Ячейка коммутационной системы

(51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) ельн инженеровта ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 2/248991, Бюл. В 21ский институтжного транспорКироваулида, И. Г. филиппенк5(088.8)кое свидетельство СССкп. С 06 Р 15/16, 198е свидетельство СССРкл. С Оо Р 7/00,б, 1990.(56) АвторсВ 1416985,Авторско9 1559336,С 06 Р 15/1 Изобретение относится к вычислит ой технике и предназначено для построения коммутационных систем и многопроцессорных вычислительных систем с распределенным управлением Целью изобретения является повьппение пропускной способности и надежности работы ячейки. Ячейка содержит Е вторых блоков 1 коммутации, Е первых блоков 2 коммутации. Ячейка имеет Г входов 3 поиска, Е информационных входов 4, Г выходов 5 фиксации, й1654833 выходов 6 поиска, Г информационныхвыходов 7, Е входов 8 фиксации, Второй блок 1 коммутации имеет вход 9поиска, входы 10, 15 Фиксации, выходы16 поиска, входы 17 выбора. 11 ервый Изобретение относится квычислитепьной технике и предназначено для построения коммутационных систем и многопроцессорных вычислительных систем с распределенным управлением. 15Целью изобретения является повьтптение пропускной способности и надежности в работе устройства.На фиг. 1 представлена функциональная схема ячейки коммутационной системы; на фиг, 2 - то же, содержащая три первых и три вторых блока коммутации; на Фиг. 3 - функциональная схема вто-. рого блока коммутации; на фиг. 4 то же, первого блока коммутации. 25Ячейка коммутационной системы (фиг. 1) содержит Г вторых блоков 1 коммутации и Г первых блоков 2 коммутации, Г входов 3 поиска, е информационных входов 4, Г выходов 5 Фикаации, Е выходов 6 поиска, Й информационных выходов 7 и й входов 8 Фик-. сации, причем -й вход 3 поиска (=1,К) ячейки подключен к входу 9 поиска с-го второго блока 1, С-й выход 5 фиксации ячейки подключен к входу 10 фиксации -го второго блока 1. Каждый информационный вход 4 ячейки подключен к одному из информационных входов каждого первого блока40 2, причем с-й информационный вход 4 ячейки подключен к 1-му информационному входу 11 1 с-го первого блока 2 (1.,1 с=1,Е," Е=тпод(+1-1),где тпот 1 означает, что число в скобках взято45 по модулю й). г.-йт выход 6 поиска, -й информационный выход 7 и й-й вход 8 Фиксации ячейки подключены соответственно к выходу 12 поиска, информационному выходу 13 и входу 14 Фиксации -го первого блока 2. Входы фикса 50 ции, выходы поиска и входы выбора каждого, второго блока 1 подключены к сооТветствующим выходам Фиксации, входам поиска и выходам выбора первых блоков 2, причем 1-й вход 15 Фиксации, 1-й выход 16 поиска и 1-й выход 17 выбора й-го второго блока 1 подключены соответственно к 1-му выходу 18 блок 2 коммутации имеет информацион-, ные входы 11 13, выход 12 поиска, вход 14 фиксации, выходы 18 фиксации, входы 19 поиска, выходы 20 выбора, группы 21 входов запрета. 4 ил. фиксации, к 1-му входу 19 поиска и 1-му выходу 20 выбора 1-го первого блока 2, Кроме того, каждый вход фиксации -го второго бттока 2 подключен к одному из входов запрета каждого из соответствующих первых блоков 2, причем 1-й вход 15 фиксации С-го второго блока 1 подключен к а-му входу 21 запрета з-й группы входов запрета тп-го первого олока 2 коммутации (а1, (К); тп=птос 1(+1-1+а); з = тпос 1(1+а), где 1,1=1,К).Второй блок 1 (Фиг, 3) содержит 1 элементов И 22, й элементов ИЛИ 23, элемент ИЛИ-НЕ 24 и элемент И-НЕ 25,Второй блок 1 служит для управления направлением распространения сигнала поиска, управление осуществляется с помощью сигналов выбора. Кроме того, в блоке 2 осуществляется Формирование сигнала Фиксации.11 ервый блок 2 (фиг. 4) содержит два элемента ИЛИ 26 и 27 й элементов НЕ 28, Г элементов И 29 и Г элементов И-НЕ 30.11 ервый блок 2 обеспечивает формирование сигнала поиска ификсирование одного сигнального пути по цепям распространения сигнала поиска, в результате чего образуется информационный канал связи для передачи сигналов с 1-го информационного входа 11 на информационный выход 13 первого блока 2.Ячейка коммутационной системы может функЦионировать самостоятельно, а также в составе коммутационной системы, Конструирование коммутационной системы из предлагаемой ячейки осуществляется соединением входов и выходов сигналапоиска, входов и выходов сигнала фиксации и информационных входов и выходов одноименных направлений в соответствии с графом связей коммутационнойсистемы. Ячейка и коммутационная система, построенная на ее основе, дополнительного управления не требуют. Источники информации подключаются к выходам 5 фиксации, входам 3 поиска иинформационным входам 4 одноименных5 165483 направлении, а приемники - к входам 8 Фиксации, выходам 6 поиска и информационным выходам 7 одноименных направлений периферийных ячеек.Ячейка и коммутационная система, построенная на ее основе, предназначе ны для обслуживания равноценных между собой источников и равноценных между собой приемников информации (любой возбужденный источник может передать информацию любому одному готовому к приему информации приемнику) и обеспечивают настройку новых информационных каналов связи, передачу информации по настроенным каналам связи, а также стирание каналов связи, которые не нужны, Каждый возбужденный источник ищет готовый к приему информации приемник посылая сигнал поиска, и после 2 Э получения квитанции (сигнала фиксации) от приемника передает ему необходимую информацию через настроенный канал по цепям распространения информационных сигналов, Настройка канала связи осу ществляется в результате осуществления процессов поиска и фиксации.Рассмотрим работу ячейки в составе коммутационной системы, обслуживающей многопроцессорную систему. 30В исходном состоянии на входах поиска 3, фиксации 8 и информации 4 пе-. риферийных ячеек устанавливаются нулевые потенциалы. Пусть волны нулевых потенциалов достигли рассматриваемую ячейку по входам 3,8 и 4 независимо друг от друга.Процесс распространения нулевых потенциалов по цепям распространения сигналов фиксации ячейки происходит 4 О следующим образом. Нулевые потенциалы поступают через входы 8 фиксации данной ячейки на одноименные входы 14 первых блоков 2. При поступлении нулевого потенциала на (2 Г)-й вход 45 1-го элемента И-НЕ 30 -го первого блока 2 (С,1=1,й) на выходе 1-го элемента И-НЕ 30 устанавливается единичный потенциал, который поступает на 1-й выход 18 фиксации с-го первого блока 2 и на вход 1-го элементаЕ 28, на выходе которого устанавливается нулевой потенциал. С выхода 1-го элемента НЕ 28 нулевой потенциал поступает на 1-й выход 20 выбора -го первого блока.В результате прохождения нулевых потенциалов по цепям распространения сигналов фиксации первых блоков 2 на выходах 18 фиксации 3 6и выходах 20 выбора каждого первого блока 2 устанавливаются соответственно единичные и нулевые потенциалы.11 ри этом на входы 1 (Е-) и (1+1)(2 г) каждого элемента И-НЕ 30 каждого первого блока 2 с выходов соответствующих элементов И-НЕ 30 первых блоков 2 поступают единичные потенциалы. С выходов 18 первых блоков 2 на входы 15 фиксации вторых блоков 1 поступают единичные потенциалы, а с выходов 20 первых блоков на выходы 17 выоора вторых блоков поступают нулевые потенциалы. С 1-го входа 17 выбора с-го второго блока 1 нулевой потенциал поступает на второй вход .-го элемента ИЛИ 23 и на 1-й вход элемента ИЛИ-НЕ 24, с выхода которого поступает единичный потенциал на первые входы элементов ИЛИ 23. На выходах всех элементов ИЛИ 23 устанавливаются единичные потенциалы, которые поступают на вторые входы элементов И 22. С входов 15 фиксации с-го второго блока 1 на входы элемента И-НЕ 25 поступают единичные потенциалы. На выходе элемента И-НЕ 25 и связанном с ним выходе 10 С-го второго блока 1 устанавливается нулевой потенциал. В результате прохождения нулевых потенциалов по цепям распространения сигналов Фиксации ячейки на всех выходах 5 фиксации данной ячейки устанавливаются нулевые потенциалы, которые распространяются дальше в соответствии с графом связей ячеек,Рассмотрим процесс прохождения нулевых потенциалов по цепям распространения сигнала поиска ячейки. Нулевые потенциалы поступают с входов 3 поиска . данной ячейки на одноименные входы 9 вторых блоков С входа 9 С-го второго блока 1 нулевой потенциал поступает на первые входы элементов И 22, На выходах элементов И 22 и связанных с ними выходах 16 поиска С-го второго блока 1 устанавливаются нулевые потенциалы. При этом на входы 19 каждого первого блока 2 поступают нулевые потенциалы, С 1-го входа 9 поиска С-го первого блока 2 нулевой потенциал поступает на Г-й вход 1-го элемента И-НЕ 30 и 1-й вход первого элемента ИЛИ 26. При поступлении нулевых сигналов на все входы первого элемента ИЛИ 26 на выходе данного элемента ИЛИ 26 и связанном с ним выходе 12 поиска с-го первого блока 2устанавливаются нулевые потенциалы,которые распространяются дальше в соответствии с графом связей ячеек.Пусть один источник перешел в воз 5бужденное состояние. На соответствующем входе 3 поиска периферийной ячейки появляется единичный потенциал.Достигнув рассматриваемой ячейки,единичный потенциал поступает через-й вход 3 на вход 9 поиска с-го второго блока 1. При поступлении единичного потенциала напервые входы элементов И 22, на вторых входах которого удерживаются также единичные потенциалы, на выходах элементов И 22устанавливаются единичные потенциалы.На выходах 16 т-го второго блока 1также устанавливаются единичные потенциалы, которые поступают на входы19 первых блоков 2. С 1-го входа 19поиска (на который поступил единичныйпотенциал) 1-го первого блока 2 (1 с =- 1,Й) единичный потенциал поступаетна й-й вход 1-го элемента И-НЕ 30, 25на выходе которого удерживается единичный потенциал, и на 1-й вход первого элемента ИЛИ 26, на выходе которого устанавливается единичный потенциал. С выхода первого элемента ЗОИЛИ 26 1-го первого блока 2 единичный потенциал поступает на выход 12поиска данного блока 2 и далее на1-й выход 6 поиска ячейки, В результате прохождения сигнала поиска через1;-й вход 3 ячейки на всех выходах 6данной ячейки устанавливаются единичные потенциалы, которые поступают ксмежным ячейкам коммутационной системы .По окончании процесса прохождения сигнала поиска в коммутационнойсистеме образуется дерево сигнальныхпутейпо цепям распространения, сигнала поиска, начинающееся на возбужденном источнике и оканчивающееся 45на входах всех занятых сигналом поис"ка данного источника приемниках информации,Пусть два источника перешли в возбужденное состОЯние и на данную Ячей Оку одновременно поступили сигналы поиска по двум входам 3. В этом .случаена выходах 16 поиска двух вторых блоков, 1, на входы 9 которых поступилисигналы поиска, устанавливаются единичные потенциалы. При этом на входы19 поиска с-го первого блока 2 поступают единичные потенциалы. С 1-го и3-говходов 19 с-го первого блока 2 единичные сигналы поступают соответственно на 1-й и з-й входы первого элемента ИЛИ 26, на выходе которого также устанавливается единичный потенциал, На всех выходах 6 поиска данной ячейки устанавливаются единичныепотенциалы, При этом сигналы поискаот каждого источника логически складываются на каждом выходе 6 даннойячейки, По окончании процесса прохождения двух сигналов поиска в коммутационной системе образуется двадерева сигнальных путей по цепям распространения;сигнала поиска со сливающимися ветвями, первое из которыхначинается на первом, а второе - навтором возбужденных источниках, Ветвидеревьев оканчиваются на входах приемников информации, занятых этими источниками,Рзссмотрим случай, когда в коммутационной системе,.образовано деревосигнальных путей по цепям распространения сигнала поиска, В рассматриваемой ячейке образованы сигнальные пути по цепям распространения сигналапоиска, начинающиеся на -м входе 3и оканчивающиеся на. всех выходах 6данной ячейки. Приемники информации,на которые поступили сигналы поиска,выставили на входы 8 фиксации соответствующих периферийных ячеек сигналыфиксации в виде единичных потенциалов. Пусть единичные потенциалы поступили на рассматриваемую ячейку одновременно через 1-й и ш-й входы 8сигнала Фиксации данной ячейки. Сигнальный путь по цепям распространениясигнала поиска в Е-м блоке 2 образованмежду 1-м входом 19 и выходом 12 поиска, а в ш-м блоке 2 - между и-м входом 19 (и = 1,1) и выходом 12 поиска,При этом 1-й выход 18 Фиксации 1-гоблока 2 подключен к а-му входу запрета п-й группы входов 21 запрета т-гоблока 2, а п-й выход 18 фиксацииш-го блока 2 подключен к 1-му входузапрета 1-й группывходов запрета 1-гоблока 2. С К-го и ш-го входов 8ячейки единичные потенциалы поступаютчерез входы 14 соответственно 1-го иш-го блоков 2 на (2 Е)-е входы элементов И-НЕ 30 данных блоков 2, В результате на всех выходах 1-го элементаИ-НЕ 30 1-го блока 2 и и-го элемента И-НЕ 30 ш-го блока 2 устанавливаются единичные потенциалы, Установление единичных потенциалов на всехвходах 1-го элемента И-НЕ 30 1 с-го блока 2 и и-го элемента И-НЕ 30 тп-го блока 2, а также наличие связей между входами и выходами этих элементов при 5 водит к возникновению гоночной борьбы между данными элементами И-НЕ 30, На .входе 1-го элемента И-НЕ 30 1-го блока 2 и и-го элемента И-НЕ 30 ш-го блока 2 стремятся установиться нулевые 10 потенциалы, запрещая друг другу прием сигнала фиксации. В результате гоночной борьбы на выходе одного из элемен,.ов И "НЕ 30, обладающего меньшей инерционностью и подавившего активность др тогс элемента И - НЕ 30, устанавлив,ы",тс;,: пулевой потенциал. С выхода 1-го -цемента И-НЕ 30 1-го первого блока 2 нулевой потенциал поступает на 1-й выход 18 Фикса.ции и вход 1-го 20 элемента НЕ 28, па выходе которого уста.навпвается единичный потенциал. Е;.иничн-,. потенциал устанавливается также ьа втором входе 1"го элемента И 29 н 1-и выходе О выбора с - го пер вого блока 2. Нулевой потенциал с 1-го выхода 18 и единичный потенциал с 1-го выхода 20 к-го блока 2 поступают оответственпо на 1-й вход 15 Фиксации и 1-й вход 17 сигнала выбора 301-го второго блока 1. С 1-го входа 7 с-го олока 1 единичный потенциал поступает на второй вход 1-го элемента ИЛИ 23 и на -й вход элемента ИГК-НЕ 24 на выходе которого устанав 3 35 лягается нулевой потенциал, С выхода элемента ИЛИ-НЕ 24 нулевой потенциал поступает на первые входы элементов ИЛИ 23, на вторых входах которых, кроме 1-го элемента ИЛИ 24, установ лены нулевые потенциалы. На выходе 1 го элемента. И 22 удерживается единичный потенциал, на выходах остальных элементов И 22 устанавливаются чулевые потенциалы, В результате этого на 1-м выходе 16 С - го блока 1 удерживается единичный потенциал, который поступает на 1 - й вход 19 1-го блока 2, на остальных выходах поиска С=го второго блока 1 устанавли ваются нулевые потенциалы, которые поступают на входы поиска соответствующих блоков 2, На выходе 12 поиска 1-го блока 2 удерживается единичный потенциал, а на выходах 12 остальных блоков 2 рассматриваемой ячейки: ус-танавливаются нулевые потенциалы. Одновременно с этим с 1-го входа 15 Фиксации -го второго блока 1 на 1-й вход элемента И-НЕ 25 поступает нулевой потенциал. На выходе элементаИ-НЕ 25 и связанном с ним выходе 1 Офиксации т-го второго блока 1 устанавливается единичный потенциал, которыи поступает на -й выход 5 фиксации ячейки, В результате образованияв ячейке сигнального пути по цепямраспространения сигнала Фиксации между 1-м входом 8 и -м выходом 5в данной ячейке настраивается информационный канал связи для передачи информационных сигналов с -го информационного входа 4 на 1 - й информационный выход 7 данной ячейки.По окончании процесса настройки информационного канала между возбужденным источником и одним из готовых к приему информации приемников в коммутационнойсистеме происходит стирание ветвейдерева сигнальных путей по цепям распространения сигналов поиска, по которым не проходит информационный канал. Все приемники информации, кромеприемника, который занят сигналомпоиска возбужденного источника, освобождаются. Формула изобретенияЯчейка коммутационной системы, со,цержащая по Г первых и вторых блоков коммутации, информационные входы вто. рых блоков коммутации являются инФормационными входами ячейки, первый блок коммутации содержит шесть элементов И-НЕ и два элемента И, причем выход первого элемента И-НЕ подключен к первому входу второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к (Й)-му входу первого элемента И-НЕ, Е - е входы первого и второго элементов И-НЕ являются соответственно первым и втор п входами фиксации первого блока коммутации, второй блок коммутации содержит два элемента И и элемент И-НЕ, выход которого является выходом фиксации второго блока коммутации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения пропускной способности и надежности в работе системы, в каждый первый блок коммутации введены Кэлементов И-НЕ, Гэлемента И, Е элементов НЕ и два элемента ИЛИ, причем 1-й вход (1=1,Г) первого элемента ИЛИ подключен к 1-му входу поиска первого блока коммутации и к Й-му входу 1-го элемента И-НЕ, выход первого элемента ИЛИ является выходом165483 11поиска первого блока коммутации, первый вход 1-го элемента И является 1-м инФормационным входом первого блока коммутации, выход 1-го элемента И подключен к 1-му входу второго элемента ИЛИ, выход которого является информационным выходом первого блока коммутации, второй вход 1-го элемента И подключен к 1-му выходу выбора перво -10 го блока коммутации и к выходу 1-го элемента НЕ, вход которого подключен к выходу 1-го элемента И-НЕ, к 1-му выходу Фиксации первого блока коммутации и к соответствующим входам элементов И-НЕ, причем вход 1-го элемента НЕ подключен к р-му входу я-го элемента И-НЕ (где э 1; э=1,Г; р=1, Х; з=тпой (1+р, с 1-й вход (с 1=Г+1, 22-1) 1-го элемента И-НЕ является а-и вхо дом запрета (а=О-Г) 1-й группы входов запрета первого блока коммутации, 2 Г-е входы элементов И-НЕ подключены тс входу Фиксации первого блока коммутации, в каждый второй блок коммутацин 25 введены 6-2 элемента И,элементов ИЛИ и элемент ИЛИ-НЕ, причем первые входы элементов И подключены к входу поиска второго блока коммутации, выход 1-го элемента И является 1-м выходом поиска второго блока коммутации, второй вход 1-го элемента И подключен к выходу 1-го элемента ИЛИ, пер- вые входы элементов ИЛИ подключены к выходу элемента ИЛИ"НЕ, второй вход35 31-го элемента ИЛИ подключен к 1-мувходу элемента ИЛИ-НЕ и к 1-му входувыбора второго блока коммутации, 1-йвход элемента И-НЕ является 1-м входом фиксации второго блока коммутации, входы поиска вторых блоков коммутации являются входамн поиска ячейки, каждый информационныи вход ячейкиподключен к одному информационномувходу каждого первого блока. коммутации, причем -й инФормационный входячейки подключен к 1-му информационному входу 1 с-го первого блока коммутации с,1,1 сщ 1,1; 1 с войт(с+1-1)входы фиксации, выходы поиска и инФормационные выходы первых блоков коммутации являются соответственно входами фиксации, выходами поиска и инФормационными выходами ячейки, 1-й выход поиска и 1-й вход выбора й-говторого блока коммутации подключенысоответственно к 1-му вхаду поискаи 1-му выходу выбора 1 с-го первогоблока коммутации, 1-й вход фиксациис-го второго блока коммутации подключен к 1-му выходу Фиксации 1 с-го пер"вого блока коммутации и к соответствующим входам запрета первых блоковкоммутации, причем 1-й вход фиксации-го второго блока коммутации подключен к а-му входу запрета 1-й группывходов запрета тп-го первого блока коммутацииа=1, д; , 1 1,Г; 1 сФтп;,з=тпос 1(1+а)е тп=пюс 1(й+1-1+а).1654833 Составитель С. АверьяноваГратилло Техред Л,ОлийныкКоррек Редакт Шеки Тираж 418венного комитета по и113035, Москва, Ж4/ бинат "Патент", г. Ужгород, ул арина, 10 оизводственно-издательс кш Заказ 1952ВНИИПИ Государ бретениямаушская на дписноеоткрытиям при ГКНТ СС