Устройство для сопряжения группы процессоров с группой внешних устройств

(54) УСТРОЙСТВОПЫ ПРОЦЕССОРОВ СУСТРОЙСТВ.8)видетельство06 Р 13/24,ДЛЯ СОПРЯЖЕНИГРУППОЙ ВНБШН ССР 986, ГРУП- ИХ ссится исл Устройство (фиг1) сопу внешних устройств 1,да-вывода, группу приемоков 3, 4, процессорныепу процессоров б, линиитребования прерывания отройств, выходные шины 8мого процессора от внешнузел 9 выборки, генератопульсов, линию 11 синхролинию 12 сигнала запреталинию 13 сигнала обобщенлинию 14 сигнала признак ержит груп шину 2 вво- ередатчишины 5,.груп 7 сигналавнешних усткода требуеих устройств,р 10 имимпульсов,записи,ного запроса,а устройстни СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМИ ГКНТ СССР Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в многопроцессорных вычислительных системах, например во встроенных системах управления и обработки информации.Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат.На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - то же, узла выборки; на фиг.3 - то же, блока формирования сигналов обмена; на фиг.4 - то же, приемопередатчи- ка 2тельной технике и может быть исполь зовано в многопроцессорных вычислительных системах, например во встроенных системах управления и обработки информации. Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат. Устройство содержит блок формирования сигналов обмена, узел выборки, два дешифратора, два селектора-мультиплексора, группу приемопередатчиков, 2 з.п, ф-.лы, 4 ил,ва, блок 15 формирования сигналовобмена, выходную шину 16 узла выборки (код старшего по приоритету устройства), линию 17 сигнала разрешения связи, дешифратор 18, группу линий 19 сигналов, разрешающих внешне-му устройству реагировать на предоставление прерывания, дешифратор 20,группу линий 21 разрешения захваташины 2, селектор-мультиплексор 22,выходную шину 23 селектора-мультиплексора 22, селектор-мультиплексор24, выходную шину 25 селектора-мультиплексора 24, группу линий 26 сигналов запроса захвата шины 2,Структура шины 2 ввода-вывода соответствует структуре процессорныхшин 5, которые в свою очередь зависят от типа используемых процессоров. В данном случае используютсяшины МПИ (ГОСТ 26765.51-86) .Узел 9 выборки (фиг.2) содержитрегистр 27 запросов, регистр 28 обслужива я, группу выходов 29 регистра обслуживания, приоритетный шифратор 30, дешифратор 31, группу вы 1599865ходов 32 дешифратора, элемент НЕ 33, элемент И 34, элемент ИЛИ 35.Блок 15 формирования сигналов об" мена (фиг.З) содержит элемент ИЛИ 36, триггеры 37-39, второй элемент ИЛИ 40, элемент ИЛИ 41, триггер 42, передат" чик 43, элемент ИЛИ 44, линию 45 сигнала "Обмен" шины 2, линию 46 сигнала предоставления прерывания шины 2, линию 47 сигнала "Установка" шины 2, линию 48 сигнала запроса прерыва- ния.Приемопередатчики 4 (фиг.4) содержат элемент И 49, линию 50 запроса прерывания, линию 51 разрешения захвата шины 2 процессору, линию 52 сигнала "Ответ" шины 2, передатчик 53, линию 54 усиленного сигнала запроса прерывания, линию 55 усиленного сигнала разрешения захвата процессору шины 2, линию 56 усиленного сигнала "Ответ", элемент НЕ 57 элемент И 58, группу линий 59 "Адрес-данные" шины 2, двунаправленный приемопередатчик 60, группу линий 61 "Адрес- данные" шины 5, группу линий 62 управления шины 2, линию.63 сигнала "ДЧТ" шины 2, передатчик 64, группу линий 65 управления шины 5.Устройство работает следующим образом.Процессоры 6 многопроцессорной вычислительной системы, работая параллельно и независимо один от другого, могут в произвольный момент времени обращаться к внешним устройствам 1, подключенным к шине 2 ввода- вывода (являющейся общей для всей системы) . Для этого процессор выставляет запрос на захват шины 2, кото 40 рый по линии 26 поступает в узел 9 выборки на определенный для этого устройства информационный вход регистра 27 запросов (для каждого устройства на регистре запросов определен информационный вход). Все запросы записываются в регистр 27 по ,мере поступления. В свою очередь внешние устройства 1 могут потребовать обслуживания по прерыванию, при50 этом необходимо, чтобы такое прерыва ние обслужил процессор, который ука- . зан внешним устройством. Запрос на обслуживание от внешнего устройства поступает в узел 9 выборки на ре 55 гистр 27, а номер требуемого процессора - на вход мультиплексора-селектора 22 по шине 8. С выхода регистра 27 запросы поступают на информационные входы регистра 28 обслуживания,навход записи которого через элементИ 34 поступают импульсы с генератора 10 импульсов по линии 11. С выхода регистра 28 запросы поступаютпо линиям 29 на входы приоритетного шифратора 30 и элемента ИЛИ 35(количество входов равно числу устройств которые могут выставить запрос на обслуживание). Если в регистр28 записан хотя бы один запрос, тона выходе элемента ИЛИ 35 вырабаты"вается сигнал обобщенного запроса(13), который поступает в блок 15формиоования сигналов обмена, в ответ на что блок 15 формирует сигнална линии 12 запрета записи. В этовремя на выходе шифратора 30 вырабатывается код устройства, запрос которого имеет высший приоритет иэвсех запросов, записанных в регистр28, состоящий из номера устройствана линии 16 и признака устройствана линии 14 (так как внешние устройства 1 и процессоры б имеют независимую нумерацию, то их надо различать: "1" - признак устройства, соответствующий внешнему устройству,"0" - процессору). Код устройства поступает в узле выборки на информационные входы стробируемого дешифратора 31, на вход разрешающего строба которого через элемент НЕ 33 поступает сигнал запрета записи (12)из блока 15. Этот же сигнал поступает на вход элемента И 34, запрещаяпрохождение тактовых импульсов навход регистра 28. Таким образом,запись в регистр 28 запрещена на время, когда установлен сигнал 12. Кроме того, номер на линии 16 поступает на входы дешифратора 18 и селектора-мультиплексора 22, а также навход селектора-мультиплексора 24,признак устройства по линии 14 поступает на запрещающий вход дешифратора 18, на вход селектора-мультиплексора 22 и в блок 15. Дальнейшее прохождение сигналов зависит от того,чей приоритет оказался выше - процессора или внешнего устройства (тоесть, какое значение имеет признакустройства - "О" или "1"). Предположим, что признак устройства соответствует "0", то есть начал обслуживаться запрос от процессора на захватшины 2, Тогда признак устройства5 159986 запрещает выходы дешифратора 18 и переключает селектор-мультиплексор 22 так, что номер процессора, выставившего запрос, проходит на его выходе, а с выхода - на входы дешифртора 20, после чего блок.:15 формирует сигнал разрешения связи, который по линии 17 поступает на вход дешифратора 20 и на один из входов дешифратора 18, но выходы дешифратора 18 запрещены признаком устройства, а с выхода дешифратора 20 сигнал разрешения связи по линии 21 поступает. на приемопередатчик процессора, выставившего обрабатываемыи запрос, который соединяет логически и электрически процессорную шину 5 с шиной 2,обеспечивая доступ процессора 6 к внешним устройствам 1, Если признак устройства со ответствует "1", то номер устройства, вырабатываемый узлом 9 выборки, соответствует номеру внешнего устройства. Тогда на вход дешифратора 18 поступает номер выставившего 25 запрос внешнего устройства,и когда блок 15 выработает сигнал разрешения связи, с выхода этого дешифратора к внешнему устройству по линии 19 поступает сигнал, разрешающий реагировать на сигнал предоставления прерывания. Кроме того, на выходе селектора-мультиплексора 22 вырабатывается номер процессора, требуемого внешним устройством, который про 35 ходит через селектор-мультиплексор 24 и поступает на вход дешифратора 20, с выхода которого после поступления сигнала разрешения связи поступает разрешение связи на приемо передатчик 3,4 процессора 6, который запрошен внешним устройством. В это время блок 15 формирует сигнал запроса прерывания и выдает его по шине 2. Процессор должен45 выработать сигнал предоставления прерывания, который по шине 2 поступает к внешнему устройству. В ответ на это внешнее устройство 1 выдает на шину 2 вектор прерывания и далее процессор обслуживает прерывание.Блок 15 формирования сигналов обмена работает следующим образом.При начальном включении вычислительной системы из шины 2 по линии 47 через элемент ИЛИ 40 на нулевые входы триггеров 37 и 38 поступает синал начальной установки и устанавливает блок формирования сигналов 5 6обмена в исходное состояние. На синхровходы триггеров 37, 38 и 42 по линии 1 поступают тактовые импульсы от генератора 10. На информационный вход триггера 37 поступает сигнал обобщенного запроса 13. Тогда на выходе триггера 37 формируется сигнал запрета связи 12, который поступает в узел 9 выборки и на информационный вход триггера 38 блока 15. На выходе триггера 38 формируется сигнал на линии 17 разрешения связи (задержка. сигнала на линии 17 на один такт относительно сигнала на линии 12 организована в связи с тем, что за это время на входах 18 и 20 дешифраторов должна установиться требуемая информация). Если признак устройства на линии 14 соответствует "1", то он проходит через элемент ИЛИ 41 на информационный вход триггера 42, отчего на выходе этого триггера формируется сигнал запроса прерывания, который проходит через передатчик 43 по линии 48 в шину 2Сбрасывается этот сигнал передним фронтом сигнала предоставления прерывания, который, кроме внешнего устройства, поступает из процессора по шине 2 и по линии 46 через элемент ИЛИ 44 на нуле-вой вход триггера 42. Если признак устройства соответствует "0", то триггер 42 не взводится. По окончании обмена процессора с внешним устройством из шины 2 по линии 45 через элемент ИЛИ 44 на синхровход триггера 39 проходит сигнал "Обмен" или по окончании обслуживания прерывания по линии 46 из шины 2 через другой вход элемента ИЛИ 44 - сигнал предоставления прерывания. Эти сигналы задним фронтом устанавливают выход триггера 39 в единицу, которая через элемент ИЛИ 40 проходит на нулевые входы триггера 37 и триггера 38, отчего сигналы на линиях 12 и 17 прекращают формироваться. Блок 15 готов к обработке следующего запроса,Приемопередатчики 3, 4 работаю-. следующим образом.В исходном состоянии передача информации через передатчики 53 и 64, а также приемопередатчик 60 запрещена. Сигнал нРазрешение связи" по линии 21 поступает на входы разрешения приемопередатчика 60 и передатчиков 53 и 64, разрешая прохождение информации, а также на входы элементовИ 491 58. На другой вход элемента И 49 по линии 48 поступает сигнал "Запрос прерывания" и, если этот сигнал сформирован, то на линии 50 вырабатывается сигнал "Запрос преры" вания", который проходит через передатчик 53, по линии 54 поступает в шину 5 и по ней - к процессору 6. В этом случае процессор вырабатывает сигнал "Предоставление прерывания" который по шине 5 через передатчик 64 по линии 4 б поступает в блок 15 формирования сигналов обмена. На другой вход элемента И 58 сигнал "Запрос прерывания" поступает через элемент НЕ 57. Таким образом, если признак устройства соответствует "О", то сигнал "Запрос прерывания" по линии 48 не сформирован, и тогда на выходе 20 элемента И 58 вырабатывается сигнал "Разрешение захвата шины 2", который по линии 51 через передатчик 53, по линии 55 и шине 5 поступает на процессор б, который начинает ад ресный обмен, Кроме того, через передатчик 53 проходит сигнал "Ответ" от внешнего устройства к процессору, а через передатчик б 4 от процессора к внешнему устройству посту лают сигналы управления. Двунаправленный приемопередатчик служит для обеспечения передачи по группе линий "Адрес-данные".35Формула изобретения 1. Устройство для сопряжения группы процессоров с группой внешних устройств, содержащее узел выборки, 40 блок Формирования сигналов обмена, генератор импульсов, группу приемо- передатчиков, причем первые группы информационных входов-выходов приемо- передатчиков группы образуют группы 45 входов-выходов устройства для подключения к группам информационных вхо" дов-выходов соответствующих процессоров группы, вторые группы информационных входов-выходов приемопе 50 редатчиков группы соединены с группой входов-выходов логического условия блока формирования сигналов обмена и образуют группы входов-выходов устройства для подключения к группам информационных входов-выхо" дов соответствующих внешних устройств группы, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью сокращения анпаратурных затрат, устройство содержит два дешифратора и два селектора-мультиплексора, причем группа выходов первого дешнфратора образует группу выходов устройства для подключения к входам разрешения прерывания соответствующих внешних устройств группы, группа входов требования прерывания узла выборки образует группу входов устройства для подключения к выходам требования прерывания соответствующих внешних устройств группы, группы информационных входов первого селектора-мультиплексора образуют группы входов устройства для подключения к группам адресных выходов соответствующих внешних устройств группы, группа входов запроса захвата шины узла выборки образует группу входов устройства для подключения к выходам запроса захвата шины соответствующих процессоров группы 9 при этом синхровход генератора импульсов соединен с синхровходом узла выборки и с синхровходом блока формирования сигналов обмена, выход разрешения связи которого соединен с первым разрешающим входом первого дешифратора и с разрешающим входом второго дешифратора, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов второго селектора- мультиплексора, первая группа информационных входов которого соединена с группой кодовых выходов узла выборки, с группой информационных входов первого дешифратора и с группой управляющих входов первого селектора- мультиплексора, группа информационных выходов которого соединена с т второй группой информационных входов второго селектора-мультиплексора, управляющий вход которого соединен с вторым разрешающим входом первого дешифратора, с выходом признака устройства узла выборки с первым входом логического условия блока формирования сигналов обмена, второй вход логического условия и выход запрета записи которого соединены соответственно с выходом обобщенного запроса и с входом запрета записи узла выборки, группа выходов второго дешифратора соединена с разрешающими входами приемоfередатчиков группы.2. Устройство по п.1, о т л н ч а ю щ е е с я тем, что.блок фор9 ;5 мирования сигналов обмена содержит четыре триггера, передатчик, четыре элемента ИЛИ, причем первый, второй входы первого элемента ИЛИ, первый вход второго элемента ИЛИ и информационный Выход передатчика образуют группу входов-выходов логического условия блока, синхровход первого триггера соединен с синхровходами второго, третьего триггеров и является синхровходом блока, первый вход третьего элемента ИЛИ и информационный вход первого триггера являются соответственно первым и вторым входами логического условия блока, выход первого триггера соединен с информационным входом второго триггера, с первым входом четвертого элемента ИЛИ, с вторым входом третьего элемента ИЛИ и является выходом запрета записи блока, выход второго триггера соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и является выходом разрешения связи блока, при этом в блоке формирования сигналов обмена выход четвертого элемента ИЛИ соединен с единичными входами, четвертого триггера, выход которого соединен с вторым входом Второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевыми входами первого и второго триггеров, выход первого элемента ИЛИ соединен с синхровходом четвертого триггера и с нулевым входом третьего триггера, информационный вход и. выход которого соединены соответственно с выходом третьего элемента ИЛИ и с информационным входом передатчика информационный вход чет 99865 ОВертого триггера подключен к шиненулевого потенциала устройства,3. Устройство по а,1, О т л и -ч а ю щ е е с я тем, что узел выборки содержит регистр запросов, регистр обслуживания, приоритетныйшифратор, дешифратор, элемент ИЛИ,элемент И, элемент НЕ, причем первая и вторая группы информационныхвходов регистра запросов образуют соответственно группу входов требования прерывания и группу входов запроса захвата шины узла, первый входэлемента И является синхровходомузла, второй вход элемента И соединен с входом элемента НЕ и являетсявходом запрета записи узла, выходприоритетного шифратора соединен с20 информационным входом дешифратора иявляется выходом признака устройстваузла, группа выходов приоритетногошифратора соединена с группой информационных входов дешифратора и обра-,25 зует группу кодовых выходов узлавьход элемента ИЛИ является выходомобобщенного запроса узла, при этом вузле выборки выход элемента НЕ соединен со стробирующим входом дешиф"З 0 ратора, группа выходов которого соединена с группой установочных входов регистра запросов, группа выходов которого соединена с группой ин формационных входов регистра обслуживанияу группа ВыходОВ которого соединена с группой входов элементаИЛИ и с группой информационньгх входов приоритетного шифратора, выходэлемента И соединен с входом записищ регистра обслуживания, 159986515998 б 5 Составитель С,Пестмаледактор А.Маковская Техред М.Дидык Корректор Н. КорольФ ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Производственно Заказ 3.14 ВНИИПИ Го рственно 11303раж 56 омитет осква,Подписноеизобретениям и открьгтиям при ГКНТ ССР5, Раушская наб., д, 4/5