Устройство связи многопроцессорной вычислительной системы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.ссциАлистическиРЕСПУБЛИК 5 14 С 06 Р 15/16 ТЕНИЯ ми к опер ами ввода-выв памяти сповышен устройств ется тем, арбитр, м управлени локов ком ивнои тения зобр посо ности остиг вич цельво с о СССР 1984. СССР 1984, жи ло ером ш ответствен и и ренних и внешних шинложительный эффект до О ЕССО жду модуля- по любой и стройства, е обменов чет организации связи и вычислительной систе м вычиссвободныхчто обес внутренних чивает сов ть исых вычисизациицессораданными ме ольким арами мо- а Фулей л. ходы 7 разрешения ы 8 режима и ины блоков управлевходы-выходы 10 ции, управляющие в коммутации, вхозанятости строки а) блоков управлеоды 17 режима блобретение осится кможет быт числ входы б запроса, в ь испольвычислиельнои технике ации обмесорами,ия 1а информа аналами в жду процес вода и мод е опе ода - вьмяти,бретен я входь ативной и Цель из ды-вых и заня ия - повышение прти устройства,тости абонен ыходы 1 б и в нои способно ния ков упр ен Бл ия образуют дв четыре элемента т И 24, два эле 25 и 26, четыре элемент и элемент 31 задержки. содержит и узлов 32 арб ент 33 задержки, элемен при этом каждый узел 3 включает три элемента И.ента ИЛНЕ 27-3 Рем 1-НЕ арбит ГОсудАРстВенный НОмитетпО изОБРетениям и ОТИРытиямпРи гкнт сссР(54) УстРойство связи много ИОЙ ВычислительнОЙ системы (57) Изобретение относится лительной технике и может б пользовано в многопроцессор лительных системах для о 1 га связи между центральными пр овано в многопроцессорно ельной системе для орган На фиг, 1 приведена схема устроиства; на фиг, 2 - схема блока управления; на фиг, 3 - схема арбитра; на фиг, 4 - схема блока коммутации.Устройство содержит арбитр 1, матрицу размером ви (где ш и и - соответственно число внутренних и внешних шин устройства) блоков 2 управлечия, матрицу размером ш и блоков 3 коммутации, информационные входы-выходы 4 устройства, внутренние шины 5,арбитра, вход ионные 9 вход нформационные локов коммута 12 и 13 блоко оды 14 и 15 ( ода и модулями истемы, Цель ие пропускной а, Поставленначто устройстатрицу размеро я и матрицу ра мутации, где о число внут- устройства, Постигается за3 150108135-37, два элемента И 38 и 39, входы40 и 41 и выход 42 узла 32 арбитража,Блок 3 коммутации выполнен в видеодиннадцати элементов И 43-53, дру -гих элементов НЕ 54 и 55 и четырехгрупп элементов И 56-59.Рассмотрим работу устройства вслучае, когда к входным шинам 4 подключены вызывающие устройства (центральные процессоры, каналы) и вызываемые устройства (оперативная память,каналы, центральные процессоры),Дляустановления связи вызывающее устройство устанавливает сигнал запроса 15на линию 6, который поступает в ар. битр 1, Если арбитр 1 свободен (налиниях 6 нет сигналов запроса от других вызывающих устройств), то он вырабатывает сигнал разрешения связи 20на линию 7 и посылает его в вызывающее устройство и блоки 2 управленияданного столбца, Последством блоков2 управления вьбирается первая свободная внутренняя шина 5, на которуюи коммутируется сигнал разрешениясвязи, Блоки 3, подключенные к выбранной внутренней шине 5, коммутируют сигнал разрешения связи на тевходные шины 4, устройства которых 30не участвуют в других обменах (свобод-,ные входные шины 4).Поступивший сигнал разрешения связи подготавливает блоки 2 и 3 для транслированиясигналов между шинами 4 и 5, 35Приняв от арбитра 1 сигнал разрешения связи, вызывающее устройствовыставляет на шины 4 код адреса требуемого вызываемого устройства, идентификатор "Адрес" и код операции, 40которое через свободную внутреннююшину 5 и входные шины 4 поступают всвободные устройства,Вызываемое устройство, распознавшее свой код адреса, посылает в шину 454 сигнал "Ответ", который закрепляетнеобходимые связи в соответствующихблоках 2 управления посредствомзанятия внутренней шины 5,Сигнал ответа, поступив в вызывающее устройство, разрешает снять сигнал запроса, освобождая арбитр 1 длязапросов других устройств.Далее происходит обмен данными иидентификаторами по алгоритмам устройств,Если ни одно из имеющихся устройств не ряспознало свой код адреса, то по истечении определенного интервала времени (времени ответа)вызывающее устройство снимает сигналзапроса,По окончании сеанса вызывающееустройство через шины 4 посылает сигнал окончания связи, который информирует вызываемое устройство об окончании связи; освобождает внутреннююшину 5, поступая в блоки 2 управленияпринадлежащие шине 5 и шинам 4 вызывающего и вызываемого устройств учаРствующих в сеансе связи.Таким образом, обеспечивается одновременная передача информации сразу по нескольким шинам, между несколькими парами устройств, Установлениесвязи одновременно может происходитьтолько для одной пары,.Арбитр 1 может быть в двух состояниях: занят и свободен,Если арбитр 1 свободен, то на всехвыходах 42 узлов 32 арбитража установлен единичный сигнал и, следовательно, на входах 40 узла 32 арбитражаединичный сигнал. Для установлениясвязи вызывающие устройства устанавливают единичные сигналы на входы 6соответствующих узлов 32.арбитража,Поскольку элементы И-НЕ 35 открыты,то на выходах элементов ИНЕ 36 уста- енавливаются единичные сигналы, а навыходах элементов И-НЕ 37 в ,нулевыесигналы. Нулевые сигналы с выходовэлементов И-НЕ 37, последовательнопроходя через элементы И 38 и выходы42, формируют нулевой сигнал на входах 40 всех узлов 32 арбитража (ар- .битр 1 переходит в состояние занят),запрещая .прием других сигналов свходов 6 посредством запирания элементов И-НЕ 35, Выход элемента И-НЕ37 первого из узлов 32 арбитража запирает элемент И 39 последующих узлов 32 арбитража,Единичные сигналы с выходов И-НЕ 36 подготавливают элементы И 39 узлов 32 арбитража, на которые поступили сигналы с входов 6 до снятия единичного сигнала с входов 40, Через задержку, обеспечиваемую элементами.33 задержки и элементами ИЛИ-НЕ 34 и достаточную для окончания переходных процессов во всех элементах И-НЕ 35-37, на входах 41 всех узлов 32 арбитража появляется единичный сигнал, который обеспечивает выдачу единичного сигнала на выход 7 разреше 150ния связи первого из вызывающихустройств, так как только один изэлементов И 39 оказывается открытыми сигналом с выхода элемента И-НЕ 36и сигналом с выхода 42 предыдущегоузла 32 арбитража. Сигнал разрешения связи по шинам,4 поступает ввызывающее устройство и по информационным входам 9 во все блоки 2 управления данного столбца,Блок 2 управления может находиться в одном из четырех состояний в зависимости от сигналов на линии 14занятости строки, линии 15 занятостиабонента и входе 8,Если сигнал разрешения связи поступил в блок 2 управления и на линии 14 занятости строки - единичныйсигнал, то элемент И-НЕ 20 заперт нулевым сигналом, который поступает через элементы НЕ 27, И-НЕ 23 и 22, ина выходах 12 единичный сигнал невырабатывается. Если сигнал разрешения связи поступил в блок 2 управления, соответствующая которому внутренняя шина 5 свободна (т,е, на линии занятости строки 14 - нулевойсигнал), но на входе 8 присутствуетнулевой сигнал (т.е, хотя бы одна изпредыдущих строк свободна), то блок2 управления находится в состоянии"Блокирован", так как элемент И-НЕ20 заперт нулевым сигналом, которыйпоступает через элементы И-НЕ 23и 22,Если внутренняя шина 5 свободна ина входе 8 - единичный сигнал (т,е.все предыдущие строки заняты), тоблок 2 управления находится в состоянии ожидания и по приходу через входы 9 сигнала разрешения связи черезэлементы И-НЕ 20, НЕ 29 и ИЛИ 25 науправляющий вход 12 подается единичный сигнал, Таким образом, в столбце,соответствующем вызывающему устройству в состоянии "Вызывающий", оказывается один блок 2 управления, соответствующий первой свободной строке,а остальные - в состоянии "Блокирован", Единичный сигнал на входе 12блока 3 коммутации с помощью элемента И 43 обеспечивает коммутацию сигнала разрешения связи с информационных входов-выходов 1 О на информационные входы-выходы 1, Распространяясьпо внутренней шине 5, сигнал разрешения связи поступает через входы17 во все блоки 2 управления данной 10816строки. Блоки управления 2, которыенаходятся в состоянии ожидания (т.е.элементы И-НЕ 2 открыты), обеспечивают выработку единичных сигналов5на выход 13 (блоки 2 управления пе -реходят в состояние "Вызываемьщ")и подготавливают триггеры 19, таккак на информационных входах триггеров 19 - единичный сигнал.Если вызь 1 ваемое устройство занято, т,е, на соответствующей шине 15занятости абонента - единичный сигнал, то блок 2 управления находит 15 ся в состоянии "Блокирован", так какна выходе элемента НЕ 28 - нулевойсигнал,Таким образом, в первой свободнойстроке блок 2 управления в состоянии20 Вызывающий вырабатывает в свой блок3 коммутации единичный сигнал на управляющий вход 12, а все остальныеблоки 2 управления данной строки,находящиеся в состоянии Вызываемый 25 единичный сигнал на управляющий вход13 своих блоков 3 коммутации. Вызывающее устройство, получив из арбитра 1 разрешение связи, выставляет нашины адрес вызываемого устройства, со 30 провождает его идентификатором "Адрес" и кодом операции, которые черезвходы-выходы 10 поступают в. блок 3коммутации. Сигнал идентификации адреса, пройдя через элемент НЕ 54,запирает элементы И 47, открывает элемент И 44, который через элемент ИЛИ52 открывает группу элементов И 58,через которую адрес вызываемого устройства, идентификатор "Адрес" и код40 операции коммутируется через входывыходы 11 на внутреннюю шину 5В блоках 3 коммутации, соответствующие блоки 2 управления которыхнаходятся в. состоянии "Вызываемый",45 сигнал идентификатора Адрес , поступая с внутренней шины 5 через входывыходы 1, запирает элементом НЕ 55элементы И 48-50 и открывает элементИ 51, который через элемент ИЛИ 53открывает группу элементов И 59, через которую адрес вызываемого устройства, идентификатор "Адрес" и кодоперации коммутируются на шину 4 че"рез входы-выходы О блоков 3 коммута 55Вызываемое устройство, с которымустанавливает связь вызывающее, в ответ на свой распознанный адрес вы ставляет на входную шину 4 сигнал30 11 3Ответ , который через входы 9 поступает на управляющие входы триггеров19, В результате один из этих триггеров (блок 2 управления которого всостоянии "Вызываемый" ) устанавливается в единичное состояние, захватившину 15 занятости абонента, Сигнал"Ответ" с входов-выходов 10 черезгруппу элементов И 57, открытую единичным сигналом с управляющего входа13, коммутируется через входы-выходы11:на внутреннюю шину 5,Блок 3 коммутации, соответствующий блок 2 управления которого находится в состоянии "Вызывающий", через открытую группу элементов И 56коммутирует сигнал Ответ" с внутренней шины 5 на входную шину 4 через входы-выходы 10,20Получив на входных шинах 4 сигнал Ответ , вызывающее устройствоснимает адрес, идентификатор "Адрес",и сигнал с входа 6, освобождая такимобразом арбитр 1, 25В арбитре 1 на выходе элементаИ-НЕ 36 появляется нулевой сигнал,который запрещает выработку единичного сигнала на выход 7 разрешениясвязи, на выходе элемента И-НЕ 37появляется единичный сигнал, которыйчерез элемент И 38 и выход 42 разрешает следующему узлу арбитражавыработку единичного сигнала на выход 7 разрешения связи, Если на входах арбитра 1 нет единичных сигналов,то арбитр 1 переходит в состояниесвободен, т,е, на входах 40 появляется единичный сигнал, а на входах41 - нулевой,40Получив из арбитра 1 через входы9 нулевой сигнал разрешениясвязи,блоки 2 управления данной строки,которые не участвовали в установлении связи, снимают единичные сигналы 45с выходов 13 (так как их триггеры 19не установились вединичное состоя-.ние - не получен сигнал пОтвет" науправляющих входах триггерор).Таким образом, вызывающее и вызываемое устройство готовы к обменуинформацией через занятую соответствующими блоками 2 управления внутреннюю шину 5,Посредством анализа кода операциив блоке 3 коммутации обеспечиваетсясоответствующее направление коммутации сигналов с входной шины 4 и внутренней шины 5,При операции чтения из оперативной памяти если сигнал на входе 12единичный, то через открытые элементы И 47 и ИЛИ 53 обеспечивается коммутация данных с внутренней шины 5через входы-выходы 11, группу элементов И 59 и входы-выходы 10 на входныешины 4; если сигнал на входе 13 единичный, то через открытые элементыИ 48 и ИЛИ 52 обеспечивается коммутация данных с входных шин 4 черезвходы-выходы 10, группу элементовИ 58 и входы-выходы 11 на внутреннююшину 5,При операции записи в оперативнуюпамять если сигнал на входе 12 единичный, то через открытые элементыИ 46 и ИЛИ 52 обеспечивается коммутация данных с входных шин 4 через входы-выходы 10, группу элементов И 58и входы-выходы 11 на внутреннюю шину 5; если сигнал на входе 13 единичный, то через открытые элементыИ 49 и ИЛИ 53 обеспечивается коммутация данных с внутренней шины 5 через входы-выходы 11, группу элементов И 59 и входы-выходы 10 навходные шины 4,При выполнении операции, не связанной с передачей данных в оперативную память если сигнал на управляющемвходе 12 единичный, то,через открытые элементы И 45 и ИЛИ 52 обеспечивается коммутация информации свходных шин 4 через входы-выходы 10,группу элементов И 58 и входы-выходы11 на внутреннюю шину 5; если сигнална управляющем входе 13 единичный,то через открытые элементы И 50 иИЛИ 53 обеспечивается коммутация информации с внутренней шины 5 черезвходы-выходы 11, группу элементов И59 и входы-выходы 10 на входные шины 4. После выполнения заданной операции вызывающее устройство выставляет на шины 4 сигнал окончания операции, который через входы 9 блока 2 управления и элемент, 31 задержки поступает на установленные в "0" входы триггеров 18 и 19 (блок 2 управления переходит в состояние ожидания, если на управляющем входе 8 - единичный сигнал, или в состояние "Блокирован", если на входе 8 - нулевой сигнал), обеспечивая освобождение соответствующих строк и столбца.Ьормула изобретения Устройство связи многопроцессорной вычислительной системы, содержащее матрицу размером ши блоков ком 5 мутации, где ш - число внутренних шин устройства связи, а и - число внешних шин многопроцессорной вычислительной системы, и арбитр, причем информационные входы-выходы первой группы блоков коммутации -й строки (где =1 ш) матрицы блоков коммутации соответственно объединены между собой, информационные входы-выходы второй группы блоков коммутации -го столбца (где =1 .,и) матрицы блоков коммутации соответственно объединены и подключены к информационным входам-выходам -й группы уст ройства, -й управляющий вход которого подключен к -му входу арбитра, . д-й выход которого подключен к первым управляющим входам блоков комму, тации -го столбца матрицы блоков 25 . коммутации и к -му выходу устройства о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения пропускной способности устройства, в него введена матрица размером ш п блоков управления, причем информационные входы группы блока управления д-го столбца матрицы соответственно объединены и подключены к информационным входам-выходам х-й группы устройства, 1-й выход арбитра подключен к первым входам режима блоков управления1-го столбца матрицы блоков управления, первый информационный вход-выход первой группы блока коммутациипервого столбца 1-й строки матрицыблоков коммутации подключен к вторым входам режима всех блоков управления 1-й строки матрицы блоков управления, первые входы-выходы блоковуправления -й строки матрицы блоковуправления соответственно объединенымежду собой, вторые входы-выходы блоков управления ь-го столбца матрицыблоков управления соответственнообъединены между собой, третий входрежима блока управления первой строки д-го столбца матрицы блоков управления подключен к (и+)-му управляющему входу устройства, (и+1)-йвыход которого подключен к первомувыходу блока управления ш-й строки1-го столбца матрицы блоков управления, первый выход блока управленияд-го столбца К-й строки (где К=1.ш) матрицы блоков управления подключен к третьему входу режима блокауправления -го столбца (К+1)-йстроки матрицы блоков управления,второй и третий выходы блока управления -й строки х-го столбца матрицы блоков управления подключены соответственно к второму и третьемууправляющим входам блока коммутации-й строки -го столбца матрицы блоков коммутации.оставитель В.Смирновехред Я,Ходанич Корректор С 1 екмар едакто г Заказ 4870/46 е ГКНТ СССР ИИПИ Гос Производственно в издательск комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагари твенного комитета и 113035., Москва 9 Подп изобретениям и Раушская наб