Устройство отсчета времени в цвм

и 691828 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СоюзСоветскихСоциалистическихРеспублик(51) Я. Кл.ф б 06 Г 1/00 Воаударственный комитет СССР иа аеиам иэааретеиий и открытийОпубликовано 15.10,79. Бюллетень38 Дата опубликования описания 25.10,9(72) Авторы кзобретени В. А. Исаенко, В. А. Калиничев и В. М. 1) Заявител УСТРОЙСТВО ОТСЧЕТА ВРЕМЕНИ В ЦВ Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для построения высокопроизводительных мульти- программных электронных вычислительных машин (ЭВМ), работающих в реальном мас- штабе времени. 5Известны устройства отсчета времени или блоки таймеров реализуемые программно-аппаратными средствами ЭВМ. В таких устройствах генерация. опорных меток осуществляется аппаратно, а модификация содержимого таймеров производится программно супервизором с привлечением средства центрального процессора 1), 121, Каждая модификация содержимого таймера требует обращения к супервизору, что существенно снижает производительность ЭВМ в 15 целом и не позволяет производить счет времени с высокой разрешающей способностью.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является блок таймеров ЭВМ ЕС 1050, солержащий узел формирования меток времени, подклю ченныи ко входам схем И-ИЛИ 13.При организации высокопроизволительных мультипрограммных вычислительНых систем, работающих в реальном масштабевремени, необходим блок таймеров, работаюгцих одновременно с реальными масштабами времени, При этом практически неприемлемо. возрастают затраты программных (аналог) или программно-аппаратных(прототип) средств.Целью изобретения является расширениефункциональных. возможностей засчет одновременной работыустройства с различнымимасштабами времени,Поставленная цель достигается тем, чтов блок таймера введена матрица коммутирующих триггеров, дешифратор номера подканалов, вход которого является первымвходом устройства, а выходы подключенык первым управляющим входам коммутирующих триггеров матрицы соответствующей строки, дешифратор Иода частот метоквремени, вход которого является вторым входом устройства; а выходы полключены ковторым управляющим входам коммутирующих триггеров матрицы соответствующегостолбца, дешифратор признака, вхол которого является третьим входом устройства,а выход подключен ко вхолам установкищих сигналов процессора, ОЗУ и канала, дешифратор нуля сумматора 26, шина 27 сброса коммутируюгцих триггеров матрицы, дешифратор признака 28, шина 29 уста- нонки коммутирующихтриггеров, дешифратор номеров подканалов 30, шины 31 управления выборкой строк матрицы коммутирующих триггеров, дешифратор 32 кода частот меток времени, шины 33 управления выборкой столбцов матрицы коммутирующих триггеров, матрица коммутирующих триггеров 34, содержащая гпхп триггеров (п - количество таймеров, п - количество частот; на фиг. 1 представлена матрица для случая т = и =-2) формирователь меток времени 35, логический коммутатор 36, содержащий п схем И-ИЛИ. 37-первый вход устройства, 38, 39, 40-второй третий и четЗЗ юо вертый входы, 41 - первый выход устройства, 42 - вторые выходы устройства,Здесь узлы 1 - 26 принадлежат мультиплексному каналу, а узлы 27 - 36собственно устройству отсчета времени в ЦВМ. Мультиплексный канал, представленный на структурной схеме, является классическим каналом ввода-вывода современных ЭВМ (например вычислительных машин систем 1 ВМ.360, 1 ВМ, ЕС-ЭВМ и т. д.). Такой мультиплексный канал реализует двух-.ффсторонний обмен между оперативной памя.тью ЭВМ и внешними устройствами (ВУ). коммутирующих триггеров матрицы и является первым выходом устройства, причем четвертым входом устройства является входы обнуления коммутирующих триггеров матрицы, выходы коммутирующих триггеров строк матрицы подключены ко вторым входам, соответствующих элементов группы элементов И-ИЛИ, выходы которых являются вторыми выходами устронства.На чертеже представлена структурная схема устройства и его подключение к узлам мультиплексного канала, Штриховой линией выделены узлы, принадлежащие соб. ственно блоку таймеров. Устройство содержит шины приема инструкций процессора 1, регистр приема инструкций 2, устройство управления 3, входная сборка памяти подканалов 4, память подканалов 5, схема очереди 6, дешифратор номеров подканалов 7, сборка адресов памяти подканалов 8, шифратор 9, выходная сборка памяти подканалов О, регистр активного подканала 1, шины адреса обмена 12, шины адреса команды 3, ценны счетчика данных 14, шины 15 адреса внешнего устройства, шины кода частот меток времени 16, шины кода операции 17, входная сборка сумматора 18, сумматор 9, узел связи с ОЗУ 20, И шины связи с ОЗУ 21, узел связи с интерфейсом 22, шины интерфейса 23, шины сигналов прерываний 24, шины 25 управляю Возможность параллельного обмена с боль. шим количеством ВУ обеспечиваетси нади. чием в канале специальных аппаратных средств, именуемьх подканальными. КажЪый подканал представляет собой ячейку па. мяти .подканалов 5, в которой хранится управляющее слово устройства (УСУ), в соответствии с которым канал организует обмен с ВУ по данному подканалу.Формат УСУ приведен ниже: АВУ КОГ фл СЧД АК АО Н Здесь АВУ КОП -фпСЧД -АК -АОН поле адреса внешн его устройств аполе кода операцииполе флажковполе счетчика данныхполе адреса командыполе адреса обменанеиспользуемое поле,Подканал активизируется на соответствуюгцей инструкции от процессора или по требованию от ВУ: работающего на данномподканале. Г 1 ри активизации подканала его УСУ на ячейки памяти подканалов 5 заносится в регистр активного подканала 11, организуется логическая связь мультиплексного канала с ВУ; адресованным в формате УСУ, и производится сеанс обмена. Содержимое полей формата УСУ пред. назначено для управления обмена.Поле адреса ВУ используется для выборки требуемого ВУ, а также указывает номер используемого подканала. Поле кода операции задает три команды, а поле флажков - особые условия при выполнении обмена (цепочка команд, цепочка данных программно-управляемое прерывание и т. д.). Поле счетчика данных служит для определе. ния конца обмена после передачи программно.заданного количества данных. Поле адреса команды используется для адресации ячейки оперативной памяти ЭВМ при занесении очередного УСУ в память подканалов 5, а поле адреса обмена - при обмене данными. Неиспользуемое поле присутствует в связи с тем, что формат УСУ обычно не совпадает с форматом машинного слова, Поэтому для согласования форматов в УСУ вводится неиспользуемое поле так, чтобы разрядность УСУ была кратна разрядности машинного слова,При построении предлагаемого блока таймеров использованы следующие предпосылки характерные для мультиплексиого канала современных ЭВМ:- . количество подканалов в мультиплексном канале достигает 256, причем в большинстве вычислительных комплексов часть подканалов для обмена с ВУ не используется; аппаратура неиспользуемых подканалов простаивает;начальное значение полей счетчиковкиных УСУ задается программно;при передаче по подканалу слова данных содержимое соответствующего полясчетчика данных уменьшается на 1;- при достижении счетчиком данныхнулевого значения (счетчик данных исчерпалсяъ) формируется сигнал прерывания;- текущее значение поля счетчика данных доступно программе, в частности, путем передачи в формате слова состояния 1канала.Предлагаемое устройство позволяет, принезначительных дополнительных аппаратных затратах, организовать на базе неиспользуемых подкацалов мультиплексного канала блок независимых программных тай юмеров, Следует подчеркнуть, что возможможность организации на ряде подканаловпрограммных таймеров никак не препятствует возможности организации на этих подканалах нормативного обмена с ВУ.Кодом текушего значения каждого изтаймеров служит содержимое счетчика данных соответствующего подканала, Программно-задаваемое начальное значение счетчика модифицируется на 1 по каждому импульсу запроса (ИЗ), имитирующему обмен Ос ВУ. Импульсами запроса служат сигналыпрограммно-выбранного опорного генератора (внутреннего или вцешнего),Для идентификации таймерного режимаработы подкацала в УСУ вводится признакэотаймера. Этот признак может кодироваться в поле адреса ВУ, или в поле кода операции, или специальным полем в областинеиспользуемого поля УСУ, Для программного задания тогоили иного опорного генератора, по сигналам меток времени ко- зюторого работает данный подканал и таймерном режиме, в УСУ вводится поле кодачастот меток времени. Это поле размещается в разрядах неиспользуемого поля УСУ,Предлагаемый блок таймеров функционирует следующим образом.4 оОт процессора ЭВМ (на фиг. 1 не приведен) по шинам 1 поступает инструкция,которая заносится в регистр 2. Одновременно по шинам 25 в устройство управления3 поступает сигнал от процессора, запускаю- дщий канал. Инструкция, принятая на регистр 2, может принадлежать к одному изтрех типов;- начать ввод-вывод (НВВ);- проверить ввод-вывод (ПВВ);- остановить ввод-вывод (ОВВ).зоЕсли инструкция, принятая в регистр 2,является инструкцией НВВ, то устройствоуправления 3 осуществляет выборку на ОЗУкоманды, которая по шинам 21 через узел20 и сборку 4 заносится в память подкана- улов б, Одновременно устройство управления 3 формирует сигнал заявки в схему оче, реди 6. Адрес нчейки памяти подканалов 5 определяется дешифратором 7, который дещифрирует код адреса подканала, содержащийся в формате инструкции НВВ и поступаюший на входы дешифратора 7 через сбор.ку 8.После того, как принята к исполнениюзаявка от устройства управления 3, шифратор 9 формирует адрес памяти подканалов5, который через сборку 8 поступает на входы дешифратора 7, а схема очереди 6 формирует сигнал запуска устройства удравления 3. Устройство управления 3 осуществляет считывание из памяти подканалов 5УСУ и занесение его через сборку 10 в ре.гистр 11,Если УСУ, занесенное в регистр 1 1, несодержит признака таймера (предлагаетсяобмен с ВУ), то дальнейшие действия осуществляются также, как и в любом из традиционных каналов,Если же УСУ предназначено для управления таймерами, что определяетсяпо номеру ВУ в формате УСУ (то есть в данномслучае для идентификации работы подканала в таймерном режиме используется поле адреса ВУ), то дешифратором 28 формируется сигнал, блокирующий выполнениеустройство управления 3 тех участков микропрограмм, которые обеспечивают выдачучисловой и управляющей информации в ВУчерез узел 22 по шинам 23 и ОЗУ черезузел 20 по шинам 2.Дешифратором 30 декодируется код номера таймера, а дешифратором 32 код частоты меток времени, с которыми долженработать данный таймер. Сигналы с выходов дешифраторов 30, 32 соответственно по шинам 31, 33 поступают на входыустановки триггеров матрицы 34 и обеспечивают выборку одного из них. По сигналус выхода дешифратора 26 (шина 27) выбранный триггер устанавливается в единиц.ное состояние, а сигналом с единичного выхода этого триггера открывается одна изсхем И-ИЛИ логического коммутатора 36,Тем самым разрешается поступление в схе.му очереди 6 от узла формирования метоквремени 35 сигналов программно выбраннойопорной частоты, После этого содержимоерегистра 11 заносится через сборку 4 в память подканалов 5. При появлении сигнала метки времени, последний через схему И.ИЛИ логического коммутатора 36 поступает в схему очереди 6 в качестве заявки на обслуживание. После приема к исполнению этой заявки шифратор 9 формирует двоичный код адреса ячейки памяти подканалов 5, храня. щей УСУ для управления работой таймера. Код адреса через сборку 8 поступает а входы дешифратора 7, а схема очереди 6 формирует сигнал, по которому уст.ройство управлении 4 выбирает из памятиподканалов 5 УСУ таймера, заносит его врегистр 11 через сборку О и модифицирует значение счетчика слов. Модификацияосуществляется сумматором 19, на входыкоторого по шинам 4 через сборку 18 поступает код счетчика слов, Затем осушествля.ется модификация адреса обмена, код ко.торого поступает по шинам 12 через сборку 18 (модификация адреса обмена не яв.ляется необходимой процедурой при работе подканала в таймерном режиме и осуществляется лишь для обеспечения единообразия работы мультиплексного каналас таймером и ВУ), ПромодифицированноеУСУ через обмотку 10 заносится в регистр11, а затем через сборку 4 загружается в опамять подианалов 5 и осуществляется сброссхемы очереди 6. Сброс схемы очереди 8подготавливает еекобслуживанию следующей заявки,При достижении нуля счетчиков слов(обслужено количество меток времени соответствуюшеезначению, заданному в формате УСУ) дешифратор 26 формирует сигнал, поступающий в устройство управления 3, по которому последнее анализируетсодержимое поле флажков УСУ, находяще- пгося в этот момент в регистре 1. Если установлен флажок цепочка данных (ЦД),то устройство управления 3 так же "как ипри обслуживании любых УСУ осуществляет выборку из ОЗУ команды с новым зна-чением счетчика слов и загружает ее в память подканалов 5, Режим цепочки данных(наличие флажка ЦД) позволяет увеличитьколичество отсчетов до необходимой величины. Если флажок ЦД не установлен, тоустройство управления 3 формирует сигнал зпрерывания, который по шинам 24 посту- .пает в систему прерываний процессОра иявляется меткой окончания отсчета таймера. Независимо от наличия флажков ЦДпри достижении нуля счетчиком слов дешифратор 26 формирует сигнал сброса триг- фвгера матрицы 34, который поступает в неепо шине 27.Вышеописанные действия характерныдля работы таймеров в режиме будильник(то есть программой задается временнойинтервал, по исчерпании которого формируется сигнал прерывания).Предлагаемое устройство ооеспечиваеттакже режим счета текущего времени. Вэтом режиме необходимо обеспечить возможность оперативного доступа програм- мык значению поля счетчика данных. Такойдоступ организуется при выполнении инструкции ПВВ, по которой в ОЗУ передается слобО сосояйия канала. В формате словасостояния канала содержится поле счет- л.чика данных. По инструкции ОВЗ канал прекращаетработу по данному подканалу независимоот того, что обслуживается - ВУ или таймер,Инструкции ПВВ и ОВВ выполняютсяхак ж как и в традиционных каналах ЭВМ.Так же как и при работе с ВУ, мультиплексный .канал при работе с несколькими таймерами обеспечивает их одновременную работу,Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет путем незначительных дополнительных аппаратных затрат реализоватьна базе неиспользуемых подканалов мульти-плексного канала блок программных таймеров с возможностью независимой параллельной работы, что обеспечивает глубокое высокоэффективное обслуживание мультипрограммных и мультипроцессорных вычис.лительных комплексов.формула изобретенияУстройство отсчета времени в ЦВМ, содержащее узел формирования меток времени, выходы которого подключены к первым входам группы элементов И-ИЛИ, отлцчающтся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременной работы устройства с различными масштабами времени, в него введена мат ица коммутирующих триггеров, дешифратор номера подканалов, вход которого является первым входом устройства, а выходы подключены к первым управляющим входам коммутирующих триггеров матрицы соответствующей строки, дешифратор кода частот меток времени, вход которого является вторым входом устройства, а выходы подключены ко вторым управляющим входам коммутирующих триггеров матрицы соответствующего столбца дешифратора признака, вход которого является третьим входом устройства, а выход подключен ко входам установки коммутирующих триггеров матрицы и является первым выходом устройства, причем четвертым входом устройства являются входы обнуления коммутирующих триггеров матрицы, выходы коммутирующих триггеров строк матрицы подключены ко вторым входам соответствующих элементов группы элементов И-ИЛИ, выходы которых являются вторыми выходами, устройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Дроздов Е. А.; Пятибратов А. К. Основы построения и функционирования вычислительных систем, М., Энергия, 1973.2. Принципы работы 1 ВМ/370 под редакцией Райкова Л, Д., М., 1975,3. ЭВМ ЕС - 050 под рсдакцией Ларионойа, М., Статистика, 1976 (прототип).тельА. Барана Луговая омитета СС открытий кая наб ул Проедактор Э, Губинаказ 6216/38 .ЦН Состав акая Техред О Тираж 78 ИИПИ Государствен по деламизобрете 5, Москва, Ж - 35,ППП Патент, г.