Мультиплексный канал многопроцессорной вычислительной системы

.ч 6 А ф Союз Советских Социалистимеских Республик(45) Дата опубликования описания 17.09,76 1) я, Кле Я 06 Г 3/04 О 06 У 15/16 дарстаеннын комитетета Миннстраа СССРделам изооретеннйн открытий 81,326 (088. 8 2) Авторы изобретения К, К, Буряченко, А, Д. Доля А, Чистяко Заявител(5 ЛЬТИПЛЕКСНЫЙ КАНАЛ МНОГОПРОЦЕССОР ОИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ 2 технике,Известны мультиплексные каналы, используемые в многопроцессорных вычислительныхсистемах, содержащие блок сопряжения сцентральным процессором, первые вход ивылод которого соединены соответственно спервыми входом и выходомканала, блок сопряжения с центральной оперативнойпамятью,первый и второй входы которого подключенысоответственно к второму и третьему входамканала, а первый и второй выходы соединены соответственно с вторым и третьим выходами канала, первый блок сопряжения свнешними устройствами, первые вход и вы-ход. которого. подключены соответственно кчетвертым входу и выходу канала, регистрподканала, первый вход которого соединенс вторымвыходомблока сопряжения с центральным, процессором, блок местной памяти, первый вход которого соединен с вторымвходом блока сопряжения с центральным процессором и выходом регистра подканала, регистр информации, первый вход которого подключен к третьему выходу блока сопряжения М Изобретение относится к вычислительно с центральной оперативной памятью, второй вход соединен с выходом блока местной памяти, первый выход подключен к третьему входу блока сопряжения с центральной оперативной памятью и второму входу блока местной памяти, регистр управления, первый вход которого соединен с выходом блока местной памяти, второй вход подключен к третьему выходу блока сопряжения с цен- О", тральной оперативной памятью, первый выход соединен с вторым входом блока местной памяти, блок модификации, вход которого подключен к первому выходу регистра управления, выход соединен с четвертым а: входом блока сопряжения с центральной оперативной памятью, триггер монопольного режима, вход которого подключен к второму выходу первого блока сопряжения с внешними устройствами,О В многопроцессорных вычислительныхсистемах, создаваемых с целью повышенияживучести и эффективности использованиявычислительных средств, возникает необходимость в общем оле устройств ввода/вывода (общей памяти) с доступом от любого2 155 с 3центрального процессора многопроцессорнойсистемы.В известных вычислительных системахуказанная возможность реализуется во внешних устройствах (например, в устройстве со 6пряжения с накопителями на магнитных дисках или на магнитных лентах), имекнцих возможность подключения к двум каналам интерфейса, ввода/вывода. Для обеспеченияперекл 1 очения устройстба при работе с канаЮлом используются команды реэервирОВаниеи "разъединение".Подавляющее же большин.ство устройств Ввода/вывода этих системимеют возможность подключения только кодному каналу и не отражают специфики мно 6гопроцессорных систем. Создание общего поля для нескольких процессоров иэ таких энешних устройств при применении стандартныхканалов требует разработки специальныхустройств сопряжения.Недостатками известного техническогоМрецения, ориентированного только на повышении надежности, ЯвляюРСЯ: необхОдимостьустановления конфигурации системы (связейопределенных внешних устройств с определенными каналами ввода/Вывода) с помошьюИспециальной команды до начала работы Внешних устройств ло обмену данными, т,е, статической настройки системы, что требуетналичия в центральном процессоре, канале исамой аппаратуре соответствующих воэможностей; распределение Внешних устройствмежду каналами ввода/вывода (и далее центральными процессорами) возможно толькос дискретностью до интерфейса ввода/вывода,т,е. нескольких Внешних устройств, поэтомувсе устройства, подключенные к данному интерфейсу ввода/вывода, доступны только кв.9 алув конфигурацию которого он в зтот мо-мент входит, поэтому некоторые внешниеустройства могут быть не загружены (иливообще не работать), но другому каналу доизменения конфигурации они не доступны;изменение конфигурации при отказе внешнего устройства возможно только по командецентрального процессора, который делает выМводоб исправности,Внешних устройств и реконфигурирует систему,Бель изобретения - повышение степенииспОльзоВания оборудоВвния мультиллексногоканала,бОЗто достигается тем, что в канал введены регистр признака работы, первый входкоторого соединен с Вторым выходом блокасопряжения с центральным процессором, второй вход подключен к выходу блока местнойббпамяти, регистр неисправности центральнойоперативной памяти, вход которого соединенс четвертым выходом блока сопряжения сцентральной оперативной памятью, блох сощ ажелия с вторым каналом, первый вход и выход которого подключены соответственнок пятым Входу и выходу канала, второй блоксопряжения с Внешними устройствами, пер-.вый вход и выход которого соединены.соответственно с шестым входом и выходом канала, блок коммутации входной информации,первый вход которого подключен к третьемувыходу первого блока .сопряжения с внешними устройствами, второй вход соединен свторым выходом ворого блока сопряженияс внешними устройствами, а Выход подключен к второму входу регистра подканала,третьему входу регистра информации и второму входу блока сопряжения с вторым каналом, блок коммутации выходной ивэормвции, первые четыревхода которого соединены соответственно с вторым Выходом регистрв управления, вторым выходом регистраинформации, выходсэм регистра подканалв ивторым выходом блока сопряжения с вторымканалом, выход подключен к третьему входурегистра подканвла, второму входу первогоблока сопряжении с внешними устройствамии второму входу второго блоха сопряженияс Внешними устройствами, блок выдачи последовательности сигналов занятого внешнего устройства, три входа которого соединенысоответственно с вторым выходом регистрауправления, выходом триггера монопольногорежима и выходом регистра подканалв, выход подключен к третьему входу блока коммутации входной информации, н блок определения приоритетов, четыре первых входа которого подключены соответственно к второмуьыходу первого блока сопряжения с внешними устройствами, третьему выходу второгоблока сопряжения с внешними устройстеами,третьему выходу блока сопряэкения с центральным процессором и третьим выходомблока сопряжения с вторым каналом, пятыйвход соединен с выходами регистра признака работы и регистра неисправности центральной оперативной памяти, выход подключен ктретьему входу блока сопряжения с центральным процессором, третьему входу блока сопряжения с вторым каналом, четвертому Входу: блока коммутации входной информациии пятому входу эпоха коммутации выходнойинформации,Это позволяет без применения специальных команд (требующих доработки центрального процессора) распределять внешние устройства общего поля между центральнымипроцессорами и дискретностью до внешнегоустройства.Нв фиг, 1 показана структурная схемамультиплексного канала (каналили канали)многопроцессорной вычислительной системы;нв фиг. 2 - структурная схема общего поляустройств ввода/вывода (внешней памяти)многопроцессорной систЕмы, обраэОВанногос применением мультиплексного канам, нвкоторых обозначены; 1 - шины связи канала с центральным процессором; 2 - шинасигнала неисправности центральной оперативной памяти; 3 - выходные шины адресаячейки центральной оперативной памя.и;4 - выходные шины информациипоступаюшей от центральной оперативной; памяти;5 - выходные шины информации, передаваемой В центральную ОператиВную памятьЮ6 - интерфейс ввода/вывода сопряжения сканалом П; 7 - интерфейс ввода/вывода сопряжения с внешними устройствами канвлаЯф8 - интерфейс ввода/Вывода для подключения внешних устройств канала 1Структурная схема мультиплексного канала (фиг, 1) содержит блок 9 сопряженияс центральным процессором," блок 10 сопряжения с центрвльБОй Оперативной памятью;регистр 11 подканалв; регистр 12 признака фработы;регистр 13 неисправности центральной оперативной памяти (или канала К, кроМЕ СХЕМ СОПРЯжениЯ с каналомЯ ), сигнаЛнеиспраВНОсти цостуцвет ПО шине 2 и вырабатыввется в канале; триггер 14 монопольного режима; блок 15 выдачи последовательности сигналов занятого внешнего устройства; регистр 16 информацииблок 17 коммутации входной информации; блок 18 сопряжения с вторым каналом; регистр 19 управле- Эйния, фиксирующий ключ защиты, адрес управляющего слова канала (адрес данных), кодоперации, флажкисчет данных; блок 20 коммутации выходной информации; блок 21 модификации; блок 22 определения приоритетог, фкоторые распределены следующим образом:требование абонента на обслуживание от собственных внешних устройств канала Е, ии:трукция от собственного центрального процессора, инструкция от второго центрального ффпроцессора через канал Ц; блок 23 сопряжения с внешними устройствами; блок 24 местной памяти; блок 25 сопряжения с внешнимиустройствами.йля получения общего поля внешних устройств (фиг. 2) два мультиплексных квнала 26(один из которых условно назван канал 1,другой - канал Ц) соединяются с помощьюинтерфейсов 6 и 7 ввода/вывода между собой, к интерфейсу 8 ввода/вывода подключе- бны Внешние устройства 27 и устройства 28управления внешними устройствами,Мультиплексный канал управляется инскрукциями и выполняет все операции по вводу/выводу информации, определяемые коман- ЬЬдами единой системы электрчных вычислительных машин (ЕС-ЭВМ).Инструкция состоит из 32 разрядов 031(разряды О- код инструкции, разряды16-18 - адрес канала, разряд 23 (24) - ф 6признак работы с внешним устройством Второго канала, разряды 24-31 - адрес внешнего устройства),Адресное слово канала содержит 32 разряда 0-31 (разряды О 3 - ключ зашиты,разряды 8-31 - адрес управляющего словаканала).Управляющее слово канада состоит из 64разрядов 0-63 (разряды 0-7 - код операции, разряды 8 31 - адрес данных, разряды 32-36 - флажки, разряды 47-63 счет данных),Работа канала с внешним устройствомначинается по инструкции "начать ввод/ВыВод, поступающей от центрального процеосора в блок 9 сопряжения с центральнымпроцессором через шины 1,Инструкция фиксируется в блоке 9 и прнотсутствии сигналов более высокого приоритета на входе блока 22 определения приоритетов, адрес Внешнего устроиствв лереписывается на регистр 11 подквнала, а признакработы с внешним устройством канада ц нарегистр 12.При отсутствии нв регистре 12 признакаработы с внешним устройством канала Б по адресу на регистре 11 начинается выборка управляющей информации из блока 24 местной памяти на регистр 19 управления. При отсутствии в управляющей информации при-ф знака раооты данного внешнего устройства начинается его начальная Выборка: адрес внешнего устройства через блок 20 комм 9 тацни выходной информации выдается в блок 25 сопряжения с внешними устройствами. Блок 25 осуществляет выборку, получает оъветный адрес по шинам 8 интерфейса ввода/ вывода, сравнивает его. Параллельно в цен трвльную оперативную память выдается на шины 3 адрес ячейки центральной оперативной памяти, формируемый блоком 10 солряжения с центральной оперативнойпамятью. По этому адресу нв регистр Т 9 прочитывается адресное слово канала и далее по этому адресу управлявшее слово канала. Изменение адресов производится блоком 2 1 модификации. В процессе фиксации на регистре 19 управляющей информации последняя записывается в блок 24 местной памяти в зону, отведенную для ее хранения, Команда с регистра 19 выдается через блок 20 в блок 25 и далее внешнему устройству. Полученный от внешнего устройства нулевой байт состояния анализируется блоком 25, соответствующий сигнал через блок 22 выдается в блок 9, где используется для формирования и выдв чи в центральный процессор по шинам 1 кода условия начала и продолжения операции. Если нв регистре 12 зафиксирован признак работы с внешним устройством Б, означа Г 21 Гс-укший, что инструкция адресуется внешнему устройству канала И, то по сигналу из блока 22 через блок 20 адрес пересылается в блок 23 сопряжения канала с внешними устройствами. Далее процесс установления свяб эи канала с внешним устройством каналаП не отличается от описанного выше. Только в разряде эоны блока 24 местной памяти мультиплексного канала, отведенной для фик-, сации состояния регистра 12, записывается признак работы с внешним,устройством ка 16 нала ПСигнал начальноД выборки с адресом внешнего устройства, приходящий в блок 18 сопряжения с вторым каналом из интерфейса 6" воспринимается как поступление команды (инструкции) от канала 11, направленной к внешним устройствам канала 1 . Анализируется состояние триггера 14 монопольного регистра и при наличии монопольного режима блоком 15 выдачи последовательности ф сигналов занятого внешнего устройства выдается через блок 17 и блок 18 в каналИ по интерфейсу 6 байт состояния "Внешнее устройство занято". При отсутствии на входе блока 22 сигналов с высшим приоритетом ф из блока 24 выбирается управляющая инфор-мация адресуемого подканала и подканал анализируется на занятость. Если подканал 1 внешнее устройство) аннет, то бпон у 5 не рез блоки 17 и 18 и интерфейс 6 выдает байт состояния "Внешнее устройство занято каналу П . Если подканал не занят, адрес внешнего устройства и сигнал начальной выборки блоком 20 транслируется в блок 25 и далее во внешнее устройство. Поступающие 4 ф от внешнего устройства сигналы через интер- фейс 8 ввода/вывода, блоки 25 и 17 транслируются в блок 18 и далее в канал П без анализа их в канале 1 При поступлении в блок 25 и далее на вход блока 22 требования от абонента на обслуживание блок 25 осуществляет выборку 1 адреса этого абонента. Адрес абонента через блок 17 заносится на регистр 11 подканала. а Из блока 24 считывается управляющая информация цодканала на регистры 19, 12. При отсутствии на регистре 12 признака ра боты с внешним устройством канала Ц, на регистре 13 признака неисправности каналаЦЛО (центральной оперативной памяти) и наличии на регистре 19 команды определяется, что данное внешнее устройство работает с кана- лом 1 . Дальнейшая работа записи (или считывания) данных ведется каналом 1 . В со 55 ветствии с управля 1 ощей информацией подканала байты данных при операции "Записать из регистра 16 информации через блоки 20 и 25 пересылаются внешнему устройству. При операции Считать" байты данных из 60 блока 25 через блок 17 поступают на рьгистр 16. После сформирования полного сло ва (или пересылки его внешнему устройству) следует модификация адреса блоком 21 модификации и запись (чтение) нового слова в (иэ) центральной оперативной памяти. Вайт состояния и прерывание при работе внешнего устройства на канал 1 выдаются в этот канал.чПри наличии на регистре 12 признака работы с каналом Ц , или на регистре 13 признака неисправности канала Ц (центральной оперативной памяти) и отсутствии на регистре 19 команды, требование абонента из блока 25 транслируется через блоки 17 и 18 в каналП. По сигналу выборки адрес через блоки 17 и 18 также выдается в канал Б . Обмен дальнейшей информацией; в том числе и прием байтов состояния через блоки 25 17 и 1 8 (или блоки 18, 20 и 25 в зависимости от направления передачи информации) идет между внешними устройствами канала 1 и каналом Д.Требование. абонента на обслуживание, поступающее от канала П через блок 23 начинает отрабатываться при отсутствии на входе блока 22 сигнала запроса абонента на обслуживание своего комплекта внешних устройств. В блоке 23 формируется последовательность сигналов выборки и выдается в канал И через интерфейс ввода/вывода 7, Псьлученный блоком 23 адрес через блок 17 пересылается на регистр 11 и из блока 24 выбирается управляющая информация. При наличии на регистре 12 признака работы с внешним устройством канала 1 организуется через блок 17 (или блок 20) обмен данными между регистром 16 и блоком 23, Поступивший байт состояния и сигнал прерывания иэ блока 23 через блок 17 выдается в опе ративную память и центральный процессор, с которым работает внешнее устройство.Следует заметить, что каналы позволяют организовать два независимых потока обмена информацией в следующих, двух случаях;первый центнральййй йроцессор (оперативная память) - канал 1 - внешние устройства канала 1 и второй центральный процессор (оперативная память) - канал Б - внешние устройства канала И;первый центральный процессор (оперативная память) - канал 1 - канал Ц - внешние устройства канала Ц и второй центральный процессор оперативвая память)канал Ц- канал 1 - внешние устройства канала Т .При работе же одного из качалов с общим полем внешних устройств суммарное количество используемых устройств не должно превосходить числа подканалов канала, а суммарная производительность одновременно работающих устройств не должна превышать производительности работающего канала,Формула изобретения Мультиплексный канал многопроцессорнойвичцслителыюй системы, содержвшнй блок сопряжения с центральным процессором, первые вход и выход которого соединены соответственно с первыми входол 1 н выходом канала, блок сопряжения с центральной оперативной памятью, первый и второй входы которого подключены соответственно к второму и третьему входам канала, первый и второй1 Фвыходы соединены соответственно с вторым н третьим выходами канала, первый блок со пряжения - с внешними устройствами, первые вход и выход которого подключены соответственно к четвертым входу н выходу канала, регистр подканвлв, первый вход которогоЬ соединен с вторым выходом блока сопражениа с центральным процессором, блок местной памяти, первый вход которого соединен с вторым входом блока сопряжения с централь ным процессором и выходол регистра лодка нала, регистр информации, первый вход к(м торого подключен к третьему выходу блока сопрюкения с центральной оперативной пв мятью, второй вход соединен с выходом блока местной памяти, первый выход подключен к третьему входу блока сопряжения с центральной оперативной памятью и второму входу блока местной памяти, регистр управления, первый вход которого соединен с выходом блока местной партн, второй фф вход подключен к третьему выходу блока сопряжения с центральной оперативной па 1 мятью, первый выход соединен с вторымвходом блока местной памяти, блок модификации, вход которого подключен к первому выходу регистра управления, выход соединен с четвертым входом блока сопряжения с центральной оперативной памятью, триггер монопольного режима, вход которого подключен к второму выходу первого блока сопряжении с внешними устройствами, о ъличающийся тем,что,сцелью повышения степени использования оборудо вания, в него введены регистр признака работы, первый вход которого соединен с :вторым выходом блока сопряжения с центральным процессором, второй вход подключен к выходу блока местной памяти, регистр неисправности центральной оперативной60 памяти, вход которого соединен с четвертымвыходом блока сопрюкения с центральной оперативной памятью, блок сопряжения со вторым каналом, первый вход н выход кото рого подключены соответственно к пятым входу и выходу канала, второй блок соцря : жения с внешними устройствами, первый вход и выход которого соединены соотвеъственно с шестым входол и выходом канала, блок колмутации входной информации, первый вход которого подключен к третьему выходу , первого блока сопряжения с внешнимн уст ройствами, второй вход соединен с вторым выходом второго блока сопрюкения с внешними устройствами, выход подключен к второму входу регистра подканвла, третьему . входу регистра информации и второму входу блока сопряжения. с вторым каналом, блок колмутации выходной информациипервые четыре входа которого соединены соответст венно с вторым выходом регйстра управления, вторым выходом регистра информации, выходом регистра подканала и вторым выходом блока сопрюкения, с вторым каналом, выход подключен к третьему входу регистра подканала, второму входу первого блока сопрюкення с внешними устройствами и второ му входу второго блока сопряжения с внешними устройствами, блок выдачи последовательности сигналов занятого внешнего устройства, три входа которого соединены соответственно с вторым выходом регистра управления, вьь ходом триггера монопольного режима и гыхь. дом регистра подканвла, выход подключе." к третьему входу блока коммутации входной информации, и блок определения приоритетов, четыре первых входа которого подключены соответственно к второму выходу первогс блока сопрюкення с внешними устройствами, третьему 1 выходУ второго блока сопряжения с внешними устройствами, третьему выходу второго блока сопряжения с внешними уст ройстввми, третьему выходу блока сопрюке ния с центральным процессором и третьему выходу блока сопряжения с вторым каналом, пятый вход соединен с, выходами регистра признака работы и регистра нейсйравйос и центральной оперативной йамяти, выход подключен к третьему входу блока сопряжении с центральным процессором, третьему входу блока сопряжения с вторым каналом, четвертому входу блока коммутации входной информации н пятому входу блока коммутации ииходной информации.Подпис в ССС илиал ППП фПатент", г, Ужгоред, ул, Проектная, 4 Закаэ 4781/527 ЦНИИПЫ Госуд 113035, Мтвенного делам иэ ква, ЖЗ Тираж 864комитета Совета Мииистбретений и открытий Раушская набд. 4/5