Устройство для обмена информацией

,ЯО 105956 А Ва 06 ОМИТЕТ СССР НИЙ И ОТНРЬП ГОСУДАРСТВЕННПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОПИС АВТОР ТЕН ОБ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ващен ор ство1979461,отип(54) (57) 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНАИНФОРМАЦИЕИ, содержащее блок микро-.программной памяти, блок оперативнойпамяти, блок адресации, регистр ад"реса оперативной памяти, мультиплекеор, регистр данных, блок сопряжения,регистр инстРукций и блок приоритета,причем выход блока адресации соединен с входом блока микропрограммной,памяти, выход которого соединен спервыми входами блока адресации иуправляющими входами регистра адре"са оперативной памяти, блока приоритета, мультиплексора, блока оперативной памяти, регистра инструкцийи блока сопряжения, второй вход:блокаадресации соединен с выходом блокаприоритета, первая группа входов которого соединена с группой входовэапросов от абонентов устройства,третий вход блока адресации соединен с выходом мультиплексора, первыйинформационный выход блока сопряжения соединен с первым входом регистра данных, второй вход которогосоединен с первым информационным выходом блока оперативной памяти, атретий вход и первый выход - соответственно с входом и выходом данных абонентов устройства, второй вы-,ход. регистра данных соединен с пер"выми информационными входами мультиплексора и блока оперативной памяти и информационным входом блока,сопряжения, второй информационный вход мультиплексора соединен с первым информационным выходом регистра инструкций, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены регистр управляющего слова ведущей машины и группа регистров уп" равляющего слова ведомой машины, причем информационный вход регистра управляющего слова ведущей машины соединен с вторым информационным выходом блока сопряжения, управляющий вход - с управляющими входами регистров управляющего слова ведомой машины группы и выходом блока микропрограммной памяти, а выход - с первым информационным входом реги- щС стра инструкций, информационные входы регистра управляющего слова ведомой машины соединены с информационной группой выходов блока сопряжения, а выходы - с группой входов регфс истра данных, группа выходов эапоса блока сопряжения соединена с второй группой входов блока приоритета, второй информационный выход Фффффрегистра инструкций соединен с адресным входом блока сопряжения, а : ффтретий информационный выход - с кн- СДформационным входом регистра адреса Яоперативной памяти, первый выходкоторого соединен с первым адресным С 7входом блока оперативной памяти,второй выход - с третьим информационным входом мультиплексора и вто- фффффрым адресным входом блока оперативной памяти, третий адресный входкоторого подключен к шине логического нуля, четвертый адресный вход -первому выходу регистра адреса оперативной памяти, а вторые информационные вход и выход - соответстенно к четвертому информационному выходу и второму информационному ходу регистра инструкций, группы нформационных и управляющих входов лока сопряжения являются соответ 10595611059561 Вкод длрогранМОффорнцро аню началаногв адреса оро гранкы Однено рнц ание Рг Надресачейни инсврукции чцвыданце ючейкцинструкций д Ргу налаанели ие дней Уев Кав 38 ИОщ. ереюиса с кчирю.га рад д рву удРг /1 Мелиуеиае Юслюдаю 1 О рай бчивыбанце аирорнаицц3 блока В д регцсвр 4 Ф,В Ргд абдича ЗВИ вреде аннаавода (ТИ у 0" ргХ РИ,РеФ,ВЮ Вием иащюараею ВНИИПИ Заказ 9841/52 Тираж 706 ПодписноеФилиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4 мю РаИса ачадииа цсвано одргадаад го ад са зоиыопеоави ной нат и куоддв ЗВНочер ноевоюиВарнаццц червеаииуХО, шину Я ажовроайюи да с Акон. скена 3 У,В РгЗ уев. Рв 5 арианака мрелиси УСврнцр ание длвЭВАа.слумеднвео саадаодаявлненци уС Выдача б ЭВН слуюмдного слова1059561 ственно группами входов-выходов данных и группой управАяющих входоввыходов устройства, группа входоврежима блока сопряжения являетсягруппой входов признаков режима рабо-,ты машин устройства. 2. Устройство по п. 1, о т л ич а,ю щ е е с я тем, что блок сопряжения содержит узел коммутации, дешифратор, две группы элементов ИЛИ и группу узлов элементов И, причем выходы элементов ИЛИ первой и второй групп соединены соответст, венно с первым и вторым информационными выходами блока, а группы входов - соответственно с первыми выходами узлов элементов И группы и первой группой выходов узла комИзобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в многомашинных вычислительных системах для обмена между ЭВМ иабонентами, 5Известны устройства связи для вычислительной системы, содержащиеблок синхронизации, а в каждом канале приемный и передающий регистры,схему сравнения, распределитель импульсов, управляющий регистр, узелсинхронизации, узел управления, регистры адреса, состояния и три буферных регистра группу элементовИЛИ и выходной коммутатор Я . 15Недостаток укаэанных Устройствсостоит в больших аппаратурных затратах,Наиболее близким к предлагаемомУпо технической сущности являетсяустройство для обмена информацией,содержащее блок адресации, вход которого соединен с выходом мультиплек"сора, входы которого подключены к выходам регистра данных, счетчиков ирегистра инструкции, блок оператив"ной памяти и регистр адреса оперативной памяти, блок приоритета соединений с группой входов запросовустройства, узел спряжения, включающий группу элементов И, ИЛИ, триггеров и схему формирования сигналовсчитывания, блок микропрограммнойпамяти, выходы которой соединены суправляющими входами блока адресации, регистра данных, блока пркори- З 5тета, регистра инструкций и узласопряжения, группы входов-выходовкоторого являются группами управляющих и информационных входов-выходовустройства 2, 40 мутации, вторая группа выходов которого подключена к группе информационных выходов блока и группе входов дешифратора, группа выходов которого является группой выходов запроса блока, а вход соединен с вторым информационным выходом блока,группа адресных входов узла коммутации соединена с группой входов режима блока, а группа информационных входов - с вторыми выходами узла элементов И группы, первые, вторые и третьи входы которых подключены соответственно к информационному, адресному и управляющему входам блока, а первые и вторые входывыходы - соответственно к группаминформационных и управляющих входоввыходов блока.Недостатками известного устройства являются большой объем аппаратуры и ограниченные функциональныевоэможности, что ограничивает область его применения. В частности,это устройство рассчитано на обментолько с двумя ЭВМ и не способнообеспечивать обмен с внешними по отношению к ЭВМ абонентами, для каждой ЭВМ в устройстве должен бытьвходной и выходной регистры и счетчики данных.Цель изобретения - расширениеобласти применения устройства путемрасширения его функциональных воэможностей и сокращение аппаратурныхзатрат,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащееблок ми.кропрограммной памяти, блокоперативной памяти, блок адресации,регистр адреса оперативной памяти,мультиплексор, регистр данных, блоксопряжения, регистр инструкций иблок приоритета, причем выход блокаадресации соединен с входом блокамикропрограммной памяти, выход кото- .рого соединен с первыми входами блока адресации и управляющими входамкрегистра адреса оперативной памяти,блока приоритета, мильтиплексора,блока оперативной памяти, регистраинструкций и блока сопряжения, второй вход блока адресации соединенс выходом блока приоритета, перваягруппа входов которого соединена сгруппой входов запросов от абонен-тов устройства, третий вход блокаадресации соединен с выходом мультиплексора, первый информационный выходблока сопряжения соединен с первым105956 звходом регистра данными, второй вхад которого соединен с первым информационным выходом блока оперативной памяти, а третий вход и первый выход - соответственно с входом к выходом данных абонентов устройства, второй выход регистра данных соединен с первыми информационными входами мультиплексора и блока оператквной памяти и информационным входом блока сопряжения, второй информационный вход мультиплексора соединен с первым ийформационным выходом регистра инструкций, введены регистр управляющего слова ведущей машины и группа регистров управляющего слова ведомой машины, причем информацион 10 15 ный вход регистра управляющего слова ведущей машины соединен с вторым инФормационным выходом блока сопряжения, управляющий вход - с управляю 20 щими входами регистров управляющегослова ведомой Машины группы и выходом блока микропрограммной памяти,а выход - с первым информационнымвходом регистра инструкций, информационные входы регистра управляющегослова ведомой машины соединены с информационной группой выходов блокасопряжения, а выходы - с группойвходов регистра данных, группа выходов запроса блока сопряжения соединена с второй группой входов блока приоритета, второй информационный выход регистра инструкций соединен с адресным входом блока сопряжения, а третий информационный выход - с ин-З 5 Формационным входом регистра адреса оперативной памяти, первый выход которого соединен с первым адресным входом блока оперативной памяти, вто 40 рой выход - с третьим информационным входом мультиплексора и вторымадресным входом блока оперативнойпамяти, третий адресный вход которого подключен к шине логического нуля,четвертый адресный вход - к первомувыходу регистра адреса оперативнойпамяти, а вторые информационныевход и выход - соответственно к чет 45 вертому информационному выходу и второму инФормационному входу регистра инструкций, группы информационных и управляющих входов блока сопряжения являются соответственно группами входов-выходов данных и группой управляющих входов-выходов устройства, группа входов режима блока соп 55 ряжения является группой входов признаков режима работы машин устройства. Блок сопряжения содержит узел коммутации, дешифратор, две группы элементов ИЛИ и группу узлов элементовИ, причем выходы элементов ИЛИ пер 60 вой и второй групп соединены соответственно с первым и вторым информационными выходами блока, а группывходов - соответственно с первыми 65 выходами узлов элементов И группы ипервой группой выходов узла коммутации, вторая группа выходов которогоподключена к группе информационныхвыходов блока и группе входов дешифратора, группа выходов которого является группой выходов запроса блока,а вход соединен с вторым информационным выходом блока, .группа адрес- .ных входов узла коммутации соединена с группой входов режима блока, агруппа информационных входов - с вто,.рыми выходамк узлов элементов И группы, первые, вторые и третьи входыкоторых подключены соответственно кинформационному, адресному и управляющему входам блока,.а первые и вторыевходи-выходы - соответственно к группам информационных и управляющих входов-выходов блока,На Фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройствана фнг, 2 - Функциональная схема блока сопряжения; на Фиг. 3 - Функциональная схема мультиплексора и блокаадресации; на Фиг. 4 - укрупненныйалгоритм работы устройства; наФиг. 5 - алгоритм обмена с абонентом-источнилм 1 на фиг. 6 - алгоритмвыдачи в ЭВИ ведущую слова данных.Устройство (фиг. 1) содержитблок 1 сопряжения, группу регистров 2 управляющих слов ведомых машин,регистр 3 управляющего слова ведущей машины, регистр 4 данных, регистр 5 инструкций, блок 6 приоритетамультиплексор 7, блок 8 оперативнойпамяти, блок 9 адресации, блок 10микропрограммной памяти, регистр 11адреса оперативной памяти, шины 12группы входов-выходов данных устроЯства, шины 13 группы управляющихвходов-выходов устройства, шины 14группы входов признаков режимов работы устройства, шина 15 группы входов запросов от абонентов, шины 16входа и выхода данных абонентовустройства, шина 17 группы выходовзапроса блока 1, шины 18 группы информационных выходов блока 1, шина 19 первого информационного выхода блока 1, шина 20 второго информационного выхода регистра 4, шина 21адресного входа и шина 22 второгоинформационного выхода блока 1, шина 23 первого информационного выхода регистра 5, шины 24 выхода блока 10 и магистрали управляющих мнк. -роопераций устройства.Блок 1 сопряжения (фиг. 2) содержит узлы 25 элементов И группы,узел 26 коммутации, дешифратор 27,элементы ИЛИ 28 и 29 первой и второй групп.Мультиплексор 7 и блок 9 адресации микропрограмм ( фчг. 3) содержит узел 30 свертки по модулю два,первую схему 31 сравнения, вторуюсхему 32 сравнения, третью схему 33сравнения, элемент ИЛИ 34, регистр 35 модификации адреса блокамикропрограммной памяти, узел элементов И 36, узел элементов ИЛИ 37,регистр 38 текущего адреса блока(микропрограммной памяти.Усэройство работает следующимобразом.При начальном включении блок 10обнуляет все регистры имикрокомандами, поступающим по шинам 24, непрерывно опрашивает блок 6 до обнаружения в. нем заявки на обмен. Заявки в блок. б поступают от абонентовчерез шину 15 или по шине 17 из блока 1. Из множества заявок, в разноевремя поступивших в блок б, выбирается одна, наиболее приоритетная.По выбранной заявке из блока б через элементы ИЛИ 37 поступает К-раз 1рядный начальный адрес программыобслуживания заявки (программы обмена) и записывается в регистр 38,С этого момента начинается исполнение одной из множества программ,хранимых в блоке 10. Текущие адреса програю поступают из блока 10по шинам 24 через элементы ИЛИ 37в регистр 38. Модификации текущегоадреса производятся путем занесенияиз блока 10 через шины 24 в регистр 35 .адреса модификации и переносом этого адреса через элементыИ 36 и ИЛИ 37 в регистр 38 при выполнении условий модификации, вырабатываемых аппаратным путем в уэ.":ле 30 и схемах 31"33 сравнения через элемент ИЛИ 34,Узел 30 производит контроль словданных и в случае несравнения результата свертки вызывает условный переход в программе.Схема 31 сравнения сравнивает слово данных, находящееся в регистре 4, с константой, поступающей по ши-: нам 24 иэ блока 10, и при сравнении вызывает условный переход в программе. Это необходимо для определения признака конца текста, идущего в составе данных.Схема 32 сравнения сравнивает кодадреса последнего слова данных абонента, хранимого в регистре 5 и поступающего по шине 23, с кодом текущего адреса, находящимся в регистре 11, Это необходимо для завершения программы обмена в случае, если массив данных в зоне завершения программы обмена, и в случае, если массив данных в зоне короче длины всей зоны. При сравнении кодов схема 32 сравнения вызывает условный переход в программе в момент прихода микроопераций анализа иэ блока 10 по шинам 24,Схема 33 сравнения сравнивает код текущего адреса, находящегося в реячейках инструкций, принадлежащих ЭВМ, хранятся управляющие слова (УС),пришедшие от соответствующих ЭВМ,В этих УС также, как и для абонентов, находятся разнообразные служебные признаки,. регулирующие ходпрограммы обмена. Первым действиемкаждой программы обмена являетсячтение соответствующей ячейки инструкций из блока 8 и отправка ее содержимого в регистр 5 инструкций,Содержимое ячейки инструкций хранится в регистре 5 все время исполнения программы обмена с данным або 55 60 65 гистре 11, с константой, поступающейпо шинам 24,магистрали из блока 10и указывающей код последнего адресазоны данных. Это необходимо для защиты эон данных абонентов в блоке 85 от переполнений и искажений. Присравнении кодов схема 33 сравнениявызывает условный переход в програм.ьме.Программки, хранящиеся в блоке 10,10 обеспечивают необходимую временнуюдиаграмму работы устройства в разныхрежимах обмена и вызывают срабатывание тех или иных регистров, ключейи схем путем посылки необходимыхимпульсов-микроопераций,Исполнение программы позволяетпринять масив данных от любого або"иента-,источника, сообщить в ЭВМ ведущую о. какого абонента поступили .данные и затем выдать их в любуюЭВМ по указанию от ЭВМ ведущей; передать массив данных абоненту-потреби-,телю; принять данные от ЭВМ ведущей в зону ячеек оперативной памяти, принадлежащую абоненту-потребителю, указанному в управляющем слове,ЭВМ ведущей., и затем сообщить в.ЭВМ,чтоданные абоненту выданы; произвести обмен с ведомыми ЭВМ по указанию ЭВМ ведущей, в которую предвари-.тельно посылаются управляющие слова,поступившие от ЭВМ ведомых. Последний тип обмена подразумевает, что всеобмены ЭВМ ведомых .ведутся под контролем ЭВМ ведущей.ЗУ Все:виды перечисленных обменовмогут реализоваться селекторным илибайт-мультиплексным режимами, что определяется содержимым управляющихслов, поступающих из ЭВМ, программа 40 ми, хранимыми в блоке 10, и содержимым ячеек инструкций, хранящихся вблоке 8.Ячейки инструкций жестко закрепляются в первых ячейках блока 8 за каж 45 дым абонентом и за каждой ЭВМ. Вячейках нйструкций, принадлежащихабонентам, хранятся служебные слова,характеризующие текущий момент обмена с каждым абонентом (номер теку 50 щего байта, сбой в обмене, общеечисло байтов в массиве, признак нали,чия информации в зоне и т.д.), Внентом и анализируется, модифицируется или считывается микрооперациями по ходу исполнения программы. Поокончании программы текущего обменасодержимое регистра 5 заносится вячейку инструкциЯ соответствующего5абонента в блоке 8,Кроме ячеек инструкций в блоке 8каждому абоненту для обмена массивом данных выделяется определенногоразмера зона ячеек, причем базовый 1 Оадрес этой эоны старшими разрядамиоднозначно соответствует младшимразрядам адреса принадлежащей абоненту ячейки инструкций и переходотячейки инструкций к базовому адресу зоны данных абонента производится переносом адресного кода с четвертого на первый адресный входблока 8.. Таким образом, в начале каждойпрограммы обмена иэ блока 10 по шинам 24 в регистр 11. заносится адрес,который далее. поступает на четвертыйадресный вход блока 8 и вместе с логическим ф 0 поступающим на третий адресный вход блока 8, обеспечивает чтение ячейки инструкций,Далее после анализа содержимого ячейки инструкций, находящегося в регистре 5, программа переключает адрес, находящийся в регистре 11, на Зопервый адресный вход блока 8 и темсаьим обеспечивает обращение в зону данных абонента, Например, дляобеспечения обмена устройства с 63абонентами и ЭВМ требуется б раз- . 35рядов для кодирования в младших разрядах адресов первых 63 ячеек оперативной памяти, в которых будут храниться инструкции, При этом в старших разрядах этих адресов всегда 40будут нули, Это подразумевает, чтопервая эона оперативной памяти выделена для служебных нужд, Такиеже 6 разрядов в старших разрядахадреса с нулями в младших разрядахопределяют базовые адреса эон ячеекдля обменаданными с абонентами иЭВМ, При объеме памяти 4096 ячеек и12-разрядном адресе будет обеспеченобмен с каждым иэ 63 абонентов илиЭВМ массивами до 64 байтов (илислов) кавдый, При увеличении количества абонентов и ЭВМ требуетсяувеличение количества разрядов ад"реса для указания ячеек инструкций.Д я увеличения массивов данных требуется увеличение емкости оперативной памяти.Описанные выше процедуры изображены на фиг, 4 в виде укрупненногоалгоритма. 60Устройство позволяет реализоватьразличные виды обмена между абонентами н ЭВМ, например, обмен с або"нентом-источником, работающим в мультиплексном режиме, алгоритм которо го изображен на фиг. 5, Каждый элемент алгоритма (условное нли безусловное действие) является микро-, командой или группой микрокоманд, состоящих иэ микроопераций. Устройство в каждый момент времени реализует обмен с одним из абонентов илн с одной из ЭВМ. В то же время в оперативной памяти устройства могут находиться законченные или незаконченные массивы информации других абонентов, ожидающие своей очереди обмена . Одновременно в бло" ке 6 хранятся заявки на обмен, поступившие от других абонентов и ЭВМ 1 Выбор очередной заявки для реализации обмена производится только .после завершения очередного обмена, Таким образом, устраняются разные конфликтные ситуации. Прерываний обмена в устройстве не предусмотрено.Обмен с каждой ЭВМ производится через блок 1. Инициативу в обмене проявляет каждая ЭВМ, асинхронно по отношению к работе устройства присылающая по своей шине 12 управляющее слово в сопровождении управ.ляющего сигнала на шине 13. Пройдя через элементы И соответствующего узла 25, управляющее слово через узел 26 коммутации пересылается в соответствующий регистр 2 или через элементы ИЛИ 29 в регистр 3. В регисз ры 2 размещается УС от всех ведомых ЭВМ, а в регистр 3 - УС от ведущей ЭВМ. Так как ведущей ЭВМ может быть только одна, причем любая ЭВМ, то указание какая из ЭВМ является ведущей производится извне Позиционными признаками на шинах 14, один из которых всегда отличается от других, Признаки по шинам 14 поступают, на узел 26 коммутации и указывают УС какой ЭВМ отправлять в регистр 3. Каждое управляющее слово проходит через дешифратор 27 и превращается в заявку, которая по шине 17 поступает в блок 6, где и ожидает обслуживания.При исполнении программ обмена с ЭВМ данные, получаемые от ЭВМ и отправляемые к ЭВМ по шинам 12, про- ходят через узлы 25, Выдача в ЭВМ слова данных предваряется посылкой управляющего сИгнала по шинам 13 (требование ввода на фиг. 6,), после чего из ЭВМ по шинам 13 поступает ответный управляющий сигнал, клапанирующий соответствующий элемент И узла 25 и разрешающий проход данных из регистра 4 по шине 20 через шину 12 данных соответствующей ЭВМ. При приеме данных аналогично в ЭВМ по шине 13 посылается сигнал (требование вывода), в ответ на который из ЭВМ через шину 12, узел 25, клапанирующийся сопровождающим данные управляющим сигналом по шине 13, и через1059561 ф 9 1 ОФиг.1 элементы ИЛИ 28 в шину 19 поступает .слово данных. Алгоритм выдачи в ЭВМ слова данных показан на фиг. 6.Обмен с абонентами, выдача и прием слова данных производятся через шины 16 данных и регистр 4 с жесткой временной синхронизацией, например, так, как реализуется подобный режим при использовании моноканала в системах локального обмена данными. На фин. 5 приведей алгоритм обмена с абонентомисточником, элементы алгоритма, обеспечивающие взаимодействие устройства обмена с абонентом, выделены двойной линией. Возможны и другие способы синхронизации обмена с абонентами,Таким образом, предлагаемое устройство обмена информацией между вычислительным комплексом состоящимиз П ЭВМ, и абонентами позволяет расшири.ть функциональные воэмож"ности и, следовательно, область применения его при меньших аппаратурных затратах по сравнению. с прото 5 типом, Введение регистров управляющих слов для каждой ЭВМ позволяетвсем ЭВМ асинхронно присылать управляющие слова, из которых формируются заявки на обмен, ожидающие в оче 1 О реди начала обмена. Обмен с ЭВМ ведется с учетом содержимого управляющих слов, а такое оборудование,как регистр данных, используетсяуниверсально при всех обменах, В15 содержимом управляющего слова могут .быть указаны вид обмена и абонентили ЭВМ, с которой желателен обмен,что позволяет расширить воэможностиорганизации разнообразных обменныхпересылок информации,