Устройство сопряжения однородной вычислительной системы

"цеп один участ саци сов. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-производственное объединение интегрированных микроэлектронных систем(56) Авторское свидетельство СССР В 758128, кл. 0 06 Р 3/04, 1978.Авторское свидетельство СССР М 1049894, кл.(3 06 Е 3/04, 1982.Авторское свидетельство СССР М 949650, кл. 0 06 Р 7/00, 1980,(54) УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ОДНОРОДНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и технике связи в частности к устройствам сопряжения однородной вычислительной системы, и может найти применение при построении узлов коммутации на сетях передачи дискретной информации. Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для сопряжения однородных модулей в параллельных вычислительных системах.Известно устройство для сопряжения вычислительных модулей воднородную вычислительную систему, содержащее блок управления, блок настройки и блок коммутации.Недостатком этого устройства является низкое быстродействие вычислительных систем, построенных на основе этого устройства, поскольку участки канала обмена типа 1709329 А 1 Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет изменения конфигурации связи в цепи произвольной длины, Эта цель достигается тем, что устройство содержит Н+1 блоков ввода информации, Н блоков вывода информации, три элемента ИЛИ, три элемента И, два элемента И-НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, группу элементов И-НЕ, два элемента задержки и сумматор единицы, При этом каждый блок ввода информации содержит элемент И-НЕ, элемент И и элемент НЕ, а каждый блок вывода информации содержит четыре элемента И-НЕ, два элемента И и два элемента НЕ. Отличие предложенного устройства от известного заключается во введении в него двух элементов И, группы Н элементов ИНЕ, третий элемент ИЛИ, второй элемент задержки и сумматор единицы, При этом в блоки ввода информации введен элемент НЕ, а в блоки вывода информации введены два элемента И, 1 ил." настраиваются последовательно за другим, причем входы и выходы этих ков "цепи" указываются прямой адре й с последующей дешифрацией адре Прямая адресация частей "цепи", составляющий один канал, связана с дополнительной загрузкой настраивающего модуля, поскольку он решает эту задачу с учетом текущего состояния всех устройств сопряжения, что снижает быстродействие систем.Известно устройство для сопряжения модулей вычислительной системы, содержа 1709329щее блок коммутации, блок настройки и блок управления.Недостатком этого устройства являются его ограниченные функциональные возможности, проявляющиеся в неспособности организации цепи, состоящей иэ функционально однородных модулей.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для сопряжения однородной вычислительной системы, содержащее (Н+1) блоков ввода информации, (Н - число направления связи); Н - блоков вывода информации, два элемента ИЛИ, два элемента И - НЕ, элемент И, элемент задержки.Недостатком этого устройства является невозможность формирования цепи с конфигурацией, отвечающей требуемым условиям.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем изменения в конфигурации связи в цепи произвольной длины.Устройство содержит (Н+1) блоков ввода информации, (Н - число направлений связи), Н - блоков вывода информации, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И-НЕ, первый элемент И, первый элемент задержки, при этом каждый блок ввода информации содержит элемент И-НЕ и элемент И, каждый блок вывода информации содержит с первого по четвертый элементы И-НЕ и первый и второй элементы НЕ. Причем 1-й (1=1, Н+1) вход контроля устройства подключен к(Н+2)-му входу элемента И-НЕ 1-го блока ввода информации, 1-й вход потенциала поиска устройства подключен к (Н+3)-му входу элемента И-НЕ 1-го блока ввода информации, 1-й выход квитирования поиска устройства подключен к выходу элемента и 1-го блока ввода информации,)-й выход потенциалов поиска устройства О=1, Н) подключен к выходу третьего элемента И-НЕ )-го блока вывода информации, )-й вход подтверждения поиска устройства подключен к)-му входу первого элемента ИЛИ и через второй элемент НЕ)-го блока вывода информации к первому входу четвертого элемента И-НЕ )-го блока вывода информации. Выход первого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами четвертых элементов И-НЕ блоков вывода информации. Выход элемента И-НЕ -го блока ввода информации соединен с 1-м входом первого элемента И-Н Е и с-ми входами элементов И-НЕ всех блоков ввода информации, кроме 1-го. Вход первого элемента задержки соединен с первым входом элемента И, а выход первого элемента задержки соединен с вторым входом первого 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 элемента И. Выход первого элемента И-НЕ )-го блока вывода информации соединен с )-ми входами первых элементов И-НЕ всех блоков вывода информации, кроме )-го, и через первый элемент НЕ с первым входом второго элемента И-НЕ )-го блока вывода информации, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И-НЕ )-го блока вывода информации, К первому входу последнего подключен выход четвертого элемента И-НЕ )-го блока вывода информации. В устройство введены второй и третий элементы И, элемент ИЛИ-НЕ, третий элемент ИЛИ, второй элемент задержки, сумматор, группа Н элементов И-НЕ. В каждый блок ввода информации введен элемент НЕ, а в каждый блок вывода информации введены первый и второй элементы И. Причем)-й информационный вход устройства соединен с )-м входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с информационным входом сумматора, )-й вход квитирования поиска устройства соединен с )-м входом элемента ИЛИ-НЕ и с (Н+1)-м входом первого элемента И-НЕ )-го блока вывода информации, )-й вход квитирования цепи устройства соединен с )-м входом второго элемента ИЛИ, к (Н+1)-му входу которого подключен выход первого элемента И, )-й информационный выход устройства соединен с выходом первого элемента И)-го блока вывода информации, первый вход которого подключен к выходу сумматора,)-й выход квитирования цепи устройства подключен к второму входу первого элемента И 1-го блока вывода информации и к выходу второгоэлемента )-го блока вывода информации, Выход обобщенного квитирования устройства и второй вход третьего элемента И соединены с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с (Н+1)-м входом потенциалов поиска устройства. Собственный информационный выход устройства подключен к выходу третьего элемента И. Выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента И, с входом суммирования сумматора и через второй элемент задержки с первыми входами вторых элементов и блоков вывода информации, )-й вход подтверждения поиска устройства соединен с вторым входом второго элемента И )-го блока вывода информации, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к третьему входу первого элемента И и к третьим входам четвертых элементов И-НЕ блоков вывода информации. Выход первого элемента И-НЕ соединен с первыми входами элементов И-НЕ группы, с первым входом первого элемента И и счетвертыми входами четвертых элементов И-НЕ блоков вывода информации. Выход элемента И-НЕ )-го блока ввода информации соединен с вторым входом )-го элемента И-НЕ группы и через элемент НЕ блока ввода информации с первым входом элемента И )-го блока ввода информации, Выход элемента И-НЕ (Н+1)-го блока ввода информации через элемент НЕ (Н+1)-го блока ввода информации подключен к первому входу элемента И (Н+1)-го блока ввода информации, выход которого соединен с (Н+1)-м входом первого элемента ИЛИ, )-й вход контроля устройства подключен к третьему входу)-го элемента И-НЕ группы, выход которого соединен с )-м входом второго элемента И-НЕ. Выход последнего подключен к вторым входам элементов и блоков ввода информации. Выход третьего элемента И-НЕ )-го блока вывода информации подключен к второму входу второго элемента И-НЕ)-го блока вывода информации, )-й выход подтверждения поиска подключен к выходу первого элемента НЕ )-го блока вывода информации,На чертеже показана функциональная схема устройства,Устройство содержит (Н+1) блоков 1 ввода информации. Н блоков 2 вывода информации, первый, второй элементы ИЛИ 3, 4 первый элемент И 5, элемент ИЛИ-НЕ 6, второй элемент И 7, первый элемент 8 задержки, первый элемент И-НЕ 9, группу из Н элементов И-НЕ 10, второй элемент И-НЕ 11, третий элемент И 12, третий элемент ИЛИ 13, сумматор 14 единицы, второй элемент 15 задержки,При этом каждый блок 1 ввода информации содержит элемент И-НЕ 16, элемент И 17, элемент НЕ 18.Каждый блок 2 вывода информации содержит первый элемент И-НЕ 19, элемент Н Е 20, второй элемент И-Н Е 21, третий элемент И-НЕ 22, четвертый элемент И-НЕ 23, элемент НЕ 24, первый и второй элементы И 25,26.Устройство содержит шину 27 входа потенциалов поиска, шину 28 входа контроля, шину 29 входа подтверждения поиска, шину 30 входа квитирования цепи, шину 31 входа квитирования поиска и информационные входы 32, шину 33 выхода квитирования поиска, шину 34 выхода подтверждения поиска, шину 35 выхода квитирования цепи, шину 36 выхода потенциалов поиска, выходную информационную шину 37, шину 38 выхода обобщенного квитирования и собственный информационный выход 39.Каждому устройству сопряжения соответствует один модуль однородной вычис 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лительной системы, а связи смежных устройств через информационные шины 32, 37, шины 27, 36 потенциалов поиска, шины 31, 33 квитирования поиска, шины 29, 34 подтверждения поиска и шины 30, 35 квитирования цепи соответствуют информационным связям модулей вычислительной системы.При этом первые Н направлений связи устройства сопряжения соответствуют смежным связям, а (Н+1)-е направление соответствует связи устройства сопряжения с собственным модулем.Таким образом, множество устройств сопряжения, объединенных указанными шинами по структуре информационных связей вычислительной системы, образует децентрализованную систему управления, в которой решается задача формирования цепи из модулей данной однородной вычислительной системы.Цепь представляет собой произвольную последовательность модулей, объединенных в линию или конвейер, Начало цепи устанавливается произвольно в любом модуле, а длина цепи определяется требуемым количеством объединенных модулей, Модуль может находиться в исправном состоянии или неисправном состоянии, Исправный модуль может быть свободен или занят. Задача формирования цепи решается на множест з исправных и свободных модулей. Неисправные и занятые модули исключаются из формируемой цепи, Отказ своего модуля фиксируется нулевым потенциалом на (Н+1)-й шине 28 контроля, кроме того, информационные связи модулей контролируются средствами аппаратного контроля (не показаны). Отказ )-ой Ц=1, Н) информационной связи модуля сопровождается формированием нулевого потенциала по соответствующей )-й шине 28 контроля, что вызывает отключение соответствующего входного блока устройства сопряжения.Рассмотрим работу устройства.Исправный модуль, инициирующий формирование цепи, включает на (Н+1)-м входе шины 27 единичный потенциал поиска, который при наличии разрешающего единичного потенциала на (Н+1)-входе шины 28 контроля и отсутствии единичных потенциалов поиска на остальных входах шины 27 включает элемент И-НЕ 16 (Н+1)-го блока 1 ввода информации, Нулевой потенциал с выхода (Н+1)-го элемента И-НЕ 16 инвертируется элементами И-НЕ 9 и включает элементы И-НЕ 10 при условии, если соответствующие смежные направления связи находятся в исправном состоянии и по ним не поступают потенциалы поиска, Для работы устройства достаОчна Выполнения указанных условий хотя бы по одному )-му Ц=1, Н) направлению, чта означает наличие )-го выходного направления из данного модуля или чта данный мо" дуль не является туг.иковым, Нулевой потенциал с выхода подключенного :-га эле - мента И-НЕ 10 иквертируется алеман гаги ,",. НЕ 11 и включает (Н+1)-Й элемент Х ,7, второй вход которого поддерживается В единичном состоянии Н+1)-м элементам НЕ 18. На выходе (Н+1)-го элемента И 1;" формируется единичный поенциал квити рования поиска, который по Н+1)-му Выходу шины 33 поступает на н+1)-й 4 вход элемент.= ИЛИ 3 и с его выхода поступает на -й Вход элемента И-НЕ 23 )-го блока 2 вывода информации.На вторые Входы указанных элементсв поступает единичный потенциал с Выхода элемента И-НЕ 9, а на третьи и четвертые входы поступают единичные потенциалы с выходов элементов НЕ 24 л элемента ИЛИНЕ 6 соответственна при уславли атсутс-.- вия потенциалов подтверждения поиска г.г шине 29 и квитирования поиска по:.и 8 31, Элементы И-НЕ 35 включаются, нулевые потенциалы с их выходов инвертируются элементами И-НЕ 22 и по шике 35 Вь;вода потенциалов поиска транслируются В смежные устройства, Потенциал поиска поступает в смежное устройство па шине 27 Ввода потенциала поиска, Элементы И-НЕ 1 с с обратными связями образуют мкагаустайчивый триггер, который пропускае- кг Вь:- хад только один пат 8 нциал поиска множества входных потенциалов поиска при условии исправного состояния данного входного направления и соответствующего данному устройству модуля.Дальнейшая работа устройства аналогична работе его в случае инициализации цепи. Отличие заключается в там, что потекциал квитирования поиска с выхода )-га элемента И 17, подключенного )-го входного блока 1, транслируется по )-Й шине 33 квитирования поиска в предшествуюшее устройство формируемой цепи, Эти сигкалы поступают в данное устройства па шине 3".ввода квитирования поиска, включают элемент ИЛИ-НЕ 6 и подаются на входы соответствующих элементов И-НЕ 19 выходных блоков 2,Элементы с обратными связями абразуот многоустойчивый триггер, который пропускает на выход толька один потенциал витирования поиска из числа всех посту 1 ивших. Пропущенный)-м элементом И-НЕ 9 потенциал квитирования восстанавлива,ся /-м элементом НЕ 20, транслиауется в последующее смежное устройстве по )-Й шик 834 вь;хода падтверждеия поиска. Тем самым обеспечивается целенаправленное ьармиаавание цепи В наг-авлении мавуля катарык не явгяется тупиковым.Если модуль ка этапе паис:а оказался - плкавым, то на Выхадезлемента И-НЕ 11,р4 раз 1 к ку. евайОте. циал,3,3 ь й заблакиаует Йь,.а чу пате ььиалав Витир"Вания поиска и тесамым паедотВ- ратит Выдачч потенциалов подтвеаждения поиска В тгпикавый мадь, Если модуль оказался нетуп,лкавым, та подключен ыи ПОТ 8 КЦИал паисВ В Нем гаанСфармиРуетСя згементам И;7 в потенциал квитиравания поиска,:атарьпй Обоатным ходом транслиач 81-Г:;.1 В П ае ВШ ЕствчЮГЦ 88 УГ ТпайРТВО гдеОаксфармЛруется элементами И-л Е а и НЕ Ог 1 патеакал павтве"ждения палска л вновь направляется В Вь;бранное элем "1 .;тоц И НЕ 19 1 страйства паследую - цега ма,".для:епи, (раме того, потенциал г,В 14 т 4 равакия поиска, паап,"шенкыЙ -м элена -Й шине 36 будет поддерживаться поте- ц 4 алом паг - В-рхдения паис а формируемым ,-м элементам НЕ 20. Если данное 1-8 награвлекие ке годдерживается потекциалам подтверждения поиска. та выходной потенциалл поиска будет зябла;и Оа Ван нулевым патекцлалом с выхода элеменга ИЛИ-НЕ 5, освобождая тем самым те смежные устройства, которые были охвачены поискам, но ке вошли в формируемую цепь.Таким образом, волка поиска, псзтагна распоастоаняясь из устройства - инициатора цепи па всем устройствам, Выявляет на каждом этапе те устройства, которье свободны и ке являются туплкавымл, выбирает орко из них, Включает ега в формируемую цепь и начлнает новый этап, процесс формирования ц 8 пи или канВейера однородных мг,.уэеи завершается В том случае, если на ОЧЕРЕДНам Эта г 8 ВСЕ ОПРаШИВаЕМЬ 8 УСтРОйства будут заняты или Оудут тупикаВыми. В агам случае на выходе злемекта ИЛИ-НЕ 6 паследнега устройства, вхсдящега в цепь, будет сформирован единичньй потенциал, каторьи вкл.очит элемент И 5. Элемент 15 задержки необходим для исключения срабатывания элемента И 7 Во Время переходного процесса ааспростракения пат 8 нциала поиска па нетупикаВым ус;Оайствам. Величина задержки элемента 8 должна бь:ть че менее, чем суммарное время рэспространекия потенциала поиска впоследующее устройство и ответного квитирования поиска,Единичный потенциал с выхода элемента И 5 поступает на элемент ИЛИ 4 и с его выхода через элемент 15 задержки на управляющие входы )-го элемента И 26 блоков 2 вывода информации, На информационные входы этих элементов поступают входные потенциалы подтверждения поиска шине 29. Таким образом, сформированный элементом И 5 единичный потенциал квитирования цепи обратным ходом, зафикси рованным потенциалами г:одтверждения поиска, транслируется по цепи в устройство - инициатор цепи, где включается элемент И 7, и на его выходе формируется единичньй потенциал обобщенного квитирования. Этот потенциал по шине 38 поступит в соответствующий модуль, информируя его о завершении формирования цепи изустройств, наме;енных потенциалами подтверждения поиска.Кроме того, сформированный элементом И 5 сигнал квитирования цепи через элемент ИЛИ 4 поступает на вход суммирования единицы сумматора 14, На выходе сумматора 14 формиоуется единичный код, который через элемент И 25 транслируется по)-й шине 37 в предшествующее устройство цепи, помеченное выходным потенциалом квитирования )-й цепи 35. На информационном входе 32 предшествующего устройства цепи появляется единичный код, который через элемент ИЛИ 13 поступает на информационный вход сумматора 14.При наличии потенциала квитирования цепи на выходе элемента ИЛИ 4 в данном устройстве принятый код увеличиваемся сумматором 14 на единицу и транслируется в следующее устройство по напоавлению квитирования цепи. В итоге одновременно с появлением потенциала обобщенного квитирования на шине 38 начального устройства сформированной цепи на собственном информационном выходе 39 устройства будет зафиксирован код длины сформированной цепи (конвейера). Модуль - инициатор формирования цепи, имеет возможность оценить длину сформированной цепи с требуемой, Если сформированная цепь по длине удовлетворяет необходимым требованиям, то в сформированной . цепи модулей организуется вычислительный процесстипа конвейера, в противном случае сформированная цепь разрушается путем обнуления собственного потенциала поиска на (Н+1)-й шине 27 устоойства начала цепи, и модуль - инициатор имеет возможность заново повторить процесс формирования цепи.40 45 50 55 5 10 15 20 25 30 35 Формула изобретения 1. Устройство сопряжения однородной вычислительной системы, содержащее Н+1 блоков ввода информации (Н - число направлений связи), Н блоков вывода информации, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы И-НЕ, первый элемент И и первый элемент задержки, при этом каждый блок ввода информации содержит элемент И-НЕ и элемент И, каждый блок вывода информации - с первого по четвертый элементы И-НЕ и первый и второй элементы НЕ, причем 1-й (=1, Н+1) вход контроля устройства подключен к (Н+2)-му входу элемента И-НЕ -го блока ввода информации, -й вход потенциала поиска устройства подключен к (Н+3)-му входу элемента И-НЕ 1-го блока ввода информации, 1-й выход квитирования поиска устройства подключен к выходу элемента И 1-го блока ввода информации, )-й выход потенциалов поиска устройства Ц=1, Н) подключен к выходу третьего элемента И-НЕ )-го блока вывода информации, )-й вход подтверждения поиска устройства - к)-му входу первого элемента ИЛИ и через второй элемент НЕ )-го блока вывода информации к первому входу четвертого элемента И-НЕ )-го блока вывода информации, выход первого элемента ИЛИ соединен с вторыми входами четвертых элементов И-НЕ блоков вывода информации, выход элемента И-НЕ 1-го блока ввода информации - с-м входом первого элемента И-НЕ и с 1-ми входами элементов И-НЕ всех блоков ввода информации, кроме 1-го, вход первого элемента задержки соединен с первым входом первого элемента И, а выход первого элемента задержки - с вторым входом первого элемента И, выход первого элемента И-НЕ )-го блока вывода информации соединен с )-ми входами пеовых элементов И-НЕ всех блоков вывода информации, кроме)-го, и через первый элемент НЕ с первым входом второго элемента И-НЕ )-го блока вывода информации, выход которого подключен к первому входу третьего элемента И-НЕ )-го блока вывода информации, к первому входу которого подключен выход четвертого элемента И-НЕ )-го блока вывода информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем изменения конфигурации связи в цепи произвольной длины, в него введены второй и третий элементы И, элемент ИЛИ-Н Е, третий элемент ИЛИ, второй элемент задержки, сумматор, группу Н элементов И-НЕ, при этом в каждый блок ввода информации введен элемент НЕ, а в каждый блок вывода информации - первыйи второй элементы И, причем )-й информационный вход устройства соединен с )-м входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И и с информационным входом сумматора, )-й вход квитирования поиска устройства соединен с )-м входом элемента ИЛИ-НЕ и с(Н+1)-входом первого элемента И-НЕ )-го блока вывода информации, )-й вход квитирования цепи устройства соединен с )-м входом второго элемента ИЛИ, к (Н+1)-му входу которого подключен выход первого элемента И, )-й информационный выход устройства - с выходом первого элемента И)-го блока вывода информации, пер. вый вход которого подключен к выходу сумматора,)-й выход квитирования цепи устройства подключен к второму входу первого элемента И и к выходу второго элемента И )-го блока вывода информации, выход обобщенного квитирования устройства и второй входтретьего элемента И соединены с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с (Н+1)-м входом потенциалов поиска устройства, собственный информационный выход устройства подключен к выходу третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента И, с входом суммирования сумматора и через второй элемент задержки с первыми входами вторых элементов И блоков вывода информации,)-й вход подтверждения поиска устройства соединен с вторым входом второго элемента И )-го блока вывода информации, выходэлемента ИЛИ-НЕ подключен ктретьему входу первого элемента И и к третьим 5 входам четвертых элементов И-НЕ блоковвывода информации, выход первого элемента И-НЕ соединен с первыми входами элементов И-НЕ группы, с первым входом первого элемента И и с четвертыми входами 10 четвертых элементов И-НЕ блоков выводаинформации, выход элемента И-Н Е )-го блока ввода информации соединен с вторым входом )-го элемента И-НЕ группы и через элемент НЕ блока ввода информации с пер вым входом элемента И )-го блока вводаинформации, выход элемента И-НЕ (Н+1)-го блока ввода информации через элемент НЕ (Н+1)-го блока ввода информации подключен к первому входу элемента И (Н+1)-го 20 блока ввода информации, выход которогосоединен с (Н+1)-м входом первого элемента ИЛИ, )-й вход контроля устройства подключен к третьему входу)-го элемента И-НЕ группы, выход которого соединен с )-м вхо дом второго элемента И-НЕ, выход которогоподключен к вторым входам элементов И блоков ввода информации, выход третьего элемента И-НЕ)-го блока вывода информации подключен к второму входу второго эле- ЗО мента И-НЕ)-го блока вывода информации,)-й выход подтверждения поиска подключен к выходу первого элемента НЕ )-го блока вывода информации.13 1709329 14 28 Заказ ф Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 од, ул.Гагарина, 10 27 33 Составитель В. Сычев эктор С. Лисин Техред М,Моргентал Корректор Т, Малец