Мультиплексный канал

Союз Советских Социалистических РеспубликОп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. С 06 Г 3/04 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) МУЛЬТИПЛЕКСНЫЙ КАНАЛ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах, работающих в реальном масш-табе времени, для организации обмена информацией между внешними абонентами вычислительной машины и ее основной памятью.Известны мультиплексные каналы, содержащие блок памяти подканалов, соединенный с блоком сопряжения с вычислительной машиной, который подключен к регистру адреса данных, регистру кода операций, регистру признаков и счетчику массива данных. Регистр адреса данных соединен с блоком совпадения. Входы регистра адреса данных, регистра кода операций, регистра признаков и счетчика массива данных соединены с выходами блока управления, связанными с блоком сопряжения с устройством ввода- вывода. Устройство включает также регистр адреса шаблона, триггеры достижения значимости данных и числа повторений и счетчик массива данных и числа повторений, подключенные к блоку управления и блоку сопряжения с вычислительной машиной, регистр данных соединен с блоком сопряжения ЗО вычислительной машиной и блоком переключения, триггер редактирования подключен к блоку управления, блок памяти редактируемых символов соединен с блоком переключения, который подключен к блоку сопряжения,с устройствами ввода-вывода, блоку управления редактирукших символов, блоку совпадения и регистру шаблона, блок памяти редактирующих символов соединен также с блоком управления и счетчиком числа повторений, блок управления и счетчик числа повторений подключены к регистру шаблона. В этих устройствах после выполнения каждого цикла содержимое счетчика массива данных уменьшается на величину, соответствующую количеству перецанных данных 1 1.Недостатком этих устройств является низкая пропускная способность, обусловленная невозможностью одно" временной обработки и передачи или приема массива данных.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является мультиплексный канал, содержащий регистр кода операции и указателей, регистр адреса управляющего слова, регистр текущего адреса, счетчикданных, регистр связи с интерфейссю, счетчик байтов, регистр номера активного подканала, регистр команд ввода-вывода узел управления каналсю и связи с процессором, блок памяти подканалов, узел связи с оператинной памятью и узел снязи с внешними устройствами, причем вход и выход регистра номера активного подканала соединены соответственно с блоком памяти подканалов и входами узла связи с оперативной памятью и регистром связи с интерфейсом, выходы регистра команд нвода-вынода подключены ко входам блока памяти подканалов и узла управления каналом и связи с процессорсю, выход которого под ключен к управлякщим входам и выходам регистра кода операций и указателей, регистра текущего адреса, регистра адреса управляющего слова, счетчика байтов и регистра связи с интерфей- щ сом, информационными входами и выходами подключенных к соответствующим входам и выходам блока памяти подканалон и узла связи с оперативной памятью ХР 3Недостатком этого канала является низкая пропускная способность иэ-за невозможности одновременной обработки и передачи или приема массива данных вследствие асидхронности процессов обмена и обработки и отсутствия возможности изменения со стороны процессора в процессе обмена размера передаваемого или принимаемого каналом массива данных, Это приводит также к большим аппаратурным затра- З 5 там из-за необходимости иметь значительные объемы памяти для хранения данных обмена потерям времени на выполнение н канале вспомогательных операций: пуска и останона под канала и абонентов, ожидания обслужинания запроса канала на прерына. ние программы процессора по концу обмена. Цель изобретения - повышение пропускной способности мультиплексногоканала путем органиэации обмена покольцевой зоне,Поставленная цель достигается тем,что в мультиплексный канал, содержащий узел связи с процессором, соединенный первым входом и выходом . соответственно с перньюи входом и выходомканала, а нторью входом - с выходомрегистра команд и данных и первьюивходами регистра номера активногоподканала, счетчика байтов, регистра связи с интерфейссю и узла связис оперативной памятью, вторые входыкоторых подключены к выходу узла 60связи с процессором и первью входомузл связи с внешними устройствами,регистра текущего адреса и регистракоманд и данных, второй вход которого соединен с пернью выходом узла связи с оперативной памятью и нторью входом регистра текущего адреса а Третий вход - с ныходом регистра связи с интерфейсом, вторым входом узла связи с внешними устройствами и третьими входами регистра номера активного подканала и узла связи с процессором, четвертым входом подключенного к выходу счетчика байтов и четвертому входу регистра команд и данных, а пятым входом - к первому выходу узла связи с внешними устройствами, нторой выход которого соединен с третьим входом регистра связи с интерфейсом, а группой входов и выходов - соответственно с группой нходон и выходов канала, выход регистра текущего адреса подключен к третьему входу узла связи с оперативной памятью, четвертый вход которого соединен с выходом регистра номера активного подканала, а пятый вход и второй выход являются соответственно вторыми входом и выходом канала, введены схема сравнения, дешифратор, регистр адреса конца массива и регистр блокировки эапросон, причем первый и второй входы р гнстра адреса конца массива соединены соотнетстненно с первью и вторым входами регистра текущего адреса, а выход - с пернью входом схемы сравнения, шестым входом узла связи с оперативной памятью и через дешифратор с третьим входом регистра текущего адреса и нторью входом схемы сравнения, третий вход и выход которой подключены соответственно к выходу регистра текущего адреса и шестому входу узла связи с процессором, седьмой нход и выход которого подключены соответственно к выходу и первому входу;, регистра блокировки запросов, вторью входом подключенного к выходу регистра номера активного подканала.На чеотеже представлена блок-схема предлагаемого мультиплексного канала.Иультиплексный канал содержит регистр 1 текущего адреса, узел 2 снязи с оперативной памятью, регистр 3 команд " данных, счетчик 4 байтов, узел 5 связи с процессором, регистр б связи с интерфейсом, регистр 7 номера активного подканала, схему 8 сравнения, дешифратор 9, регистр 10 адреса конца массива, регистр 11 блокировки запросон и узел 12 связи с внешними устройствами.Регистр 1 текущего адреса по своему функциональному назначению аналогичен регистру текущего адреса данных и регистру адреса управляюще,го слова н изнестнсю устройстве, а регистр 3 команд и данных - регистру команд ввода-вывода и регистру кода операции и указателей в том же устройстве. Память подканалон размещена в фиксированных ячейках общего поля оперативной памяти и предназначена для хранения текущих параметров программ подканалов, относящихся к пассивным подканалам, либо параметров активного подканала, неисполь". зуемых в данный момент в работе каналаКаждому подканалу отведена в оперативной памяти группа ячеек, в которых размещается адрес очередной команды программы подканала, текущий адрес 1 О данных, адрес конца обменного массива, текущее значение счетчика байтов, управляющие признаки, характеризующие направление обмена и режима работы подканала. Подканалы в памяти располагаются по возрастанию номера подканала. При формировании адресов. ячеек памяти подканалов используется содержимое регистра 7 номера активного подканала, поступающее на вход узла 2 связи с оперативной памятью.Кроме обращения к ячейкам подканальной памяти, узел 2 обеспечивает чтение команд от процессора, располагаемых в фиксированной ячейке, отведенной для этой цели, чтение команд программы подканала, чтение или запись слов данных, запись слов состояния подканала. Нужное обращение в оперативную память имитируется управ. ляющими сигналами, поступающими на вход и 2 узла 5. Адрес команды подканала либо данных определяется содержимьм регистра 1 текущего адреса, поступающим на вход узла 2. Информация, записываемая в оперативную память, поступает с регистров 1,3 и 10 в узел 2.На регистре 1 производится формирование последовательных адресов обменного массива ячеек памяти либо программы подканала. Информация 40 поступает из подканальной памяти через регистр 1 на вход узла 2, на который сигналы, управляющие занесением и счетом, поступают из узла 5. Сигналы дешифратора 9 определяют 45 количество младших разрядов регистра, участвующих в формировании текущего адреса при обмене по кольцевой зоне оперативной памяти, т.е. количество разрядов регистра, работающих в счетном режиме.Регистр 3 команд и данных предназначен для хранения команды, хранения и формирования слов данных, слова состояния подканала и информации, записываемой в подканальную память. Информация поступает на входы регистра 3 из узла 2, со счетчика 4 байтов и с регистра б связи с интерфейсом, а сигналы занесения и признаки, записываемые в подканальную память и.словобО состояния подканала, поступают в регистр 3 с узла 5. Обмен данньзаи канала с оперативной памятью производится словами, обмен с внешними устройствами - байтами, Поэтому при чтении информации из внешнего устройства канал производит компановку слова иэ поступающих в него байтов, а при записи - развертку слова в последовательность байтов. Для определения конца компановки или развертки слова используется счетчик 4 байтов, который указывает номер последнего обработанного байта в текущем слове данных. Если эа одно подключение внешнего устройства через узел 12 к каналу передается только один байт данных, то текущее значение счетчика байтов хранится в подканальной памяти, а при переходе подканала в активное состояние возвращается на счетчик 4 через узел 2 и регистр 3. Сигналы, поступающие с выхода узла 5, управляют занесением на счетчик 4 инФормации и увеличением его содержимого на единицу.Непосредственная связь канала с внешними устройствамк осуществляется через регистр б связи с интерфейсом и узел 12, куда поступает информация, получаемая от внешних устройств, и откуда она выдается во внешние устройства. Информация, предназначенная внешним устройствам, поступает на регистр б связи с интерфейсом с регистра 3, сигналы управления из узла 5, информация кэ шин интерфейса с выхода узла 12. На регистр 7 номера активного подканала информация переписывается либо с регистра 6, либо с регистра 3.Регистр 10 адреса конца массива предназначен для хранения в процессе выполнения операций обмена даннымн с внешними устройствами младших разрядов адреса последней ячейки обменного массива. Разрядность регистра 10 определяет максимальный размер массива. Информация на реги"тр 10 поступает кз подканальной памяти через узел 2, сигналы управления занесением - с узла 5.Схема 8 сравнения формирует сигнал конца массива при обнаружении равенства содержимого регистра 10 младших разрядов регистра 1.Дешифратор 9 формирует из содержимого старших разрядов регистра 10 сигналы, поступающие на второй вход схемы 8 сравнения и третий. вход регистра 1 при выполнении операций обмена данными с внешним устройством по кольцевой зоне и ограничивающие со стороны старших разрядов количество разрядов содержимого регистров .1 и 10, которые участвуют в сравнении, и количество разрядов регистра 1, которые работают в режиме счета.Регистр 11 блокировки запросов предназначен для хранения по каждому каналу признака, запрещающего обслуживание требования внешнего устройства на выполнение операции об860048 Размер зоны Разряды и - 1 ХХд М -12 ИХ-д. Х мена. Установка и сброс признаковпроизводится по сигналам управления,поступающим на вход регистра 11иэ узла 5, и номеру активного подканала, поступающему с выхода регистра 7 и определяющему номер разрядарегистра, в котором хранится признакактивного подканала. Узел 5 по информации, поступающей на его входы,Формирует сигналы, управляющие работой регистров и узлов канала, а также сигналыпередаваемые процессоручерез узел 12 в шины интерфейса.Мультиплексный канал работает следующим образом.Работа мультиплексного каналапроизводится по командам, поступающим от процессора, и по командампрограмм подканалов, Все команды делятся на две группы; команды, непосредственно управляющие обменом, и вспомогательные команды. Первые указывают местоположение массива ячеек общего поля оперативной памяти, отведенных для обмена, заданием адреса начала и конца обменного массива, вторыепускают и останавливают программу 25подканала, задают команды ввода-вывода и управляющие признаки, выполняют переходы в программе подканала,изменяют адрес конца обменного массива, управляют записью информации, 30характеризующей состояние канала,подканалов и внешних устройств,Исполнение команды, принятой нарегистр 3, заключается в пересылке отдельных ее полей на регистрыканала и в ячейки подканальной памяти,формировании последовательности управлякнцих сигналов, выдаваемых в шины интерфейса, записи в ячейки подРазмер кольцевой зоны определяется количеством к стоящих подряд ну. лей в содержимом регистра, начиная с нулевого разряда, и равен 2" Местоположение кольцевой зоны в оперативной памяти определяется старшими разрядами содержимого регистра 1. Благодаря сигналам с дешифратора 9 сравнение производится только младших (ИК) разрядов регистров 1 и 10.В случае несравнения содержимое (и+1) разрядов регистра 1 при обме. канальной памяти содержимого некоторых регистров канала и признаков,Формируемых узлом 5. Обмен данными с внешчим устройством производится по инициативе последнего только после того,как будет принята команда, управляющая обменом в данном подканале. По этой команде в подканальную память записывается адрес начала и конца обменного массива и адрес следующей команды программы подканала, который до этого хранился на регистре 1 текущего адреса. Внешнее устройство, готовое выполнить обмен данными, присылает в канал требование, Если это требование не заблокировано признаком на регистре 11, то канал блокировки запросов принимает на регистр б код номера внешнего устройства, пересылает его на регистр 7 номера активного подканала и загружает счетчик 4 байтов, регистры 1 и 10 информацией, хранящейся в подканальной памяти. После обмена очередным словом данных текущий адрес данных, хранящийся на регистре 1, сравнивается с адресом конца массива на регистре 10. При обмене по линейной зоне сравниваются все разряды содержимого регистра 10. При обмене по кольцевой зоне код на регистре 10 состоит из кода размера кольцевой зоны, располагаемого в старших разрядах регистра, и адреса последней ячейки массива данных внутри кольцевой зоны и имеет вид, показанный в таблице, где Х.1 (1= 1,2,3 ) - код адреса последней ячейки внутри зоны, И младший разряд регистра. не по линейной зоне либо (и-к) разрядов при обмене по кольцевой зонеувеличивается на единицу. В монопольном режиме работы процесс обмена данными повторяется до тех пор,пока не будет сформирован сигналсравнения. В мультиплексном режимеработы после обмена словом или байтом данных подканал переходит впассивное состояние, для чего содержимое счетчика 4 и регистра 1 возвращается в подканальную память.формула изобретения 50 Мультиплексный канал, содержащий ,узел связи С процессором, соединенный первым входом и выходом соответственно с первыми входом и выходом канала а вторым входом - с выходом реРгистра команд и данных и первьми входами регистра номера активного подканала, счетчика баитов, регистра связи с интерфейсом и узла связи с оперативной памятью, вторые входы 55 По сигналу сравнения при обменепо линейной зоне на регистр 1записывается из подканальной памятиадрес очередной команды программыподканала и канал переходит к выполнению следующих команд программы. 5При обмене по кольцевой зоне нарегистре 11 устанавливается признак,блокирующий обмен по данному подканалу до тех пор, пока не поступитв канал команда, увеличивающая размер омассива данных внутри кольцевой зоны.Таким образом, мультиплексный канал осуществляет одновременную обработку и передачу или прием массива данных. Для этого процессор готовит в ЗУ информацию небольшими порциями, размещая ее в последовательныеячейки кольцевой зоны и сообщая каждый раз каналу об увеличении размера передаваемого массива данных,либо, обработав часть поступившей 2 Ов кольцевую зону из канала информации, сообщает каналу об увеличениипринимаемого массива данных на величину обработанной информации. Увеличение размера массива данных осуществ 25ляется изменением кода адреса концамассива внутри кольцевой зоны. Процесс может длиться как угодно долгобез прекращения обмена, что повышаетпропускную способность канала за счетисключения многократных операцийпуска и останова подканала и внешних устройств, необходимых при обмене по линейной зоне, экономит памятьвычислительных"средств. Размер кольцевой зоны определяется нерегулярностьюпотока решаемых задач и стремится квеличине, равной размеру двух сообщений, а пропускная способность каналастремится к величине, равной скорости передачи данных между каналом 40и внешними устройствами. Одновременносокращаются потери времени процессорана организацию обмена, что приводитк повьхаению производительности вычислительных средств. 45 которых и ,:.лючены к выходу узласвязи .: процессором и первым входомузла связи с внешними устройствами,регистра текущего адреса и регистракоманд и данных, второй вход которого соединен с первым выходом узласвязи с оперативной памятью и вторым входом регистра текущего адреса,а третий вход - с выходом регистрасвязи с интерфейсом, вторыч входомузла связи с внешними устройствамии третьими входами регистра номераактивного подканала и узла связис процессором, четвертыи входом подключенного к выходу счетчика байтови четвер-.зму входу регистра команди данных, а пятым входом - к первомувыходу узла связи с внешними устройствами, второй выход которого соединен с третьим входом регистра связии интерфейсом, а группой входов и выходов - соответственно с группойвходов и выходов канала, выход регистра текущего адреса подключен .к третьему входу узла связи с оперативнойпамятью, четвертый вход которого сзединен с выходом регистра номера активного подканала, а пятый вход и второйвыход являются соответственно вторымивходом и выходом канала, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения пропускной способности канала,в него введены схема сравнения, дешифратор регистр адреса конца ;ассива и регистр блокировки заир ;в,причем первый и второй входы ре.истра адреса конца массива соединенысоответственно с первым и вторым входами регистра текущего адреса, а выход - с первьм входом схемы сравнения, шестью входом узла связи с оперативной памятью и через дешифраторс третьим входом регистра текущегоадреса и вторым входом схемы сравнения, третий вход и выход которойподключены соответственно к выходурегистра текущего адреса и шестомувходу узла связи с процессором,седьмои вход и выход которого подключены соответственно к выходу ипервому входу регистра блокировкизапросов, вторьи входом подключенного к выходу регистра номера активногоподканала.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 497578, кл. 0 06 Г 3/04, 1973.2, Коган Б.М, и Канев;кий М.М. Цифровые вычислительные машины и системы. М., "Энергия", 1974, с. 510к иал ИПП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 Тираж 745 ИИПИ Государственного пь делам изобретений 13035, Москва, Ж, Подписномитета СССРи открытийушская наб., д.