Устройство для обработки информаций

Союз Советских Социалистических РеслубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Зависим (22) Заявленс присо от авт. свидетельст) М. Кл. 9 06 т асударственныи комитетСоната Министров СССРно делам нзаоретенийн открытий 32) Приорит Опубликовано 25.09. 74 Бюллетень Дата опубликования описания 15,1(088.81 2) Авторы изобретен Оэ и .О.М.ШатО 71) Заявите итут электро управлиющи) УСТРО РМАЦИИ БОТК д т,-:Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в универсальных и специализированных вычислительных вашинах (ЦЗМ). 5Современные цифровые вычислительные машины и системы состоят из большого количества асинхронно работающих устройств, обрабатывающих, хранящих или передающих информацию. ы , Общее управление .такой системой осуществляется обрабатывающим устройством, работающим по программе. В целях получения оптивального соотношения между производительностью 15 и стоимостью для валых и средних систем оказывается предпочтительным использование ресурсов обрабатывающего устройства (т.е,регистров, сумматора и т.п.) для выполнения ю некоторых функция устройств, передающих информацию (устройств ввода-вывода). Специфика организации взаимодействия между обрабатываюцими устройствами и автономно ра ботающей аппаратурой устройств ввода-вывод (называемой, в дальнейшем, блоками ввода-вывода) заключается в том, что обрабатывающее устройство и блоки ввода-вывода ра ботают асинхронно по отношению друг к другу. Кроме того, в большинстве обрабатывающих устройств современных ЗВМ используется микропрогммное управление причем за один цикл работы устройства совмещается выполнение текущей микрокоманды и выборка из павяти следующей микрокоманды. Дальнейшее усложнее взаимодействия имеет место в случае наличия в составе обрабатывающего устройства регистров и триггеров, состояние которых меня-. ет кажный цикл работы такого устройства и может быть опрошено блоком микропрограммного управления для формирования адреса следующей микрокоманды,Известна систева, в состав которой входят автономные устрой3ства блоки) ввода-вывода, каждое из которых может обмениваться информацией с устройством хранения 1 оперативной памятью) через центальное обрабатывающее устройство.ждый из блоков ввода-вывода выставляет один или несколько запросов с различным приоритетом, которые анализируются специальной аппаратурой обрабатывающего устройства. дта же аппаратура осуществляет определение наиболее. приори, тетного запроса и определение момента начала обработки такого приоритета. В соответствии с выделенным запросом в обрабатывающем устройстве осуществляется формирование адреса микрокоманды, соответствующей выделенному запросу, и блокирование приема в регистр микро- команды информации из памяти микрокоьандадрес которой был сформирован в йредыдущем такте работы устройства. При этом в регистр микро- команды заносится нулевая информация во все разряды. Такая микрокоманда не задает никаких действий в устройстве и тем самым осуществляет холостой цикл, в течение которо-, го специальные схемы запоминают адрес той микрокоманды, прием которой в регистр микрокоманды был заблокирован, а также содержимое некоторых других регистров, например регистра адреса блока хранения (сверхоперативной памяти), входящего в состав обрабатывающего устройства. Тактовые сигналы в основные блоки устройства в холостом цикле не поступают.Аналогичный холостой такт осуществляется по окончании выполне. ния микропрограммы обработки запроса от блока ввода-вывода, в течение которого также блокируется подача тактов в основные блоки обрабатывающего устройства и осуществляется восстановление адреса за-, помненной микрокоманды, а также другой информации, относящейся к прерванной микропрограмме.Наличие холостых тактов при переключении аппаратуры устройства для обработки информации из режима обработки информации в режиь обработки запросов ввода-вывода и обратно снижает общую производительность системы, особенно, в случае частых запросов. Как правило, наиболее часто выполняемые микропгограммы каналов, весьма коротки 4-10 микрокоманд). Кроме того, наличие нулевых комбинаций в каждом поле микрокоманды как,4нерабочих они недолжны вызыватьуправляющих сигналов в системе)ведет к увеличению разрядности памяти микрокоманды и ее выходного5 регистра.Известно также микропрограммное обрабатывающее устройство, вкотором адрес следующей микрокоманды формируется по результату1 о выполнения текущей, Это позволяетпри функционированйи устройстване учитывать спецйфику триггерови регистров, состояние которых изменяется каждый машинный цикл.15Этим устройствам свойственно наличие памяти микрокоманд большойразр ности.ель изобретения - повышениео быстродействия устройства и сокращение оборудования.Предложенное устройство отли. чается от известных тем, что в него введен буферный регистр, соеди 5 ненный по первому входу с выходомблока управления записью, входыкоторого подключены соответственноко второму выходу блока анализа и,к третьему выходу блока микропрогзо раммного управления, первый выходбуферного регистра соединен с четвертым входом блока микропрограммного управления и с входом блокатриггеров и регистров, выход котоого подключен к второму входу буерного регистра, третии вход ивторой выход которого соединенысоответственно с выходом арифметикологического блока.На чертеже изображена схема4 о предложенного устройства для обработки данных,Устройство содержит арифме тико-логический блок 1, блок 2ввода-вывода, блок 3 хранения дан 45 ных, блок 4 микропрограммного управления, блок 5 анализа запросов,блок 6 триггеров и регистров, регистр 7 микрокоманды, буфернййрегистр 8, блок 9 управления записью. Выход арифметико-логического блока связан с входом блока 2ввода-вывода и входом блока 3 хранения данных. Выход блока вводавывода подключен к первому входублока 5 анализа запросов, второвход которого связан с первым выходом регистра 7 микрокоманды,второй выход которого подключен кпервому входу блока 4 микропрограммного. Управления, второй итретий входы которого соединенысоответственно с выходом арифметико-логического блока 1 и первымможет выставить одии из несколькихзапросов. Каждый запрос имеет определенный приоритет. Устройство для обработки информ.ции в каждом цикле своей работы анализирует иаличие запроса иа обслуживание и выделяет из иих иаиболее приоритетный. Эту функцию выполияет блок айалиэа запросов. При иекаторых своих состояниях, например в иачале выполнения микропрограммы обработки запроса иа обслуживание, могут быть замаскированы все запросы на обслуживание. Это может быть осуществлено, например, специальным разрядом микроковайды.В случае отсутствия указайных запросов или наличия замаскированных запросов поведения устройства для обработки информации в текущем цикле, а также адрес следующей микрокоманды задается текущей микрокомандой, выбранной на регистр микрокоманды 7.В случае условного рмирования адреса следующей викрокоманды опрашиваются состояния регистров и триггеров 6.При наличии незамаскированного запроса (с наибольшим приоритетом) при помощи блока 5 анализа запросов блокируется нормальное формирование адреса следующей микрокоманды по указаниям текущей микрокоманды и формируется адрес 45 55 5выходом блока анализа запросов, Выход блока микропрограммного управления подключен к входу регистра микрокованды. Первый вход буферного регистра 8 соединен с вы ходом блока 9 управления записью, входы которого подключены соответственно ко второму выходу блока, анализа запросов и третьещ выходу регистра миркокоманды. Бер- и вый выход буферного регистра соединен с четвертым входом блока микропрограммного управления и со входом блока триггеров и регистров, выход которого подключен ко 15 второму входу буферного регистра, третий вход и второй выход которо;- го соединены соответственно со входом и выходом арийметико-логического блока, к другим входам ко 20 торого подключены входыблока ввода-вывода и выход блока хранения данных.Работает устройство для обработки информации следудцим образом.25 Блоки ввода-вывода выставляют запросы на обслуживание в любой момент времени, причем каждый блок 6.микрокоьанды, соответствующе запросу. Микрокоьанда, выбранная язпамяти иа регистр мйкрокованд 7,выполняется полностью. По окончании выполнения текущей микрокоманды блок анализа запросов осуществляет запись состояния регистрови триггеров 6 в буферный регистр8 при помощи блока 9 управлениязаписью.В следующем цикле работы устройства для обработки данных будет выполняться первая микрокованда кпропрограиы обработкипринятого запроса на обслуживание.Адрес второй икрокоьанды определяться предыдущей первой микрокомандой, которая также блокируетработу блока анализа запросов иблокирует изменение буферного регистра посредством соответствующего управления блоком записи.Блокирование записи в буферный регистр осуществляется до техпор, пока информация, храняюясяв буферном регистре йе перепишется через арифметика-логическийблок в блок хранения данных. Поокончании этои процедуры очередная выполняеьая микрокоманда, находящаяся в регистре микрокованды,может снять блокировку работыблока анализа и разрешить тем самым обработку нового запроса наобслуживание, Таким образом управление моментом обработки запросовот блока ввода-вывода осуществляется микропрограммно, причем возможна многоуровневая обработка,когда более приоритетныи запроспрерывает микропрограмму обслужи.вания запроса более низкого прио.ритета,По окончании выполнения микропрограммы обслуживания запросаинформация из соответствующихячеек блока хранения через арифметико-логический блок передаетсяв буферный регистр, а затем вблок триггеров и регистров. Управление этими передачами осуществляется одной или несколькими микрокомандами, в зависимости от конкретной структуры устройства дляобработки данных,На время передачи инфорвациииэ блока хранения в блок триггеров и регистров микрокомандами,осуществляющиы эту передачу,происходит также запрет работы блока анализа запросов .Наряду с информацией о текущем состоянии блока триггеров и ,7регистров в блоке хранения данных хранится также адрес микроковинды прерванной микропрограммыеСредства фиксации такого адреса и пути его передачи в блок хранения и обратно на чертеже не указаны. Управление такой передачей может осуществляться микро- программно.В соответствии с указанными правилами функционирования микропрограммного устройства сначала происходит восстановление адреса прерванной микропрограммы, а в следующем цикле устройства - восстановление содержимого блока триггеров и регистров, которые меняют свое состояние каждый цикл.В предлагаемом устройстве устраняется необходимость в холос. тых циклах при переходе из режима обработки данных в режим обработки запросов по вводу-выводу, что позволяет существенно увеличить общую производительность системы по сравнению с известными устройствами и поднять пиковую (максимальную) скорость работы блоков ввода-вывода. Затраты на дополнительно вводимое оборудование (буферный регистр, блок записи и несколько ячеек в блоке хранения данных) являются существенно меньшими по сравнению с известными устройствами, в которых утраивается или учетверяется разрядность памяти микрокоманд. Создание постояннол памяти большой разрядности (100-200 разрядов) с быстродействием, необходимым для устройства обработки данных, заданной производительности, может оказаться невозможным йли повлечет за собой высокую стоимость устройства. 8 ПРЕДВБТ ИЗОБРЕТЕНИЯУстройство для обработки ин формации, содержащее арифметикологическйй блок, соединенный с блоком ввода-вывода и блоком хра нения данных, блок микропрограммного управления, блок анализа, 1 о запросов, блок триггеров и регистров, регистр микрокоманды, причем выход блока ввода-вывода подключен к первому входу блока анализа запросов, второй вход 15 которого соединей с первым выходом регистра микрокоманд, второй выход которого подключен к первому входу блока микропрограммного управления, второи и трек тий входы которого соединены соответственно с выходом арифметико-логического блока и первым выходом блока анализа запросов, выход блока микропрограммного 5 управления подключен ко входурегистра микрокоманды, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и сокращения оборудования, в него введен буферный регистр, соединенный по первому входу с выходом .блока управления записью, входы которого подключены соответственно ко второму выходу блока анализа запросов и к третьему зб выходу блока микропрограммногоуправления, - первый выход буферного регистра соединен с четвертым входом блока микропрограммного управления и со входом блока триггеров 4 и регистров, выход которого подключен ко второму входу буферного регистра, третий вход и второй выход которого соединены соответственно с выходом и входом арифмети ко-логического блока.Соса ваятель Д ЩввщцдРедактор ц у ТехредЕрвИдоз Корректор Ее ПВТДОВЙьоаказ ФДЗ Изд, ж / тираж 624ПодписноеЦНИИП 11 Государственного комитета Совета Министров СССРпо веласа изобретений и открытийМосква, 113035, Раушская наб., 4Предприятие Патент, Москва, Г.59, бережковская наб., 2 Ф