Устройство для прерывания работы процессов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(11) 507867 ополнительное к авт, саид-ву 2) Заявлено 12.05.74,(21) 2024017/18-24 51) М, Кл.0067 9 исоединением заявки осудврственный номнтеСоввтв Министров СССРоо делам изобретенийн отнрытнй(43) Опубликовано 25.03,76.Бюллетень11 (45) Дата опубликования описания 2204.76 53) УДК 681.. А. 1 ребепников 2) Автор. изобретения 1) Заявнтел ТРОЙСТВО ДЛ ПРОБЕтаким устройств 1Изобретение относится к вычислительнойтехнике, и в частности, к устройствам дляобнаружения сигналов прерывании и можетбыть использовано в цифровых автоматичеських системах, работвюших в реальном масштабе времени.Известно устройство для прерывания работы процессора, содержащее блок формирования сигналов прерывания, группу схем выбора, обьединенных в пирамиду, и шифратор,причем группы запростых входов схем выбора нижнего уровня пирамиды соединены ссоответствующими группами выходов блокаформирования сигналов прерывания группызапросных входов схем выбора последующих тауровней. пирамиды соединены с запроснымивыходами схем выбора предыдуших уровнейпирамиды, запросный выход верхней схемывыбора пирамиды соединен со входом шифратора, запускаюший вход которого, вход цблока формирования сигналов прерывания,запросный и адресный выходы шифратора совдинены с соответствующими выходами ивходами процессора,Однако реализуемая ом 25 ПРЕРЫВАНИЯ РАБОТЫ РА приоритетная дисциплина возрастания приоитета с убыванием номера выхода блокаФормирования сигналов прерыввния ие можетбыть изменена иначе как переключением либо,указанных выходов, либо в самом устройстве, т, е, отсутствует воэможность оперативного азменения нриоритета, При отказетипа постоянное требование прерываниявсе устройство блокируется для менее приоритетных прерываний, Кроме того, обзор1 сигналов прерывания производится за длительное время,Бель изобретения - повышение нвдежноотн и быстродействия устройства,Поставленнвя цель достигается тем, чтоустройство содержит олок управления прио,.ритетом, группы выходов которого соединены с группами управляющих входов схемвыбора соответствующего уровня пирамиды,причем группы выходов обслуживвния схемвыбора нижнего уровня пирамиды соединены с соответствующими группами входовблока формирования сигналов прерывания ис соответствующим входом шифратора, в,группы выходов обслуживания схем выбора) лсследующих уровней пирамиды соединены со входалж обслуживания схем выбора предыдущих уровней пирамиды и с соответствующими входами шифратора, выход обслуживания которого соединен со входом обслуживания верхней схемы выбора пирамиды, а вход блока управления приоритетом соединен со входом блока формирования сигналов прерьеания,Кроме того,схема выбора содержитэлементы И, элемент ИЛИ" и инвертор,причем запросные входы схемы выбора соединены с первыми входами элементов Иф"и входами элемента ИЛИ, выход которогосоединен с запросным выходом схемы выбора, входы обслуживания которой соединены со вторыми входами первого и второгоэлементов ф 11", третьи входы. которых соединены с инверсными выходами соответственно третьего и четвертого элементов фИ",второй вход четвертого элемента "И черезинвертор, а второй вход третьего элементафИ" непосредственно соединены с управляющим входом схемы выбора, выходы обслуживания которой соединены с выходамипервого и второго элементов "Иф,На фиг, 1 дана блок-схема .предлагае-,мого устройства на фиг, 2 - функциональная схема комбинационной схемы.Устройство для прерывания работы процессов имеет (см. фиг. 1 ) блок 1 фоомирования сигналов прерывания, схемы выбора 2, шифратор 3 и блок 4 управления приоритетом,На фиг. 1 обозначены: процессор 5,входы и виходы шифратора: запросный вход6, запускающий вход 7, запросный выход 8,адресный выход 9, выход 10 процессора,выходы 11-1-11-в и входы 12-1-12-аблока формирования сигналов прерывания,входы и выходы схем вь 1 бора: запросныевходы 13-1-13- й, управляющие входы14-1-14 зъ, вход 15 обслуживания, запросной выход 16, выходы обслуживания17-1-17- йСхема выбора (см, фиг. 2) содержит:первый - 18, второй - 19, третий - 20и четвертый - 21 элементы фИ", элементы "ИЛИ 22 и инвертор 23.Блок формирования сигналов прерывания1 выдает по выходам 11 сигналы прерывания ,(логическую федииицуф) и ожидаетреакции процессора 5 и схем выбора 2по входам 12. Каждая из схем выбора2 пирамиды имеет и запросных входов,по которым в нее поступает требованияс выходов схем выбора 2 нижнего уоовняпирамиды ( или из блока 1 формированиясигналов прерывания), т управляющихвходов, по которым в нее поступают управ; 078674, ляющие сигналы с вьжодов блока управления приоритетом 4, один вход обслужива.ния 15, а также П выходов обслуживания17-1-17- П, по которым, схема выбора2 выдает сигналы на входы обслуживания15 схем ввбора 2 нижележащего уроьняпирамиды ( или на входы 12-1-12- Ь блока 1 формирования сигналов прерывания)и один выход 16 для передачи в схему выбора 2 вышележащего уровня пирамиды сигнала о наличии хоти бы одного требованияна запросных входах 13-1-13- П даннойсхемы выбора 2. Йля простейшего случая( й " 2, Ю " 1) построение схемы вы 16бора 2 имеет вид, приведенный на фиг. 2.1 Блок управления приоритетом 4 задаетприоритетную дисциплину обслуживания. Разрядность его кода равна разрядности адреса,формируемого устройством, В течение каждого цикла работы устройства на выходе.блока управления приоритетом 4 удерживается один код из множества кодов, соответствующего разрядности этого блока,При появлении сигнала обслуживания навыходах 17-1-17- и комбинационных схем2l2 какого-либо уровня пирамиды на каждомуровне пирамиды сигнал обслуживания появляется толькона одном из выходов17-1-17-Д из схем выбора 2) шифратор3 формирует разряды полного адреса А,Каждая часть адреса соответствует своемууровню пирамидьг старшие зй разрядов соответствуют самому верхнему уровню, самыемладшие тп разрядов - первому уровню6. пирамиды, .Процессор 5 при получении отшифратора 3 по выходу 8 сигнала о наличии хотя бы одного требования в группахвыходов 11-1-11-й блока формированиясигналов прерывания 1, принимает по выходу 9 адрес наиболее приоритетного требования на прерывание, обрабатывает егои по входу 7 дает команду о новом циклеработы,Работает устройство следующим обра)зом.Одновременно поступают два требова. -ния на выходы 11-1-11 т двух крайних схем выбора 2 нижнего уровня пирамиды.Сигнал о поступлении в каждую изкрайних схем выбора 2 нижнего уровня хотя бы одного требования через время, достаточное для прохождения элементов ".",ИЛИ 22 (см. фиг, 2) поступает на выход 11 1 левой схемы выбора . и выход 11-и правой схемы выбора 2 следу ющего уровня пирамиды. Аналогично спг- налы требования распространяются по крайним схемам выбора 2 пирамиды к ее вершине и через время т 1 - к С, гдек число уровней пирамиды (на фиг. 1 К 3),55- время пробега сигнала через эле 1мент "ИЛИ 22 одной схемы выбора 2,появляется на выходе 16 верхней схемы,выбора 2 пирамиды в виде одного сигнала требования. Этот сигнал заставляетшифратор 3 послать сигнал обслуживания на вход 15 верхней схемы выбора 2 пирамиды, В зависимости от состо; Фнйя комбинационной схемы 2 установленного сигналами по управляющему входу идвумя сигналами требования на выходах,11-1 и 11- Ц этой схемы выбора 2 сигнал юбслуживания проходит на выход 17-1либо на выход 17- 1 в зависимости от алгоритма, заложенного в комбинационную:.,схему 2,Кроме того, возможно использованиемножества алгоритмов работы схемы выбора 2 в ситуациях, когда на ее выходах,11-1-11-й присутствует два и более требований, По одному иэ возможных алгоритмов выбирается то требование, частичныйадрес которого имеет максимальное кодовое расстояние от кодовой комбинации науправляющих входах 14-1-14- 1 псхемы;выбора 2, поступающих из блока управления,приоритетом 4, например, не выходы11-1 и 11- у ( й 8) восьмивходовойячейки 1 остУпеют требования, а иэ блокауправления приоритетом 4 поступает кодовая комбинация 001. Так как частичныеадреса требований соответственно равны000 и 111, то максимальным кодовымрасстоянием от комбинации 001 обладаетадрес 111 (расстояние 2). Следовательно,при таком алгоритме сигнал обслуживанияпоявляется на выходе 17- и ( г 1 8),а не на выход 17-1, Па другому алгоритмуможет быть, выбран адрес с линимальнымкодовым расстоянием, Возможны и другиеалгоритмы,Для реализации устройства все алгоритмы должны удовлетворять следующему пра;1 виду: сигнал обслуживания на выходах,17-1-17- 71 схемы выбора 2 являетсяфункцией сигналов, полученных этой схемой иэ блока управления приоритетом 4по входам 14-1-14- ХЬ, а также тре,бований поступающих на ее выходы 11-111- Я и появляющихся только на одномиз выходов 17-1-17- П атой схемы выбора 2.Сигнал обслуживания, например с выхода 17-В Ьерхней схемы выбора 2 попадает на крайнюю справа схему выбора 2следующего уровня (на вход 15), На этусхему выбора 2 поступает только однотребование, поэтому при подготовке путисверху вниз для сигнала обслуживаниясигналы по входам 14-1-14- П 1 этойсхемы будут игнорироваться и сигнал об 078676Г .,луживання появится ве выходе 1 7- г,этой схемы выборе 2, гяк кек не вьюк( дь11-"П этой схемы выборе 2 присутствует сигнал требования, Аналогично проис,ходит распространение сигналя обслужлва -5ния и по всем остальным правым схемамвыбора 2 нижнего уровня (сигнал обслужива ния попадает на тот иэ выходов 17-1-1 7-п,которому соответствует один иэ вхо,дов 13-1-13- П, а именно тот на который6поступило требование из блока управленияприоритетом и подготавливает цепи для сбро;са требова:.ия по соответствующему входу12; 1-12- ъ,Одновременно с описанным процессомраспространения сигнала обслуживания вниз;по пирамиде происходит шифрация (кодированне) частичных адресов обслуживаемоготребования, по мере появления сигналаобслуживания (единственного) на в.гхоаах,сначала верхней (к-го уровня) схемы выбора 2, затем на выходах схем выбора 2(л)-го уровня и т. д, и наконец на вы ходах нижнего уровня, Время распростра- М нения сигнала обслуживания вниз по пира,миде составляет 1: К 7, где С время пробега сигнала обслуживания по однойкомбинационной схеме 2, После формирования (шифрации) полного адреса А;( шифра- ЗО тор 3 подает в процессор 5 по выходу 8сигнал-требование на обработку прерывания с адресом А, Процессор 5 обрабатывает прерывание, сбрасывает требование,обслуженное устройством (цепи сброса ед подготовлены сигналом с соответствуюгцеь,го выхода 17-1-17-ъ схемы выбора 2нижнего уровня пирамиды ) и по выходу10 устанавливает в блоке управления приоритетом 4 новый,код. После этого сиг налом по входу 7 процессор выдает в шифратор 3 команду. на запуск нового цикла,Как;видно из приведенного описания,,длительность цикла адресации одного тре .бования примерно равна 1й 1г.+ 4 б + г,где 1 - время шифрации посСР 1,леднего частичного адреса (после появления сигнала обслуживания на выходах17-1-17- П одной из схем 2 нижнегоуровня пирамиды), а- время сбро са требования, обслуженйого устройством.и переустановки блока управления приоритетом 4, Каждое иэ этих слагаемыхдлительности цикла определяет свой тактработы устройства и каждый из лих прибб мерно равен по длительности одному такту работы шифратора 3 в известном усгройстве, Поэтому длительность цикла одной адресации требоввния на прерывецвс.в устройстве значительно меньше длител 60 ности цикла в известном устройстве, 7Следует заметить, что в устройстве блок управления приоритетом 4 может. представлять собой и простой регистр с числом разрядов арпВ, и счетчик, и генератор случайных чисел,В первом случае при реализации алгоритма выборки требования с адре сом, имеющим минимальное кодовое расстояние от управляющего кода (3 в разрядов,; запись в регистр кода 000 определяет последовательность приоритетов, убывающих с возрастанием номера запроса на прерывание. Запись в регистр кода 1 1. 1 изменяет порядок следования приоритетов на обратный Запись какого либо произвольного кода в регистр сделает запрос, таким произвольным адресом наиболее приоритетным, На .отмеченном свойстве управляемости пи рамидальной схемы кодом, подаваемым с выходов блока управления приоритетом 4, и построено управление приоритетной диоциплиной в устройстве. Целая гамма прио-,. ритетных дисциплин может быть получена в устройстве при использовании в качестве блока управления приоритетом 4 генераторов случайных чисел с различными ви дами распределений (равномерным, линейным,: экспоненцнельным и т, д ). Равномерное распределение приоритетов получается в устройстве при использовании двоичного счетчика в качестве блока управления приоритетом 4, Возможны также и различные варианты исполнения других, блоков устройства (например, не все схемы выбо- ра 2 могут быть одинаковыми, шифратор З может представлять собой как комбинаца- онную, так и регистровую схему). формула изобретения1, Устройство для прерывания работы. пропев;ора, содержащее блок формирования сигналов прерывания, группу схем выбора, объединенных в пирамиду, шифратор, причем группы запросных входов схем выбора нижнего уровня пирамиды соедине ны с соответствующими группами выходов блока формирования сигналов прерывания, группы запросных входов схем выбора последующих уровней пирамиды соединены 078678с запросными выходами схем выбора предыдущих уровней пирамиды, запросныйвыход верхней схемы выбора пирамидыооединен 1 со входом шифратора, запускающий вход которого, вход блока формирования сигналов прерывания, запросный иадресный выходы шифратора соединеныс соответствующими. выходами и входамипроцессора, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности Н и быстродействия устройства, оно содержитблок управления приоритетом, группы выходов которого соединены с группами управляющих входов схем выбора соответствующего уровня пирамиды, причем группы выходов обслуживания схем выбора нижнего уровйня пирамиды соединены с соответствующими группами входов блока формирования сигналов йрерывания и с соответствующим входом шифратора, а группы выходов обслужиф вания схем выбора последующих уровней;пирамиды соединены со входами обо.уживания схем выбора предыдущих уровнейпирамиды и с соответствующими входами шифратора, выход обслуживания которого 26 соединен со входом обслуживания верхнейсхемы выбора пирамиды, а вход блока управ"ленин приоритетом соединен со входом блока формирования сигналов прерывания,2. Устройство по п, 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что схема выбора содер-, жит алементы И, элемент ФИЛИ и инвертор, причем запросные входы схемы выбора соединены с первыми входами элемен тов "И" и входами элементаИЛИ, выход которого соединен с запросным выходом схемы выбора, входы обслуживания которой соединены со вторыми входами первого и второго элементов "И, третьи входы которых соединены с инверсными выходами соответственно третьего и четвертого элемен тов "И, второй вход четвертого элемента И" через инвертор, а второй вход третьего элемента "И непосредственно соединены с управляющим входом схемы выбора,выходы обслуживания которой соединены с выходами первого и второго элементов Иы набд, 4 филиал ППП "1 атент", г,Ужго ул. Гагарина, 10 ПИ Госпо113035, М Тираж 864 дарственного комит елам изобретений и сква, Ж 35, Раушс Подпа Совета Мткрытий ноенистров ГСс Р