Система коммутации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 24 06 Г 15 1 фЬ ИСАНИЕТОРСКОМУ СОИ БРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении систем обменаинформацией между ВМ или между модулями многопроцессорных вычислительныхкомплексов, Соединение абонентов информационными шинами осуществляетсякоммутаторами. Управление соединениемосуществляется устройствами управле-,ния обменом через линии управления,каждая из которых фиксирует занятостьучастка информационной шины. При поГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ступлении от абонента запроса на обмен информация из запоминающего устройства управления обменом об основном и обходных маршрутах между(абонентами сравниваетсяс состоянием линий управления, В случае незанятости участков информационных шин,входящих в основной маршрут, устройство управления обменом осуществляет захват маршрута и по линиям управления информация поступает в устройство управления коммутаторами. При этом коммутаторы осуществляют соединение участков информационных шин в соответствии с требуемым маршрутом. По окончании обмена соединение существует до прихода импульса опроса, который циркулирует в линии опроса, последовательно обходя все устройства управления обменом. При занятости основного маршрута соединение может устанавливаться по обходным, что допускает возможность одновременного обмена информацией по разным маршрутам, если в них не заняты одни и те же участки информационных шин. Наряду с уменьшением времени установления соединения, это приводит к повышению быстродействия системы, повышению ее пропускной способности. 7 ил. 1 табл.1 124297Изобретеиие относится к вычислительной технике и может быть использопано при построении систем обменаипформаететей между ЭВИ или между Функпиональпымп модулями многопроцессор 5цьп; вычислительных комплексов,Целью изобретения является повышение быстродействия системы.На Фиг.представлена структурнаясистема коммутации на Фиг.2 - струк 1 Отурная схема устройства управления,обменом; на фиг. 3 - функциональнаясхема блока захвата маршрута; нафиг., с - функттиональная схема схемысравнения," на фиг. 5 - Функциональнаясхема коммутатора маршрутовна Фиг, б -функциональная схема блока управлениякоглтлутатстров; ца фиг. 7 - функциональная схема коммутатора.Система коммутации (Фиг. 1) содержит М коммутаторов 1, соединенных:между собой и с Б абонентами 2 информацпоццыми шинами 3, Гт устройство 4управгпения обменом. подключенных четтЕЗ СООТВЕТСтнуЮщтИЕ 1 КОММутатарОВ 55марпсрутов к пиниям б управления,Бтто -мки 7 . 7 управления коммутаторамтт сОРднпецы с пиниямп 6 5 гГеравлРнияпо нхопам, а выходами подключены к9КОЛМ 5 ГВТОрам 1а ввЕ 30устгтойсгва ст, о с ф, Й 5 гттравленияобтме 1 тоег соединены линией 8 Опроса ис соответствующими абонентами 211ВгтрРСЕЫМИ Шццамц 9 тл ЛцттИБМИ 1 Озапроса на обмен. Начальный запускт;1 линии 8 опроса осуществляетсят:,Ой, содержастеп эпемент ИтИ 11 который вкпгочен в разрыв одного из участ -КОВ;тттцгтгт 8 Второп В;(Од ЭЕЕЕЕЛЕттаДЕ11 соединен с выходом генератора 12лоОДИНО:гЦОГО ИМПУЛЬСа,Каждая линия б управттения фиксирует занятость соотВРтствующе 1"0 ргзбра, число которых О, т,е. участкаицформаттионных 11111 3, з включенного4 гтьтектетг двумя слев 1 ьеети е(оммутатстрами 1либо между коммутатором 1 и абонентом 2, который г свою очерець можетсоединяться с несколькими коммутаторами 1 Линия 8 опроса служит дляттсинхронизации процесса захвата ребер информационных шин 3,Устройство 4 управления обменом(фиг, 2) содержит элемент 13 задержки импульса опроса на время, определяемое переходными процессами в устройстве с и в линиях 6, блок 12 захвата маршр 5 гта .для установтения иудержания соединения на время обме 8 3пст, блок 15 памяти мар 1 нр 5 тов, в ксто -ром хранится.информация о том какиеребра информационных шиц 3 возможнозанять при установлении соеттитте:.Нтя от,цанного абонента к каждому из Ос-. тавшихся по осцовному (кратчайшему) маршруту и обходньел,Информация хранится в виде матрицы (таблица) маршрутов, содер;кащей в общем виде (тт 1-1) К строк и Я стол-. бцов, где Б - количество абопецто:.- адресатсв В системе, если всс абоценты могут выступать в роли адресаТОВ К КОПИЧЕСТВО ВОЗМОЖНЫХ МНРШг)У " тов (основегой и обходные) к данному абоцецту-адресату, а С, - количество ребер информационных шиц в с:тете" ме В строке записан двоичцьЕй код единица Б некоторой 1 - Й Гтозегциц 1(оторого указывает, ч:та т-с ребро вхоеттлтгВ СО(.тан ЦаэцаЧЕНЦОГО ттаРШР(та 1(;га;т.ному абоненту - адресату, Напртцлер, втаблице дття системы, изобрал:ецпай нафиг, 1, представлены основной и Обходньте маршруть 1 от абонента 2 к абоцентам 2 и 2, Так в маршруты тле.л;,гт 5абонентами 2 - 2Входят ттебрат3- основной, 33 , 3 , 3 иг 1 ,7 ,6 43 , 3, 3 , 3 , 3 - обходные,в маршруты между абонентами 2 - 2вхоттятребра; 3 , О , 3 - - основной. эные, Как ттидно из фиг., 1, пля пары1абгонентов 2- 2 обходных маргвр 5 тгтттбольше, чем дл 1 пары 22В общем случае Ограничимся гге:ырт. -мя (к.ч) маршрутами.Содегтекимое ВУ маршрутов Осцспгттогои обходных в устройстве 4 управлеци.обменом прввецено в таоттице,Входы блока 15 соединены с адресной шиной 9 соответствующего абог.еттта 2,цля приема адреса того атбоце 1 та,с которым е:,:еобходетело 5 гста 10 тзить г ОРдинецие, а к группе выходов б1 Огде к - количество маршрутов(основного и обходных) до абоцептаадресата, 1:одключень к группам входов16. 16 соответствующегикоммутатора маршрутов 5 и к группам маршрутных входов 16, 16 блока 1 тг.группа выходов 17 . , 17 котороготфг(ПСгттКЕЕЮЧЕна К ГРУПЕЕ УПРаВЛЯЮЩИХ ВХОДОт7ю ь е 9 1 г коммутатораг 5 мартьтртов. Первый и второй входы блока 4соединены соответственно с липиеи 10запроса на обмен и с линией 8 опроса.,которая также соецинеца с входомз 1242 элемента 13 задержки, выход которого является продолжением линии 8 опроса.Блок 14 захвата маршрута (фиг.З) содержит группу схем сравнения 18,18,группу триггеров 19 19" Р-типа, управляющий триггер 20 Р-типа. Схему 21 приоритета и элемент 22 задержки для надежного срабатывания по .входу синхронизации - С-группы триггеров 19 19(Первая группа входов схем 18 18 сравнения подключена к линиям 6 управления, вторая группа входов каждой схемы 18 сравнения соединена с соответствующей группой маршрутных15 входов 1616 блока 14, а выход каждой схемы 18 сравнения - с соответствующим входом схемы 21 приоритета, выходы которой соединены с соответствующими установочными Р-входами группы триггеров 19 19к 20 Первый и второй входы блока 14 под - ключены соответственно к Р и С-входам триггера 20, прямой выход которого соединен с входами установки25 в нуль - К-группы 19 19 триггеров, а через элемент 22 задержки - с С-входами. Прямые выходы триггеров 1919 являются группой выходов 17 17 блока 14,Блок 14 захвата маршрута вырабатывает разрешающий сигнал занятости для наиболее приоритетного маршрута из совокупности свободных к заданному абоненту-адресату. Такой сигнал может появиться только на одном из выходов 17 17 " 35 блока. 14.Схема 18 сравнения (фиг. 4) содержитэлементов И 23 .,23 по(числу линий 6 управления, количество которых равно количеству ребер ин формационных шин 3 в системе, и элемент ИЛИ-НЕ 24. Первые и вторые входы элементов И 23 23 являются первыми и вторыми группами входов схемы 18 сравнения, а выходы И 23 23 450 соединены с выходами элемента ИЛИ-НЕ 24, фиксирующего результат сравнения.Схема 18 сравнения сравнивает код назначенного маршрута, считанный из блоков 15, с кодом состояния линий 6, 50 отображающим занятость ребер информационных шин 3. Единица на выходе схемы 18 сравнения появляется только в том случае, если на выходе всех элементов И 23 230 - нуль, Такое 55 состояние возможно, когда ребро,входящее в назначенный маршрут, свободно (на первом входе соответствующе 978 4го элемента И 23 - нуль), либо ребро,пусть даже занятое, не входит в дан-,ный маршрут (на втором входе элемента И 23 - нуль).Кажцый коммутатор 5 маршрутов(фиг, 5) содержит мультиплексор 25типа КП К:Я-разрядный по входу иЯ-разрядный по выходу, При этомуправляющие входы Ч,. , Чк мультиплексора 25 подключены к группеуправляющих входов 1717 коммутатора 5 маршрутов, а Я - разрядныекоммутируемые входы 3-й группы, где1-К в , к соответствующей группе входов 16 коммутатора маршрутов,3которые в свою очередь подключены,ксоответствующей группе выходов 16"ЗУ 15 маршрутов. Вьгходы (О-разрядов)мультиплексора 25 подключены черезмонтажное ИЛИ к линиям 6 управления.Блок 7 управления коммутатором(фиг. 6) содержит К элементов И 26й26 с прямым и:инверсным выходами, Максимальное значение К определяется числом всех возможных комбинаций по установлению соединений,соответствующим данному коммутатору1, к которому подключено Г ребер информационных шин 3, где КС Линии 6 управления х и 1, которые отображают занятость подключеных к коммутатору 1 ребер, попарно соединены с первыми входами элементов И 26, а остальные входы И 26 - к инверсным выходам тех из оставшихся элементов И 26, к которым подключеныили 3 линия 6 управления. Таким образом, появление единиц на паре (, 1) линий 6 обеспечивает срабатывание только одного элемента И 26 и формирование управляющего сигнала на соединение ребер информационных шин 3 и 3( в коммутаторе 1. Поэтому в последующем разрешается соединение в коммутаторе 1 другой парыребер (3 и 3 ) и блокируется соединение между собой ребер принадлежаших разным маршрутам (3 с 3 иЗ,3 сЗиЗ).Коммутатор 1, изображенный на фиг, 7 для случая трех (Р)0 подключенных ребер одноразрядных шин 3, содержит шесть (Р)Р- в общем случае) элементов И 27 и три (Р) элемента ИЛИ 28, Управляющие сигналы от блока 7 позволяют осуществить коммутацию соответствующих ребер информационных шин 3.Система коммутации функционирует следующим образом.Включается питание, от которогоуправляющие триггеры 20 устройств4.,4 " управления обменом устанавливаются в начальное нулевое состоя 5ние. Затем в ЗУ 15 маршрутов каждогоустройства 4 заносятся коды назначенных маршрутов (основной и обходные),от абонента 2, подключенного к данному устройству 4, к остальным абонентам, которые могут выступать какадресаты. От генератора 12 одиночного импульса производится запуск системы - по линии 8 опроса от устройства 4 к соседнему устройству 4 начинает передаваться импульсный сигналположительной полярности (импульсопроса), разрешающий устанавливатьсоединение по запросам абонентовй2 220Для организации обмена абонентинициатор 2 попадает в устройство 4по адресной шине 9 адрес искомогоабонента, а по линии 9 - запрос наобмен. По адресу из блока 15 памятимаршрутов считываются коды основногои обходных маршрутов между даннымиабонентами, и в схемах 18 сравненияблока 14 захвата маршрута определяется возможность занять свободныемаршруты (основной и обходные) доабонента-адресата, т.е, устанавливается факт незанятости всех входящихв назначенные маршруты (основной иобходные) ребер. Схема приоритета 21выбирает наиболее приоритетный изсвободныхмаршрутов,и на В-вход триггера 193 поступает разрешающий единичный потенциал, указывающий и выбранном 1-маршруте к адресату в данный40момент времени,С приходом по линии 8 опроса импульсного сигнала управляющий триггер20 устанавливается в единичное состояние того блока 14 захвата маршру 45та, который входит в состав устройства 4, подключенного к данному абонену-инициатору (фиг. 3). При этом повходу К снимается обнуление триггеров 19 . , 9 ", а с задержкой, определяемой элементом 22 задержки, наС-вход приходит положительный перепад,который устанавливает триггер 19 вединичное состояние, Маршрут выбирается самый приоритетный из совокупности свободных маршрутов, имеющихсяв наличии на момент прихода импульсаопроса, устанавливающего управляющийгриггер 20 в единичное состояние. Выбранный маршрут запоминается триггером 19 до тех пор, пока не будет снят запрос от абонента 2, сигнал потенциальной единицы поступает на управляющий вход 7 мультиплексора 25, и код выбранного 3-маршрута поступает на линии 6 управления, В результате срабатывают блоки 7 управления теми коммутаторами 1, которые должны соединить захватываемые ребра информационных шин 3, и коммутаторы 1 производят требуемые соединения.После обмена абонерт-инициатор 2 снимает запрос, т,е, на вход Б управляющего триггер 20 приходит сигнал 0, вследствие чего с приходом на вход С очередного импульса с линии 8 опроса, триггер 20 устанавливается в нулевое состояние, обнуляя тригге 1 кры 1919 , что приводит к появлению логических нулей на линиях 6, поддерживающих проложенный 1-маршрут. Как следствие появляются нули на выходах блоков 7 управления и соединение в коммутаторах 1 разрушается, Бз описанного видно, что установление маршрута и его снятие синхронизировано от импульса опроса, т,е, изменения на линиях 6 возможны только при наличии импульса опроса в данном устройстве 4,где величина задержки элемента 13 (С13) определяется временем срабатывания устройства 4 (с 4) и коммутатора маршрутов 5 (с 5) 51 те 4+ 5.5 5 3 3Кроме того, чтобы не было ложных срабать:;ваний, запрос на линии 10 должен появиться с задержкой (Гэаор) относительно установления адреса абонента-адресата на адресной шине 9, Величина этой задержки определяется временем срабатывания ЗУ 15 (С 15), схемы сравнения 18 ( 18) и схемыприоритета 21 (г. 21), т,е, -,ад15 + 1., 18 + С 21, Величина задержки элемента 22 определяется надежным срабатыванием триггера 19, с К-входа. которого предварительно снимается сигнал установки в ноль.Предлагаемая система обеспечиваетуменьшение времени на установление соединения между абонентом-инициатором и абонентом-адресатом за счет организации маршрута через линии 6 управления, при этом соединения ком1242978 Количество абонентов 2 в системе (Ине зависит от информационных шин 3(Я) и в случае ЯИ ( число абонентов 2, как правило, существенноменьше числа коммутаторов 1(ММ)тем более, что реализация коммутаторов в предлагаемой системе проста)можно добиться достаточно большего 10 быстродействия й пропускной способности в данной системе коммутации. 3 Предлагаемую систему коммутации целесообразно применять в сосредото 15 ченном вычислительном комплексе,абонентовЗначение маршрутаразрядов в строках -ребер маршрутов блока 15адресатов 32 1 615 6 78 9 П ОснОВнОЙ 1 1 0 1 0 0 0 0 00 1 0 1 1 1 0 0 0 00 1 0 1 1 0 1 1 0 00 0 0 О 0 0 0 0 0 00 ОсновнойОбходной 1Обходной 2Обходной 3 1 1 0 О 0 О О 0 ОО Основной 1 1 0 0 0 1 0 1 00 Обходной 1 1 0 1 0 0 0 1 1 00 Обходной 2 0 1 1 0 0 0 0 10 Обходной 3 Система коммутации, содержащая одновибратор элемент ИЛИ М коммуЭ45 таторов, М блоков управления коммутаторами, И устройств управления обменом, вход адреса и вход запроса и-го устройства управления обменом являются и-м входом адреса и и-м входом запроса системы, где п=1,И -50 номер соответствующего абонента, первые информационные входы-выходы 1.(ЕМ) коммутаторов являются 0-ми ( 1 = 1, Е) информационными входами- выходами системы, остальные информационные входы-выходы М коммутаторов ,соединены соответственно между собой, выходш-го блока управления мутатором 1, входящих в данный маршрут, осуществляются одновременно, т,е. во времени маршрут прокладывается не последовательно, а параллельно.Кроме того, занимая свободный обходной маршрут, если основной занят, добиваются еще большего увеличения быстродействия системы.Сокращение Времени на организацию маршрута уменьшает время занятости системы коммутации обслуживанием каждой пары абонентов, Поэтому пропускная способность системы возрастает. Формула изобретения коммутатором (ш = 1, М) подключен к входу управления ш-го коммутатора, выход одновибратора подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход и 1 второй вход которого подключены к входу опроса первого и выходу опроса Х-го устройств управления обменом, выход опроса я-го (д = 1, И) уст. - ройства управления обменом подключен к одноименному входу я+1-го устройства управления обменом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения быстродействия за счет использования обходных маршрутов, в систему введены Х коммутаторов маршрута, причем выходы И коммутаторов маршрутов поразрядно объединены через монтажное ИЛИ и подключены к соответствующиминформационным входам М блоков управления коммутаторами и Ю устройств управления обменом, информационные иуправляющие входы и-го коммутаторамаршрута подключены соответственнок информационным и управляющим выходам и"го устройства управления обме.ном, причем каждое устройство управления обменом содержит блок памятимаршрутов, блок захвата маршрута иэлемент задержки, причем адресныйвход блока памяти маршрутов являетсявходом адреса устройства, вход и выход элемента задержки являются входом опроса и выходом опроса устройства, причем блок захвата маршрутасодержит К схем сравнения, К триггеров захвата, где К - количество маршрутов, триггер управления и блокприоритета, к-е вход и выход которого подключены к выходу к-й схемы сравнения и к информационному входук-го триггера захвата соответственно(к = 1., К), информационный вход и 5вход синхронизации триггера управления являются соответственно входомзапроса и входом опроса блока и подключены к одноименным входам устройства выход триггера управления под О ключен к инверсным входам сброса, ачерез элемент задержки - к входамсинхронизации триггеров захвата, выходы которых являются управляющимивыходами блока и устройства, первые 5 входы схем сравнения поразрядно объединены и являются первым информационным входом блока и информационнымвходом устройства, второй вход к-йсхемы сравнения соединен с.к-м выхо О дом блока памяти маршрутов выходыблока памяти маршрутов являются информационным выходом устройства.1242978 4 В -оставитель В. Сычеехред М,Ходанич,Корректор Л, Пат Ивано едакт Тираж б 71 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 3707/4 Проектна Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгоро