Устройство для обмена информацией

(46) 07.04,84 Бюл. В 1372) В А.Абрамов, Л.Н.Бескин,В.Ф.Глушков, Н.Ю,Денисова и С.Г,Теле.люхнн53) 681825(088.8)56) 1. Головкин Б,А, Параллельныевычислительные системы. М., "Наукаф,1980, с. 126-129, рис. 3.10.2. Авторское свидетельство СССРР 888098, кл. 0 06 Р 3/04, 1980,(,54) э 7) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ, содержащее блок коммутации,первые группы входов и выходов которого являются соответственно первымигруппами информационных входов и выходов устройства, блок управЛения,первый, второй и третий входы и первый выход которого являются соответственно входом режима, входом синхронизации, входом команды и выходомсинхронизации устройства, и блок памяти, группа информационных выходовкоторого подключена к первой группевходов блока управления, первым входом и вторым выходом соединенногосоответственно с первым и вторымвходами блока коммутации, причемблок коммутации включает два дешифратора команд и три элемента И, аблок управления - элемент И, двадешифратора, первый узел элементовИ и три триггера, о т л и ч а ю щ е-е с я тем, что, с целью повышенияпропускной способности устройства,в блок коммутации введены три узлашинных формирователей, узел наборакода, два элемента И-ЙЛИ, счетчик;пять формирователей импульса, узелэлементов И-ИЛИ, узел элементов Ии триггер, а в блок управления -узел Элементов И-ИЛИ, второй узелэлементов И, три элемента И-ИЛИ, реверсивный счетчик и кнопка .сигнала сСбросф, причем первая группа выходов и третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к группе информационных входов и входам управления записью и считыванием блока памяти, пятый выход является выходом прерывания устройст-. ва, вторые группы входов и выходов соответственно вторыми группами инФормационных входов и выходов устрой ства, а третьи группы входов и выходов и четвертый и пятый входы соединены соответственно с вторыми группами выходов и входов и первым и вторым выходами блока коммутации, причем в блоке коммутации группы входов первого и второго узлов шинных Формирова- Е телей соединены с соответствующими шинами первой группы входов блока коммутации, группа. информационных входов узла элементов И соединена с группой выходов первого узла шинных формирователей и группой входов пер- Я вого дешйфратора команд, а группа выходов является второй группой выходов блока коммутации, первая группа информационных входов узла элемен тов И-ИЛИ соединена с группой выходов второго узла шинных формирователей и группой входов второго дешифра тора команд, вторая группа,информационных входов является второй группой входов блока коммутации, а груп.па выходов через третий узел шинныхформирователей соединена с первой группой выходов блока коммутации, инверсные и первые прямые входы первого и второго элементов И-ИЛИ сое,динены с первым входом блока коммутации и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом узла элементов И-ИЛИ, выход первого узла шинных формирователей соединен через первый и второй формирователи импульса соответственно с вторыми прямыми входа1084776 ми первого и второго элементов И-ИЛИ,выходы которых соединены соответственно с единичным входом триггера ивычитающим входом счетчика, группавходов установки которого подключена к группе выходов узла набора кода,а выход - к первому нулевому входутриггера, второй нулевой вход которого и вход сброса счетчика соединеныс вторым входом блока коммутации, выход второго узла шинных формирователей соединен через третий и четвертый формирователи импульса соответственно с третьими прямыми входамипервого и второго элементов И-ИЛИ,четвертый и пятый прямые входы которого соединены с выходом триггера,управляющим входом узла элементов И,вторым входом первого элемента И ичерез пятый формирователь импульсас управляющим входом, счетчика, четвертый и пятый прямые входы первогоэлемента И-ИЛИ подключены соответственно к выходам первого и второгодешифраторов команд, первые входывторого и третьего элементов И соединены соответственно с выходамивторого и первого формирователейимпульса, вторые входы - с выходомтриггера, а выходы являются соответственно вторым и первым выходамиблока коммутации, причем в блоке управления группа выходов реверсивно 1 Ь счетчика подключена к группамвходов первого и второго дешифраторов, суммирующий и вычитающий входы - соответственно к выходам первого и второго элементов И-ИЛИ и ктретьему и четвертому выходам блокауправления, а вход сброса - к выходукнопки сигнала "Сброс", второму выходу блока управления и входам сброса первого, второго и третьего триггеров, группы информационных входов Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в вычислительных системах автоматизации научных исследований. 5Известны устройства для обмена информации, содержащие центральный про-, цессор (ЦП) и адаптер канал-объект, .причем первый канал ввода-вывода(ЦП) подключен к внешней памяти ВП), к 10 второму каналу ввода-вывода ЦП подключена первая шина адаптера канал- объект, вторая шина которого является шиной ввода-вывода всего устройства. Адаптер канал-объект состоит из 15 первого и второго узлов элементов исоединены с первой группой входовблока управления, а группы, выходовявляются соответственно третьей й 4второй группами выходов блока управления, первая и вторая группы информационных входов узла элементовИ-ИДИ являются соответственно третьей и второй группами входов блокауправления, группа выходов соединенас первой группой выходов блока управления, а управляющий вход подключенк первому входу блока управления,инверсным входам элемента И, первого,второго и третьего элементов И-ИЛИ,инверсным управляющим входам второгоузла элементов И и второго дешифра-.тора, прямым управляющим входам первого дешифратора, первого узла элементов И и первым прямым входам первого, второго и третьего элементовИ-ИЛЙ, выход которого является пятымвыходом блока управления, второй прямой вход соединен с единичным выходом первого триггера, а третий прямой вход - с нулевымвыходоми информационным входом второго триггера,синхронизирующий вход которого подключен к выходу второго дешифратораи прямому входу элемента И, выходомсоединенного с установочным входомтретьего триггера, выход которогОявляется первым выходом блока управления, нулевойвыход первого триггера соединен со своим информационнымвходом, синхронизирующий вход первого триггера подключен к выходу первого дешифратора, вторые прямые входыпервого и второго элементов И-ИЛИсоединены соответственно с вторым ипятым входами блока управления, атретьи прямые входы . - соответственнос четвертым и третьим входами блокауправления. первого и второго блоков управления, а также блока буферной памяти, первая шина первого блока управления является первой шиной адаптера канал-объект, при этом вторая шина первого блока управления соединена с первой шиной второго блока управления, причем вторая шина второго блока управления является второй шиной адаптера, кроме того, первая и вторая шины блока буферной памяти соединены с третьими шинами первого и второго блоков управления соответственно.в устройстве реализуется три режима обмена: между внешним объектом7 БО) и адаптером - непрерывный цифровой поток в течение всего сеанса обмена; между адаптером и ЦП - файлыданных не длиннее объема памяти;между ЦП и ВП - файлы данных не длиннее единичного объема физического но 5сителя этой памяти. При вводе информации от ВО на ВП цифровой поток отВО поступает в адаптер и через второйканал ввода-вывода ЦП поступают в память ЦП. Из памятиЦП данные черезвторой канал ввода-вывода выводятсядня записи на ВП. При этом предполагаем, что скорость цифрового потокаВО не превосходит скорости цифрового потока при передаче от ЦП к ВП и 15обратно,Вывод информации из ВП на ВО организуется в обратном порядке 1 .Недостатками этого устройства являются сложность, большое время ввода-вывода и большой объем буока буферной памяти.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для сопряжения,содержащее блок связи с каналом ввода-вывода, первые выходы и вход которого соединены соответственно с первыми входом ивыходом блока коммута-ции, вторые вход и выход которогочерез блок буферной памяти подключенык первым выходу и входу блока связис абонентами, вторые и третьи входыи выходы являются соответствующимивходами и выходами устройства, агруппа управляющих входов подключена к первой группе выходов блока управления коммутацией, первая группавходов которого соединена с выходамиблоков дешифрации адреса и команд,а вторые группы входов и выходовявляются соответственно группами вхо дов и выходов устройства, выход бло"ка буферной памяти соединен с входами блоков дешифраций адреса и команди входом блока управления коммутацией. Блок коммутации содержит, группу 45элементов И и группу элементов ИЛИ,а блок управления коммутацией - двегруппы элементов ИЛИ, группу тригге-.ров и группу элементов И 2,.низкая пропускная способность, поскольку обмен между ЦВМ и отдельнымабонентом осуществляется под управлением ЦВМ.Целью изобретения является повышение пропускной способности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок коммутации, первые группы входов и щ выходов которого являются соответственно первыми группами информационных входов и выходов устройства, блок управления, первый, второй и третий входы и первый выход которого 65 являются соответственно входом режима, входом синхронизации, входом команды и выходом синхронизации устройства, и блок памяти, гоуппа информационных выходов которого подключена к первой группе входов блока управления, первым входом и вторым выходом соединенного соответственно с лервым и вторым входами блока коммутации, причем блок коммутации включает два дешифратора команд и три элемента И, а блок управленияэлемент И, два дешифратора, первыйузел элементов И и три триггера, введены в блок коммутации три узла шинных формирователей, узел набора кода,два элемента И-ИЛИ, счетчик, пять формирователей импульса, узел элементов И-ИЛИ, узел элементОв И и триггер, а в блок управления - узел элементов И-ИЛИ, второй узел элементов И, три элемента И-ИЛИ, реверсивный счетчик и кнопка сигнала"Сброс", причем первая группа выходов и третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к группе информационных входов и входам управления записью и считыванием блока памяти, пятый выход является выходом прерывания устройства, вторые группы входов и выходов соответственно вторыми группами информационных входов и выходов устройства, а третьи группы входов и выходов и четвертый и пятый входы соединены соответственно с вторыми группами,выходов и входов и первым и вторым выходами блока коммутации, причем в блоке коммутации группы входовпервого и второго узлов шинных формирователей соединены с соответствующими шинами первой группы входов блока коммутации, группа информационных входов узла элементов И соединена с группой выходов первого узла шинных формирователей и группой входов первого дешифратора команд, а группа выходов является второй группой выходов блока коммутации, первая груп па информационных входов узла элементов И-ИЛИ соединена. с группой выходов второго узла шинных формирователей и группой входов второго дешифратора команд, вторая группа информа-, ционных входов является второй группой входов блока коммутации, а группа выходов через третий узел шинных формирователей соединена с первой группой выходов блока коммутации, инверсные и первые прямые входы первого и второго элементов И-ИЛИ соединены с первым входом блока коммутации и первым входом первого элемента И, выход которого соединен с управляющим входом узла элементов И-ИЛИ, выход первого узла шинных формирователей соединен через первыйи второй формирователи импульса соответственно с вторыми прямыми входами первого и второго элементов И-ИЛИ, выходю которых соединены соответственно с единичным входом триггера и вычитающим входом счетчика, группа входов установки которого подключена к группе выходов узла набора коЙа, а выход - к первому нулевому входу триггера, второй нулевой вход которого и вход сброса счетчика соединены с вторым входом блока коммутации, выход второго узла шинных формирователей соединен через третий и четвертый формирователи импульса соответственно с третьими прямыми вхо-дами первого и второго элементов И-ИЛИ четвертый и пятый прямые входы которого соединены с выходом триггера, управляющим .входом узла .элементов И, вторым входом первого элемен та И и через пятый формирователь импульса с управляющим входом счетчика, четвертый и пятый прямые входы первого элемента И-ИЛИ подключены соответственно к выходам первого и 25 второго дешифраторов команд, первые входы второго и третьего элементов И соединены соответственно с выходами второго и первого формирователей импульса, вторые входы - с выходом 30 триггера, а выходы являются соответ- . ственно вторым и первым выходами блок коммутации, причем в блоке управления группа выходов реверсивногосчетчика подключена к группам входов 35 первого и второго дешифраторов, суммирующий и вычитающий входы - соответственно к выходам первого и второго элементов И-ИЛИ и к третьему и четвертому выходам блока управления, а вход сброса - к выходу кнопки сигнала "Сброс", второму выходу блока управления и входам сброса первого, второго и третьего триггеров, группы информационных входов первого и второго узлЬв элементов И соедине 45 ны с первой группой входов блока управления, а группы выходов являются соответственно третьей и второй группами выходов блока управления, первая и вторая группы информацион ных входов узла элементов И-ИЛИ явля .ются соответственно третьей и ,второй группами входов блока уп,равления, группа выходов соединена с первой группой выходов .блока управления, а управляющий вход подключен к первому входу блока управления, инверсным входам элемента И, первого, второго и третьего элементов И-ИЛИ, инверсным управляющим вхо-бО дом второго узла элементов И и второго дешифратора, прямым управляющим входам первого дешифратора, первого узла элементов И и первым прямым входам первого, второго и третьего эле ментов И-ИЛИ, выход которого является пятым выходом блока управления,второй прямой вход соединен с единичным выходом первого триггера, а Юетий прямой вход - с нулевым выходоми информационным входом второго триггера, синхронизирующий вход которогоподключен к выходу второго дешифратора и прямому входу элемента И, выкодом соединенного с установочнымвходом третьего триггера, выход которого является первым выходом блокауправления, нулевой выход первоготриггера соединен со своим информа;ционным входом, синхронизирующийвход первого триггера подключен квыходу первого дешифра,тора, вторыепрямые входы первого и второго элементов И-ИЛИ соединены соответственно с вторым и пятым входами блокауправления, а третьи прямые входы -соответственно с четвертым и третьимвходами блока управления,На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 - функциональные схемы блока коммутации иблока управления; .на фиг. 4 и 5временные диаграммы работы блока коммутации и распределения объема памяти для режимов обмена "На ВП"(фиг.5 аи От ВП" (фиг. 5 о).Устройство подключено к ВП черезклапан 1 ввода-вывода процессорапри помощи входной 2 и выходой 3интерфейсных шин, образующих первыегруппы информационных входов и выходов устройства, и содержит фиг.1)блок 4 памяти, блок 5 управления,блок б коммутации, шину 7 выхода пре:рывания устройства, шины 8-11 входарежима, входа и выхода синхронизациии входа команды устройства, входную12 и выходную 13 шины вторых группинформационных входов и выходов устройства.На фиг. 1 показаны также входные14 и 15 и выходные 16 и 17 шины первой и третьей групп входов и выходов блока 5 управления, а также шины18-20 третьего, четвертого и второго выходов и шины 21 и 22 четвертогои пятого входов блока 5 управления.Блок б коммутации содержит (фиг.2)узлы 23 - 25 шинных формирователей, узел 26 элементов И-ИЛИ, дешифраторы 27 и 28 команд, узел 29 набора кода, счетчик 30, триггер 31, элементы И-ИЛИ 32 и 33, элементы И 34 Зб, узел 37 элементов .И, формирователи 38-42 импульса (одновибраторы) .Блок 5 управления содержит (фиг,.З) реверсивный счетчик 43, дешифраторы 44 и 45 узел 46 элементов И-ИЛИ, узлы 47 и 48 элементов И, элементы И-ИЛИ 49 - 51, триггеры 52 - 54, элемент И 55 и кнопка 56 сигнала "Сброс"Байт послан", сигнал 58 "Байт воспринят", сигнал 59 на выходе тригге, ра 31, сигналы 60 смены состоянийсчетчика 30, сигнал 61 "Запрос отВпф и сигнал 62 "Строб сопровождения от ВП".На фиг. 5 обозначены текущий объем заполненной памяти блока 4, граничные объемы %1 и И для формирования сигнала ",Прерывание" в режимах 0"На ВП" и "От ВП", текущее время твремя реакции на сигнал "Прерывание" 1 с моменты А начала работыВО,В - начала обмена цП с ВП, С - формирования сигнала"Прерывание",О - формирования сигнала "Пуск внешнего объекта",Узлы 26 и 46 содержат элементы-2 ИИИЛИ, первые входы элементов2 И объединены, причем один из них ин 0вертирующий, и подключены к управляю.щему входу узла, а к вторым входамподключаются одновременные линии изсостава первой и второй входных шинузла, а выход элемента 2 ИИИЛИявляется выходом отдельной линии вкруппе выходов узла. Узел 29 наборакода может быть выполнен в виде рядаперемычек или переключателей, подклю.чающих разрядные линии группы выхо- З 0дов шины к потенциалам фЛог. 1 ф.или"Лог. 0". Одновибраторы 39 и 41,формируют выходной импульс по заднемуфронту входного сигнала перепадфЛог. 1" - "Лог "0"), одновибраторы 338, 40 и 42 с инвертирующим входомимпульс по переднему фронту входногосигнала.Устройство работает следующим образом. 40Кнопкой 56 осуществляется начальный сброс в "0", счетчиков 30 и 43 итриггеров 31, 52, 53 и 54.В режиме передачи данных от ВО воВП режим "На ВП ) на шине 8 устанав 45ливается потенциал "Лог. 1". Затемпо шине 12 устройства начинают поступать байты данных от ВО, которые через узел 46 подаются на шину 16 вблок 4 памяти. При этом на шину 9устройства подается импульс сопровождения данных ВО, который совпадает сначалом передачи байта данных. Этотимпульс, пройдя элемент И-ИЛИ 49,поступает по шине 18 на вход блока 4,после чего байт данных на шине 16запоминается в памяти. Кроме того,импульс сопровождения данных с выхода элемента И-ИЛИ 49 подаемся на суммирующий вход реверсивного счетчика43, содержимое которого увеличивается при этом на "1". В режиме фНа ВП",когда содержимое реверсивного счетчика 43 станет равным В, на выходедешифратора 44 устанавливается потенциал "Лог. 1", по фронту установле ния которого триггер 52 переходит,в состояние "Лог. 1". Потенциал "Лог.1" посредством элемента И-ИЛИ 51 устанавливается на шине 7 и на входе ",Прерывание" ЦП. После поступления сигнала фПрерывание" ЦП переходит к подпрограмме записи на ВП файла данных, состоящего из заданного числа байт, причем первый байт файла является кодом команды "Запись от внешнего объекта", передача которого приводит к установлению потенциала "Лог. 1" на выходе дешифратора 28.Интерфейс ЦП и ВП, организованный по методу "квитированной" передачи, характеризуется тем, что начало передачи байта дЪнных от ЦП сопровождается сигналом идентификации данных канала "Инф.К", который снимается после прихода от ВП сигнала идентификации данных абонента "Инф. А" "Байт данных воспринят" ( фиг. 4, поз. 57 и 56), после чего ЦП может сменить байт данных. В режиме переда-. чи от ВП к ЦП указанные функции сигналов "Инф. А" и 1 Инф. К" меняются.1По переднему фронту сигнала "Инф. А" одновибратор 38 формирует импульс, который при наличии потенциала "Лог. 1" на выходе дешифратора 28 поступает с выхода элемента И-ИЛИ 32 на вход триггера 31 и переводит его в состояние "Лог. 1" ( фиг. 4, поз.59) . По переднему фронту установления потенциала "Лог 1" одновибратор 42 формирует сигнал записи начального, кода в счетчик 30. Код подается с узла 29 и является двоичной записью указанного числа заданных байтов файла. Смена состояния счетчика 30 производится импульсом, формируемым по заднему фронту сигнала "Байт послан" одновибратором 39 и поступающим на вход счетчика 30 с выхода элемента И-ИЛИ 33, при этом содержимое счетчика 30 уменьшается на "1". С приходом импульса считывания последнего байта файла счетчик 30 формирует сигнал "Заем", который сбрасывает триггер 31 в состояние "Лог. 0". По потенциалу фЛог. Оф с выхода элемента И 34 узел 26 отключает от группы входов узла 25 шину 17 и подключает к ней группу выходов узла 24, т.е. восстанавливает шину 3 данных канала из состава выходной интерфейсной шины канала ввода-вывода ЦП.) При потенциале "Лог. 1 ф на выходе триггера 31 импульсы, формируемые одновибратором 39 и соответствующие заднему фронту сигнала "Инф. Л", поступают с выхода элемента И 35 по шине 22 на вход элемента И-ИЛИ 50, с выхода которого подаются по шине 19 на вход блока 4 памяти. Таким образом, к очередному сигналу "Инф. К" на шине 17 блока 5будет выставлен новый байт данных,который и вводится во ВП. С выходаэлемента И-ИЛИ 50 сигнал подается. также на вычитающий вход реверсивного. счетчика 43, каждое "считыванием из блока 4 уменьшает содержимоесчетчика 43 на "1 ф, а когда оно достигает значения %, на выходе дешифратора 44 устанавливается потенциал "Лог. 1", по Фронту котороготриггер 52 переходит в,состояниефЛог. Оф.,В режйме фОт ВП" данные от ВП выводятся Йа ВО, при этом на первомвходе устройства выставляется потенциал "Лог. 0", а первый байт данных 5Файла данных, идущего от ВП к ЦПв режиме фЧтение ВП", является кодом"Вывод на ВОф, который дешифрируетсядешифратором 27,. и аналогично укаэанному с заменой в тексте "Инф. А" 20на "Инф. К") производится установкапотенциала "Лог, 1" на выходе триггера 31, запись начального кода в счетчик 30, уменьшение содержимого счетчика 30 вплоть до сигнала "Заем" и 25сброс триггера 31. В данном режимепосредством узлов 37 и 46 шина 15коммутируется на время передачи указанного файла данных на шину 16 блока 4 памяти. Сигнал "Запись в намять"30Формируется по переднему фронту сигнала "Инф. Аф и с выхода элементаИ 36 поступает на шину 21 и далеечерез элемент И-ИЛИ 49 и шину 18 навход блока 4. Одновременно он подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 43 и добавляет "11 ксодержимому счетчика, а при достижении значения %1 на выходе дешифратора 45 формируется потенциал "Лог.1", 40по фронту установления которого триггер 53 переходит в состояние "Лог.Оф.При этом триггер 54 устанавливаетсяв состояние "Лог. 1", потенциал"Лог. 1" по шине 10 из блока 5 подается на ВО в качестве сигнала фПускобъекта", После этого на вход устрой.ства по шине 11 поступает импульс"Запрос от объекта", который подается на вход элемента И-ИЛИ 50, а сего выхода по шине 19 - на вход бло ка 4, после чего на шине 14 блока 4выставляется байт данных, которыйпоступает через узел 48 на шину 13и далее на ВО. Сигнал с выхода элемента И-ИЛИ 50 поступает также на вычитающий вход реверсивного счетчика 43,.Содержимое счетчика 43 начинает уменьшаться (Фиг.561 и когда достигает значения %, на выходе дешифратора 45 формируется потенциал фЛог 1", по фронту которого триггер 53, работающий в режиме делителя фНа 2 ф, переходит в состояние "Лог. 1" по инверсному выходу, при этом на шине 7 выставляется потенциал "Лог. 1 ф что приводит кпрерыванию выполнения текущей программы ЦП. ЦП организует чтение очередного Файла данных из ВП, при этом данные размещаются.в блоке 4 памяти, как было указано, Триггеры 52 и 53 формируют сигнал "Прерывание", причем в режиме "На ВПф этот сигнал выдается при заполнении памяти до значения Ф и более ячеек памяти блока 4 или единиц байт данных), а в режиме фОт ВП" сигнал фПрерываниеф формируется при уменьшении заполненного объема памяти до Ю и менее.Значения %,. и Ю выбираются в зависимости от общего объема памяти блока 4, скорости цифровых потоков ВО и ВП, времени реакции ЦП на "Прерыва- нием и от объема файла данных единичного обмена между ЦП и ВП.4Таким образом, в предложенном устройстве в обоих режимах обмена информацией между ВО и ВП передача данных происходит непосредственно между этими устройствами, минуя ЦП. В режиме "На ВП" данные от ВО, на копленные в блоке 4 памяти, поступают через блок 6 непосредственно на ВП в,сопровождении управляющих сигналов ЦП, который на зто время организует передачу фиктивного файла данных на ВП, В режиме "От ВП" организуется псредача Файла данных от ВП к ЦП, и эти данные поступают на ВО. через блок 6. Передача данных без использования процессора в качестве буферной памяти обеспечивает сокращение времени передачи и повьвение пропускной способности устройства.Кроме того, в предлагаемом устройстве обеспечивается сокращение емкости памяти за счет сокращения длительности хранения файлов.1084776 иг тель В.ВертлибТ.Иаточка Соста Техре орректор А.Тяс едактор В.Н филиал ППП фПатент", г.Ужгород, Ул,Проектная, 4 Заказ 2011/43 ВНИИ по 1130Подписноеитета СССРкрытийкая наб д. 4/5