Устройство для обмена информацией

)5 6 06 Е 13/ОО ТЕНИ ительно для иЗВМ, комп- штабе ГОСУДАРСТРЕН 1 ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗС)Б К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРВ 934465, кл, 6 06 Р 13/ОО, 1982.Авторское свидетельство СССРВ 1059561, кл, 6 06 Р 13/ОО, 1983.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНА ИМАЦИЕЙ(57) Изобретение относится к вычислной технике и может быть использовасопряжения между собой абонентоввходящих в состав вычислительноголекса, работающего в реальном мас Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для сопряжения между собой Э ВМ и абонентов, входящих в состав вычислительного комплекса (ВК), работающего в реальном масштабе времени.Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет использования его в ВК реального времени и повышение производительности.На фиг.1, 2 приведена функциональная схема устройства; на фиг,3 - блок адресации памяти микропрограмм на фиг,4 - блок приоритета; на фиг.5 - блок управления; на фиг.6 - блок обработки очередей; на фиг.7 - блок сопряжения.Устройство содержит счетчик 1, стек 2 регистров адреса (микрокоманд), блок 3 адвремени, Целью изобретения является расширение области применения и увеличение производительности. Устройство содержит счетчик, стек регистров адреса, блок адресации памяти микрокоманд, блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, блоки сопряжения, стек регистров уровня приоритета, тактовый генератор, блок приоритета, блок регистров данных, мультиплексор управления, дешифратор, блок управления, блок обработки оч.)Рдей, блок оегистров адреса, мультиплексор признаков результзта, стек оегистров признаков результата, блок оперативной памяти, мультиплексор адреса, регистр признаков результата, мультиплексор данных. 1 з,п. Ф-лц, 7 ил,ресации памяти микрокоманд, блок 4 памя- М ти микрокоманд, регистр 5 микрокоманд, (, блоки 61 - 6 м сопряжения, стек 7 регистров Я уровня приоритета, тактовый генератор 8, (Д блок 9 приоритета, блок 10 регистров данных, мультиплексор 11 управления, дешиф- Ср ратор 12, блок 13 управления блок 14 обработки очередей, блок 15 регистров адреса, мультиплексор 16 признаков результата, стек 17 регистров признаков результата, блок 18 оперативной памяти, муль 1 иплексар 19 адреса, регистр 20 призна,ов результата, мультиплексор 21 данных, входные шины 221 - 22 м, 231 - 23 м, выходные шины 241 - 24 м, 251 - 25 м управляющих и информационных сигналов, внутренние шины 26 признаков результата, 27 микропрограммного управления, 28 дан10 35 ных, 29 уровня приоритета, 30 тактовогосигнала устройства, шины 31 запросов прерывания, разрешения прерывания 32, адреса ЗЗ, данных 34 связи с блокамисопряжения.Блок адресации памяти микропрограмм(фиг.З) содержит сумматор 35, мультиплексоры 36, 37, регистр 38 адреса микрокоманд, мультиплексоры 39; 40,Блок 9 приоритета (фиг.4) содержит узел41 приоритетного прерывания и триггер 42,Блок 13 управления (фиг,5) содержитмультиплексоры 43, 44, регистр 45, мультиплексор 46, регистр 47, элемент 48 И иарифметико-логический блок 49.Блок 14 обработки очередей (фиг,6) содержит элементы 50 - 55 И, дешифратор 56,элементы 57-59 ИЛИ, мультиплексор 60,Блок 6 сопряжения (фиг,7) содержитэлемент 61 ИЛИ, приемные элементы 62, 63согласования, триггеры 64, 65, приемныерегистры 66, 67 управляющих и информационных сигналов, элемент задержки 68, элемент И-ИЛИ-НЕ 69, схему 70 сравнения,мультиплексоры 71, 72, дешифратор 73, передающие регистры 74, 75 и элементы 76, 77согласования информационных и управля-ющих сигналов, вход 78, определяющийсобственный адрес блока сопряжения,Устройство работает следующим образомПоследовательность действий по взаимодействиюкак с Э ВМ, так и с абонентамипо обработке и пересылке информации, ре ализующая требования по назначению устройства, хранится в памяти микрокоманд,Каждая микрокоманда может выполнять, одно из следующих действий:обрабатывать или пересылать информацию (микрокоманды обработки и пересылки);изменять последовательность выполнения микрокоманд (команды условных и безусловных переходов);реагировать на прерывание от блоковсопряжения (микрокоманды прерывания ивозврата из прерывания).Микрокоманды обработки и пересылкивыполняются следующим образом,В первом полутакте выполняемой микрокоманды-полутакте выборки (тактовыйсигнал с выхода генератора 8 равен "1"),значения исходных операндов поступаютна входы блока обработки. В первом полутакте регистры 45, 47 пропускают скоммутированные значения на входы ДО и Д 1блок 49, Во втором полутакте - полутактезаписи -(значение тактового сигнала равно"О") регистры сохраняют значения исходныхоперандов на входах ДО и Д 1 блока 49, на выходе которого формируется результат операции. Первый операнд, поступающий на вход Д, может принимать значение либо непосредственно операнда с выхода регистра 5 микрокоманд (через вход Д 1 мультиплексора 56), либо регистра данных блока 10 (с выхода блока регистров данных через вход 10 мультиплексора 43), либо выхода блока 14 обработки очередей (через вход Д 1 мультиплексора 43), Второй операнд, поступающий на вход Д 1 блока 49, принимает значение либо регистра блока 10 (вход ДО мультиплексора 44), либо регистра адреса блока 15, либо ячейки блока 18 оперативной памяти, либо регистра (66, 67) блока 6 соп ряжения (через шину 28 данных и вход Д 1 мультиплексора 44). Определение конкретных значений операндов на входах ДО и Д 1 блока 49 осуществляется сигналами управления мультиплексорами 43, 44, 46 с регистра микрокоманд, Адресация блоков регистров и адресных регистров определяется уровнем приоритета исполняемой микропрограммы (тем самым достигается разбиение этих ресурсов по уровня приоритета) и содержимым регистра микрокоманд. Адресация ячеек оперативной памяти и регистров блоков сопряжения может осуществляться как по содержимому адресного регистра (вход ДО мультиплексора 19), так и непосредственно по содержимому регистра микрокоанды, При атом непосредственная адресация обеспечивает доступ к ячейке оперативной памяти внутри группы, закрепленной за блоком сопряжения, номер которого определяется старшими разрядами адресного регистра (на вход Д 1 мультиплексора поступают старшие разряды регистра адреса и содержимое регистра микрокоманд с выхода мультиплексора 11). Адресация и управление однопортовыми элементами устройства, такими как регистры адреса, оперативная память, блоки сопряжения, осуществляется с регистра микрокоманд через мультиплексор 11 управления, обеспечивая независимую адресацию и управление перечисленными элементами в первом и втором полутактах. На шину 28 данных в полутакте чтения может быть выдано значение только одного из подключенных к ней блоков. Это определяется сигналами управления с регистра 5 микрокоманд и тактовым сигналом, поступающим на вход блоков 6, 15, 18, 21. Мультиплексор 21 выполняет роль электрической развязки внутренней шины данных и шины данных блоков 6 сопряжения,Таким образом, на входах ДО, Д 1 блока 49 формируются значения операндов, на вход 1 ИЗ блока 49 с регистра 5 микрокомандпоступает значение инструкции, а на вход СВ поступает значение входного переноса. Инструкции, выполняемые блоком 49, аналогичны инструкциям интегральной микросхемы 133 ИПЗ. Значение входного переноса поступает на вход СЯ блока 49 с регистра 20 признаков результата под управлением сигналов с регистра 5 микрокоманд(на элементе 48 И). На выходе блока 49 формируется результат операции (выхад Д) и признаки результата (выход СВ, Е), Результат операции всегда в палутакте записи выдается на шину 28 данных и записывается либо в регистр данных блока 10, либо в регистр адреса блока 15, либо в ячейку памяти блока 18, либо в регистр 74 или 75 блока сопряжения. Запись в один из указанных элементов осуществляется под управлением сигналов с выхода регистра 5 микрокоманд, Формируемые на выходе блока 49 признаки результата через мультиплексор 16 признаков результата поступают на регистр 20 признаков и на стек 17 регистров признаков результата и запоминаются в них, Занесение в регистр 20 осуществляется по положительному перепаду тактового сигнала, а в стек 17 регистров - по отрицательному значению гактового сигнала. Управление мультиплексором 16 признаков результата и занесение в регистры 17 и 20 признаков результата осуществляется сигналами с регистра 5 микрокаманд.Путем выполнения микрокоманд обработки и пересылки информации, таким Образом, можно осуществить пересылку информации между регистром 5 микрокаманд (толька источник), регистром 10 данных, регистром 15 адреса, ячейками оперативной памяти 18 и регистрами 66, 67, 74, 75 блоков 6 сопряжения, а также произвести обработку информации в указанных регистрах и ячейках с записью результата операции в них и в регистры 17 и 20 признаков результата,Микрокоманды условных и безусловных переходов изменяют последовательность выполняемых микрокоманд. Это происходит следующим образом. При выполнении микрокаманд обработки и пересылки информации адрес следующей микрокоманды получаются инкрементацией(на сумматоре 35) адреса текущей микрокоманды, затем запоминается по положительному перепаду тактового сигнала на регистре 38 и через мультиплексоры 39 и 40 поступает на адресный вход блока 4 памяти микрокоманд. Содержимое блока 4, соответствующее адресу микрокоманды по положительному перепаду тактового сигнала, запоминается на регистре 5 микрако 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 манд и определяет значение выполняемоймикракаманды. Пои выполнении микрокаманд обработки значение сигнала на входе ДСЕ мультиплексора 39 равно нулю и Определяет поахаждение кода с входа ДО на его выход, Зта достигается тем, чта сигналы управления с выхода регистра 5 микрокоманд на входе ДСЕ мультиплексора 37 определяют и: ахаждение значения "ОВ" со входа на его вк:".ад, При выполнении микрОкаманды перехода сигналы управления на входе ДСЕ мультиплексора 37 определяют прохождение значений Одного из признаков результата либо значения "5 В" на его выход, При зтам в случае появления на выходе мультиплексоре 37 значения логической единицы мультиплексор 39 переключается и пропускает са входа Д 1 (с шины 38 данных) на его выход. Эта состояние мультиплексора 39 определяет выполнение микрокомвнды перехода. Состояние мультиплексоров 36 и 40 при зтам соответственно "закрыт" и "открыт", Адрес перехода формируется на шине 38 данных в палутакте записи так же, как и в микрокамандах обработки и пересылки информации. При прохождении на выход мультиплексора 37 значения "58" выполняются микрокаманды безусловнага перехода, а при прохождении на выход мультиплексора признака результата с выхода регистра 20 признаков выполняются микракаманды условного перехода по этому признаку.Микракаманды прерывания и возврата из прерывания предназначены для перехода к исполнению более приоритетной микропрограммы с сохранением параметров текущей и для возврата к исполнению прерванной микропрограммы с восстановлением параметров, Преоывание происходит при выдаче блоком сопряжения па шине 31 запроса большего приоритета, чем приоритет исполняемой микропрограммы. При зтам на выходе 1 ЙЙ узла 41 прерывания (имеется в виду микросхема типа 589 ИК 14) синхронна с тактам выполнения микракоманд формируется отрицательный сигнал. Зтат сигнал возникает на фоне выполнения последней (перед прерыванием) микракома:-.эы прерываемой микропрограммы и воздействует на блок 3 адресации памяти микракаманд следующим образом:запрещает инкрементацию адреса следуюцей микракоманды (вход Е + 1 сумматора 35),закрывает мультиплексор 40 и открывает мультиплексор 36, определяя код "0" на входе адреса памяти микрокоманд, Таким образом, следующей будет исполнена микрокоманда, выбранная по адресу "О", а в регистре адреса 38 во время .выполнения этой нулевой команды будет храниться адрес микрокоманды, выборка которой была прекращена сигналом 1 ИЯ, т,е. микрокоманды, к которой надо будет перейти при возврате к исполнению прерванной микропрограммы. По адрес "О" в памяти микрокоманд находится специальная микрокоманда выполнения прерывания, Эта микрокоманда:разрешает узлу 41 прерывания выдачу кода нового уровня приоритета;определяет узлу 41 необходимость записи этого нового кода в свой внутренний регистр текущего уровня приоритете;выдает сигнал на вход Е дешифратора 12, активизируя тем самым сигнал на шине 32 разрешения прерывания к одному из , блоков 6 сопряжения;определяет выполнение действий микрокоманды безусловного перехода по адресу, формируемому в блоке сопряжения;определяет в первом полутакте запись в стек 2 регистров адреса микрокомвнд значения с регистра 38 адреса микрокоманд, инкрементацию указателя стека (счетчика 1), а затем во втором полутакте запись в стек 7 регистров уровня приоритета нового значения уровня приоритета, поступающего из узла 41 прерывания (в стеке признаков результата сохраняются значения признаков прерванной микропрограммы).Блок 6 сопряжения, получив сигнал разрешения прерывания, обеспечивает выдачу на шину 34 данных адреса перехода, содержащего причину прерывания и собственный адрес блока 6 сопряжения. Таким образом, обеспечивается переход к исполнению более приоритетной микропрограммы с сохранением параметров текущей микропрограммы. При возврате к исполнению прерванной микропрограммы выполняется микрокоманда возврата, которая:закрывает выдачу значений с регистра38 блока 3;осуществляет уменьшение на 1 значение счетчика 1;осуществляет чтение значения адресамикрокоманды признака результата, уровня приоритета прерванной микропрограммы .с выходов соответствующих стеков регистров 2, 7, 17;обеспечивает передачу адреса микрокоманды из стека 2 регистров адреса микро- команд на вход А памяти 4 микрокоманд;обеспечивает запись уровня приоритета с выхода стека 7 регистров уровня приоритета во внутренний регистр узла 41 прерывания;обеспечивает запись признаков результатов с выхода стека 17 регистров признаков результатов в регистр 20 признаков оезультата,Таким образом, происходит возврат к исполнению прерванной микропрограммы с восстановлением прерванных параметров.Рассмотрим функционирование устройства, обеспечивающего обмен информацией одной ЭВМ с тремя абонентами. За ЗВМ закрепим 2 блока сопряжения, Один - с наивысшим уровенм приоритета - "5", обслуживает обращения к устройству со стороны ЦП, другой - с наименьшим уровнем приоритета - "1", обслуживает обращение устройства к основной памяти и ЦП. Блоки сопряжения с приоритетом "2", "3", "4" закрепим за отдельными абонентами. Источниками инструкций на обмен могут быть как ЭВМ, так и абоненты, Выполнение каждой инструкции распадается на выполнение отдельных процедур. Каждая процедура инструкции закреплена на каким-либо одним блоком 6, реализует взаимодействие с ним и выполняется на уровне приоритета, присвоенном этому блоку, Переход от процедуры к процедуре происходит путем установки заявки в очередь к следующей процедуре и активизации этой процедуры при обнаружении заявки в очереди. Множество процедур, реализующие все возможные инструкции, поступающие к устройству от ЗВМ и абонентов, разбивается на группу, закрепленные за различными блоками сопряжения.Таким образом, за каждым блоком сопряжения закрепляется некоторое множество процедур, выполнение которых позволяет обеспечить все возможные режимы взаимодействия с ЭВМ или абонентами, подключенными к этому блоку, При необходимости передачи управления одной из них активизирующая процедура в специально выделенном для каждого блока 6 сопряжения управляющем массиве запоминающего блока устанавливает заявку на исполнение требуемой процедуры и взводит триггер 65 этого блока сопряжения, При получении вызванного единичным значением триггера 65 прерывания устройство анализирует путем выполнения последовательности микрокоманд эти заявки, выбирает наиболее приоритетную и приступает к ее исполнению,В процессе выполнения процедуры при необходимости ожидания ответа от ЗВМ или абонента устройство передает управление процедурой блоку сопряжения и может перейи к выполнению других процедур, не40 50 связанных с активизированным блоком сопряжения.При получении активизированным блоком сопряжения ответа от ЭВМ или абонента (или исчерпании регламентированного интервала ожидания), он взводит триггер 64 и формирует прерывание. сопровождая его вектором, характеризующим его номер и причину прерывания,К процедурам блоков с различными приоритетами при выполнении нескольких инструкций могут воэчикать очереди, Очередь к каждой процедуре представляет иэ себя вектор битов, единичные значения которых определяют номера блоков сопряжения, требующих выполнения данной процедуры. Приоритетность требований блоков сопряжения растет с увеличением номера блока. Номер блока сопряжения, взаимодействие с которым осуществляется данной микропрограммой, располагается в старших разрядах регистрах адреса, скоммутированных с выхода Д 1 блока 15 регистров адреса на третий вход блока 14 обработки очередей. При выполнении микрокоманд коррекции очередей содержимое этого регистра адреса с помощью сигналов с регистра микрокоманд выдается на выход Д 1 блока 15, Блок 14 обработки очередей выполняет две функции: дешифрацию на дешифраторе 56 номера блока сопряжения, поступаю 1 цего с выхода Д 1 блока регистров адреса, и нахождение номера левой единицы операнда, поступающе;о на второй вход блока с шины 28 данных, Схема формирования номера левой единицы входного операнда состоит из элемента И и ИЛИ. На фиг.6 приведен пример схемы для восьми- разрядного входного операнда.Коррекция очередей (установка и стирание битов, соответствующих обрабатываемому блоку сопряжения) осуществляется путем выполнения следуюгцей микрокоманды:(ячейка очереди): =,ячейка очереди) 1 Е) й БС,где И БС - номер блока сопряжения с выхода Д 1 блока 15, преобразованный путем дешифрации на дешифраторе 56;Е - функция АЛУ, используемая при коррекции очередей;АгБ - при установке заявки в очередь; АРБ - при стирании заявки иэ очереди, Выбор заявок из очереди выполняется путем исполнения следующей микрокоманды:(ВА): = (ячейка очереди),где А - регистр адреса, содержащий номер блока сопряжения; 5 10 15 20 25 30 35(ячейка очереди) - номер левой единицы кода, содержащегося в анализируемой ячейке очереди,Формула изобретения 1, Устройство для обмена информацией, содержащее первый блок сопряжения, группы информационных и управляющих входов и выходов которого являются соответственно группами информационных и управляющих входов и выходов устройства, тактовый генератор, блок приоритета, информационный вход которого подключен к выходу запроса на прерывание первого блока сопряжения, блок адресации памяти микро- команд обьединен с тактовым входом блока приоритета, выход блок адресации памяти микрокоманд подключен к адресному входу блока памяти микрокоманд, входы разрешения блока управления, блока регистров адреса, блока оперативной памяти, блока адресации памяти микрокоманд и первого блока сопряжения подключены к выходу блока памяти микрокоманд, тактовый вход блока регистров данных объединен с тактовым входом первого блока сопряжения, информационный вход блока регистров данных подключен к выходу блока оперативнй памяти, адрес ый вход которого обьединен с адреснь м входом первого блока сопряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения эа счет использования в системах реального времени и повышения производительности, в него введены четыре мультиплексора, М - 1 блоков сопряжения,счетчик, стек регистров адреса, стек регистров уровня приоритета, стек регистров признаков результата, дешифратор, блок обработки очередей, регистр признаков реэультата, причем информационные и управляющие входы и выходы Мблоков сопряжения являются информационными и управляющими входами и выходами устройства, а вь 1 ходы запросов на прерывание - подкл очены к информационным входам блока приоритета, разрешающие, тактовые и адресные входы М - 1 блоков сопряжения обьединены с одноименными входами первого блока сопряжения, выходы дешифратора подключены ко входам разрешения прерывания М блоков сопряжения, вход данных дешифратора подключен к выходу блоз приоритета, первый выход которого подключен к входу признака такта прерывания блока адресации памяти микрокоманд, выход стека регистров уровня приоритета подключен к первому адресному входу блока регистров данных, к информационному входу дешифратора и первому адресному входу блока регистров адреса, тактовые вхо 1702378ды счетчика, стека регистров адреса, стека регистров уровня приоритета, блока управления, стека регистров признаков результата и первого - четвертого мультиплексоров, блока регистров адреса, блока оперативной памяти, блока памяти микрокоманд, блока адресации памяти микрокоманд подключены к выходу тактового генератора, разрешающие входы стека регистров уровня приоритета, счетчика, стека регистров ад, реса, стека регистров признаков результата, регистра признаков результата, с первого по четвертый мультиплексоров, блока обработки очередей, блока приоритета и блока регистров данных объединены и подключены к выходу блока памяти микро- команд, вход адреса стека регистров адреса, стека регистров уроВня приоритета и стека регистров признаков результата объединены и подключены к выходу счетчика выход стека регистров адреса подключен к адресному Входу блока адресации памяти микрокоманд, вход признака результага которого соединен с выходами блока управления и регистра признаков результата, Вход данных которого поДключен к объеДиненным выходам стека регистров признаков ре- зультата и Второго мультиплексора, Вход данных которого подключен к Выходу результата операции блока управления, первый и второй входы данных которого подключены соответственно к первому и второму Выходам блока регистров данных,третий вход данных блока управления подклюцен к выходу блока обработки очередей, первый информационный вход которого, информационный вход блока адресации памяти микрокоманд, четвертый вход данных 5 блока управления соединены с выходомблока управления, с первым выходом блока регистров адреса и первого мультиплексора и выходом блока оперативной памяти, второй выход первого мультиплексора под клочен к входам данных М блоков сопряжения, Второй информаЦионный ВХОД блока обработки очередей и информационный вход третьего мультиплексора подключены к выходу блока регистров адреса, вход адре са которого подключен к выходу четвертогомультиплексора и входу управления третьего мультиплексора. 2, Устройство по п,1, отл и ч а ю ще е с я тем, что блок обработки очередей содер:кит дешифратор, мультиплексор, группу элементов И и группу элементов ИЛИ, выходы которьх подкгночены к первому входу мультиплексора, выход которого является 25 выходом блока, первый информационныйвход блока подключен к входам элементов И группы и к первым входам элементов ИЛИ группы, выходы элементов И группы подключены к вторым входам элементов ИЛИ 30 группы, второй информационный вход блока подключен к входу дешифратора, выход которого подключен к второму входу данных мультиплексора, вход управления которого является разрешающим входом блска.35