Устройство для сопряжения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 7484 О 2 Союз Совет скниСоцмалнстмческниРеспублмк 61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 16,05.78 (21) 2615858/18-2с присоединением заявки РЙ -6 ГЗ/О Геоудерстееиимй комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(23 тет Опубли 1:овано 15,07.80. Бюллетень М 2 Дата опубликования описания 15,07.8. Дшхунян,71) Заявит 54) УСТРОЙ СТ ДЛЯ СОПРЯЖЕН асави Изобретение относится к области вы тором обменов вплоть до момента окончачислительной техники и может быть ис- ния передачи массива данных. Устройство пользовано для сопряжения устройств, вхо- позволяет осушествить инхронный приндящих в вычислительную систему с магист- цип обмена между нез симыми синхронралью типа "Обшая шина", ными ЭВМЗадача сопряжения устройств с общей 5 Недостаток этих устройств состоит в магистралью решается различными сред- ограниченных функциональных возможносствами с использованием контроллеров, тях, что обусловлено их "жесткой" струкадалтеров, Т-блоков и др, аппаратуры, поз- турой.воля 1 зцей осуществлять обмен информаци- Наиболее близким к предлагаемому10ей между устройствами, входящими в вы- изобретению по сущности технического речислительную систему. шения является устройство для сопряженияИзвестны интерфейсные системы для со, содержащее управляюший регистр, сопряжения ЭВМ Я, содержащие две ин- блок двунаправленной передачи числовой терфейсные логические схемы соединен- информации и блок двунаправленной переда 915ные между собой двумя однонаправлен- чи, адресной информации, группы входов и ными и двумя двунаправленными линиями, выходов которых являются соответствую- связи, по которым передаются сигналы уп- шими группами числовых и адресных вхоравления. дов и выходов устройства, а управляющиеВ процессе обмена одна из ЭВМ иници- ,входы подключены соответственно к перво,ирует сигнал начала передачи данных, по- му и второму выходам блока дешифрации лучает ответный сигнал и формирует сиг- направления передачи, и блок двунаправлениал готорности. Другая ЭВМ принимает ной передачи управляюшей информации, перданные и в дальнейшем является инициа- вая группа входов и выходов которого яв3 7484ляется первой группой управлякицих входовивыходов устройства, вторая группа входов - второй группой управляющих входовустройства, управлякщий вход в .управляющим входом блока двунаправленной переда 5чи адресной информации, входы блока дешифрации направления передачи соединеныс соответствующими входами второй и третьей групп управлякщих входов устройства. 10Указанное устройство обеспечивает вы"сокуюлогическую гибкость при работе ак-тивного устройства, подключенного к линиям внутреннего интерфейса, с ведомымиустройствами, подключенными к внешнему 15интерфейсу, за счет программного задания направления передачи информации покаждой шине интерфейса, а также за счетпрограммного задания способа обработкисигналов прерывания соответствующими 20схемами.Недостатком этого устройства является его низкое быстродействие при частойсмене направления передачи информациицпо шинам интерфейса, которая требует динамической перегрузки содержимого управляющих регистров. Такой случай возникаетпри наличии активных устройств, подклю.ченных к внешнему интерфейсу,Целью изобретения является повышение 30быстродействия при работе с активнймиустройствами, подключенными к внешнемуинтерфейсу.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для сопряжения, содержа щее блок двунаправленной передачи адресной информации, подключенный первой ивторой группами входов-выходовсоответственно к первой и второй группам адресных входов-выходов устройства, блок двунаправленной передачи числовой информации; соединенный первой и второй группами входов-выходов соответственйо с первой и второй группами числовых входоввЬходов устройства, блок двунаправленной 45передачи управляющей информации, соединенный группой входов-выходов с первойгруппой управляющих входов-выходов устройства, первым и вторым входами-выхо-дами соответственно с первым и вторым 50входами-выходами второй группы управлякацих входов-выходов устройства, и блокдешифрации направленйя передачи, подключенный первым, вторым и третьим входами соответственно к первому, третьему и 55четвертому входам второй группы управляющих входов-выходов устройства, а первыми вторым выходами соответственно к управ 02,ляющим входам блоков двунаправленной передачи адресной и управляющей информациии к управлякзцему входу блока двунаправленной передачи числовой информации, введен блок коммутации управлякхцих сигналов, четыре входа-выхода которого сооъветственно подключены ко второму, пятому, шестому и седьмому входам-выходамвторой группы управляквцих входов-выходов устройства, первый и второй выходы .и вход - соответственно к первому и второму входам и выходу блока двунаправленной передачиуправляющей информации,третьи выходы и группа управляющихвходов - соответственно к установочномувходу и группе выходов блока дешифрациинаправления передачи, причем блок коммутации управляющих сигналов содержиттриггер, четыре элемента И-НЕ, элементИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, элемент НЕ и четыре переключакяцих элемента, управляющие входы которых подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам группы управляющих входов блока коммутации управляющих сигналов, выход четвертого переключакицегоэлемента соединен с первыми входамитриггера и первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен со входом элемента НЕ, первым входом-выходом блокакоммутации управляюших сигналов и первыми входами-выходами первого и второгопереключающих элементов, вторые входывыходы которых соединены соответственно с четвеотым и третьим входами-выходами блока коммутации управляющих сигналов, второй вход-выход которого подключен к выходу триггера, соединенному вторым входом с выходом первого элементаИ-НЕ, и с первыми входами второго итретьего элементов И-НЕ,входы третьего и четвертого переключаквцих элементов соединены со входом блока коммутацииуправляющих сигналов, первый, второй итретий выходы которого соединены соответственно с выходами второго и четвертого элементов И-НЕ и выходом элемента ИЛИ-НЕ, первым входом подключенного к выходу элемента НЕ и второму входу второго элемента И-НЕ, а вторым входом - к выходу третьего элемента И-НЕи первому входу четвертого элемента ИНЕ, второй вход третьего элемента И-НЕсоединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подклЬчен к выходутретьего переключающего элемента и чезвертому входу-выходу блока коммутацииупуавлякзцих сигналов, вторые входы эле02После представления магистрали активное устройство формирует адрес, по которому производится обращение к ведомому уст-.ройству, признак режйма (запись или чтение), признаки сопровождения адреса и данных (последний - при записи), Ведомое устройство выполняет предписанное ему ведущим устройством действие (запись или чтение) и оповещает ведущее устройство о завершении этого действия, В свою очередь, ведущее устройство завершает обмен, оповещает ведомое устройство о завершении обмена и освобождает магистраль. Таким образом, под обменом между устройствами в дальнейшем понимается, обращение одного устройства к другому по адресу; безадресные обращения устройств друг к другу (по прерываниям, по специальным шинам и т.п.) не рассматриваютсяВнешний и внутренний интерфейс ЭВМмогут отличаться по числу линий, по принципу передачи информации, по физическому представлению логических уровней, по способам кодирования сигналов и т.п. Одним из основных требований к внешнему интерфейсу является уменьшение числа линий.Это же требование не является определяющим для внутреннего интерфейса ЭВМ, который может быть расширен специальными внутренними" линиями, если их введение повышает технические характеристики данной ЭВМ, например упрощает схемы сопряжения внутренних блоков ЭВМ с интерфейсными линиями, повышает быстродействие ЭВМ и т.п. В частности, во внутреннем интерфейсе ЭВМ целесообразно введение раздельных линий сопровождения информации как по каналу адреса, так и по каналу данных; линия 6 служит для переда чи сигнала "выдан адрес" (ВА), линии 9- для передачи сигнала "принят адрес" (ПА), линия 1 1 - для передачи сигнала "выданы данные" (ВЙ) линия 10 - для передачи сигнала "приняты данные" (ПЯ. Кроме того, во внутренний интерфейс может быть введена линия, указывающая на то, что в данной ЭВМ в текущий момент времени находится или отсутствует активное устройство, занявшее магистраль; линия 7, сигнал "занятость собственная (ЗАНС), и линия указывающая на то, расположеноли ведомое устройство в данной ЭВМ или нет; линия 8, сигнал ведомый собственный (ВДМС). Остальные линии внутреннего интерфейса, показанные на чертеже, по функциональному назначению полностью соответствуют одноименным линиям внешнеЮ 7484ментов ИЛИ и четвертого элемента И-НЕсоединены соответственно с пятым и шестым входами из группы управляющих входов блока коммутации сигналов.На чертеже представйена блок-схемапредлагаемого устройства, содержащегоблок 1 двунаправленной передачи адреснойинформации, блок 2 двунаправленной передачи числовой информации, блок 3 двунаправленной передачи управляющей информа-Оции, блок 4 дешифрации направления передачи, входы-выходы (линии) 5-1 1 второйгруппы управляющих входов-выходов устройства, блок 1 2 коммутации управляющих сигналов, вход 13,.выходы 1415 и16 и входы 17 из группы управляющихвходов блока .12, в состав которого входят переключающие элементы 18-21, триггер 22, элементы И-НЕ 23-26, элементНЕ 27, элемент ИЛИ 28 и элемент ИЛИ- оНЕ 29, На чертеже также показаны управляющие входы 30 переключающих элементов 18-21 блока 12, выходы 31, 32 и33 регистра 34 и дешифратор 35, с выхода 36 которого выдается сигнал на управ 25ляющий вход блока 2, В состав блоков 1,2 и 3 входят приемники 37-41, элементыИЛИ 42-46 и переключающие элементы47-50, Блок 1 (показан 1 разряд. адреса) подключен ко входам-выходам ( линиям) 51 и 52 соответственно из первойи второй групп адресных входов-выходовустройства, блок 2 (показан 1 разряд данных) - ко входам-выходам (линиям) 53и 54 соответственно из первой и второй З 5групп числовых входов-выходов устройства, блок - ко входам-выходам (линиям)55 и 56.из первой и входам-выходам 5и 6 из второй групп управляющих входоввыходов устройства, Первые группы входов-выходов устройства подключаются квнешнему интерфейсу, а вторые группык внутреннему интерфейсу,Устройство осуществляет двунаправленную передачу адресной числовой и управ 45.пяющей информации между линиями внешне-го и внутреннего интерфейсов. Предполага.ется, что активные устройства, т.е, те,которые могут инициировать обмен информа 50цией, присутствуют как во внешней, так иво внутренней магистралях ЭВМ. К ниммогут относиться процессоры, активныедатчики, пульты управления, устройствапрямого доступа в память и др, Активное55устройство, инициирующее обмен, как обычно, формирует запрос на пользование магистралью, который удовлетворяется некоторым образом вне данного устройства.7484 го интерфейса: 5 и 57 - линии "запись (ЗП), 54 и 53 - линии данных (Д), 52 и 51 - линии адреса (А). По линии 55 передается сигнал "ведущий" (ВДШ), по линии 56 "ведомый" (ВДМ)5В исходном состоянии блок 4 "йастраивает блоки 1, 2 и 3 нв передачу адресной, числовой и управляющей информации с линий внешнего интерфейса в линии внутреннего интерфейса. При отсутствии обме- о нов по внешней магистрали сигналы во внутреннем интерфейсе также отсутствуют, При обмене между устройствами, подключечными к внешнему интерфейсу без участия ЭВМ, подключенной к линиям внутрен него интерфейса, устройство выполняет функции передачи информации в эту ЭВМ, которая в данном случае может вести пассивное слежение за "чужими" обменами на общей магистрали. При этом ответные 20 сигналы от данной ЭВМ в магистраль не поступают. Такой режим в системе может оказаться полезным, например, в тех случаях, когда данная ЭВМ введена в режим слежения эа состоянием ячейки памяти с заранее заданным адресом т,е, в общепринятые режимы останов по адресу" или "индикация ячейки памяти". Адресная и числовая информация в режиме слежения передается с линий 51 и 53 в линии 52 и 54. Если обмен по внешней магистрали сопровождается сигналом "запись на линии 57, то этот сигнал поступает в линию 5, сигнал ВДШ с линии 55 передается в линию 6 и далее через переключающий З 5 элемент 18 - в линию 11, Если обмен по внешней магистрали соответствует чтению информации, то сигнал ЗП нв линии 57 отсутствует, сигнал ВДЩ с линии 55 передается в линию 6, е сигнал ВДМ с ли- О нии 56 - в линию 11.Если обмен протекает между устройствами, подключенными к внутренней магистрали, и не затрагивает устройств, подключенных к внешней магистрали, то блок 4 45настраивает блоки 1, 2, 3 на режим оповещения" системы о протекающем оЬ- мене, т.е. на передачу адресной числовой и управляющей информации с линии внутреннего интерфейсе в линии внешнего интерфейсе.Такая перестройка возможна благодаря временному запоминанию" управляющих сигналов ЗАНС ВДМС и ЗП внутреннего интерфейса в регистре 34 с последующей55 их дешифрацией и передачей на логические и переключвкацие элементы, управлякюцие направлением прохождения сигналов по со 02ответствующим линиям. В указанном режиме адресная и числовая информации передаются с линий 52 и 54 в линии 51 и 53, сигнал ЗП - с линии 5 в линию 57, сигнал ВА - с линии 6 в линию 55. Сигнад ВДМ формируется на линии 56 в зависимости от режима следующим образом: при записи - из сигналов ПА и ВДМС засчет срабатывания элемента И-НЕ 26, при чтении - из сигналов ВД и ВДМС через элементы ИЛИ 28,И-НЕ 25 и 26.Остальные режимы работы связаны с взаимодействием ЭВМ, подключенной квнутренней магистрали, с устройствами, подключенными к внешней магистрали, В зависимости от местоположения активного устройстве по отношению к данному устройству, а также от типа взаимодействия(чтение или зались) существуют четырережима взаимодействия.Первый режим; активное устройство, подключенное к внешней магистрали, производит запись информации в ЭВМ, подкщоченную к внутренней магистрали, СигналВДШ нв линии 55, сопровождающий сигналы на остальных линиях внешнего интерфейса, передается в линию 6, а затем через переключающий элемент 18 - в линию11, Ведомое устройство опознает адрес,принимает данные и формирует сигналыПД,ч ВДМС нв линиях 10 и 8. СигналПД с линии 10 через триггер 22 передается в линию 9, сигнал ВДМС передаетсяв линию ВДМ 56. В ответ на появлениесигнале ВДМ активное устройство снимаетсигнал ВДШ с линии 55, а также сигналыА идс н 51 и 53.После снятия сигнала ВДШ снимаютсявсе сигналы с линий внутреннего интерфейса: с линий.6 8, 9 10 и 11, а затем слинии 56 внешнего интерфейса. На этомобмен заканчивается.Второй режим: активное устройство,подключенное к внешней магистрали, производит чтение информации иэ ЭВМ, подключенной к внутренней магистрали. СигналВДШ на линии 55, сопровождающий адрес,поступает на линию 6 внутреннего интерфейса. Ведомое устройство опознает адрес1выдает данные на линии 54 и сигналы ВДи ВДМС на линии 11 и 8. Сигнал ВДМСпередается в линию 56 внешнего интерфейса. Активное устройство принимает данные с линий 53 и снимает сигнал ВДШс линии 55, после чего снимаются сигналы внутреннего интерфейса ВА, ВД, ВДМСи сигнал ВДМ внешнего интерфейса, чтосвидетельствует о завершении обмена.Третий режим: активное устройство, подключенное к внутренней магистрали, производит запись информации в ведомое устройство, подключенное к внешней магистрали. Активное устройство формирует 5 сигналы А, Д, ЗП, ВА и ВД на соответствующих линиях 52, 54, 5, 6 и 11 внутреннего интерфейса, Сигнал ВА передается с линии 6 через элементы НЕ 27, ИНЕ 24 и ИЛИ 42 в пинию 55 внешнего 1 О интерфейса, сопровождая сигналы на пиниях 57, 51 и 53, переданные с соответст вующих линий внутреннего интерфейса. Ведомое устройство, подключенное к внешней магистрали, опознает адрес, принимает данные и формирует сигнал ВДМ на линии 56, который передается на линию 10 через переключающий элемент 21 и далее через триггер 22 - в линию 9. По сигналам ПД и ПА активное устройство снимаете сигналы с ВД с линии 11 и ВА с линии 6, а также с линий 54 данных и 52 адреса. После снятия сигналов с внутренней магистрали снимаются сигналы ВДШ, ЗП, А и Д с линий внешнего интерфейса, На этом обмен заканчивается.Четвертый режим: активное устройство, подключенное к внутренней магистрали, производит чтение информации из ведомого устройства, подключенного к внешней магистрали. Активное устройство формирует сигналы А и ВА на линиях 52 и 6. Сигнал ВА передается в линию 55, сопровождая адрес, полученный из линии 52,Ведомое устройство, лодключеннсэ к внешней магистрали, опознает адрес, выполняет операцию чтения и выдает сигналы ВДМ и Д на линии 56 и 53. Сигнал ВДМ пе- редается на линию 11 через переключающий4 О элемент 20. Данные передаются из линии 53 в пинию 54. Активное устройство, получив сигнал ВД, принимает данные и формирует сигнал ПД на линии 10 внутренней магистрали, который затем передается на45 линию 9, после чего активное устройство снимает сигналы ВА, и А с линий 6 и 52, Задний фронт сигнала ВДШ, формируемый при этом, воспринимается ведомым .устВО ройством и влечет за собой снятие сигна- лов ВДМ и Д с линии 56 и 53. Снятие сигнала ВДМ приводит к снятию сигнала ВД, после чего активное устройство снимает сигнал ПД с линии 10, задний фронт55 которого через элемент И-НЕ 23 и триггер 22 формирует задний фронт сигнала ПА в линии 9, После этого обмен заканчивается. Каждому из рассмотренных выше режимов соответствует определенный код, который хранится в регистре 34 в течение некоторого промежутка времени: от момента появления сигналов в линиях 5, 7 и 8 внутреннего интерфейса до момента сброса регистра по сигналу с выхода элемента ИЛИ-НЕ 29, который свидетельствует о завершении обмена, Например, наличие сигнала в линии 7 и отсутствие сигналов в линиях 5 и 8 означает, что активное устройство подключено к внутреннеймагистрали, ведомое устройство не .подкпючено к внутренней магистрали, тип обмена- чтение. Другими словами, в этом случае реализуется последний из рассмотренных режимов. Дешифратор 35 формирует управляющие сигналы, разрешающие или запрещающие передачу сигналов по двунаправленным линиям в зависимости от режима. Например, сигнал на выходе 36 блока 4 из внутренней магистрали во внешнюю должен формироваться в следующих режимах: в режиме записи, когда активное устройство подключено к внутреннему интерфейсу иди в режиме чтения, когда ведомое устройство подключено к внутреннему интерфейсу. Во всех остальных случаях сигнал на этом выходе должен отсутствовать,Работа блоков двунаправленной передачи адресной, числовой и управляющей информации одинакова и состоит в следующем (на примере роботы блока 2), В отсутствие обменов сигнал на выходе 36 отсутствует, Элемент-передатчик ИЛИ 45 с открытым коллекторным выходом находится в "отключенном состоянии, а переключающий элемент 49 - в "замкнутом" состоянии, Таким образом, блок 2 подготовпен к передаче фнулевых" сигналов с линии 53 в линию 54, при этом обратная связь через элемент 45. исключается, таккак он закрыт. Линии внешней магистрали,как обычно, доопределены резисторами,подключенными к источнику положительного напряжения или резисторными делителями (на чертеже не доказаны). При наличии сигнала на выходе 36 переключающий элемент 49 "размыкается, а эле-. мент-передатчик ИЛИ 45 подготовлен к передаче "отрицательных" сигналов.с линии 54 в пинию 53. Обратная связь разомкнута благодаря размыканию переключающего элемента 49,Таким образом, устройство позвопяет повысить быстродействие обмена при работе системы в мультиплексном режиме за7484счет автоматической настройки в каждомакте обмена, т,е, за счет отсутствия необходимости предварительного программного задания направления передачи информации. Выигрыш в быстродействии системы 5 по сравнению с использованием в ней про тотипа зависит от конкретной конфигурации системы, от ее архитектурных особенностей, от программного обеспечения и других факторов и может достигать в не которых случаях 20-40%. формула изобретения15Устройство для сопряжения, содержащее блок двунаправленной передачи адресной информации, подключенный первой и второй группами входов-выходов соответствЕнйо к первой и второй группам адрес ных входов-.выходовустройства, блок двунаправленной передачи числовой информации, соединенный первой и второй группами входов-выходов соответственно с первой и второй группами число вых входов-выходов устройства, блок двунаправленной передачи управляющей информации, соединенный группой входов-выхо-, дов с первой группой управляющих входов- выходов устройства, первым и вторым вхо-ЗО дами-выходами соответственно с. первым и вторым входами-выходами второй группы управляющих входов-выходов устройства, и блок дешифрации направления передачи, подключенный первым, вторым и третьим 35 входами соответственно к первому, третьему и четвертому входам второй группы управлякщих входов-выходов устройства а первым и вторым выходами - соответственно к управляющим входам блоков дву-фнаправленной передачи адресной и управляющей информации и к управляющему входу "блока двунаправленной передачи числовой информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, ф 5 в него введен блок кбммутации управляющих сигналов, четыре входа-выхода которого соответственно подключены ко второму, пятому, шестому и седьмому входам-выходам второй группы управляющих 50 входов-выходов устройства, первый и второй выхдды и вход - соответственно к первому и второму входам . и выходам блокадвунаправленной передачи управляющей информации, третьи выходы и группа управлякзцих входов - соответственно к усгано 0212 вочному входу и группе выходов блока дешифрации направления передачи, причем блок коммутации управляющих сигналов содержит триггер, четыре элемента И-НЕ, элемент ИЛИ, элемент ИЛИ-НЕ, элемент НЕ и четыре переключающих элемента,управляющие входы которых подключены соответственно к первому, второкф, третьему и четвертому входам группы управляюших входов блока коммутации управляющих сигналов, выход четвертого переключающего элемента соединен с первыми входами триггера и первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен со входом элемента НЕ, первым входом-выходом блока коммутации управляющих сигналов и первыми входами-выходами первого и второго переключающих элементов, вторые входы-выходы которых соединены соответственно с четвертым и третьим вхоцамивыходами блока коммутации управляющихсигналов, второй вход-выход которого подключен к выходу триггера, соединенномувторым входом с выходом первого элемента И-НЕ, и с первыми входами второго и третьего элементов И-НЕ, входы третьего и четвертого переключающих элементов соединены со входом блока коммутации управляющих сигналов, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с выходами второго и четвертого элементов И-НЕ и выходом элемента ИЛИНЕ, первым входом подключенного к выходу элемента НЕ и второму входу второго элемента И-НЕ, а вторым входом - к выходу третьего элемента И-НЕ и первому входу четвертого элемента И-НЕ, второй вход третьего элемента И-НЕ соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу третьего переключающего элемента и четвертому входу- выходу блока коммутации управляющихсигналов, вторые входы элементов ИЛИ и четвертого элемента И-НЕ соединены соответственно с пятым и шестым входами из группы упрввляккцих входов блока коммутации управлякюцих сигналов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США М 3988716,кл. 340-172.8, опублик. 1976. 2, Патент США М 9 3979730,кл. 340-172.5, опублик, 1976 (прототип),