Устройство для сопряжения электронной вычислительной машины с абонентами

О П И С А Н И Е (и 642701ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциал ст веникРеспублик(23) Приоритет ц 1(л 26 063/04 Гвударвтвавньй оыам СССР ю даАаи азбфайааа в атаритайОпубликовано 15.01,79. Бюллетень Ж Дата опубликования описания 15,017 3) УДК681.325 (088,8 72) Автори иэобрете иеткрев н А. ев,71) Заявитель ЕЛ 1 ИОй Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к вопросам построения территориально-рассредоточенных информационно-измерительных систем с использованием электронных вычислительных машин (ЭВМ) с общей шиной и удаленных периферийных систем. 5Известно устройство для сопряжения замкну.той линии связи для передачи информационных и управляющих сигналов между системамя обработки информации и подсистемамисодержащее канал связи, блоки связи, адаптеры аизк, логи О ческие блоки, периферийные устройства и центральный процессор 111. Однако известное устройство не сохраняет функциональные характеристики сопряжения ввода-вывода ЭВМ, что не позволяет эффективно подключать таким спосо бом периферийную систему, состоящую из произ вольного числа периферийных устройств, и не обеспечивает гибкости прн подключении к ЭВМ с общей шиной большого числа лериферийкых уст.ройств; не позволяет передавать сигналы общей 2 п шины ЭВМ удаленным периферийным устрой,ствам, а также увеличивать скорость обмена в зависимости от области применения путем использования нескольких линий для передачи нн. формации; имеет недостаточно высокую унифи кацню кз-эа различных схем обмена информацией в ЭВМ и в периферийных устройствах, Наиболее близким к изобретению техническим репением является устройство последовательного обмена данными между небольшими ЦВМ н периферийными устройствами, содержащее соединенные каналом связи два блока приема-передачи, каждый из которых содержи-. узел синхронизации, узелуправления обменом, дешифратор адреса, шифратор сигналов управления, дешифратор сигналов управления, регистр адреса, регистр данных, ре. гнстр приема, регистр передачи, первый и второй узлы связи, вход первого узла связи соединен с выходом регистра передачи, а выход - с входом регистра приема, первые входы и выходы шифратора сигналов управлекия, узла синхронизации, дешнфратора сигналов управления, дешнфратора адреса, регистра адреса и регистра данных соеди. иены соответственно с выходами и входами вто. рого узла связи, второй вход дешифратора адреса соединен с первым входом регистра адреса, вто. рой выход узла синхронизации соединен с вторы.35 50 ми входами регистра адреса и регистра данных, третий вход регистра данных соединен с третьим входом регистра адреса и вторым входом узла сюхронизации, третий вход узла синхронизации соедииен с вторым выходом дешифратора сигна. лев управления, первьй вход которого соединен с третьим входом дешифратора адреса, второй выход дешифратора адреса соединен с первым входом узла управления обменом, второй вход которого соединен с третьим выходом узла синхронизации, третий вход узла управления обменом соединен с вторым выходом регистра адреса, четвертым входом соединенного с третьим выходом дашифратора адреса,. четвертый вход де. шифратора адреса соединен с четвертым выходом узла синхронизации, соединенного двусторонними связями с шифратором сигналов управле ния 21. Это устройствоне позволяет транслировать сигналы сопряжения ввода-вывода ЗВМ типа общей шины, в том числе передачу приоритетов запросов от периферийных устройств, оптимизи. ровать в зависимости от вида информапии форма. ты передаваемой посылки, использовать одинаковые схемы для передачи информации, а также обеспечивать необходимую степень совмещения процедур обмена данными между ЭВМ и периферийными устройствами. Цель изобретения - повышение скорости обмена информацией ЭВМ с абонентами. В описы. ваемом устройстве зто достигается тем, что в него дополнительно введены шифратор данных, дешифратор данных, регистр сдвига, коммутатор, узел задания форматов, первый выход которого соединен с четвертым входом узла управления обме. ном, а вход - с первым выходом коммутатора и с первым входом дешифратора сигналов управления, второй выход узла задания форматов соеди. неи с вторыми входами дешифратора сигналов управления и шиФратора сигналов управления, выход шифратора сигналов управления соединен с первым входом регистра сдвига, второй вход которого соединен с третьим выходом узла задания форматов, первьй выход регистра сдвига соединен с третьим входом дешифратора сигналов управления, второй - с первым входом коммутатора, вторые вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входоМ первого узла связи, третий выход - с третьим входом шифратора сигналов управления, четвер. тый выход - с тоетьим входом регистра сдвига, первьй вход шифратора данных соединен с первым выходом узла управления обменом, второй выход которого соединен с первым входом дешифратора данных, второй вход дешифратора данных соединен с выходом регистра приема, а выход - с третьим входом регистра данных, выход шифратора данных соединен с входом регистра передачи, второй вход - с третьим 5 10 15 20 25 30 40 45 55 выходом регистра адреса, третий вход - с вторымвыходом регистра данных,На фиг, 1 представлена блок-схема описывае.мого устройства; на фиг. 2 - схема соединенияустройства с ЗВМ и с абонентами,Устройство содержит второй узел 1 связи,шифратор 2 сигналов управления, узел 3 синхронизации, дешифратор 4 адреса, регистр 5 адреса,регистр 6 данных, дешифратор 7 сигналов управ.пения, регистр 8 сдвига, узел 9 управления обменом, шифратор 10 данных, дешифратор 11 данных,коммутатор 12, узел 13 задания форматов,регистр 14 передачи, регистр 15 приема, первыйузел 16 связи, блоки 17 и 18 приема-передачи,блок 19 управления общей шиной ЭВМ, общуюшину 20 ЗВМ, блок 21 управления общей шинойабонентов, общую шину 22 абонентов и канал 23связи.Абоненты связываются с устройствами ЭВМ(процессором, оперативной памятью и др.) спомощью следующих основных типов операций;захвата шины, прерывания программы и передачиданных.Операции передачи данныхосуществляютсяотносительно задающего устройства (эадатчика);ввод данных (чтение) выполняется всегда отисполнителя к задатчику, а выход данных (запись) - от задатчика к исполнителю,Оградил захвата шины служит для подготовки к передаче управления обшей шиной 20 от текущего абонента к очередному и происходит следуинцим образом, Шифратор сигналов управ. ления блока 18 приема. передачи с помощью коммутатора 12, настраивается на шифрацию сигна. лов запроса, шифратор 2 сигналов управления блока 17 приема передачи - на шифрацию сигналов управления от общей шины 20, дешифратор 7 сигналов управления блока 18 ириема.передачи - на дешифрацию сигналов управления, а дешиФратор 7 сигналов управления блока 17 приема-передачи - на дешифрацию сигналов запроса, Заира. шиваннцее устройство абонента выставляет сиг. нал запроса по соответствующей линии общей шины 22, который поступает в блок 21. При этом одновременно может быть выставлено несколько запросов произвольного приоритета от разных абонентов. В блоке 2 анализируется,осуществля. ется ли абонентом в текущий момент времени операция захвата шины 22. Если она осуществля. ется, то запросы в блок 21 не принимаются, если же нет, - то запросы поступают в блок 21. В блоке 21 выделяется наиболее приоритетный эа. прос, который передается в шифратор сигналов управления блока 18. В шифраторе 2 осушествля. ется его шифрация в соответствующий трехразрядный двоичньй код (например, для запросов пяти уровней приоритета): 001 - запрос 1- го уровня приоритета; О 0-запрос 2-го уровня при.оритета; 011 - запрос З.го уровня приоритета;100 - запрос 4 го уровня приоритета; 101 - запрос 5 го уровня приоритета, Сформированный запрос (например, ЗП=1 - 5) поступает затем из шифратора 2 в регистр сдвига, в нем осуществляется преобразование паралпельного кода запроса в последовательный код, который через коммутатор 12 поступае на второй узел связи 1, Одновременно с поразрядной передачей кода запроса регистр сдвига 18 формирует син. хроимпульсы сопровождения, передающиеся че. реэ коммутатор 12 на первый узел 16 связи, С выхода второго узла 1 связи блока 18 запрос в последовательном коде поступает через канал 23 связи на первый узел 16 связи блока 17, в котором осуществляются дальнейшие операции, Через канал 23 связи на вход первого узла 16 поступают синхронмпульсы сопровождения запросов, С выхода второго узла 1 связи сгнапы запроса и синхронизации поступают через коммутатор 12 иа регистр 8 сдвига, с помощью которого осуществляется преобразование последовательного кода запроса в параллельный код. Затем код запроса передается в дешифратор 7 сгналов управления, где осуществляется дешифрация параллельного кода запроса и формирование запроса соответствующего уровня приоритета (3;1 = 1 - 5),После осуществления операции захвата общей шиной запрашвающее устройство подготавливается к выполнению операции прерывания, В процессе передачи запроса иэ блока 18 в блок 17 запрашивающее устройство осуществляет операцию прерывания на общей шине 22. В результате ее выполнения в узле синхронизацп блока 18 запоминается признак прерывания, а в репстре данных 6 - адрес вектора прерывании, переда. ,ваемый из устройства через второй узел связи 1, Признак прерывания затем поступает в шифратор 2 сигналов управления, а адрес вектора прерывания - в шифратор 10 данных. В шифраторе 2 осуществляется шифрация сигнала прерыва. ния в трехраэрядный двоичный код (например, для рассматриваемого уровня 110). Иэ шифратора 2 шифрованный признак прерывания передается в регистр 8 сдвига, из которого он в последовательном коде поступает с синхроимпульсами сопровождения через коммутатор 12 и первый узел 16 связи и канал 23 связи в блок 17 приема. передачи. В шифраторе 10 выполняется пифрация признака адреса вектора в трехразряд. ный двоичный код и формирование в параллельном коде посылки адреса вектора прерывания, Формат которой; (0-2) разряды - признак адре. са вектора прерывания, (3 - 10) разряды - адрес вектора прерьвания. Иэ шифратора 1 О сформированная лосылка поступает в регистр 14 передачи, где осуществляется ирсобразование параляельно 10 15 20 25 30 25 45 50 40 55 При использовании для передачи адресов и данных из блока 17 в блок 12 одной информационной линии, после передачи посылки адреса в блок 18, в пафрагоре 1 О с помнпьн 1 б;я ка 9 управления обменом ослиесвяяеся шифра. Го кода посылки в последовательный код и его передача вместе с синхроимпульсамн сопровожпе. ния через первый узел 16 связи и канал 23 связи в блок 17 приема-передачи. В блоке 17 с помощью узлов 16, 12 и 18 осуществляются прием и восстановлеве признака прерывания.и его запоминание в узле синхронизации 3, а с помощью узлов 16, 15 и 11 осуществляются прием и восстановлеве в параллельном коде адреса век. тора прерывании ц его запоминание в регистре 6.Таким образом, в узле синхронизации блока 17 имеется запрос передав соответствующего приоритета н признак прерьвашя, в регистре данных 6 - адрес вектора прерывания.Блок 17 осуществляет сначала посредством узла 3 операшяо захвата общей шины ЭВМ, а затем операцию прерывания, в результате кото. рой передает в процессор через блок 19 адрес вектора прерывания из регистра 6 от абонента.В результате выполнения прерывания процессор организует процедуру обмена данными с запрашиваемым абонентом, которая происходит следующим образом. Процессор с помощью блока 19 становится текущим задатчиком, устанавливает на общей шине 20 код операции н адрес регистра абонента и посьлает синхросигнал со. провождения. Этот сигнал и код операции посту. нают в узел 3 синхронизации блока 17, а адрес на первый и второй входы соответственно регистра 5 адреса и дешифратора 4 адреса. По сигналу разре. щения из узла синхронизации 3 в дешнфраторе 4 осуществляется дешифрация адреса, В случае его соответствия адресам регистров абонентов осу. ществляется прием адреса в репстр 6 данных,При операшн записи в зависимости от кода операшн происходит прием в регистр 6 либо слова, либо старшего или младшего байта данных,Операвя записи на общей шине ЭВМ завершается с помощью блоков7 и 19, после чего блок 19 берет управление общей шиной 20. После приема адреса при операции записи осуществляется такая последовательность действий. В шифра. торе с помощью узла 9 управления обменом производятся шифрация признака адреса в трех- разрядный двоичный код, формирование кода посылки адреса, поступающего в шифратор 10 нз регистра 5 адреса. Сформированный код посылки адреса передается в регистр 14 передачи. В ием осуществляются преобразование параллельного кода посылки в последовательный и его передача в блок 18 вместе с синхроимпульсами сопровож. дения через первый узел 16 связи и канал 23связи.64270 ция признака передаваемых данных в трехразряд.ный двоичный код. Двоичное число, записываемое, например, спомощью трех разрядов и используемое в прока.5дуре обмена данными, обозначает: 0 - не используются, 1- признак адреса; 2 - признак словаданных записи; 3 - признак старшего байта дан.ных заниси; 4 - признак младшего байта записи;5 - признак чтения слова данных; 6 - признак16чтения старшего байта данных; 7 - признак чте.ния младшего байта данных,После пересылки адресной посылки из блока1 аналогично осуществляется передача посылкиданных в блок 18. В блоке 18 с помощьюрегистра 15 приема производится перевод носы.лок адреса и данных в параллельный код, кото.рый поступает в дешифратор 11 данных, В немосуществляется декодирование признаков носы.лок. Затем адреса и данные из дешнфратора 11запоминаются соответственно в регистрах 5 и 6. Вузел синхронизации 3 из дешифратора 11 посту.пает кодированный двухраэрядный код операции,Узел 16 блока 18 осуществляет операцию захватаобщей цлны и затем берет управление общейшиной 22. В случае операции записи данныепередаются из регистра 6 через первый узел связи1 адресуемому абоненту,При операции чтения данные считываются отабонента и через второй узел связи 1 поступают врегистр 6, после чего блок 12 завершает операциючтения на общей шине 22. В шифраторе осуществляется затем формирование кода посылки данных и с помощью регистра 14 передачи ее передача нз блока 18 в блок 17. В блоке 17 с помощьюрегистра 15 приема и дешифратора 11 осущест.вляется формирование данных и запоминание ихв регистре 6,Таким образом, прн операции чтения нз блока17 в блок 18 сначала передается код операции иадрес, по которому в зависимости от кода операции читаются данные соответствующего форматаиз регистра абонента,Считанные данные передаются затем в блок17, Он посылает принятые данные в процессор и 45завершает на общей шине операцию чтения. Блок19 берет управление общей шиной и на этомзаканчивается выполнение операции чтения.Процедура обмена данными между оператнв.ной памятью ЭВМ и абонентом удаленной периферийной системы в режиме прямого достута,при котором абонент (а не процессор) являетсязадатчиком, а оперативная память исполнителем,отличается алгоритмом обмена. При этом кодоперации, адреса и данные (при операции записи)55передаются от абонента в оперативную память иЭВМ следующим образом. Абонент периферийнойсистемы с помощью блока 21 осуществляет опе.рацию захвата общей шины 22. Задатчик выстав. 1 8ляет на линии общей шины 22 разряда адреса код операции, сигналы управления и синхронизации, признак занятости обшей шины и в случае опера. ции записи соответствующие данные. Сигнал синхронизации поступает в блокена узел 3 синхро. ннзации, адрес - в регистр 5 адреса и на дешиф. ратор 4 адреса, По сигналу нэ узла синхронизации 3 осуществляется дешифрация адреса в децвфра. торе 4. В случае его несоответствия адресам регистров абонентов осуществляется его прием в регистр 5. При операции записи по сигналам узла 3 в зависимости от кода операции осуществляется прием в регистр 6 блока 18 либо слова, либо старшего или младшего байта данных, Кроме того, зтн сигналы передаются иэ узла 3 в узел 9 управления обменом, Затем в блоке 18 осуществляется такая последовательность действий. В шифраторе 10 прад управлением узла 9 производится шифрация признака адреса в трехразряд. ный двоичный код, а затем формирование кода посылки адреса, Код посылки признака адреса и адреса поступают в регистр 14 передачи, где осуществляется их преобразование и последовательный код, передаваемый вместе с синхроимпульсами сопровождения через первый узел 16 связи и канал 23 связи в блок 17. При использо. ванин для передачи информации из блока 18 в блок 17 одной информационной линии, после передачи адреса в блок 17, в шифраторе 10 и блоке 4 осуществляется шифрация признака пе. редаваемых данных и самих данных в код посылки данных, После передачи в блок 17 адресной посылки из блока 18 осуществляется передача посылки данных. В блоке 17 с помощью регистра 15 посылки адреса данные переводятся в параллельный код, поступающий в дешифратор 1. В нем декодируются признаки посылок. Затем ад. ре, и данные заносятся соответственно в регистр 5 и дешифратор 4, а в узел 3 из дешифратора 11 поступает кодированный двухразрядный код опе. рации. После этого блок 17 с помощью узла 3, дешифратора 2 и дешифратора 7 и регистра 8 сдвига осуществляет формирование закодированного признака окончания приема посылки и его передачу вместе с синхросигналами сопровождения в блок 18. В блоке 18 зти сигналы через коммутатор 12 поступают на регистр 8, в котором осуществляется перевод посылки в параллельный двоичный код (П 1), Последний пере. дается в дешифратор 7, где осуществляется его дешифрация, после чего сформированный сигнал управления посылается в узел 3. При операций записи узел 3 через первый узел 16 и канал 23 передает в блок 21 сигнал разрешения осуществления на обшей шине операции в режиме прямого доступа в память ЭВМ.Одновременно блок 17 осуществляет опера. цию захвата общей шины 20 и затем берет управ.ление ее работой, становясь текущим задатчиком. После этого на линии общей шины 20 из регистра 5 выдается адрес; из регистра данных 6 - данные (при операции записи), из узла 3 - код операции и синхроимпульс сопровождения. После осуществления цикла передачи данных в оперативную память ЭВМ (или в регистр устройства ЭВМ) завершается операция на общей шине 20, и блок 17 перестает быть задатчиком.Следовательно, описываемое устройство осу. ществляет передачу сигналов общей шины в носледовательном коде к удаляемым абонентам с сохранением функциональных характеристик общей шины. При этом за счет применяемой в устройстве системы кодирования и формирова. ния управляющих и информационных посылок обеспечиваются рашгональные, процедуры обмена и более высокая скорость обмена, по сравнению с известным устройством. Посредством использования буферных регистров и схемы управления достигается совмещение операций передачи данных между блоками приема-передачи, общими панами ЭВМ и абонентами, что увеличивает быстродействие устройства; кроме того, в результате использовиия в блоках приема-передачи устройства одинаковых схем обмена возрастает коэффициент унификации устройства, повышается технологичность устройства и сокращается количество его запасного эксплуатационного оборудования, а посредством введения дополнительных схем, осуществляющих передачу информации, между блоками связи через одну, две и большее число ипформациогщых линий в каждом направ. ленин обеспечивается необходимое быстродействие устройства, что расширяет сферу его применения,Формула изобретенияУстройство для сопряжения электронной вы. числительной машины с абонентами, содержащее соединенные каналом связи два блока приема- передачи, каждый из которых содержит узел синхронизации, узел управления обменом, де. шифратор адреса, шифратора сигналов управления, дешифратор сигналов управления,:регистр адреса, регистр данных, регистр приема, регистр передачи, первый и второй узлы связи, вход первого узла связи соединен с выходом регистра передачи, а выход - с входом регистра г.,гиема, первые входы и выходы шифратора сигналов управления узла синхронизации дешифратора сигналов управления, дешифратора адреса, ре. гистра адреса и регистра данных соединены соответственно с выходами и входами второго узла связи, второй вход дешифратора адреса соединен с первым входом регистра адреса, второй выход узла синхронизации соединен с вторыми входами репгстра адреса и регистра данных, третий входИсточгщки информации, принятые во вннмагше прц экспертизе1. Патент США И 9 3821713, кл,340 - 172.5,1974.с 12, Последовательный обмен данными между небольггаг ми КВМ и периферийными устрой. ствами. Экспркс-ицформация, серия "Вычисли. тельная техника", 1970, Мф 35, с,0.12. 50 55 5 1 О 15 20 25 30 регистра данных соединен с третьим входом ре. гистра адреса и вторым входом узла синхронизации, третий вход узла сиггхроггизацгггг соедггггегг с вторым выходом дещифратора сигналов управленггя, первый вход которого соединен с третьим входом дещифратора адреса, второй выход дещифратора адреса соединен с первым входом узла управления обменом, второй вход которого соединен с третьим выходом узла синхронизации, третий вход узла управления обменом соединен с вторым выхо. дом регистра адреса, четвертым входом соединенного с третьим выходом дещифратора адреса, четвертый вход дешифратора адреса соединен с четвертым выходом узла сннхронизапии, соеди. ненного двусторонними связялщ с цвгфратором сигналов управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьгщения скорости обмена информацией ЭВМ с абонентами, в него дополнительно введены шифратор данных, дешифратор данных, регистр сдвига, коммутатор, узел задания форма. тов, первый выход которого соединен с четвертым входом узла управлегпгя обменом, а вход - с первым выходом коммутатора и с первым вхо. дом дещифратора сигналов управления, второй выход узла задагшя форматов соединен с вторымн входами дещифратора сигналов управления и цвгфратора сигналов управления, выход шифра. тора сигналов упразленггя соедигген с первым входом регистра сдвига, второй вход которого соединен с третьим выходом узла задания форматов, первый выход регистра сдвига соединен с третьим входом дешифратора сигггалов управления, второй - с первигм входом коммутатора, вторые вход и выход которого соединены соответствегшо с выходом и входом первого узла связи, третий выход - с третьим входом шифра. тора сигналов управлегия, четвертый выход - с третьим входом регистра сдвига, первый вход шифратора дангцьх соединен с первым выходом узла управления обменом, второй выход которо. го соединен с первым входом дешифратора дан. ных, второй вход дещифратора данных соединен с выходом регистра приема, а выход - с третьим входом регистра данных, выход ппгфратора дан ных соедннен с входом регистра передачи, второй вход - с третьим выходом регистра адресе, третий вход - с вторым выходом регистре данных.642701 Редактор Л,Закю 776 Ц 46 Тирак 7 УЯ йод ЦНИИБ 1 Государственного коьепете С(ТР Бо делам изобретений и Открытий 3035, Москва, Ж, Раущскаа наб., д, 4