Устройство для арбитража запросов

(5)5 С 06 Г 9/46 БРЕТЕ риА ЗАител опр тем выбора -НЕ, блокв И, блок а, вход 7 8 устройблок тов И мент итражвход ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АРБИТРАЖПРОСОВ(57) Изобретение, относится к вычисной технике и может быть использовапостроении мультипроцессорных сиизменяемой конфигурацией, Цель и Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при создании мультипроцессорных систем с изменяемой конфигурацией.Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет обеспе-чения воэможности его использования в системах с любым числом процессоров.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема узла назначения; на фиг. 3 - функциональная схема блока маскирования; на фиг. 4 - функциональная схема ,узла арбитража. Устроиство содержит роцессоров, блок 2 элеме элементов ИЛИ, блок 4 эл маскирования, узел 6 ар проса устройства, тактовы тения - расширение области применения устройства эа счет использования его в системах с любым числом процессоров, Устройство содержит блок выбора процессоров, блок маскирования, узел арбитража, блоки элементов И - НЕ, И, ИЛИ, Устройства позволяет выбрать наиболее эффективную для выполнения задания работоспособную конфигурацию многопроцессорной системы путем маскирования запросов отказавших и не участвующих в выполнении задания пользователей. Маскирование осуществляется блоком маскирования по командам, поступающим от триады п.роцессоров, определяющих конфигурацию системы и назначаемых блоком выбора процессоров.3 э.п. ф - лы, 4 ил. ства, вход 9 сброса устройства, группу ин формационных выходов 10 устройства,группуинформационных входов 11 устройства,группу адресных входов 12 устройства,группу сигнальных выходов 13 устройства,вход 14 останова устройства, вход 15 запуска устройства, запросные входы 16 устройства, входы 17. 1 - 17, 3 блока 2, входы 18.1- 18.3 блока 5, входы 19 и 20, выходы 21блока 2, выходы 22 блока 5, триггер 23, элемент И - НЕ 24, триггер 25, узлы 26.1 - 26.3выбора процессоров, входы 27,1 - 27,3, выход 27.4 и вход 28 узлов 26.Узел 26 (фиг,2) образуют элемент И -НЕ 29, элемент НЕ 30, счетчик 31, мультиплексор 32, триггер 33, регистр 34 и дешифратор 35,Блок 5 маскирования (фиг.3) содержитэлемент НЕ 36, регистр 37, дешифратор 38, 1596329510 15 20 25 30 35 40 45 50 элемент ИЛИ 39, мультиплеКсоры 40.1 -40,3, регистры 41.1 - 41.3, мажоритарныеэлементы 42 и выходы 43 регистра 37.Узел 6 арбитража (фиг,4) включает группу элементов ИЛИ - НЕ 44, счетчик 45, дешифратор 46, группу элементов 2 И-ИЛИНЕ 47, элемент НЕ 48 и группу элементовИ - НЕ 49,Устройство работает следующим образом,Блок 1 изменяет состав процессоров поциклическому алгоритму с единичным шагом, представляет назначенным процессорам доступ к регистрам масок иустанавливает сигналы активного уровня натех информационных выходах, порядковыеномера которых равны номерам процессоров.Изменение состава процессоров инициируется поступлением по входу 7 импульса, Работой узлов 26 назначения управляюттриггеры 23 и 25 и элемент И - НЕ 24, Назначение процессоров выполняется узлами 26последовательно. Порядковый номер процессора определяется внутренним состоянием данного. узла 26 и состоянием входов20, Сигнал высокого уровня на входах 20группы запрещает назначение процессорас номером, равным номеру этой линии,Вследствие этого узлы 26 не назначают процессоры, запросы системной магистраликоторых замаскированы блоком 5. По тактовым импульсам, поступающим на входы 28узлов 26, внутреннее состояние узлов изменяется. Это обеспечивает циклическое назначение каждого незамаскированногопроцессора системы,По сигналу низкого уровня на входе 9сброса триггер 25 устанавливается в нулевоесостояние. С выхода триггера 25 сигнал низкого уровня поступает на элемент И - НЕ 24 ивходы 19 узлов 26, блока 5 и узла 6, устанавливая их в исходное состояние. При этом навходах 17 групп устанавливаются сигналывысокого уровня, а на входах 18 групп - сиг-налы низкого уровня. Сигнал низкого уровГ ня на входе 27.2 узла 26.1 блокирует работуузла 26,2,а сигнал низкого уровня на входе27,3 блокирует работу узла 26,3. Сигнал низкого уровня на выходе 27;4 блокирует работу блока 5 и устанавливает на выходах 10блока 4 элементов И сигналы высокого уровня, На входах 20 узлов 26 установлены сигналы низкого уровня.По этому же сигналу в блоке 5 снимаются маски и на выходах 22 устанавливаютсясигналы низкого уровня.Блок 1 находится в исходном состояниидо прихода отрицательного импульса повходу 7, Этот импульс устанавливает триггер 23 в нулевое состояние. Сигнал низкого уровня с выхода триггера 23 поступает на вход узла 26.1 и запрещает его работу, Этот же сигнал блокирует поступление тактовых импульсов на входы узлов 26,Задний фронт импульса на входе 7 устанавливает триггер 25 в единичное состояние и снимает сигналы низкого уровня с входов 19 узлов 26.По первому относительно импульса на входе 7 положительному фронту сигнала тактовой частоты на входе 8 триггер 23 устанавливается в единичное состояние. Сигналы высокого уровня с выхода триггера 23 разрешаютработу узла 26. Этот же сигнал разрешает передачу тактовых имульсов на выход элемента И - НЕ 24, т.е, на входы 28 узлов 26 поступают тактовые импульсы, При этом узел 26.1, работа которого разрешена сигналом высокого уровня с выхода триггера 23, назначает первый процессор.Двоичный код номера процессора, назначенного первым процессором, поступает с выхода узла 26,1 на входы 18.1, а на входы 17.1 поступает позиционный код этого процессора(: сигнал низкого уровня установлен на том из входов 17.1, порядковый номер которого равен коду номера процессора).На входе 27,2 узла 26.1 устанавливается сигнал высокого уровня, который разрешает работу узла 26.2.Узел 26.2 назначает второй процессор и устанавливает двоичный и позиционный коды номера назчаченного процессора на входах 18. 2 и 17.2 соответственно. На входе 27.3 узла 26.2 устанавливается сигнал высокого уровня, который разрешает работу узла 26.3.Узел 26.3 назначает третий процессор и устанавливаетдвоичный и позиционный коды номера процесссра на входах 18,3 и 17,3 соответственно. Сигнал высокого уровня с выхода 27.4 узла 26.3 поступает на входы блока 4 элементов И и блока 5. По этому сигналу выходы элементов И блока 4 устанавливаются в состояние, определяемое состоянием выходов элементов И - НЕ блока 2, т.е. на выходах 10 устанавливаются позиционные коды процессоров.Узел 26 (фиг.2) работает следующим образом, Счетчик 31 узла 26 выполняет пересчет тактовых импульсов, поступающих на вход назначения по входу 28, и обеспечива 55 ет циклический алгоритм работы узла 26,Коэффициент пересчета счетчика 31 равенчислу процессоров системы. Счетчик 31 устанавливается в исходное(нулевое) состояние по сигналу низкого уровня на входе 19, По этому же сигналу40 тий процессор 50 55 триггер 33 устанавливается в нулевое состояние (цепь установки триггера 33 не показана). По сигналу высокого уровня наинверсном выходе триггера 33 выходы дешифратора 35 устанавливаются в неактивное высокое состояние.Сигнал высокого уровня на входах 27разрешает работу узла 26, и тактовые импульсы с входа 28 начинают поступать навход счетчика 31, Выходы счетчика подключены к управляющим входам мультиплексора 32, к информационным входам которогоподключена группа входов 20, Каждая линия группы входов 20 соответствуетопределенному номеру процессора. Еслипроцессор замаскирован или назначенпредыдущим узлом выбора процессора, тона соответствующих входах этой группыприсутствует сигнал высокого уровня, а наостальных входах - сигналы низкого уровня.Поступление каждого тактового импульса изменяет состояние счетчика 31, чтовызывает подключение к выходу мультиплексора 32 следующего информационноговхода мультиплексора, Подключение к выходу мультиплексора 32 информационноговхода, на котором присутствует сигнал низкого уровня, вызывает появление на прямом выходе отрицательного, а наинверсном - положительного импульсов,Передним фронтом импульса с инверсноговыхода состояние счетчика 31 фиксируетсяна регистре 34, а задним фронтом импульсас прямого выхода триггер 33 переключаетсяв единичное состояние. Сигналом низкогоуровня на инверсном выходе триггер 33 запрещает дальнейшее поступление тактовыхимпульсов на счетчик 31 и включает дешифратор 35. Работа узла 26 по назначениюпроцессора заканчивается, а сигналом высокого уровня с прямого выхода триггера 33на входе 27 разрешается работа следующего узла выбора процессоров,С выхода регистра 34 двоичный код номера процессора поступает на вход 18; 4Сигнал низкого уровня устанавливаетсяна том входе 17, номер которого совпадаетс номером назначенного процессора.При поступлении каждого следующего. сигнала низкого уровня на вход сброса триггера 33 последний переводится в нулевоесостояние и цикл работы узла назначенияповторяется,Мультиплексор 32 стробируется сигналом с выхода элемента НЕ 30, что исключаетдребезг выходного сигнала мультиплексора, обусловленный переходными процес"сами.По каждому следующему сигналу нэвходе 7 на входах 17,1, 17,2 и 17.3 устэнав 5 10 15 20 25 30 35 ливаются сигналы высокого уровня и работа "; блока 1 повторяется. Таким образом, по первому относительно сигнала сброса импульсу с входа 7 узлы 26 назначают первый, второй и третий процессоры системы и т. д. Т,е. блок 1 изменяет состав процессоров по циклическому алгоритму с единичным шагом.Блок 5 (фиг.З) предназначен для маскирования запросов системной магистрали, выполняемого по командам процессоров. Защита от недостоверных масок достигается за счет мажоритарного сравнения масок, устанавливаемых процессорами в регистрах 41. Регистры 41.1 - 41.3 доступны по записи соответственно первому - третьему процессорам, что достигается использованием состояния выходов 13; входы 18,1 - 18.3 предназначены для формирования сигналов записи в регистры 41,1 - 41.3,В каждом цикле состояние выходов 13 фиксируется в регистре 37. При этом нэ входе 14 установлен сигнал низкого уровня. После завершения цикла на входе 14 устанавливается сигнал высокого уровня, по которому регистр 37 устанавливается в исходное состояние.На управляющих входах мультиплексоров 40 установлены двоичные коды номеров процессоров. Вследствие этого на выход мультиплексора 40.1 передается состояние информационного входа с порядковым номером, равным номеру первого процессора, на выход мультиплексора 40.2 - второго процессора, на выход мультиплексора 40.3 - третьего процессора.Активный высокий сигнал записи поступает на вход регистра 41,1 только в том случае, если сигнал высокого уровня установлен на том инверсном выходе регистра 37, порядковый номер которого равен номеру первого процессора, т, е. если шинный цикл по входам 11 выполняет первый процессор,Аналогично высокий сигнал записи поступает на регистр 41.2 только в том случае, если шинный цикл по входам 11 выполняет второй процессор, а на регистр 41.3, если шинный цикл по входам 11 выполняет треОбращение к блоку 5 блокируется сигналом низкого уровня на выходе 27.4, Блок 1 удерживает сигнал низкого уровня на выходе 27.4 во время циклов работы узлов 26.На выходах мажоритарных элементов 42 сигнал высокого уровня устанавливается в том случае, если сигналы высокого уровня присутствуют хотя бы на двух одноименных выходах регистров 41.1 - 41.3, Сигнал высокого уровня на выходе мажоритарного эле 1596329мента 42.К (1 К) маскирует запросы системной магистрали от К-го процессора и запрещает назначение этого процессора в триаду.5ф о р м ул а из об ретен ия1. Устройство для арбитража запросов, содержащее узел арбитража и блок маскирования, причем вход останова устройства соединен с первым входом узла арбитража, 10 группа выходов которого является группой сигнальных выходов устройства, первая группа входов блока маскирования соединена с группой адресных входов устройства, группа информационных входов 15 которого соединена с второй группой входов блока маскирования, о т л и ч а ю щ е е с я, тем, что, с целью расширения области применения за счет использования его в системах с любым числом процессоров, в 20 него введены блок выбора процессоров, блок элементов И - НЕ, блок элементов И, блок элементов ИЛИ, причем блок выбора процессоров содержит элемент И - НЕ, два триггера и три узла выбора процессоров, и ри чем тактовый входустройства соединен с первым входом элемента И - НЕ и с тактовым входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом первого узла выбора процессоров, с вторым входом элемента И - 30 НЕ, выход каждого узла выбора процессоров соединен с первым входом следующего узла выбора процессоров, вторые входы которых соединены с выходом элемента И - НЕ, третий вход которого соединен с выходом второго 35 триггера, с третьими входами узлов выбора, с первым входомблока маскирования и вторым входом узла арбитража, информационные входы первого и второго триггеров соединены с входом логической единицы устройства, 40 вход сброса которого соединен с входом сброса второго триггера, вход опроса устройства соединен с входом сброса первого триггера и с четвертыми входами всех узлов выбора процессоров, группы входов которых 45 соединены с группой выходов блока элементов ИЛИ, первая группа входов которого соединена с группой выходов блока элементов И - НЕ и с группой входов блока элементов И, группа выходов которого является группой 50 кодовых выходов устройства, вход записи которого соединен с вторым входом блока маскирования, группа выходов которого соединена с первой группой. входов узла арбитража, вторая группа входов которого 55 соединена с группой запросных входов устройства, вход останова которого соединен с третьим входом блока маскирования, четвертый вход которого соединен с выходом третьего узла назначения и с управляющим входом блока элементов И, первые группы выходов всех узлов назначения соединены с группами входов блока элементов И-НЕ, вторая группа выходов первого, второго и третьего узлов назначения соединены соответственно с третьей, четвертой и пятой группами входов блока маскирования, группа выходов которого соединена с второй группой входов блока элементов ИЛИ, шестая группа входов блока маскирования соединена с группой выходов узла арбитража.2. Устройство по и.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок маскирования содержит элемент НЕ, регистр, дешифратор, элемент ИЛИ, группу мультиплексоров, группу регистров и группу мажоритарных элементов, выходы которых являются группой выходов блока, входы каждого мажоритарного элемента группы соединены с одноименными выходами регистров группы, группы входов которых соединены с второй группой входов блока, первая группа входов которого соединена с входами дешифратора, первый выход которого соединен с тактовым входом регистра, вход сброса которого соединен с третьим входом блока, шестая группа входов которого соединена с группой информационных входов регистра, группа выходов которого соединена с группами адресных входов мультиплексоров группы, информационные входы которых соединены с третьей, четвертой и пятой группами входов блока, первый вход которого соединен с входами сброса регистров группы, тактовые входы которых соединены с выходами одноименных мультиплексоров группы, управляющие входы которых соединены с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с вторым выходом дешифратора, второй вход элемента ИЛИ соединен с вторьв. выходом блока, четвертый вход которого соединен через элемент НЕ с третьим входом элемента ИЛИ.3. Устройство по п,1, отл и ч а ю щеес я тем, что узел арбитража содержит группу элементов ИЛИ - НЕ, группу элементов 2 И-ИЛИ - НЕ, группу элементов И - НЕ, элемент НЕ, счетчик и дешифратор, каждый выход которого соединен с первым и вторым входами соответствующего элемента 2 И-ИЛИ - НЕ группы, третий вход каждого из которых, кроме первого, соединен с прямым выходом предыдущего элемента 2 И - ИЛ И - Н Е группы, третий вход первого эле- мента 2 И-ИЛИ - НЕ группы соединен с прямым выходом последнего элемента 2 И-ИЛИ - НЕ группы, инверсный выход каж- догоэлемента 2 И - ИЛИ - НЕ группы соединен с первым входом одноименного элемента И - НЕ группы, выходы которых являются выходами узла, каждый вход второй группы0 1596329 Фиг входов которого соединен с первым входом одноименного элемента ИЛИНЕ группы, второй вход каждого из которых соединен с одноименным входом первой группы вхо- дов узла, второй вход которого соединен с 5, входом сброса счетчика, группа выходов которого соединена с входами дешифратора, выход каждого элемента ИЛИ - НЕ группы, кроме последнего, соединен с четвертым входом следующего элемента 2 И-ИЛИ-НЕ 10 группы, четвертый вход первого элемента 2 И, - ИЛ.-НЕ которой соединен с выходом последнего элемента ИЛИ-НЕ группы, выход каждого из которых соединен с вторым входом одноименного элемента И-НЕ груп пы, третьи входы которых через элемент НЕ соединены с первым входом узла и со счетным входом счетчика.4, Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый узел выбора процессо ров содержит счетчик, элемент НЕ, мультиплексор, триггер, регистр, дешифратор и элемент И-НЕ, выход которого соединен со счетным входом счетчика и через элемент НЕ с управляющим входом мультиплексора,вход сброса счетчика подключен к третьему входу узла, прямой и инверсный выходы мультиплексора соединены соответственно с тактовыми входами триггера и регистра, группа информационных входов мультиплексора подключена к группе входов узла, группа выходов счетчика подключена к группе адресных входов мультиплексора и группе информационных входов регистра, группа выходов которого соединена с группой входов дешифратора и является второй группой выходов узла, инверсный выход триггера соединен с первым входом элемента И-НЕ и с управляющим входом дешифратора, группа выходов которого является первой группой выходов узла, прямой выход триггеа является выходом узла, второй и третий входы элемента И - НЕ соединены соответственно с первым и вторым входами узла, входы сброса триггера и регистра соединены с четвертым входом узла, третий вход которого соединен с входом сброса счетчика.1596329 Щоставитель М. Кудрявцевехред М.Моргентал Корректор И. Муска едактор А,Огар Заказ 2910 Тираж 572 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 П одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10