Устройство для сопряжения устройств ввода-вывода с цвм

Союз Советских Социалистических Респубпик(22) Заявлено 280574 (21) 2029487/18-24 а 06 Р 3/04 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 250580(5 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ УСТРОЙСТВ ВВОДА-ВЫВОДА С ЦВМИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для подключения различных устройств ввода - вЫвода к каналу циф ровой вычислительной машины,Известно устройство, используемое в составе многоканальной системы обработки информации и позволяющее подключать к каналу одной цифровой вычислительной машины (ЦВМ) канал другой ЦВМ. При этом каналы двух разных ЦВМ по отношению друг к другу выступают в качестве устройств ввода- вывода (УВВ) Ц, Однако это устройство не может быть использовано при различии интерфейсов ввода-вывода и Форматов данных каждого из каналов.Известен также коммутатор магнитных дисков, предназначенный для организации обмена информацией канала ЦВМ с накопителямина сменных магнитных дисках, Коммутатор содержит блок связи с ЦВМ, предназначенный для фор 25 мирования сигналов связи с ЦВМ и соединенный двухсторонней связью с блоком буферов слога, осуществляющим согласование скорости обмена накопителей с пропускной способностью,устройств ЦВМ, Блок буферов слога также связан дву.; - ,торонней связью с блоком регистров- сдвигателей, обрабатывающим управляющую информацию и преобразующим форматы обмениваемых данных, Накопители на сменных магнитных дисках подключены к коммутатору через блок связи с накопителями вход которого соединен с блоком связи с ЦВМ, а выход - с блоком регистровсдвигателей. Организует работу всего коммутатора блок управления 2.Недостатками этого устройства являются невозможность его использования для подключения к ЦВМ различных типов УВВ и организация обмена информацией массивами фиксированной длины, что приводит к непроизводительным затратам времени при работе апп ар ат уры.Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, позволяющее управлять обменом между различными УВВ и ЦВМ без прерывания работы программы-диспетчера во время передачи, К этому устройству може: быть подключено до 256-ти внешних устройств, однакоформат информации и последовательность сигналов,передаваемых в ЦВМ,одинаков цля всех УВВ. Устройствосодержит два буферных регистра, одиниэ которых связан с ЦВМ, а другойс одним иэ участвующих в текущиймомент времени в обмене УВВ, причемвходы обоих регистров подключенык выходам преобразователя Форматовцанных, С ЦВМ соединен также своимвходом регистр адреса УВВ, служащийдля приема адреса УВВ, с которым должен производиться обмен информацией.Кроме того, в составе устройстваимеются регистр команд УВВ, блок длясравнения адресов, регистр словасостояния устройст ва, управляющийблок, шина для обмена управляющейинформацией с УВВ, а также шины дляприема информации из УВВ и для передачи информации в УВВ 31.Существенными недостатками известного устройства являются отсутствиережима цепочки данных, что снижаетэффективность работы ЦВМ с УВВпоямого доступа (например, с накопителями на магнитных дисках), программная, с использованием прерываний, организация режима цепочки команд, Такая организация режима цепочки команд при обмене с УВВ,имеющими непрерывную вы со кую скорост ьносителя, приемлема только для ЦВМвысокого быстродействия, посколькуЦВМ с малым быстродействием не будетуспевать обрабатывать прерывания завремя, отведенное на смену командыканала и У 1 травляющего слова.Кроме того, невозможность по,цключения к ЦВМ с помощью одногоустройства сопряжения устройств ввода-вывода, имеющих различные ингер-,Фейсы в эода-вывода, ограничивает возможности использования новых перспективных УВВ в составе комплексовобработки информации, построенных наоснове ЦВМ, выпускающихся серийно.Цель изобретения - расширениеФун кцион альных воэможностей устройства сопряжения устройств вводавывода с ЦВМ путем обеспечения возможности подключения УВВ с различными интерфейсами ввода-вывода присохранении пропускной способностиканала обмена информацией,Поставленная цель достигаетсятем, что в предлагаемое устройстводополнительно введены блок для прямого доступа в память,. блок для управления обменом с каналом ЦВМ,блокдля управления обменом с УВВ, блокдля хранения команд УВВ, регистркоманд канала, счетчик адреса регистр байта состояния УВЭ, регистрошибок, реверсивная информационнаяшина, шина адреса, режимная шина,а также шины для запро.-.а управляющейинформации, для запроса данных идля приема команд УВВ, Выход первого буферного регистра соединен с кан алом ЦВМ через реверсивную информацион ную шин у, свя з ан ную т акжс с первым информационным входом преобразователя Форматов данных и с входом регистра команд канала, Второй выход управляющего блока подсоединен к управляющему входу блока для пр ямо го 1 доступа в память, первый и второй инФормационные входы которого связаны с первым выходом счетчика адреса и со вторым выходом регистра адресаУВВ соответственно, Управляющий входрегистра адреса УВВ подклю 1 ен к первому выходу блока для управления обменом с каналома третий выход - к15 первому информационному входу регистра слова состояния устройства. Первый выход регистра адреса УВВ подсоединен также к первому входу блокадля сравнения адресов, второй вход которого соединен с УВВ через шину для приема информации иэ УВВ, подключенную также ко второму информационному входу преобр:зователя Форматов данных и к информационному входу регистра байта состояния УВВ, Выход блока цля сравнения адресов связан с первым входом блока для.управления обменом с УВВ. Второй вход управляющего блока, второй управляющий вход преобразователя Форматов данных и управляющие вхоп 1 второго буферного регистра и регистра ошибок подсоединены к первому выходу блока для управления обменом с УВВ. Второй и третий входы блока для управления обменом с УВВ, который подключен к УВВ через шину для обмена управляющей информацией с УВЗ соединены, соответственно, с первым выходом регист - ра байта состояния УВВ и вторым вь 1 хо О дом регистра команд УВВ. Второй ин -Формационный вход регистра слова состояния устройства связан со вторым выходом счетчика адреса, управляющий вход которого, а также управляк 1 щий вход блока для хранения комачд УВВ подсоединены к первому выходу управляюще го бл эка, Ин формационные входы блока для хранения команд УВВ и счетчика адреса подсо "динены к каналу через шину для приема команд УВВ, Выход блока для хранения команд УВВ подключен к информационному входу регистра команд УВВ. Третий, четвертый и пятый выходы управляющего блока связаны, соответственно,. с первым 55 входом блока для управления обменомс каналом подсоединенного к каналу через шину для запроса данных с четвертым входом блока для управления обменом с УВВ и с первым управляющим входом регистра оманд УВВ. Третий вход управляющего блока, соединенного с каналом через режимную шину, подключен ко второму выходу блока для управления обменом с каналом.Третий выход регистра команд УВВсвязан с третьим информационным входом второго буферного регистра,Третий и четвертый информационныевходы регистра слова состояния устройства подсоединены, соответственно, ко второму выходу регистра байтасостояния УВВ и к выходу регистра 5ошибок, соединенного своим информационным входом с третьим выходомблока для управления обменом с каналом. Выход регистра слова состояния устройства подключен ко второмуинформационному входу первого буферного регистра, управляющий вход которого связан с четвертым выходомблока для управления обменом с каналом. Второй и третий входы блока для 15управления обменом с каналом подсоединены к выходу регистра команд канала и к третьему выходу преобразователя форматов данных соответственно. Второй и третий выходы блока 2 Одля управления обменом с УВВ соединены, соответственно, со вторымуправляющим входом регистра командУВВ и с управляющим входом регистрабайта состояния УВВ. Первый выходблока для прямого доступа в памятьсвязан с каналом через шину длязапроса управляющей информации, авторой - через шину адреса.Такое устройство имеет более широкие функциональные воэможности,30поскольку оно дает аппаратные средства для подключения к каналу ЦВМустройств ввода-вывода с различнымиинтерфейсами, ввода-вывода, а такжеблагодаря аппаратурной реализации 35режимов цепочки команд и цепочкиданных при управлении обменом с высокоскоростными УВВ.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. 40Устройство для сопряжения устройств ввода-вывода с ЦВМ содержитшину 1 для запроса управляющей информации, блок 2 для прямого досту-.па в память, шину 3 адреса, управляющий блок 4, преобразователь 5форматов данных, счетчик б адреса,регистр 7 адреса УВВ, регистр 8 словасостояния устройства, второй буферный регистр 9, блок 10 для сравненияадресов, шину 11 адреса УВВ, блок12 для управления обменом с каналом,первый буферный регистр 13, регистр14 ошибок, шину 15 для запроса данных, регистр 16 команд канала,реверсивную информационную шину 17, шину 5518 для приема информации из УВВ, регистр 19 байта состояния УВВ, блок 20для управления обменом с УВВ, шину21 для передачи информации в УВВ,регистр 22 команд УВВ, блок 23 для цОхранения команд УВВ, шину 24 дляприема команд УВВ, режимную шину 25и шину 26 для обмена управляющейинформацией с УВВ. Устройство включено между каналом 27 цифровой вычислительной машины и устройствами28 авода-вывода.Работа ЦВМ с УВВ через устройствосопряжений осуществляется по программе канала. Выход на выполнение этойпрограммы осуществляется при выполнении стартовой команды обращения кустройству сопряжения, Программа ка"нала представляет собой одну илинесколько команд УВВ, чередующихсяс управляющими словами, которые задают границы обмена для данной команды.В программе канала вместе скомандами УВВ хранятся признаки, которые задают тот или иной режим работы устройства при выполнении соответствующей команды УВВ,Выполнение команды УВВ через устройство сопряжения осуществляетсяв два этапа. На первом этапе устройство сопряжения взаимодействует сканалом ЦВМ,подготавливая всюнеобходимую информацию для выполнения команды УВВ. На втором этапепроисходит взаимодействие устройствасопряжения с УВВ и каналом для выполнения этой команды.Работа устройства сопряжения начинается с выдачи каналом 27 на реверсивную информационную шину 17кода стартовой команды, который заносится в регистр 16 команд канала,При этом по шине 11 адрес УВВ поступает в регистр 7. Затем канал 27 выдает по шине 15 для запроса данныхсигнал в блок 12 для управления обменом с каналом, По этому сигналублок 12 выдает по шине 15 в канал27 сигнал о занятости или незаня- .тости устройства. В случае, когдаустройство свободно, блок 12 вырабатывает сигнал, поступающий в управляющий блок 4, который разрешаетработу блока 2 для прямого доступав память. Блок 2 запрашивает канал27 по шине 1 для запроса управляющейинформации и одновременно выдает нашину 3 апрес,. по которому канал 27читает информацию и выдает ее на шину 24 для приема команд УВВ, предва-.рительно послав сигнал по режимнойшине 25 в управляющий блок 4.Приэтом для формирования адреса блок 2для прямого доступа в память использует адрес, поступающий из регистра7 адреса УВВ по разрешающему потенциалу из управляющего блока 4,По сигналу приема из управляющегоблока 4 информация с шины 24 дляприема команд УВВ принимается в счетчик б адреса, Содержимое счетчикаявляется начальным адресом программыканала. После этого управляющийблок 4 вновь разрешает работу блока2 для прямого доступа в память, который выдает на шину 3 адреса начальный адрес программы канала изсчетчика б. По этому адресу канал27 читает из памяти ЦВМ признакии код команды УВВ и выдает их на, шину 24 для приема команд УВВ. Управляющий блок 4 организует прием инФормации с этой шины в блок 23 для хранения команд УВВ, а затем оттуда передает ее в регистр 22 команд УВВ, После этого управляющий блок 4 посылает сигнал в блок 20 для управления обменом с УВВ. По этому сигналу блок 20 производит выборку УВВ, передает ему команду и обеспечивает ее выполнение. Одновременно с этим блок 4 производит увеличение содержимого счетчика адреса б на единицу, в результате чего в счетчике адреса получается адрес управляющего слова для переданной команды, После 15 этого управляющий блок 4 вырабатывает сигнал, который поступает по режимной шине 25 в канал 27 и устанавливает там границы обмена согласно управляющему слову канальной програм мы. Необходимый для этого адрес управляющего слова поступает из счетчика б адреса через блок 2 для прямого доступа в память по шине 3 ацреса а режим ввода-вывода опраши 25 вается каналом 27 в блоке 4 посре,цством режимной шины 25. Информация, определяющая режим обмена, поступает в управляющий блок 4 из регистра 22 команд УВВ.После того, как канал готов к обмену данными, т,е. новые границы обмена установлены, он выдает по режимной шине 25 сигнал, поступающий в управляющий блок 4. После этого управ. ляющий блок 4 снова изменяет содержимое счетчика б адреса, увеличивая его на единицу и получая тем самым в счетчике б адрес следующей команды УВВ, разрешает работу блока 2 для прямого доступа в память при нали чии признака цепочки команд в регистре 22 команд УВВ для получения следующего кода команд УВВ, настраивает преобразователь 5 форматов данных на соот вет ст вуюший режим обмена и разрешает работу блока 12 для управления обменом с каналом.При выводе блок 12 для управления Обменом с каналом посылает запросы по шине 15 для запроса данных в канал 27, в ответ на которые из канала по шине 17 в преобразователь 5 форматов данных поступают символы,цанных. При заполнении преобразователя 5 из него в блок 12 поступает сигнал, по которому прекращается Формирование запросов. Управляющий блок 4, получив иэ блока 12 для управления обменом с каналом сигнал о заполнении преобразователя 5 форматов данных, инициирует выдачу байто в и з преобразователя 5 на шину 21 для передачи информации в УВВ через второй буферный регистр "., по управляющим сигналам из блока 20 для управленияобменом с УВВ.При вводе байты с шины 18 дляприема информации из УВВ поступаютв преобразователь 5 форматов данныхпо управляющим сигналам из блока 20для управления обменом с УВВ,По мерепоступления байтов данных преобразователь 5 посылает управляющие сигналыв блок 12, который организует выдачу символов иэ преобразователя 5через первый буферный регистр 13 пореверсивной информационной шине 17в канал 27,Прием следующей команды УВВ,упомянутый выше, осуществляется с шины 24 в блок 23 для хранения командУВВ одновременно с выполнением текущей команды УВВ. Управляющий блок4 разрешает передачу следующей команды в регистр 22 и ее выполнениепод управлением блока 20 при двухусловиях: при окончании текущей команды и при наличии в блоке 23 кодаследующей команды в цепочке.Как уже отмечалось выше, блок 20для управления обменом с УВВ обеспечивает выборку УВВ, передачу емукоманды и выполнение этой команды,Этим определяется второй этап выполнения команды УВВ.Блок 20 начинает свою работу посигналу из управляющего блока 4,когда адрес УВВ и код команды дляпередачи ему были заготовлены. Приэтом для команд обмена, пока происходит начальная выборка УВВ, управляющий блок 4 подготавливает блокнотустройства и канал к обмену данными.Время готовности канала определяетсясамим каналом и не должно быть большепромежутков времени от момента начала работы блока 20 до поступлениязапросов от УВВ. Взаимосвязь с УВВосуществляется блоком 20 с помощьюшины 2 б для обмена управляющей информацией с УВВ, шины 21 для передачиинформации в УВВ и шины 18 для приема информации из УВВ. Информацияпо шине 21 или по вне 18 поступаетв соответствии с идентификаторамина шине 26, которь 1 е выдаются в определенной последовательности,Во время выборки по адресу, выда -ваемому из регистра 7 адреса УВВ через второй буферный регистр 9 на шину 21, находится УВВ и в него передает ся код команды и з реги стра 22,Сбои, возникающие при начальной выборке, Фиксируются в регистре 14ошибок, Сюда же заносятся сбои, воэ -никающие при взаимодействии устройства сопряжения с каналом, При возникновении сбойной ситуации блок 20или блок 12 прекращает дальнейшеевыполнение команды и формирует словосостояния устройства (ССУ),В процессе начальной выборки вблоке 10 для сравнения адресов про 736083 10изводится сравнение адреса, . посылаемого в УВВ из регистра 7, с адресом, поступающим от этого УВВ,При отсутствии сбоев блок 20 после начальной выборки ожидает от УВВпоступления запросов на байты данных, При этом канал и устройство сопряжения должны быть готовы к обмену,.Байты данных поступают в преобразователь 5 форматов данных или выдаются из него псд управлением блока 20,Обмен может з акан чи ват ься по инициативе канала или УВВ. В первом случае сигнал окончания обмена поступает из канала через управляющий блок4 в блок 20, который прекращаетвзаимодействие с УВВ, принимает отнего в регистр 19 байта состоянияуВВ конечный байт состояния и формирует ССУ с помощью управляющегоблока 4 в регистре 8,Во втором случае УВВ само присылает конечный байт состояния, по которому формируется ССУ в регистре 8.Когда ССУ сформировано, управляющий блок 4 через блок 12 сообщаетканалу 27 об окончании выполненияпрограмм канала. При выполнениицепочки команд ССУ форируется после выполнения последней команды вцепочкеВ регистре 8 слова состояния устройства собирается вся информация, имеющая отношение к процессувыполнения команды в момент ее окончания. Эта информация хранится врегистре 19 байта состояния УВВ, врегистре 14 ошибок, в регистре 7адреса УВВ и в счетчике 6 адреса.ССУ выдается по специальной команде, которая поступает в устройство сопряжения из канала 27. Кодэтой команды, подобно коду стартовой команды, принимается в регистр16. Блок 12 дешифрирует ее и выдаетсигнал в управляющий блок 4. По этому сигналу блок 4 и блок 12 разрешает посимвольную выдачу иэ регистра8 слова состояния устройства по реверсивной информационной шине 17 вканал 27 через первый буферный регистр 13.Испытания данного устройства сопряжения показали, что оно позволяетподключать к цифровой вычислительноймашине, имеющей определенный интер=фейс ввода-вывода, устройства вводавывода,. имеющие другой интерфейс, сиспользованием всех возможностейэтих УВВ.Созданное на основе описанногоизобретения устройство для сопряженияселекторного канала ЦВМ Минск с устройствами ввода-вывода ЕС ЭВМпозволяет подключить к ЦВИ1 Минскболее совершенные УВВ,в том. числе и накопители на магнитных дисках, беэ внесения измененийв ЦВМ, что приводит также к повышению комплексной эффективности, 10 15 20 25 30 35 45 50 55 60 продлению сроков эксплуатации и более полному использованию ресурсовсерийно выпускаемых ЦВЫ. Формула изобретения Устройство для сопряжения устройств ввода-вывода с ЦВМ, содержащее управляющий блок, первый выход которого подключен к управляющему входу регистра слова состояния устройства, преобразователь форматов данных, первый управляющий вход которого связан со вторым выходом управляющего блока, первый выход преобразователя форматов данных подсоединен к . первому информационному входу первого буферного регистра, а второй к первому информационному входу второго буферного регистра, выход которого соединен с шиной для переда - чи информации в устройство ввода- вывода, ре ги стр адреса устройст ва ввода-вывода, подключенный своим информационным входом к каналу цифровой вычислительной машины через шину адреса устройства ввода-вывода,первый выход регистра адреса устройства ввода-вывода связан со вторым информационным входом второго буферного регистра, первый вход управляющего блока связан с первым выходом регистра команд устройства ввода-вывода, блок для сравнения адресов,шину для приема информации из устройства ввода-вывода и шину для обмена управляющей информацией с устройством ввода-вывода, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок для прямого доступа в память, блок для управления обменом с каналом, блок для управления обменом с устройством ввода-вывода, блок для хранения команд устройства ввода-вывода, регистр команд канала, счетчик адреса, регистр байта состояния устройства ввода-вывода, ре ги стр ошибо к, реверсивная информационная шина, шина для запроса управляющей информации, шина для запроса данных, шина адреса, режимная шика и шина для приема команд устройства ввода-вывода, причем выход первого буферного регистра соединен с кан алом через ре вер си вную информационную шину, связанную также с первым информационным входом преобразователя форматов данных и с входом регистра команд канала, второй выход управляющего блока подсоединен к управляющему входу блока для прямого доступа в память, первый и второй информационные входы которого связаны с первым счетчиком адреса и со вторым выходом регистра адреса устройст в а э эсда-вывода соот вет ст венно, управляющий вход регистра адресаустройства ввода-вывода подключен к первому выходу блока для управления обменом с каналом,- а третий выход - к первому информационному входу регистра слова состояния устройства, первый выход регистра адреса устройства ввода-вывода подсоединен также к первому входу блока для сравнения адресов, второй вход которого соединен с устройством ввода.-вывода через шину для приема информации иэ устройства ввода-вывода,псдключенную также ко второму информационному входу преобразователя Форматов данных и к информационному входу регистра байта состояния устройства ввода-вывода, выход блока для сравнения адресов связан с первым входом блока для управления обменом с устройством ввода-вывода, второй вход управляющего блока, второй управляющий вход преобразователя Форматов данных и управляющие входы второго буферного регистра и регистра ошибок подсоединены к первому выходу блока для управления обменом с устройством ввода-вывода второй и третий входы блока для управления обменом с устройством ввода-вывода, который подключен к устройству ввэдавывода через шину для обмена управляющей информацией с устройством ввода-вывода, соединены, соответственно, с первым выходом регистра байта состояния устройства ввода-вывода и вторым выходом регистра команд устройства ввода-вывода, второйинформационный вход регистра слова состояния устройства связан со вторым выходом советчика адреса, управ.ляющий вход которого, а также управляющий вход блока для хранения команд устройства ввода-вывода подсоединены к первому выходу управляющего блока, информационные входы , блоха для хранения команд устройства ввода-вывода и счет чика адреса подсоединены к каналу терез шину для приема команд устройства ввода-вывода, выход блока для хранения команд устройства ввода-вывода подключен к информационному входу регистра команд устройства ввода-выводатретий, четвертый и пятый выходы управляюще-го блока связаны, соответственно, с первым входом блока для выправления обменом с каналом, подсоединенного к каналу через шину для запроса данных,с четвертым входом блока дляуправления обменом с устройствомввода "Вывода и с пер вым управляющимвходом регистра команд устройстваввода-вывода, третий вход управляющего блока, соединенного с каналом через режимную шину подключен ко второму выходу блока для управленияобменом с каналом, третий выход регистра команд устройства ввода-вывоца связан с третьим информационнымвходом второго буферного регистра,третий и четвертый информационныевходы регистра слова состояния устройства подсоединены, соответственно ко второму выходу регистра байтасостояния устройства ввода-вывода ик выходу регистра ошибок, соединенного своим информационным входом стретьим выходом блока для управленияобменом с каналом, выход регистраслова состояния устройства подключенко второму информационному входупервого буферного регистра, управляющий вход которого связан с четвертым выходом блока для управленияобменом с каналом, второй и третийвходы блока для управления обменомс каналом подсоединены к выходу регистра команд канала и к третьемувыходу преобразователя форматов данных соответственно, второй и третийвыходы блока для управления обменомс устройством ввода-вывода соединены, соответственно, со вторымуправляющим входом регистра командустройства ввода-вывода и с управ;ляющим входом регистра байта состояния устройства ввода-вывода, первыйвыход блока для прямого доступа вамять связан с каналом через шинудля запроса управляющей информации,а второй - через шину адреса. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США У 3400372,кл. 340-1 72, 5, опублик. 196 5.2, Коммутатор магнитных дисков.Техническое описание, часть 1,Л 33.057.034 Т 01, редакция 1-72, 1972.3, Отчет АИСТ/50 от 15,0 З.б 9.Органиэация связи с устройствамиввода-вывода в АИСТ, Сибирскоеотделение АИ СССР вычислительныйцентр, проект АИСТ прототип).