Устройство для обмена информацией

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСОщиалистическихРеспублик н 941978(22) Заявлено 140778 (21) 2646856/18-24с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 07.0782, Бюллетень Мо 25 С 06 Г 3/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий. 7 088. 8) Дата опубликования описания 07.0782 В.Л. Дшхунян, С.С. Коваленко, П.Р, Мащевич, В.В. Теленков и Ю.Е. Чичерин(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в контроллерах микропроцессорных системах, блоках арбитров,коммутаторах магистралей, интерфейсных блоках микропроцессоров и т,п,Известны устройства для обменаинформацией микропроцессорной вычислительной системысодержащее триблока обмена информацией, многоканальные входы и выходы которых соединены с двунаправленной шиной, регистр состояний, регистр направления передачи данных, управляющий регистр, блок управления и регистрыхранения информации, входы-выходырегистров подключены через двунап-равленные информационные шины к блокам обмена информацией, вход запуска блока управления подключен к внешней информационной шине 1),Недостатки этих устройств состоятв их малой пропускной способности.Наиболее близким к данному по сущности технического решения являетсяустройство управления обменом информации,. содержащее блоки связи сабонентами, соединенные первыми входами-выходами коммутатора, блок выделения разрешенных обращений регистры адресов, блок приоритета и блок управления и обеспечивающее управление обменом данных между двумя произвольными абонентами 2).Недостаток указанного устройства заключается в его малой пропускной способностиЦель изобретения - повышение пропускной способности.Поставленная цель достигается тем, что устройство для обмена информацией, содержащеетри блока связи с каналом, первые входы-выходы которых являются соответствующими информационными входами-выходами устройства, а вторые входы-выходы - подключены к соответствующим информационным входам-выходам коькутатоРа, и блок управления, введены блок регистров, счетчик, операционный блок и блок задания условных операций, причем вторые входы-выходы.первого и второго блоков связи с каналом .оединены соответственно с первыми и вторыми, информационными входами-выходами блока регистров, счетчика операционного блока и блока задания условных операций, первый вход управления которого Чоединен с входом микрокоманд устройства и55 При этом блок управления содержит 60 регистр микрокоманд, дешифратор микроопераций, регистр режима и узел формирования внутреннего рабочего цикла, причем вход регистра микрокоманд является входом команды блока, 65 входом команды блока управления, входзапуска и вход-выход синхронизации которого являются соответственновходом запуска и входом-выходом синхРонизации устройства, выходы состояния блока регистров операционногоблока и коммутатора и выход переноса счетчика соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами управления блока условных переходов, вход-выход и выход упО равлениякоторого подключены соответственно к входу-выходу управления устройства и входу управления блока управления, выход состояния счетчика соединен с входом управле ния операционного блока, первый и второй выходы управления которогоподключены к соответствующим входам управления коммутатора.Кроме того, операционный блок содержит узел приоритета, схему сравнения и узел маскирования, причем первые и вторые входы узла маскирования и схемы сравнения подключены соответственно к первому и второму информационным входом-выходом устрдйства, первые выходы - к выходу состояния блока, вторые выходы - к первому выходу управления блока, третьи выходы - к соответствующим входам узла приоритета, выход которого является вторым выходом управления блока, третий информационный вход схемы сравнения является входом управления блока.Причем блок условных операций содержит регистр маски состояния, регистр полярности кода условий,узел маскирования состояний, регистр состояния и узел формирования Мзда усло" вий, причем первые, вторые и третьи. 40 входы регистра маски состояния и регистра полярности .кода условий соединены соответственно с первым и вторым информационными входами-выхо- дами блока и первым входом управления 45 блока, выход регистра маски состояния соединен с первым входом узла маски-. рования состояния, выход которого соединен с входом-выходом управления блока, а второй вход - с выходом регистра состояния, входы которого являются соответственно вторым, третьим, четвертым и пятым входами управления блока, выход регистра полярности кода условий подключен к первому входу узла формирования кода условий, вторым вхоДом соединенного с входом-выходом управления блока, а выходом - с выходом управления блока. а выход - соединен со входами дешифратора микроопераций и регистрарежима, выходом соединенный с первымвходом узла формирований внутреннегорабочего цикла, второй и третий входы и вход-выход которого являютсясоответственно входом запуска, входом управления и входом-выходом блока,На фиг.1 представлена блок-схемаустройства; на фиг.2 - пример объединения устройств при построенииразвитой системы обмена,Устройство (фиг.1) содержит блоки1, 2 и 3 связи с каналом, блок 4регистров, включающий регистр 5 сдвига и регистры 6 общего назначенияоперационный блок 7, включающий узел8 приоритета, схему 9 сравнения иузел 10 маскирования, блок 11 задания условных операций, состоящий изузла 12 формирования кода условий,регистра 13 маски состояния, регистра 14 полярности кода условий, регистра 15 состояния и узла 16 маскирования состояний, счетчик 17, коммутатор 18, блок 19 управления,включающий узел 20 формирования внутреннего рабочего цикла, регнстр 21 режима, дешифратор 22 микрооперацийи регистр 23 микрокоманд, управляющий вход-выход 24 устройства, информационные входы"выходы 25, 26 и27 устройства, вход 28 микрокомандустройства, вход 29 запуска, входвыход 30 синхронизации устройства иинформационные шины 31, 32 и 33устройства.Устройство обмена.информации микропроцессорной системы может бытьвыполнено в виде одной большой интегральной схемы на К-МДП технологиии помещено в 42-.х выводной корпус.Считается, что внешние выводы устройства 25,26 и 27 - восьмиразрядные,микрокоманда, поступающая на вход28 - пятираэрядная, Несмотря на малуюразрядность микрокоманды, системамикрокоманд может быть достаточноширока, что объясняется наличиемрегистра 21, в состав которого, например, входят: триггер группы микрокоманд, триггер сдвиговых операций, триггер асинхронной выдачи информации, триггер повторения микрокоманды, триггер условных операцийи триггер загрузки служебных регистров (регистра 13, регистра 1 4 и регистра 21) из микрокоманды.При выполнении различных микрокоманд, устройство работает следующим образом,В начале работы устройства обменаинформацией микропроцессорной системы на вход 28 в регистр 23 подается управляющая информация, соответствующая загрузке регистра 21 регистра 13 и регистра 14 информациейиз микрокоманды либо из одного извнешних каналов 1, 2 и 3. Управляющая информация (микрокоманда) сопровождается сигналом запуска, поступающим на вход 29 в узел 20. Информация запоминается в регистре 23 идешифруется в дешифраторе 22, Есликод микрокоманды соответствует загрузке служебных регистров из одногоиз внешних каналов через блоки 1,2 и 3 осуществляется прием информации из канала и запись в служебныерегистры. Если код микрокомандысоответствует загрузке служебныхрегистров из микрокоманды, то устанавливается в 1 триггер загрузкислужебных регистров, входящий в состав регистра 21. Следующая микрокоманда, которая также сопровождается сигналом запуска в зависимостиот кода поступает либо в регистр 14 ирегистр 13, либо в регистр 21. Загрузка этих регистров задает режимработы устройства обмена информациеймикропроцессорной системы.Следует отметить, что после выполнения каждой микрокоманды на входе-выходе 30 из блока 20 появляетсясигнал, свидетельствующий об исполнении микрокоманды, причем до появления этого сигнала, даже при наличии сигнала запуска, поступающегона вход 29, новая микрокоманда, поступающая через вход 28 блоком 19 невоспринимаетсяВ зависимости от кода микрокоьинды возможно выполнение различныхопераций обмена информации.Пусть, например, необходимо осуществить операцию массива информации размерности К слов из одноговнешнего канала в другой внешний канал (из входа-выхода 27 на .вход-выход 25). Операция осуществляетсяследующим образом.Сначала осуществляется загрузкав счетчик размерности массива. Информация о размерности массива пос-тупает через блок 3 на информационную шину 33, затем происходит комм тация информации через коммутатор 18 на информационную шину 31, по мупо которой она поступает на информационные входы счетчика 17 и запомийается Информация о размерности массива вводится всчетчик обратным кодом так, что если к этому коду добавить К все разряды счетчика окажутся в единичном состоянии. Затем выполняется загрузка регистра 21, регистров 13 и 14 кодом, соответствующим режиму первой группы повторяющихся ми крокоманд размаскированному сиг-.Ф17 налу с выхода переноса счетчика и положительной полярности условия.После этого подается микрокомандакоммутацйи информации из входа-выхода 33 на вход-выход 31, по которой информация из блока 3 поступаетв блок 1, Параллельно с этим происходит выполнение операции +1 всчетчике 17, который Формирует сигнал переноса, поступающий в блок 11.5 Так как в регистре 13 содержитсякод, соответствующий размаскированию сигнала переноса счетчика 17,то на управляющем входе-выходе 24это состояние соответствует перепол О нению (не переполнению) счетчика. Вслучае не переполнения счетчика нулевой сигнал от старшего разрядасчетчика через узел 12 поступаетна вход узла 20. Так как при этомкод регистра 14 соответствует положительной полярности условия, тосигнал на входе управления блока 19соответствует невыполнению условия.Это приводит к многократному повторению микрокоманды до тех пор, покасигнал на этом входе не станет соответствовать выполнению условия,т.е. до тех пор, пока не осуществляется передача массива информации.После этого .в узле 20 Формируетсясигнал, выдаваемый на выход 30 исвидетельствующий об окончании выполнения микрокоманды. Во время выполнения микрокоманды индикация пе рехода от 1 микроцикла к другомуосуществляется импульсами на входевыходе 30.Рассмотрим пример выполнения операций обмена с арбитражем.Причем для определенности описания информация (запросы на арбитраж)поступают по входу-выходу, загрузкамаски происходит из входа-выхода26, а выдача результата операции(разрешение) производится на вход выход 27.Сначала осуществляется загрузкамаски запросов на арбитраж., По входу28 вместе с сигналом запуска (вход29) подается код соответствующей.45 микрокоманды) . Информация поступаетчерез блок 2 на информационную шину32, заносится в регистры блока 4, Вузле 20 на входе-выходе 30 возникаетсигнал синхронизации, свидетельство вующий об окончании выполнения микрокоманды.После этого производится загрузкарегистров 21, регистра 13 и 14 кодом, который соответствует второй группе повторяющихся условных микро- команд, раэмаскированному сигналу на выходе,состояния блока 7 и отрицательной полярности кода условия.Затем подается микрокоманда переф дачи информации из входа-выхода 25с маскированием и арбитражем в вход-выход 27, при этом осуществляется прием информации в блок 1, которая по шине 31 поступает в узел 65 10, на второй вход которого посту 941978пает по информационной шине 32 маска.С выхода узла 10 информация поступает на вход узла 8, где осуществляется выделение старшего по приоритету незамаскированного единичногосигнала. С выхода узла 8 индикация 5поступает на первый управляющий нходкоммутатора 18, с выхода которогопо информационной шине 33 она передается н блок 3. Параллельно с этимсигнал с выхода состояния блока 7(сигнал сравнения с 0 ф) поступаетн блок 11. Так как в регистре 13 содержится код, соответствующий раэмаскированию сигнала состояния блока 7, то на шинах входа-выхода 24 это 5состояние соответствует отсутствию(наличию) незамаскированных запросов.Причем, н случае отсутствия незамаскированных запросов (сравнение с0) на соответствующей шине управляющего входа-выхода 24 - высокийуровень. Этот сигнал через узел 12поступает на вход управления блока19. Так как код регистра 14 соответствует отрицательной полярности 25када условия, а на управлякщем входе-выходе 24 - высокий уровень, тосигнал на входе управления блока 19соответствует невыполнению условия.Поскольку микрокоманда условная,это Зприводит к запрету выдачи информациив блок 3, а так как микрокомандаповторяющаяся - невыполнение условияприводит к ее повторению до тех пор,пока сигнал на управляющем входе бло-З 5ка 19 не станет соответствовать выполнению условия. При этом произойдет выдача результата операции вблок 3 и в узле 20 сформируется наодной из шин входа-выхода 30 сигналокончания выполнения микрокоманды. 4 ОВо время выполнения микрокомандыиндикация перехода от одного микроцикла к другому осуществляетсяимпульсами на шинах входа-выхода 30узла 20. 45 При выполнении операции преобразования из последовательного кода в параллельный (информация в последовательном коде подается из входа О выхода 25) сначала произнодится загрузка регистра 21, в частности, установка в 1 триггера сдвиговых операций, а после этого осуществляется преобразование информации из 55 последовательного кода в параллельный. При этом информация в последовательном коде поступает через блок 1 на младший разряд информационной шины 31 и заносится в младщий разряд регистра 5. Сдвиги в регистре 560 повторяются до заполнения информацией регистра, после чего на одной из шин входа-выхода 30 появляется сигнал окончания выполнения микрокоманцы. Во время выполнения микро команды информация перехода от одного микроцикла к другому осуществляется импульсами на входе-выходе 30.Устройство обмена информаций микропроцессорной системы может также выполнять днухтактные как одиночные, так и повторяющиеся микрокоманды - это микрокоманды преобразования форматов байт-слово (8 разрядов 16 разрядов) и слово-байт, а также микрокоманды чтения и записи, микро- команды ассоциативного доступа и др. Возможно наращивание разрядности информации при выполнении операций обмена путем объединения нескольких устройств в группу (фиг.2). Взаимная синхронизация устройств осуществляется объединением входов 29 и входон-выходов 30, а однотипная реакция на условия - объединением входовныходов 24.Таким образом, возможность обработки и анализа информации, вместе с возможностью наращивания разрядности и оперативной реакции устройства на различные состояния, возникающие в процессе обмена позволяют повысить быстродействие устройства и расширить область его применения.Формула изобретения1. Устройство для обмена информацией, содержащее три блока связи с каналом, первые входы-выходы которых являются соответствующими информационными входами-выходами устройства, а вторые входы-.выходы подключены к соответствующим информационным входам-выходам коммутатора, и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок регистров, счетчик, операционный блок и блок задания условных операций, причем вторые входы-выходы первого и второго блоков связи с каналом соединены соответственно с первым и вторыми информационными входами-выходами блока регистров, счетчика, операционного блока и блока задания условных операций, первый вход управления которого соединен с входом микрокоманд устройства и входом команды блока управления, вход запуска и вход-выход. синхронизации которого являются соответственно входом запуска и входом-выходом синхронизации устройства, выходы состояния блока регистров операционного блока и коммутатора и выход переноса счетчика соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым входами управления блока условных переходов, вход-выход и ныход управления которого подключены соответственно к входу-выходу управления устройства и входу управления блока управления, выход состояния счетчика соединен с входом управления операционного блока, первый и второй выходы управления которого подключены к соответствующим входам управления 5 коммутатора.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что операционный блок содержит узел приоритета, схему сравнения и узел маскирования, 10 причем первые и вторые входы узла маскирования и схемы сравнения подключены соответственно к первому и второму информационным входам-выходам устройства, первые выходы - к 15 выходу состояния блока, вторые выходы - к первому выходу управления блока, третьи, выходы - к соответст" вующим входам узла приоритета, выход которого является вторым выходом управления блока, третий информационный вход схемы сравнения является входом управления блока.3, Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок за дания условных операций содержит ре,гистр маски состояния, регистра полярности кода условий, узел маскирования состояний, регистр состояния и узел формирования кода условий, причем первые, вторые и третьи входы регистра маски состояния и регистра полярности кода условий соединены соответственно с первым и вторым информационными входами-выходами бло 35 ка и первым входом управления блока,выход регистра маски состояния соединен с первым. входом узла маскирования состояния, выход которого соединен с входом-выходом управления блока, а второй вход - с выходом регистра состояния, входы которого являются соответственно вторым, третьим, четвертым и пятым входами управления блока, выход регистра полярности кода условий подключен к первому входу узла формирования кода условий, вторым входом соединенного с входом- выходом управления блока, а выходом - с выходом управления блока.4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит регистр микрокоманд, дешифратор микроопераций, регистр режима и узел формирования внутреннего рабочего цикла, причем вход регистра микрокоманд является входом команды блока, а выход соединен с входами дешифратора микроопераций и.регистра режима, выходом соединенного с первым входом узла Формирования внутреннего рабочего цикла, второй и третий входы и вход-выход которого являются соответственно входом запуска, входом управления и входом-выходом блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США У 4020472,кл. 340-172.5, 1976.2. Авторское свидетельство СССР9 444062,. кл. 6 06 Р 9/00, 1972.Зака 4839/37 Тираж 731 ОодиисаоеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иэсква, Ж, Раушская иаб д. 4/5филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проекфгная, 4