, и тем, что блок синхронизации содержитгруппу элементов И, генератор, триггер, счетчик, распределитель импульсов, два элемента И, элемент И-ИЛИи элемент ИЛИ, причем первый выходгенератора соединен с первым входомраспределителя импульсов, с первымивходами элементов И группы, первыми вторым входами элемента И-ИЛИ,второй выход генератора подключен кпервым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходамитриггера, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входыэлемента ИЛИ подключены к выходамсоответствующих элементов И группы,второй вход триггера соединен свыходом элемента И-ИЛИ и первымвходом счетчика, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход - к третьему входуэлемента И-ИЛИ, выход второго элемента И соединен с вторым входомраспределителя импульсов, группа выходов которого является группой выходовблока, вторые и третьи входы элементон И группы и четвертый вход элемента И-ИЛИ подключены соответственнок первой и второй группам входовблока и входу блока.На Фиг. 1 показана блок-схемаустройства; на фиг. 2 - схемы блокаподготовки канала, блока обработкизапросов и блока управления; нафиг. 3 - временная диаграмма работыустройства; на фиг. 4 - блок-схемаблока синхронизации; на Фиг. 5временная диаграмма работы блокасинхронизации.Устройство содержит(фиг. 1) блок 1синхронизации, шифратор 2,регистр 3информации, элемент ИЛИ 4,каналы 5 обмена, каждый из которых содержитблок б подготовки канала, блок 7 обработки запросов, блок 8 управления,счетчик 9 слов, счетчик 10 текущегоадреса.На фиг. 1 обозначены также шина 11приема кода н счетчики, шина 12 признака непрограммиронанной командыввода-вывода (ПНКб 8 н ), шина 13 выдачи кода счетчика текущего адреса,шина 14 Формирования сигнала приемакода в счетчики, шина 15 блокировки,шина 16 управления, шина 17 запросауправляющего слова, шина 18 модификации счетчиков, шины 19 группы выходов непрограммиронанной командыустройства, шины 20 группы информационных входов устройства, шина 21входа признака отработки непрограммированной команды, шины 22 признака управляющего слова,Блок 6 подготовки каналов содержит (фиг. 2) триггеры 23 и 24, элементы И 25-27.Блок 7 обработки запросов содержит триггеры 28-31, элементы И 32-34и элемент НЕ 35.50 60 5 10 15 20 25 ЗО Блок 8 управления нключает элементы И 36-39, элемент НЕ 40 и элемент ИЛИ 41.Блок 1 синхронизации содержит (фиг. 4) генератор 42, триггер 43, счетчик 44, распределитель 45 импульсон, элементы И 46 и 47 группы, первый и второй элементы И 48 и 49, элемент И-ИЛИ 50 и элемент ИЛИ 51.Устройство работает следующим образом.Для обеспечения работр устройства за каждым каналом в оперативной памяти (ОЗУ) ЦВМ закрепляется ячейка, в которой хранится управляющее слово канала, содержащее характеристику передаваемого массива информа,ции (количество слов и начальный адрес). Из внешнего устройства (ВУ) на вход шифратора 2 и блока 8 управления выдается потенциал ПВВ-В, определяющий напранление передачи массива информации (из ОЗУ ЦВЪВУ или наоборот).для подготовки канала к передаче информации на вход блока 6 из ВУ поступает сигнал фНач. массива. Сигнал Запросф на передачу первого слова информации может выдаваться на вход канала либо после сигнала Нач. массинаф, либо одновременно с ним. Рассмотрим вариант, когда сигналы 1 Нач. массиваф и Запросна передачу первого слова поступаютодновременно, как это показано навременной диаграмме (фиг. 3). Сигнал Нач. массива фиксируетсятриггерами 23 и 24 блока б, а сигнал Запрос - триггером 28 блока7. Выходным потенциалом с нулевоговыхода триггера 24 на элементе И 32блокируется выходной сигнал триггера28, а также запрещается формирование управляющих сигналов блоком 8.Потенциалами с единичных выходовтриггеров 23 и 24 через элементИ 26 устанавливается в единичноесостояние триггер 29 и через элементИ 33 (при наличии на его втором входе разрешающего потенциала от канала высшего уровня приоритета) вцдается сигналСиги.НК В , которыйблокирует работу каналов более низкого приоритета, поступает на входшифратора 2 и через элемент ИЛИ 4поступает н ЦВМ как сигнал внешнегозапроса типа приостановка,Одновременно сигнал Сиги. НКна элементе И 25 формирует сигналПуск, поступающий на шифратор 2,на выходе которого формируется непрог.раммиронанная команда вывода управляющего слова, поступающая по шинам 19на вход ЦВМ. После приема внешнегозапроса из ЦВМ по шине 21 выдаетсясигнал НКОтРОЯ и по группешин 20 выдается управляющее слово.Сигналом ф 1 НКрой 1разрешается запись сигналаСиги, НКВн эчерез элемент И 34 в триггер 30 и затем в триггер 31, а также разрешается сброс триггера 29Элемент И 34 и триггеры 30 и 31 обеспечивают задержку и синхронизацию с тактами ЦВМ внешнего запроса. Выходным сигналом триггера 31 на элементе И 27 формируется сигнал ПКС 4 , и сбрасывается триггер 24, а выходным сигналом триггера 30 сбрасывается триггер 29. Сигналом ПКС,1 на шине 11 производится запись управляющего слона в счетчики 9 и 10.После сброса триггера 24 н триггер 29 переписывается через элемент И 32 запрос, зафиксированный в триггере 28, и затем на элементе И 33 формируется сигнал Сигн, НКПВ В(при наличии на его первом входе раэрешающего сигнала от канала высшегоприоритета). Этот сигнал поступаетв блок 7 обработки запросов каналанизшего приоритета, блокируя егоработу, а также всех каналов болеенизкого уровня приоритета. Одновременно сигнал Сигн. НКЗЭ з ф поступает на шифратор 2, в ЦВМ (как сигнал запроса типаприостановка)и на вход блока 8, на элементе И 39которого формируется сигнал ВКС 4,обеспечивающий выдачу со счетчика10 начального адреса на вход ЦВМкода адреса непрограммированной команды, код операции которой поступает с выхода шифратора 2. Пбсле приема кода.непрограммированной команды в ЦВМ выходным сигналом с триггера 30 на элементе И 38 формируется сигнал +1 С которым увеличивается на единицу код в счетчике 10 и уменьшается на единицу кодв счетчике 9, т.е. производится подготовка счетчиков к передаче следующего слова. После приема непрограммиронанной команды ЦВМ производит ныдачу (если ПВВсоответствует выводу) первого слова информации, которое сопровождается сигналом синхронизации "Опрос ВУ, сформированным на элементах И 36 и ИЛИ 41. Привводе информации в ОЗУ ЦВМ от ВУ наэлементах И 37 и ИЛИ 41 формируетсясигнал синхронизации Опрос ВУ,поступает в ВУ и опрашивает, состояние датчика информации. Информацияот ВУ сопровождается сигналомСинхр.ВУ, которым эта информациязаписывается в регистр 3 и с негопринимается в ОЗУ ЦВМ,Рассмотрим подробнее как производится ввод информации от датчикан ОЗУ ЦВМ, На фиг. 3 пунктиром показано Формирование сигналов ОпросВУ, которые передаются во внешнееустройство. Как видно из временнойдиаграммы на фиг, 3, передний фронтсигнала Опрос ВУ 1 при опросе дат 5 1 О 15 2 О 25 3 О 35 40 45 50 55 60 65 чика формируется по ТИ 3 предыдущего по отношению к операции непрограммированного ввода цикла, и егодлительность определяется сигналомСтр, опроса на втором входе элемента И 37, равным по длительностичетырем тактам ЦВМ. Ввод информациив ОЗУ производится в цикле операцииввода по такту ТИ 3, информация навходе ЦВМ с ныхода регистра 3 должна быть установлена не позднее ТИ 2.Таким образом,. время между посылкойсигнала Опрос ВУ к датчику и установкой на входе ЦВМ информацииэтого датчика должно быть не болеесеми тактов ЦВМ. Для устранения временного рассогласования при опросе датчиков информации в устройство введен блок 1синхронизации,Блок 1 синхронизации (фиг. 4 и 5) работает следующим образом.В исходном состоянии счетчик 44 и триггер 43 установлены в нулевое состояниеПотенциалами с выходов триггера 13 через элементы И 49 разрешено поступление импульсов ГИ 2 с выхода генератора 42 на второй вход распределителя 45 импульсов, а через элемент И 48 запрещено поступление импульсов на вход счетчика 44 импульсов. Таким образом, в исходном состоянии на выходе распределителя 45 импульсов формируется последовательность тактовых сигналов ТИ 1 + ТИ 8 с периодом повторения, определяемым периодом выходных сигналов ГИ 1 и ГИ 2 генератора 42. При этом тактовые сигналы с четными номерами формируются от импульсов ГИ 2, а нечетныеот импульсов ГИ 1. В данном режиме работы блока выполняются нсе операции ЦВМ за исключением операций ввода. Как уже отмечалось, в операцию непрограммированного ввода информация на входе ЦВМ должна быть установлена не позднее импульсов ТИ 2.Признаком направления передачи информации ПВб В на элементах И 46 и 47 разрешается прохождение сигнала Опрос ВУ, который, будучи простробированным тактом ТИ 5,через элемент ИЛИ 51 устанавливает единичное состояние триггер 43, отключая при этом от распределителя45 импульсов синхросигналы ГИ 2 иподключая их к счетному входу счетчика 44 импульсов. При этом, последним на выходе распределителя формируется тактовый импульс ТИ 5 Триггер 43 сбрасывается, сигналом Синхр. ВУ, проотробиронанном на элементеИ-ИЛЙ 50 синхросигналом ГИ 1. Послесброса триггера 43 на второй входраспределителя через элемент И 49 разрешается прохождение синхроимпульсан ГИ 2 и распределителем фомируется тактовый импульс ТИ б и все последующие. Таким образом, длительность такта ТИ 5 соответствует Гсс 3 (фиг. 5), т.е. работа распределителя 45 импульсов приостанавливается на время опроса датчика информации и запускается, когда на входе ЦВМ установлена информация для ввода. Поскольку триггер 43 сбрасывается сигналом Синхр. ВУ, формируемым в ВУ, а до поступления этого сигнала работа ЦВМ Фактически приостановлена, то существует опасность останова ЦВМ при отказе одного из ВУ или линии передачи этого сигнала между ВУ и ЦВМ. Для устранения подобного случая в устройство введен счетчик 44, который подсчитывает синхросигналы ГИ 2 с момента выдачи из ЦВМ сигнала Опрос Вуф и до получения от ВУ сигнала Синхр. ВУф. Емкость счетчика рассчитывается на максимальное время обмена. Если в течение этого времени от ВУ не поступил сигнал 1 Синхр. ВУ, то сигналом с выхода счетчика сбрасывается триггер 43, восстанавливается работа распределителя 45 импульсов, а операция ввода информации от неисправного датчика заканчивается вводом нулевого кода, т.е. информация от неисправных датчиков ЦВМ не принимается.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает обмен информацией между ЦВМ и внешними устройствами более простыми средствами, чем известное. 15 20 подготовки канала соединен с первымивходами счетчиков текущего адреса25 и слов, вторые входы которых подключены к второму выходу блока управления, третьим выходом соединенного стретьим входом счетчика текущегоадреса, группа выходов шифратора игруппа выходов счетчиков текущегоадреса каналов обмена являются группой выходов непрограммированной команды устройства, первая группавходов шиФратора соединена с второйгруппой входов блока синхронизациии группой входов признака направления передачи устройства, втораягруппа входов - с четвертыми выходами блоков подготовки каналов, атретья группа входов - с первымивыходами блоков обработки запросов игруппой входов элемента ИЛИ, группывходов счетчиков слова и счетчиковтекущего адреса соединены с группойинформационных входов устройства, 45 выход элемента ИЛИ является выходомпризнака приостановки программы устройства, пятый вход блока обработкизапросов 1-го канала обмена 1-1,п)соединен с первым выходом блока об О работки запросов 1-1-го канала обмена.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок обработки запросов содержит четыре1триггера, три элемента И и элементНЕ, причем первый вход первого триггера соединен с первым входом блока ивходом элемента НЕ,выход - с первымвходом первого элемента И,второйвход - с выходом элемента НЕ,третий вход - с выходом второго триггера ипервым входом второго элемента И, ачетвертый вход - с третьим входомблока и вторым входом .первого элемента И, подключенного выодом к 65 первому входу второго триггера, втоФормула изобретения Устройство для обмена информацией между цифровой вычислительной машиной и внешними устройствами, содержащее регистр информации, информационные вход и выход которого являются соответственно информационными входом и выходом устройства, а управляющий вход соединен с синхронизирующим входом устройства и входом блока синхронизации, и группу каналов обмена, каждый из которых включаетблок обработки запросов, блок подготовки канала и блок управления, причем в каждом канале обмена группа входов блока обработки запросов соединена с группой выходов блока синхронизации, первый вход является соответствующим входом из группы входов запроса устройства, а первый, второй и третий выходы соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления, четвертый вход которого является соответствующим входом из группы входов признака направления передачи устройства, первый выход соединен с соответствующим выходом группы выходов опроса устройства и входом из первой группы входов блока синхронизации, а пятый вход - с первым выходом блока подготовки канала, первыйвход которого является входом изгруппы входов признака начала массива устройства, о.т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, в устройство введены шифратор и элемент ИЛИ, а в каждый канал обмена - счетчик текущего адреса и счетчик слов, причемв каждом канале обмена группа входов блока подготовки канала соединека с группой входов блока управления и группой выходов блока синхронизации, второй и третий входы ипервый и второй выходы - соответственно с первым и вторым выходами итретьим и вторым входами блока обработки запросов, четвертый входкоторого соединен с входом признакаотработки непрограммированной команды устройства, третий выход блокарой вход которого соединен с вторым входом блока, третий вход - с четвертым входом блока и первым входом третьего элемента И, а четвертый вход - с выходом третьего триггера, первым входом четвертого триггера и третьим выходом блока, второй вход второго элемента И подключен к пятому входу блока, а выход - к первому выходу блока и второму входу Третьего элемента И, выходом соедиИенного с первым входом третьего Триггера, выход четвертого триггера 6 Эляется вторым выходом блока, третьи ВХоды первого и третьего элементов И, ВТорые входы третьего и четвертого ТРиггеров и пятый вход второго тригРЮРа подключены к группе входов блока.3. Устройство по и. 1, о т л и- Ч а ю щ е е с я тем, что блок управЛения содержит четыре элемента И, Элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем пер ВМе входы элементов И соединены с Пятым входом блока, второй и третий ВХоды первого элемента И подключены ООответственно к первому и четвер- ТОМУ входам блока, второй и третий 5 ВХоды второго элемента И соединены ЮОответственно с вторым входом блока И через элемент,НЕ с четвертым вхоДом блока, вторые входы третьего и Четвертого элементов И подключены со- З 0 Ответственно к третьему и второму Входам блока, а выходы - соответственно к второму и третьему выходам блока, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом блока, четвертые входы первого и второго элементов И и третьи входы третьего и четвертого элементов И соединены с группой входов блока. 404. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок подготовки канала содержит два триггера и три элемента И, причем первые входы триггеров соединены с первым вхо дом блока, первый выход второго триггера подключен к первым входам элементов И, второй вход первого элемента И соединен с вторым входом блока, а выход - с вторым входом первого триггера и с четвертым выходом блока, выход первого триггера подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с вторым выходом блока, вторые входы второго триггера и третьего элемента И соединены с третьим входом блока, выход третьего элемента И соединен с третьим выходом блока, второй выход второго триггера .подключен к первому выходу блока, третьи входы второго триггера и второго элемента И соединены с группой входов блока.5, Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации содержит группу элементов И, генератор, триггер, счетчик, распределитель импульсов, два элемента И, элемент И-ИЛИ и элемент ИЛИ, причем первый выход генератора соединен с первым входом распределителя импульсов, с первыми входами элементов И группы, первым и вторым входами элемента И-ИЛИ, второй выход генератора подключен к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами триггера, первый вход кото,рого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы элемента ИЛИ подключены к выходам соответствующих элементов И группы, второй вход триггера соединен с выходом элемента И-ИЛИ и первым входом счетчика, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход - к третьему входу элемента И-ИЛИ, выход второго элемента И соединен с вторым входом распределителя импульсов, группа выходов которого является группой выходов блока, вторые и третьи входЫ элементов И группы и четвертый вход элемента И-ИЛИ подключены соответственно к первой и второй группам входов блока и входу блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 5285 б 1, кл. 6 Об Г 3/04, 1974. 2, Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2706314,кл. С Об Г 3/04,1979 (прототип).