Коммутационное устройство для вычислительной системы

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. С 06 Р 3/04 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 070780(54) КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Изобретецие относится к цифровой В данной вычислительной системе вычислительной технике. Оно может Функции коммутации выполняются цент- быть использовано в составе вычисли- ральными процессорами, процессорами тельных систем для связи вычислитель- ввода-вывода и модулями памяти. ных машин с общими внешними устройстДанные устройства содержат боль- вами и для связи между вычислительны- шое число элементов, что снижает Об,ми машинами системы. щую надежность системы.Извеотны коммутирующие устройства Целью изобретения является повышедля вычислительной систеьи, содер- ние надежности работы коммутирующего ,жащие связанные. с вычислительными 10 устройства.машинами коммутатор каналов, регйстр Укаэанная цель изобретения достинастройки, дискрипторные регистры гается тем, что в коммутационное устсвязи, регистр ключей связи, схему ройство для.вычислительной системы, сборки, дешифратор равнозначностй и содержащее матричный коммутатор и вентили (1). 15 блок управления, причем первая и втоВ этом устройстве кроме каналов раягруппа выходов матричного коммусвяэи .вычислительных машин с коммута- татора являются соответственно пертором каналов имеются дополнительные вой и второй группой выходов устройстлинии связи с регистром настройки, ва, перв-я группа входов матричного дискрипторным регистром связи, схе коммутатора соединена с первой групмой сборки и регистром ключей связи, пой входов блока управления и являетИзвестное устройство содержит боль- ся первой группой входов устройства, шое количество элементов, что приво- вторая группа входовматричного комдит к снижению надежности устройства. мутатора является второй группой вхоИзвестнО коммутирукв 1 ее устройство 25 дов устройства введен дешифратор и для вычислительной системы, содержа- матрица управления коммутацией, прищее коммутационную матрицу, соединен- чем первая, вторая и третья группы ную с центральными процессорами, про- выходов матрицы управления коммутацессорами ввода-вывода и модулями цией является соответственно третьей памяти 2), 30 группой входов матричного коммутатора,третьей группой выходов устройстваи второй группой входов блока управления, первая и вторая группы выходов дешифратора соединены соответственно, с первой группой входов матрицы управления коммутацией с третьейгруппой входов блока управления, первая и вторая группа выходов которогосоединена соответственно со второйгруппой вхо тов матрицы управления коммутацией с первой группой входов дешифратора, первая группа вхоцов устройства соединена со второй группойвходов дешифратора. И еще матрица управления коммутацией содержит тактовый генератор, первую и вторую группь 1элементов ИЛИ, первую группу кольцевых регистров сдвига по числу вычислительных машин, входящих в систему,третью и четвертую группу элементовИЛИ, вторую группу кольцевых регистров сдвига по числу внешних устройств, 2 Овходящих в систему, первую и вторуюгруппы элементов И, причем выходы первой и третьей группы элементов ИЛИ являются второй группой выходов матрицыуправления коммутацией, каждый выходэлемента ИЛИ второй группы элементовИЛИ соединен с блокировочным входомсоответствукщего кольцевого регистра сдвига первой группы, каждый выход элемента ИЛИ четвертой группыэлементов ИЛИ соединен с блокировочным входом соответствующего кольцевого регистра сдвига второй группы,информационные выходы каждого коль цевого регистра сдвига первойгруппы соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы элементов И, информационные выходы каждого кольцевого регистра сцвигавторой группысоединены с первымивходами соответствующего, элементаи второй группы элементов И, вторыевходы элементов И первой и вторбйгруппы являются первой группой входовматрицы управления коммутацией,выходы элементов И первой и второй группыэлементов И являются первой и третьей 45группой выходов матрицы управлениякоммутацией, выход каждого элемента Ипервой группы элементов И соединеныс соответствукщим входом соответствукщего элемента ИЛИ первой и второй 5 Огрупп элементов ИЛИ, выход каждогоэлемента И второй группы соединен ссоответствукщим входом соответствующего элемента ИЛИ, третьей и четвертой групп элементов ИЛИ, выход так-55тового генератора соединен со входомсинхронизации всех кольцевых регистров сдвига первой и второй группы,управлякщие входы каждого кольцевогорегистра сдвига первой и второй группявляются вторбй,группой входов матрицы управления коммутацией. На фиг, 1 изображена блок-схема коммутационного устройства для вычиг" лительной системы; на фиг. 2 и 3матрица для управления коммутацией.Устройство содержит матричный коммутатор 1, матрицу 2 управления коммутацией, блок 3 управления, дешифратор 4, первую группу выходов 5 матричного коммутатора, первую группувходов б матричного коммутатора, вторую группу выходов матричного коммутатора 7, вторую группу входов матричного коммутатора 8, первую группу вы,ходов матрицы 9 управления коммутацией, выход 10 тактового генератора,вторую группу выходов 11 матрицы управления коммутацией. Выходы управляющих сигналов обращения 1-ой машины(где 1 = 1, , щ) соответственно12.,1, 12.22.ш, выходы сигналов связи с блоком управления для регистрации обмена машиной (где=:1,2 , в) соответственно 13,1,13.213.п 1. Первая группа элементов 14.1 - 14.гп ИЛИ, вторая группа элементов 15.1 - 15.щ ИЛИ, третьягруппа элементов 16.1 - 1 б.п ИЛИчетвертая группа элементов 17.117.а ИЛИ, первая группа кольцевых регистров 18.1 - 18.щ сдвига, втораягруппа кольцевых регистров 19,119.Е сдвига, первая группа элементов20 И, вторая группа элементов 21 И,тактовый генератор 22.Работает устройство следукщим образом.Матричный коммутатор 1 связан с шинами каналов вычислительных машин иканалов внешних устройств. Он осуществляет переклЮчение каналов вычислнтельных машин на требуемые каналы.количество одновременно осуществляемых соединений равно числу машин всистеме.Матрица 2 управления коммутацией4 фредназначена для управления коммутационной матрицей, связи с системамипрерывания вычислительных машин, разрешения конфликтных ситуаций, приналичии обращений нескольких вычислительных машин к одному каналу внешнего устройства или одной вычислительной машине, путем упорядочивания поступления требования из дешифратора.Блок 3 управления осуществляет управление работой матрицы управлениякоммутацией, дешифратора, а такжеконтроль работы каналов вычислительных машин. Через блок управления оператор может управлять работой коммутационного устройства,Дешифратор 4 предназначен для приема, хранения, обработки запросов,поступакщих на входы устройства.Устройство может работать в двухрежимах в первом - объединяет в вычислительную систему машины и каналы;во втором - за любой вычислительноймашиной закрепляет требуемый канали кажцая машина может работать со своим каналом независимо от других,Устройство обеспечивает установление связи любой вычислительной машины с любой машиной и любой вычислительной машины с любым каналом внеш-,них устройств, когда количество каналов машин меньше, равно или большеколичества каналов внешних устройств.В первом режиме устройство работает следующим образом,Информация из канала вычислительной машины 6 (фиг. 1) поступает одновременно в.матричный коммутатор 1,дешифратор 4 и блок 3 управления. Наначальном этапе установления связис каналом информация через матричныйкоммутатор 1 в канал не поступает.Номер требуемого канала запоминается на входных регистрах дешифратора 4 и после обработки на соответствующем выходе дещифратора 4 выставляется потенциал. Число выходов дешифратора 4, связанных с матрицей 2 управления коммутацией равно МК+ М (М - 1),где М - количество вычислительных ма 25К - количество каналов внешнихустройств.. Такое количество выходов дешифратора 4 обеспечивает возможность обращения каждой машины к любому каналу 30внешнего устройства и к любой вычисли. тельной машине системы.В матрице 2 управления коммутациейосуществляется опрос выходов дешифратора 4 через элементы 20 и 21 И. Мат- З 5рица 2 управления коммутацией содер)кит (для упорядочивания обращениявсех машин каждому, отдельному внешнему устройству и всех машин в каждой,отдельной вычислительной машине) незаОвисимо. работающие первую группу 15.115,в и вторую группу 18.1 - 18.К кольцевых регистров сдвига, количествокоторых равно К + М, а общее количество выходов кольцевых регистров сдвига равно количеству выходов дешифра- ф 5тора.Для разрешения конфликтных ситуаций, при обращении к одному каналувнешнего устройства нескольких вычислительных машин, импульс опроса появляется последовательно на выходахкольцевых регистров сдвига, которыесоединены с элементами 21 И таким образом, что выход п А-го кольцевогорегистра сдвига опращивает у дешифратора выход в К-ой группы дешифратора4, где А = 1,23К - кольцевойрегистр сдвига, разрешающий обращение машины к каналу внешнего устройства; и = 1,2,3. М - номер разряда 60кольцевого регистра сдвига; в- 1,2,3М - номер выхода дешифратора 4.Для увеличения быстродействия устройства и разрешения конфликтных си- у туаций, при обращении машины к машине, импульсы опроса появляются последовательно на выходных шинах кольцевого регистра сдвига, которые соединены элементами 20 И таким образом, чтовыходит пВ-ой схемы опроса опрашивает у дешифратора выход в М-ой группы выходов, причем Мш,где В = 1,2,3М - кольцевойрегистр сдвига, разрешающий обращениемашины к машине.Если для данного канала внешнегоустройства есть обращение одной измашин, то кольцевой регистр сдвигадля этого канала, будет остановлендо окончания обмена между машинойи внешним устройством, Аналогичнопри обращении к каналу вычислительноймашины.Требования вычислительных машинэлементов,20 И (фиг. 2) и 21 (фиг, 3)в порядке, определяемом кольцевым регистром сдвига, поступают в коммутационную матрицу (фиг, 1) .Например, при обращении М-ой вычислительной машины к 1-ой вычислительной машине, требование, пройдя черезэлемент 20 И (фиг.2), второй вход которого соединен с выходом кольцевогорегистра 18.1 сдвига поступит в матричный коммутатор 1 (фиг. 1) по шинам 12.1 (фиг.2), по шинам 13.1 - вблок управления, через элемент 14 ИЛИв систему прерывания, а через элемент 15,1 ИЛИ продвижение 1 вкольцевом регистре 18.1 сдвига будетостановлено до окончания обмена М-оймашины с 1-ой машиной. После оконча-,ния обмена блокировка обращений к данной машине снимается и данная схемаопроса запускается,При совпадении импульса опроса стребованием машины на контакт с каналом матрица 2 управления коммутацией(фиг. В) по шинам 9 выдает сигнал всистему прерывания данной машины.Это позволяет вычислительноймашине до поступления сигнала иэ коммутирующего устройства выполнять операции, не связанные с требуемым кана"лом. Одновременно с этим коммутационная матрица 1 производит подключениеканала машины к требуемому каналу.Блок 3 управления (фиг. 1) производит контроль работы коммутирующегоустройства и работы каналов. При наличии ошибки или сбоя блок управленияпрерывает обмен.Оператор через блок 3 управления(фиг. 1) может остановить работу коль.цевых регистров 18.1 - 18.ш сдвигадля обращения машины к машине и оставить в работе кольцевые регистры19.1 -19 К сдвига, для обращения маши"ны к внешним устройствам или, наоборот, остановить работу кольцевых регистров 19.1 - 19.К сдвига для обращения машины к внешним устройствам,Формула изобретения. 77464 а н работебСтанйть кольцевйе"регистры ( 18.1 - 18.щ) сдвига для обраще" ния машины к машинам.Во йтбром "режйме"операторчерезблоКуправления подключает к любойвычислительйой машине, к нескольким мйайъЗЙ"йли ко-веем-машинам каналы, связайнйе с матричным"коммутагбром 1, Это позволяет любым машинам рабо"тать"н" составе вычислительной системы и нйводйть из состава систеьылюбые машины, Переключение каналов осущестнляет коммутационная матрица 1под воздействием,матрицы 2 управлениякоммутацией. Блок, управления 3 блокирует в дешифраторе 4 постуйлейие сиг-,налов из машины. КроМе того, оператор " жйкет осуществлять с матрицей 2 управления коммутацией такйе же действия,Как ин первом режиме,Использование данного устройства 20в составе вычислительной СйсФИЖ"поз" Иблйет "упростить"организацию коммутации,повысить надежность работЯ"устройства за счет того, что для органи",эации"коммутации не используются вычислительные машины. Воэможность оператора через блок управления под-.ключать любые машины и каналы в сис-.тему и выводить из состава системылюбые машииы и каналы увелйчивает воз-ЗОможности и гибкостьвычислительной,:система, повышает ее жийучеоть. Исключает (при программировании) необМодийость указывать какие групйы вычйслитйльных машйн, входящих в систе- уму, для решения какой задачи будут"использованы. иаличие контроля работВ зсайжльн= =-олоковуправлейия"МГ"кбй 9 тйрлйем уст" ройстве повыаает надежность работы каналов.1," Коммутационное устройство длявйчйслйтельной сйстемы, в "содержай(ее матричный коммутатор и блОк упранле"ййя,"Фйчем перваяи"Морйяггупйы " " выходЬн матричного коммутатора янля-ются соответственной первой и второйгруппой выходов устройства; "Перваягруппа входов матричного коммутаторасоединена с первой группой входов бло " ка управления и является первой группойвходов устройства; втбрая группавхбйЪЙматричного" коммутатора"являет-ся второй группой входов устройства,- отличающееся тем, что сцелью" повышения надежности в устройст-Яво введен"дешифратор"иматрица"управ- "ления коммутацией;"причем"Первая; вто",раяй"третья-группы выходов матрицыв управлен коммутацией является соответственно третьей группой входов 92 ВматричногО коммутатора, третьей группой выходов устройства и второй группой входов блока управления, первая ивторая групйы выходов дешифратора соединены соответственно с первой группой входов матрицы управления коммута.цией с третьей группой нходон блокауправления, первая и вторая группавыходов которого соединена соотнетст"1 венно со второй группой нходон матрицы управления коммутацией, с первойгруппой входов дешифратора, перваягруппа входов устройства соединенасо второй группой входов дешифратора. 2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что матрица управления коммутацией содержит тактовый генератор, первую и вторую груп пы элементов ЙЛИ, первую группу кольцевых регкстрон сдвига по числу вычислительных машин, входящих в систему, третью и четвертую группу элементов ИЛИ, вторую группу кольцевых регистров сдвига по числу внешних устройств, входящих в систему, первую и вторую группу элементов И, причем выходы первой и третьей группы элементов,ИЛИ являются нторой группой выходов матрицы управления коммутацией, каждый выход элемента ИЛИ второй группы элементов ИЛИ соединен с блокировочным входом соотнетствующего кольцевого регистра сдвига перной группы (и четвертой группы), каждый ныход 1 элемента ИЛИ, четвертой группы элементов ИЛИ соединен с блокировочным входом соответствующего кольцевого регистра сдвига второй группы, информационные выходы каждого кольцевого регистра сдвига первой группы соединены с первыми входами сОответствующих элементов и первой группы элементов И, информационные выходы каждого кольцевогорегистр сдвига второй группы соединены с первым входоМ соответствующегоэлемента И второй группы элементов И,вторые входы элементов И первой ивторой труппы являются первой группойвходов матрицы управления коммутацией, выхоцы элементов И первой и второй группй элементбв И являются первой и третьей группой выходов матрицы управления коммутацией, выход каждого элемента И первой группы элементон И соединен с соответствующим входом соответствующего элемента, ИЛИйервой и "йторой групп элементов ИЛИ,выход каждого элемента И второй группы соединен с соответствующим входомсоответствующего элемента ИЛИ третьей и четвертой групп элементов ИЛИ .выход тактового генератора соединенсо входомсинхронизации всех кольцевых регистров сдвига первой й второй группы, управляющие входы каждогокольцевого регистра сдвига первой ивторой групп являются второй группой746492 фи входов матрицы управления коммутацией. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 11. Авторское свидетельство СССРФ 314207, кл. С 06 Р 15/162. Мультипроцессорные систеьы и.параллельные вычисления. Под ред.Ф.Г.Эислоу. М 1976 с. 196-197.746492 составитель И.Си Техред О, Андрейк едактор И,ковал э 4 раж 751 Подписномитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5 илиал ППП Патент г, Ужгород, ул. П ная,3/17ЦНИИПИ Госупо делам35, Москва рственного зобретенийж, Раушс овКорректор М.Вигул