Устройство для управления обменом информацией между эвм и группой периферийных устройств

(19) 51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБРЕТ ОРСНОМУ С ДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ У 11 РАНОМ ИНФОРМАЦИЕЙ МЕЖДУ ЭВПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ. (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для обмена информацией между ЭВМ и периферийными устройствами, Целью изобретения является повышение быстродействия. Устройство содержит дешифратор адреса, блок выбора приоритета, коммутатор, регистр обмена.3 ил. ВЛЕНИЯ ОБМЕМ И ГРУП 11 ОЙ 81. Бюп. М 13аков88.8)ое свидетельство СССРС 06 Е 13/00, 1976.свидетельство СССРъ С 06 Р 13/00, 1977. информацией, цепь 20 записи информации, информационную шину 21 параллельного обмена информацией, цепь 22 запроса, группу цепей 23 запросов, цепь 24 разрешения работы, группу цепей 25 разрешения работы, информационную шину 26 параллельного обмена информацией.Блок 5 (Фиг.2) содержит дешифратор7, группу триггеров 28 - 38, элементы И 39 - 41, элементы И-НЕ 42 - 47, элемент И 48, элемент НЕ 49, элемен 50 и 51, элемент НЕ 52, элемен 53 и 54, элемент НЕ 55, элемент56, элементы И 57 и 59 и элемен 60 - 62. Изобретение относ тельной технике и мо ся для обмена информ и периферийными устр Целью изобретения шение быстродействия цией.ся к вычи т использ ватьВМ циеи междйств ами,являетсяобмена ин ы- масхемаько для На фиг.1 предст устройства (связи одного периферийно фиг,2 - Функционал выбора приоритета; циональная схема к авлена блок показаны то го устройст ьная схема на Фиг.З - оммут атор а. 2 а), на.лока Фу ты И ты И И-НЕ ты И Устройство (Фиг.1) сратор 1 адреса, ЭВМ 2,мена, коммутатор 4, блооритета, периферийный рриферийное устройство 7шину 8 кода числа, цепьстробирования, цепь 10 пцепь 11 чтения информационную шину 12 параллелвнутренние шины 13 и 14писи информации, шины 1 ержит дешифгистр 3 об 5 выбора приистр 6, пеоммутатор оммутаторов стройство но ставляет соб ьную пар аллел9 сигналарерываний, ции информаьного обмена,цепь 15 за 19 обмена и ктуру. К пер сится ЭВМ 2, м по отношен от ду ро ам, к втог.З) содержит груп и элементов И 64.своему построению й иерархическую ому уровню иерархиикоторая является вею к периферийным уст, - му уровню иерархииотносятся дешифратор 1. адреса, коммутатор 4 и блок 5 выбора приоритета, который является исполнительным устройством по органиэации обмена информацией между ЭВМ 2 и периферийными устройствами 7. К третьему уровню иерархии относятся: регистр 3 обмена, периферийные регистры 6 и их внешние устройства 7, каждый из которых имеет свой приоритет. Обмен информацией между ЭВМ и внешними устройства.ми осуществляется по программе, состоящей иэ подпрограмм, каждая из которых управляет обменом информацией только с внешним устройством соответствующего приоритета. Данное устройство может обеспечивать обмен информацией между ЭВМ ипериферийными устройствами,битами, байтами или массивами как в последовательном, так и в параллельном коде. В качестве примера рассматривается подключение к ЭВМ для обмена информацией трех периферийных устройств 7 (на Фиг, показано только одно), первое из которых имеет высший приоритет, а третье - низший. Каждое периферийное устройство имеет свои индивидуальные цепи запроса. Для первого устройства это цепь 22, с помощью которой периферийное устройство подключено к одному из входов триггера 29, для второго и третьего периферийных устройств - цепи, входящие в группу цепей 23, которыми периферийные устройства под 35 ключены к триггерам 31 и 33 соответственно блока 5 выбора приоритета. 11 о своей организации структуру блока 5 выбора приоритета условно можно пред ставить в виде ряда исполнительных устройств, каждое нэ которых управляет обменом информацией между ЭВМ и периферийным устройством только одного приоритета. 45Первое исполнительное устройство так же, как и первое периферийное устройство, имеет высший приоритет, В состав данного устройства входят следующие элементй: триггер 29 запроса50 з апо мин ания от периферийного устройства, триггер 30 разрешения обработки прерываний, триггер 36 обработки прерываний, элементы И 39, 48 и 57, элементы И-НЕ 42 и 43, элемент НЕ 49. В состав второго исполнительного уст) ройства входят элементы; триггеры 31, 32 и 37, имеющие то же назначение, что и в первом устройстве, элементы И 40, 50, 51 и 58, элементы И-НЕ 44 и 45, элемент НЕ 52. В состав третьего исполнительного устройства входят элементы: триггеры 33, 34 и 38, элементы И 41, 53, 54 и 59, элементы И-НЕ 46 и 47, элемент НЕ 55. Следуют отметить, что структурная схема блока выбора приоритета построена аппаратно таким образом, что при работе исполнительного устройства высшего приоритета происходит запрет работы исполнительным устройствам низшего приори" тета. Кроме того, в состав блока выбора приоритета входят элементы, которые являются общими для всех исполнительных устройств. К таким элементам относится дешифратор 27 директив кода числа, триггер 28 разрешения (запрета) Формирования вектора прерывания, триггер 35 разрешения запрета) работы периферийных устройств, элемент И-НЕ 56, Формирующий сигнал прерывания, элементы И 60 в .62, с помощью которых происходит формирование векторов прерываний.Устройство работает следующим образом.Инициатором передачи информации в периферийные устройства является. ЭВМ, которая по цепи 26 передает всем периферийным устройствам сигнал запроса готовности. Периферийные устройства, получив данный сигнал, при готовности к приему инФормации передают по индивидуальным цепям 22 и 23 запроса в блок выбора приоритета сигнал запроса готовности периферийных устройств, где он запоминается на триггерах 29, 31 и 33 (Фиг.2), ЭВМ в это время устанавливает на шине 17 байт информации в параллельном коде и по сигналу, передаваемому по цепи 15, производит его запись в регистр 3 обмена, Байт информации с выхода регистра по шине 21 одновременно лараллельным кодом передается на входы всех периферийных регистров. Информацию с выхода периферийного регистра воспринимает только то устройство,которому из блока 5 выбора приоритета по индивидуальным цепям 24 и 25 поступил сигнал, разрешающий работу соответствующему периферийному устройству.П р и м е р, Работа блока 5 выбо" ра приоритета по формированию сигнала разрешения работы первому устройству 7, имеющему высший приоритет15 40 45 50 55 для которого ЭВМ подготовила информацию для передачи.Формирование сигнала разрешения работы периферийному устройству блоком выбора приоритета осуществляется по программе, записанной в ЗУ ЭВМ 2. Программа состоит из подпрограмм.Каждая подпрограмма содержит последовательность директив, с помощью которых происходит управление работой соответствующего исполнительного устройства блока 5 выбора приоритета. Количество подпрограмм, как и количество исполнительных устройств в блоке 5 выбора приоритета, однозначно определяется количеством подключенных периферийных устройств.ЭВМ 2, выполняя первую подпрограмму управления исполнительным устройством, по шине 8 передает на вход дешифратора 27 (фиг,2) последовательность директив, на разрешающий вход по цепи 9 - управляющий сигнал, разрешающий дешифрацию кодов этих директив. При наличии разрешающего сигнала дешифратор 27 производит дешифрацию кодов директив, формируя на соответствующем выходе сигнал микрооперации. Сигналы с выходов дешифратора 27 с помощью линий связи подключены к входам исполнительных элементов функциональной схемы блока.5 выбора приоритетов (фиг.2).По первой директиве выполняется операция разрешения работы всем периферийным устройствам, которая после дешифрации поступает на первый вход триггера 35 и запоминается на его выходе в виде высокого уровня напряжения (двоичная "1")., Этот уровень поступает на первые входы элементов И 39 и 48. По второй директиве выполняется операция разрешения обработки прерывания первому исполнительному устройству, которая после дешифрации поступает на первый вход триггера 30 и запоминается на его выходе в виде высокого уровня напряжения. Этот уро" вень поступает на второй вход элемента И 39, который производит анализ поступления высоких уровней напряжения иа входах. Если условие. выполняется, на выходе формируется высокий уровень напряжения, который поступает на один из выходов элемента И-НЕ 42 и второй вход элемента И-НЕ 43,5 10 20 25 ЗО 35 Элемент И-НЕ 42 производит анализ напичия на втором его входе поступления с выхода триггера 29 высокого уровня напряжения сигнала готовности, периферийного устройства 7 для приема информации. Этот сигнал поступает от периферийного устройства 7 (при его готовности к приему информации) по цепи 22 на первый вход триггера 29 и запоминается на его выходе в виде высокого уровня напряжения. При наличии на.входах элемента И-НЕ 42 высоких уровней напряжения на его выходе формируется сигнал в виде низкого уровня напряжения (двоичный 0), который, пройдя по цепи первый вход элемента И-НЕ 44, элемент:И 51, первый вход элемента И-НЕ 46, элемент И 54 и т.д., осуществляет запрет формирования сигнала разрешения работы второму, третьему и т.д. периферийным устройствам. Одновременно низкий уровень напряжения с.выхода элемента И-НЕ 42, пройдя элемент И-НЕ 56 по цепи 1 О сигналом прерывания от внешнего устройства, поступает в ЭВМ 2, а также на группу элементов И-НЕ 60 - 62, выполняющих функции. шифратора, для формирования вектора прерывания (номера) первого периферийного устройства 7, ЭВМ 2, получив сигнал прерывания, устанавливает на шине 8 третью директиву.По третьей директиве выполняется операция разрешения формирования вектора прерывания, которая после дешифрации поступает на второй вход триггера 28 и запоминается на его втором выходе в виде высокого уровня напряжения. Этот уровень поступает на управляющие входы группы элементов И 60 - 62 для разрешения формирования вектора прерывания, Вектор прерывания с выхода шифратора по информационной шине 2 поступает в ЭВМ 2, Последняя по результатам анализа данного вектора определяет, какое периферийное устройство готово для приема информации (в данном случае - пер" вое). После окончания операции анализа векторам прерывания ЭВМ 2 на шине 8. устанавливает четвертую директиву.По четвертой директиве выполняется операция запрета формирования вектора прерывания и разрешения выдачи сигналов разрешения работы внешних устройств, которая после дешифрации по-ступает на первый вход триггера 28 и запоминается на втором его выходе в виде низкого уровня напряжеггия, а на первом - в виде высокого. Низкий уро 5 вень поступает на управляющий вход элементов шифратора, а высокий - на управляющий вход группы элементов И 57 - 59 для разрешения выдачи в периферийные устройства сигналов разре шения работы периферийным устройствам. После окончания рассмотренной операции ЭВМ 2 на шине 8 устанавливает пятую директиву.По пятой директиве выполняется 1операция отработки прерывания, которая после дешифрации поступает на второй вход триггера 29, устанавливая его в положение, обеспечивающее при. ем с вьгхода периферийного устройства 20 очередного сигнала готовности периферийного устройства к приему информации. Кроме того, сигнал с выхода дешифратора 27 пятой директивы поступает на первый вход триггера 36 отра , ботки прерывания и устанавливает его в положение, при котором на выходе формируется сигнал в виде высокого уровня напряжения. Этот сигнал поступает на первый вход элемента И-НЕ 30 43, который анализирует наличие на втором его входе высокого уровня напряжения, который означает, что в ЭВМ 2 были отработаыы первая и вторая директивы. При наличии на входах элемента И-НЕ 43 высоких уровней на его выходе Формируется сигнал низ-. кого уровня, который, пройдя через элементы НЕ 49, И 57 сигналом разрешения работы периферийному устройст ву по цепи 24, поступает в первое периферийное устройство 7. Кроме того, сигнал низкого уровня с выхода элемента И-НЕ 43, пройдя по цепи элемент И 48, второй вход элемента И 40, эле мент И 50, второй вход элемента И 41, элемент И 53 и т.д., производит запрет разрешения отработки прерываний второму, третьему исполнительным устройствам. После того, как периферийному устройству был выдан сигнал разрешения работы, ЭВМ 2,.по сигналу записи информации в периферийные устройства, выдаваемому по цепи 20, переписывает байт информации из регистра 3 обмена в. регистры 6 периферийных устройств. После перезаписи байта ЭВМ 2 устанавливает на шине 17 очередной байт информации и осуществляет его запись в регистр 3 обмена, после чего операция по перезаписи байта информации в периферийные устройства повторяется, После того как была передана информация, предназначенная для первого периферийного устройства, ЭВМ 2 на шине 8 устанавливает шестую директиву.По шестой директиве выполняется операция установки триггера 36 отработки прерывания в исходное состояние. Эта директива после дешифрации поступает на второй вход триггера 36 и устанавливает на его выходе низкий уровень напряжения, который поступает на первый вход элемента И-НЕ 43 для запрета Формирования сигнала разрешения работы первому периферийномуустроиствуаПо седьмой директиве осуществляется установка в исходное состояние триггера 30, эта директива после дешифрации поступает на второй вход триггера .30, устанавливая его в положение, при котором на выходе Формируется низкий уровень напряжения. Этот уровень поступает на второй вход элемента И 39 для запрета формирования сигнала разрешения работы первому периферийному устройству.По восьмой директиве осуществляется запрет работы внешним устройствам, эта директива после дешифрации поступает на второй триггер 35 и запоминается на его выходе в виде низкого уровня напряжения. Этот уровень, пройдя через элементы И 39 и 48 производит запрет отработки прерываний: устройств.Работа второго и третьего исполнительных устройств блока выбора приоритета происходит аналогично описанной.Рассмотрим работу устройства для управления обменом информацией при передаче информации из периферийных устройств в ЭВМ. В этом режиме ЭВМ не выдает по цепи 26 сигнал запросаготовности периферийных устройств. Периферийное устройство, готовое к передаче информации, например первое, по цепи 22 передает блоку 5 выбора приоритета сигнал прерывания (разрешение на передачу информации). Этот сигнал поступает на первый вход триггера 29 (Фиг.2), Дальнейшая работа первого исполнительного устройства блока 5 выбора приоритета аналогична работе, 1640700описанной при передаче информациииз ЭВМ в периферийные устройства домомента, когда исполнительное устройство с выхода элемента И 57 по цепи24 выдало в периферийное устройствосигнал разрешения работы периферийному устройству. В режиме передачиинформации в ЭВМ 2 сигналы с выходаэлементов И 57 - 59 по шине 14 посту 1 Олают в дешифратор 1 адреса, обеспечивающий преобразование семи состоянийпозиционного кода на входе в трехразрядный параллельный двоичный кодна выходе.Когда блок выбора приоритета выдал сигнал на разрешение работы первому периферийному устройству, на выходе дешифратора 1 адреса устанавливается кодовая комбинация 100 (млад 20ший разряд слева), Кодовая комбинация с выхода дешифратора 1 адреса пошине 13 передается на управляющие входы коммутатора 4. Рассматриваемый коммутатор обеспечивает подключение информационных шин 16 и 19 от восьми периферийных устройств. Подключение ккоммутатору периферийных устройств синдивидуальными информационными шинами в отличие от пОбщей шинып исключает случай нарушения обмена информацией при выходе из строя, например,одного элемента шинного формирователя приемо-передатчика в общей информационной шине,Коммутатор 4 работает следующимобразом. По шине 3 с выхода дешифратора 1 адреса на управляющие входыкоммутатора 63 поступает кодовая комбинация 100, по которой коммутатор 4 40подключает первые входы коммутаторов63 к выходам. Байт информации, установленный на шине 16, пройдя черезкоммутаторы 63, поступает на первыевходы группы элементов И 64. На второй вход элементов И 64 из ЭВМ 2 пошине 11 поступает сигнал, разрешающий. чтение байта информации с выхода элементов И 64. Байт информации с выхода элементов И 64 по шине 12 параллельным кодом передается в ЭВМ 2. Одновременно сигнал, разрешающий чтениебайта информации, поступает в периферийные устройства для разрешения установки на шине 16 очередного байта., При таком состоянии устройства для55обмена инФормацией образуется прямойканал передачи информации из периферийного устройства 7 в ЭВМ 2. Описанный алгоритм передачи информации из ЭВМ и в ЭВМ характерен для монопольного режима обмена информацией со скоростными периферийными устройствами. Если к устройству для управления дополнительно подключены низкоскоростные периферийные устройства, например печатающее устройство, клавиатура и т.д., рассматриваемое устройство для управления имеет возможность производить обмен информацией в мультиплексном режиме. В этом случае происходит побайтный обмен информацией с каждым периферийным устройством с учетом их приоритетности по алгоритму, описанному для монопольного режима обмена информацией.Предлагаемое устройство, струк- тура которого построена по программно-аппаратному принципу, имеет широкие функциональные возможности, которые заключаются в обеспечении работы при обмене информацией между ЭВМ и периферийными устройствами с учетом их приоритетности в монопольном, мультиплексном режимах как в последовательном, так и в параллельном кодах.Кроме того, оно может использоваться для обмена информацией ЭВМ как с удаленными от него периферийными устройствами, так н с устройствами, выполненными в единой с ним конструкции, а также может обеспечить асинхронный обмен информацией.Формула изобретения Устройство для управления обменом информацией между ЭВМ и группой периферийных устройств, содержащее блок выбора приоритета, коммутатор регистр обмена, причем группа информационных выходов регистра обмена образует группу выходов устройства для подключения к информационным входам периферийных устройств группы, группа входов запроса и группа выходов разрешения работы блока выбора приоритета образуют группы входов и выходов устройства для подключения соответственно к выходам запроса и входам разрешения работы периферийных устройств группы, группа информационных входов коммутатора образует группу входов устройства для подключения к информационным выходам периферийных устройств группы, о т л и ч а ю щ е - , е с я тем, чта, с целью повышениябыстродействия, в устройство введеныдешифратор адреса, причем вход записи и группа информационных входов регистра обмена образует группу входовустройства для подключения соответственно к выходу записи и к группе информационных выходов ЭВМ, группа информационных выходов коммутатора соединена с первой группой выходов блокавыбора приоритета и образует группувыходов устройства для подключения кгруппе информационных входов ЭВМ, выход блока выбора приоритета являетсявыходом устройства для подключения квходу прерывания ЭВМ, группа информа 1 ционных входов блока выбора приоритета образует группу входов .устройства для подключения к группе командных 5выходов ЭВМ, разрешающий вход блока выбора приоритета является входом устройства для подключения к стробирующему выходу ЭВМ, разрешающий вход коммутатора является входом .устройства для подключения к выходу чтения ЭВМ, при этом вторая группа выходов блока выбора приоритета соединена с группой информационных входов дешифратора адреса, группа выходов которого соединена с группой управляющих входов коммутатора.,б Составитель С.ПестмалРедактор Н.Рогулич Техред С.Иигунова орректор ТЛал Тираж 40 б Подписи комитета по изобретениям иИосква, И-Э 5, Раушская наб. Производственно-издательский ком"Патент Заказ 1017ВНИИПИ Госуд венно 11303 4 б 41 крытиям нри ГКНТ СССР / ород, ул. Гагарина, 101