Мультиплексный канал

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетсиикСоциалнстнчесиикРеспублик и 934464(51)М. Хл. б 06 Р 3/04 Ъеударстванвй кеиитвт СССР вв двлаи изфбретенкв и открытки(54) МУЛЬТИПЛЕКСНЫЙ КА с центральны вывода, со блок кода подканалов ий и блок вами 1 естны каналы вводаие блох управлении,й и признаков, блокнных, блок прерываявнешними устройст ржаш связи и 2 лов являеь работы,к ледстви ме является то,периферийное Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для обмена информацией между основной памятью и внешними устройствами и позволяет про, цессору выполнять операции основной программы одновременно с выполнением операции ввода-вывода. 3Недостатком данных ка я малая проиэводительнос алов в селекторном режим их занятости при цепочках команд при выполнении операций, связанных с механическими перемещениями в устройствах ввода-вывода.Известен также мультиплексный канал, содержащий селекторные подканалы, блок выдачи команд и блоки сопряжений с ойеративной памятью и мпроцессором 3 .Недостатком известного канала приработе с селекторными подканалами является снижение его производительностипри цепочках команд, когда только одноустройство соединено с каналом. Отсутствие блока разделительных команд непозволяет производительно использовать 10канал во время выполнения некоторыхкоманд, которые занимают только внешнее устройство для своего выполнения надлительное время.Наиболее близкими к предлагаемому 15по технической сущности являются каналы ввода-вывода, содержащие блок управления каналом, регистр текушего адресаданных и регистр счетчика данных, обраэуюшие блок данных, блок связи с интерфейсом, блок кода операций и указателей и блок подканалов 4 .Недостатком данных каналов при работе в селекторном режичто однажды запушенноеустройство нри выполнении цепочек командзанимает канал на все время выполненияканальной программы, т, е. не освобождает канал на время мехакических перемешений, на которые тратится .значительноевремя.11 ель изобретения - повышение быстродействияя.Поставленная цель достигается тем,что в мультиплексный канал, содержащий 30блок управления, блок памяти, первыйблок регистров, блок сопряжения, второйблок регистров, регистр, причем блокуправления соединен первой двустороннейсвязью с первым входом-выходом устройства, второй двусторонней связью сблоком памяти, третьей двустороннейсвязью с первым блоком регистров, который двусторонней связью соединен сблоком сопряжения, который двусторон- щней связью соединен с вторым входомвыходом устройства, первый выход блокасопряжения соединен с первым входомблока памяти, первый выход блока управления подсоединен к первому входу второго блока регистров, выход которогоподсоединен к первому входу блока сопряжения и ко второму входу блока памятипервый выход блока управления подсоединен к первому входу регистра, выход которого подсоединен к первому входу блока управления, дополнительно введенблок анализа команд, первый вход которого подключен ко второму выходу второго блока регистров, второй вход соеди 35нен со вторым выходом блока сопряжения,первый выход блока анализа команд подсоединен ко второму входу блока сопряжения, а второй выход - ко второму входурегистра,40 Причем блок анализа команд содержит первый и второй элементы ИЛИ, элемент И и триггер, причем первый выход триггера соединен со вторым выходом блока, второй выход - с первым выходом блока,45 первый вход которого соединен со входами первого элемента ИЛИ, вторым входомф элемента И и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подсоединен ко второму входу блока, а выход - ко второму входу триггера, первый вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого подсоединен к выходу первого элемента ИЛИ.На фиг. 1 приведена структурная схема мультиплексного канала ввода-вывода; на фиг, 2 - функциональная схема блока анализа команд. Мультиплексный канал содержит блоа1 управления, блок 2 памяти, первыйблок 3 регистров, блок 4 сопряжения,второй блок 5 регистров, регистр 6 иблок 7 анализа команд,Блок анализа команд содержит дваэлемента ИЛИ. 8 и 9, элемент И 10 итриггер 11.В мультиплексном канале (фиг. 1)блок 1 управления соединен первой двухсторонней связью с первым входом-выходом, второй двухсторонней связью сблоком 2 памяти, третьей двухстороннейсвязью с первым блоком 3 регистров,который двухсторонней связью соединенс блоком 4 сопряжения, который двухсторонней связью соединен со вторымвходом-выходом устройства, первый выход которого соединен с первым входоюблока 2 памяти, первый выход блока 1управления подсоединен к первому входувторого блока 5 регистров, первый выход которого подсоединен к первому входу блока 4 сопряжения и ко второмувходу блока 2 памяти, первый выходблока 1 управления подсоединен к первому входу регистра 6, выход которогоподсоединен к первому входу блока 1управления, а второй вход его подсоединен ко второму выходу блока 7 анализакоманд, первый выход которого подсоединен ко второму входу блока 4 сопряжения,первый вход блока 7 анализа команд соединен со вторым выходом второго блока 5 регистров, а второй его вход соединен со вторым выходом блока 4 сопряжения.В блоке анализа команд (фиг. 2) входы первого элемента ИЛИ 8 соединеныс соответствуюшими вторыми выходамивторого блока 5 регистров, а выход соединен с первым входом элемента И 10,второй вход которого соединен с соответствуюшим вторым выходом второгоблока 5 регистров, выход элемента И 10соединен с установочным входом триггера 11, первый выход которого соединенсо вторым входом блока 4 сопряжения,а второй выход соединен со вторым входом регистра 6, первый вход второгоэлемента ИЛИ 9 соединен с соответствующим вторым выходом второго блока5 регистров, второй вход соединен ссоответствующим вторым выходом блока 4 сопряжения, а выход соединен сосбросовым входом триггера 11,Блок 1 управления предназначен дляприема команд ввода-вывода от центрального процессора, проверки правильности9344 1 О командного слова и координации работыдругих блоков канала при выполнениикоманд ввода-вывода и содержит регистры для приема команды, схему проверкиправильности командного слова, схемуначальной выборки устройства, схемусвязи с оперативной памятью для обмена данными и схему управления другимиблоками,Блок 2 памяти предназначен дляприема, хранения окончания работы повыполнению команды ввода-вывода и формирования прерывания при следующихусловиях; при окончании работы канала,окончании работы контроллера, окончании 15работы ВУ и Внимании, При наличиицепочки команд к прерыванию приводяттакже следующие причины: ошибки вустройстве, особый случай в устройстве,устройство занято, ошибка в программе, 2 Онарушение зашиты памяти и признак программно-управляемого прерывания в командном слове канала, Блок также формирует байты состояния канала и устройства для занесения новой информации 25в 64-ю ячейку основной памяти. Блоксодержит регистры байтов состоянияканала и устройства, схему приема ивыдачи байтов состояния и схему формирования и выдачи прерываний. 30Первый блок 3 регистров предназначендля обмена информацией между устройствами ввода-вывода и оперативной памятью и подсчета количества передаваемойинформации, Он содержит регистры дляприема и выдачи данных, регистры дляхранения текущего значения адреса исчетчика передаваемых байтов, схемууправления приемом и передачей данныхи схему формирования запросов на обменс оперативной памятью.Блок 4 сопряжения предназначен дляпередачи и получения через интерфейссигналов управления и данных и окончания работы при выполнении команд ввода-вывода. Обычно команда ввода-вывода заканчивается тогда, когда устройствопринимает сигнал КОНЕЦ РАБОТЫ КАНАЛА, если до этого момента канал необнаружит сбоя в оборудовании или операция це будет прекращена командамиОСВОБОДИТЬ ВВОД-ВЫВОД, ОСТАНОВИТЬ ВВОД-ВЫВОД и ОСТАНОВИТЬУСТРОЙСТВО..Блок содержит регистр идентификатора55абонента, регистр идентификаторов канала, схему для выдачи сигнала остановав устройство по командам ОСВОБОДИТЬВВОД-ВЫВОД, ОСТАЮВИТЬ ВВОД 64 6ВЫВОД и ОСТАНОВИТЬ УСТРОЙСТВО, и схему окончания связи с устройством, Регистр идентификаторов абонента служит для приема управляющих и специальных сигналов (работа канала-абонента - РАБ-А, адрес от абонента - АДР-А, управление от абонента - УПР-А, информация от абонента - ИНФ-А, обратная выборка ВБР-А, данные от абонента - ДАН-А, требование абонента - ТРБ-А, отключение абонента - ОТК-А).Регистр идентификаторов канала слу жит для передачи управляющих и специальных сигналов (работа канала- РАБ-К, выборка - ВБР-К, адрес от канала - АДР-К, управление от канала -/УПР-К, информация от канала ИНФ-К, данные от канала - ДАН-К, блокировка БЛК-К) .. Второй блок 5 регистров предназначен для приема, дешифрации кода команды, хранения команды, а также для приема и хранения указателей, цепочки данных, цепочки команд, блокировки длины, блокировки записи с память. программноуправляемого прерывания. Блок содержит регистр команд, дешифратор и регистр указателей. Регистр 6 является регистром подканалов и предназначен для хранении управляющей информации для каждого работающего устройства И адреса данных счет% .чика состояния управляющей информации для каждой выполняемой команды ввода- вывода. Он содержит память подканалов и схемы для выборки и перезаписи управляющего слова устройства. По номеру канала и адресу работающего устройства по инициативе канала нли по требованию абонента схемы выборки и перезаписи отыскивают управляющее слово устройства в памяти и считывают его в канальные регистры для обработки. Посде корректировки содержимое управляющего слова снова записывается в память.Работа блоков 1 -6 каналов ввода-. вывода полностью ,соответствует работе известных каналов ввода-вывода.Блок 7 анализа команд служит для повьпнения быстродействия работы канала в селекторном режиме при выполнении цепочек команд и раскрыт на примере работы с такими быстродействующими устройствами как диски и магнитные ленты, которые требуют селекторный режим работы каналов, Обычно одно запушенное устройство в селекторном режиме занимает канал на все время выполнения7 9344канальной программы, Канальная программа - это одна или несколько команд канала, предназначенных для их последовательного выполнения. Только после обработки канальной программы можно запустить другое устройство. Для работы сдисками используют команды УСТАНОВКА(код команды 07) и у УСТАНОВКА ЦИЛИНДРА (код команды 08), которые после выдачибайта состояния с признаком не требуют 10никаких операций совместно с каналом,т. е. в течение времени выполнения этихкоманд канал может быть свободен дляработы с другими устройствами вводавывода. 15Время выполнения этих команд дляразных типов дисков колеблется в пределах 8 - 130 мс. Так как почти каждоеобращение к диску представляет собойцепочку команд, начинающуюся командами 07 или 08, то возникает вопрос орадиальном использовании этого времени.Для работы с магнитной лентой используют команды ПЕРЕМОТКА (код команды 07), ПЕРЕМОТКА и РАЗГРУЗКА д 5(код команды ОР ), которыепри необходимости включения их в цепочку командмогут освобождать канал и устройствоуправления магнитной лентой на времядо 150 с,30Блок анализа команд предназначендля освобождения канала, работающегов селекторном режиме, по вышеуказанным командам при выполнении цепочеккоманд после получения байта состояния35с признаком КАНАЛ КОНЧИЛ, так какдальнейшее выцолнение этих команд не требует оборудования канала. Это достигаетсяпутем сброса в канале сигнала интерфейса БЛОКИРОВКА-БЛК-К, наличие кото 40рого при получении байта состоянияслужит признаком цепочки команд дляустройства. Команды 07, ОВ и ОЕ изцепочки команд выполняются в устройствебеэ указания признака цепочки команд:45разделяют работу канала и устройства после прихода байта состояния с признакомКАНАЛ КОНЧИЛ. Калан освобождаетсяши работы с другими устройствами, ався необходимая текущая информациязаписывается в подканал.Мультиплексный канал, содержащийблок анализа команд, работает следующим образом.Программа процессора начинает операции ввода-вывода командой НАЧАТЬВВОД-ВЫВОД. Команду НАЧАТЬ ВВОДВЫВОД получает блок 1 управления.Эта команда указывает канал и устрой 64 8ство и заставляет канал выбирать адресное слово канала из фиксированной ячейки основной памяти. Адресное слово канала содержит ключ зашиты и указывает ячейку основной памяти, из которой канал выбирает командное слово канала.Командное слово канала содержит код команды, которую требуется выполнить, и, если нужно, область основной памяти, которую необходимо использовать, Команда канала в блоке 1 управления проверяется на действительность. Код команды и указатели операции поступают во второй блок 5 регистров для фиксации, Выделенные команды 07, ОВ и ОГ с дешифратора кода операций поступают на входы первого элемента ИЛИ 8. При наличии любой из этих команд выходной сигнал поступает на элемент И 10, При наличии на втором входе элемента И 10 указателя цепочки команд (ЦК) с второго блока 5 регистров выходной сигнал устаНавливает в единичное состояние триггер 11, первый выход которого поступает на регистр идентификаторов канала в блок 4 сопряжения для сброса сигнала БЛК-К, а второй выход поступает в регистр 6.Канал пытается набрать указанное внешнее устройство, посылая адрес этого устройства через блок 4 сопряжения во все контроллеры, подключенные к данному каналу. Контроллер, распознавший адрес, логически подключается к каналу через блок 4 сопряжения и отвечает на выборку канала посылкой адреса выбранного устройства. Затем второй блок 5 регистров посылает код команды устройству через блок 4 сопряжения. Устройство отвечает байтом состояния с признаком КАНАЛ - КОНЧИЛ для команд 07, 08 и Ог . Так как сигнал БЛК-К сброшен, устройство не получает признака цепочки команд. Сигнал КАНАЛ КОНЧИЛ через блок 2 памяти и блок 1 управления поступает в регистр 6 на схемы выборки перезаписи управляющего слова устройства. .При наличии фанящегося в блоке 7 ана- лиза команд сигналов ЗАПОМИНАНИЕ УСУ, :БРОС КАНАЛА происходит запись содержимого управляющего слова устройства в подканал и сброс канала, как это делается в мультиплексном режиме работы каналов. Канал освобождается и может быть производительно использован для работы с другими устройствами. Когда устройство закончит механические перемещения, оно выдает сигнал КОНЕБ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА. Байт состояния , с признаком КОНЕЦ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА выдается в канал по требованию абонента (ТРБ-А). Сигнал ТРБ-А с регистра идентификаторов абонента блока 4 сопряжения от этого устройства или от любого другого ранее запушенного устройства поступает на вход элемента ИЛИ 9, который и сбрасывает триггер 11 На второй вход элемента ИЛИ 9 поступает сигнал ЗАНЕСЕНИЕ КСК, который вырабатывается во втором блоке 5 регистров при поступлении из процессора в блок 1 управления. команды НАЧАТЬ ВВОД-ВЫВОД, и сбрасывает триггер 11.Технико-зкономические преимушества предлагаемого канала ввода-вывода по сравнению с известными заключаются в том, что введение этого блока для повышения производительности работы каналов в селекторном режиме, которого ранее не было в известных каналах ввода-выводв, позволяет каналу при выполнении определенных команд в цепочках команд освобождать канал для производительной работы с другими устройствами в то время, когда ранее запушенные устройства будут работать в автономном режиме по выполнению команд, не связанных с передачей данных.формула изобретения1, Мультиплексный канал, содержащий блок управления, блок памяти, первый блок регистров, блок сопряжения, второй блок регистров, регистр, причем блок управления соединен первой двусторонней связью с первым входом-выходом устройства, второй двусторонней связью с блоком памяти, третьей двусторонней свя зью с первым блоком регистров, который двусторонней связью соединен с блоком сопряжения, который двусторонней связью соединен со вторым входом-выходом устройства, первый выход, блока сопряжения соединен с первым входом блока памяти, первый выход блока управления подсоеди 4464 10нен к первому входу второго блока регистров, выход которого подсоединен к первому входу блока сопряжения и ко второмувходу блока памяти, первый выход блока5 управления подсоединен к первому входурегистра, выход которого подсоединенк первому входу блока управления, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия канала, в него10 введен блок анализа команд, первый входкоторого подключен ко второму выходувторого блока регистров, второй вход соединен со вторым выходом блока соприжения, первый выход блока анализа ко 15 манд подсоединен ко второму входу блокасопряжения, а второй выход - ко второмувходу регистра,2. Канал по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок анализа команд содерО жит первый и второй элементы ИЛИ, элемент И и триггер, причем первый выходтриггера соединен со вторым выходом блока, второй выход - с первым выходом блока, первый вход которого соединен со5 входами первого элемента ИЛИ, вторымвходом элемента И и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подсоединен ко второму входу блока,а выход - ко второму входу триггера,З 0 первый вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которогоподсоединен к выходу первого элемента ИЛИ.Источники информации,35 принятые во внимание при экспертизе1. Катцан Г. Вычислительные машинысистемы 370. М., Мир", 1974.2. Авторское свидетельство СССРМ 525941, кл. 606 г 3/04, 1976.40 3. Майоров С. А.,Новиков Г. И.Принципы организации цифровых машин.Ленинградское объединение, Машиностроение", 1974.4. Каган В. М., Каневский М. М,Пифровые вычислительные машины исистемы. М., Энергия", 1973 (прототип) .934464 Шоркин Корректор М. Пож Составитель Вач Техред З.фан едактор Ю 6/44 Тираж 73 1 Подпис ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская набд