Устройство адресации для канала прямого доступа к памяти

(19) (11) Р 9 36 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Институт электроники и вычислительной техники АН ЛатвССР (72) А.В.Самченко, И,М.Тимофеев и Л.А.Стебунова(56) Устройство внешней памяти на магнитных дисках СМ 5402.04; Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2 б.060.009-04 ТО.Авторское свидетельство СССР У 1005052, кл. С 06 Р 9/36, 1982.(54) УСТРОЙСТВО АДРЕСАЦИИ ДЛЯ КАНАЛА ПРЯМОГО ДОСТУПА К ПАМЯТИ(57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике иможет быть испольэовано в мини-ЭВМи специальных системах обработкиинформации, в частности в локальныхвычислительных сетях с высокойскоростью передачи информации.Целью изобретения является повыше ние производительности устройства,С этой целью в устройство, содержащее счетчик старших разрядов адреса,счетчик младших разрядов адреса,триггер, регистр начального адресаи блок синхронизации,введены блокпамяти свободных страниц, мультиплексор, регистр номера страницы исумматор по модулю два. 1 з.п. ф-лы.3Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в мини-ЭВМ и специальных системах обработки информации, в частности в локальных вычислительных сетях с высокой скоростью пере- дачи инйормации.Цель изобретения - повышение про - изводительности устройства и системы в целом путем обеспечения пере- загрузки устройства в процессе работы, а также автоматической инициализации устройства при включении питания или по сигналу сброса.На Фиг.1 представлена структур" ная схема устройства;,на фиг.2 функциональная схема блока управления; на фиг.3 в . временная диаграмма работы блока управления.20Устройство содержит счетчик 1 старших разрядов адреса, счетчик 2 ,младших разрядов адреса, регистр 3 начального адреса, мультиплексор 4, блок 5 памяти свободных страниц, 25 блок 6 управления, триггер 7, регистр 8 номера страницы, сумматор 9 ,по модулю два, адресный выход 10, группу информационных входов 11, выход 2 сопровождения адреса и . тактовый вход 13, Первый выход блока 6 управления соединен со счетным входом счетчика 1 старших разрядов адреса, второй выход блока 6 - со счетным входом счетчика 2. Выход триггера 7 соединен с первым входом пуска блока 6, информационный выход блока 5 памяти свободных страниц соединен с вторым входом пуска блока б, информационный вход блока 5 соединен с третьим, а вход записи чтения - с четвертым выходами блока 6. Адресный вход блока 5 соединен с выходом мультиплексора 4, управляющий вход которого соединен с пятым выходом блока 6. Первый информационный вход мультиплексрра 4 подключен к выходу счетчика 1, а второй - к первому ин-. формационному выходу регистра 8, второй информационный выход которого соединен с третьим входом пуска блока 6, а синхровход - с шестым выходом блока 6. Выход регистра 3 начального адреса подсоединен к информационному входу счетчика 2, выход переполнения которого связан с входом сброса триггера 7, а седьмой выход блока 6 соединен с входом установки триггера 7. Выход сумматора 9 подключен к четвертому входу пуска блока б. ИнФормационный вход регистра 8 и входсумматора 9 являетсяруппой информационных входов 1 устройства, атактовый вход блока б соединен стактовым входом 13 устройства (набором сигналов устройству от потребителя источника информации). Информационные выходы счетчика 1 и счетчика 2 являются адресным выходом 1 Оустройства, а восьмой выход блока бвыход переполнения счетчика 2 и вьходтриггера 7 - выходом 12 сопровождения устройства (набором сигналов отустройства к потребителю - источнику информации),В качестве счетчика 1 старшихразрядов и счетчика 2 младших разрядов адреса может быть использованлюбой двоичный счетчик, например двоичные счетчики К 155 ИЕ 7, К 555 ИЕ 7, Вкачестве выхода. переполнения счетчи -ка 2 младших разрядов адреса используется старший информационный разряд.В качестве регистра 3 начальногоадреса может быть использован узел,позволяющий задавать произвольныйдвоичный код, например набор тумблеров, переключателей. В качестве мультиплексора 4 применяют любой мультиплексор (2 на 1), например мультиплексоры К 531 КП 11, К 555 КП 11. В качестве блока 5 памяти свободныхстраниц может быть использован любойблок памяти с однобитовой организацией, имеющей управляющий входзаписи-чтения, например К 155 РУ 7,К 541 РУ 1. В качестве регистра 8 номера страницы может быть примененлюбой регистр, имеющий второй выход, указывающий, что в регистр записана информация, например регистрК 589 ИР 12. В качестве сумматора 9может быть использована любая схемаконтроля по четности, напримерК 531 ИП 5. Блок 6 управления содержит триггеры 14-7, одновибраторы 18-19, счетчик 20, элементы И-НЕ 21-28, элементы И 29-33, первый 34, второй 35, третий 36 и четвертый 37 входы пуска, первый 38 - 38, второй 39- 39, третий 40, четвертый 41, пятый 42, шестой 43 - 43 и седьмой 44 выходы. Восьмой выход блока б обозначен позицией 12 тактовый вход блока б является тактовым входом 13 (13,- 1 Зу) устройства, 1283763Устройство работает следующим образом.Память, адресуемая устройству, логически разделена на страницы.Счетчик 1 служит для хранения кода номера странипы, а счетчик 2 - кода адреса внутри страницы. Можно выделить 5 режимов работы устройства.При включении питания по внешнему сигналу сброса, поступающему по 10 тактовому входу блока 6 (1-й режим работы устройства), блок 6 вырабатывает на четвертом выходе последова,тельность сигналов записи, поступающую на вход записи-чтения блока 5, При этом на третьем выходеблока 6 вырабатывается "О", поступающий на информационный вход блока 5, т.е.во все ячейки блока 5 записываются "О". Счетчик 1 сигналом, вырабаты ваемым на первом выходе блока 6, сбрасывается в"О",а в счетчик 2 из регистра 3 по сигналу, вырабатываемому на втором выходе блока 6, заносится код начального адресавнутри страницы. На седьмом выходе блока 6 формируется сигнал установки в единичное состояние триггера 7, сигнал с выхода которого является управляющим сигналом на выходе 12 30 устройства и означает, что устройство готово к работе в режиме обслуживания.В режиме обслуживания (2-й режим работы устройства) по заднему фронту 35 сигнала запроса, поступающего на тактовый вход блока 6 (вход 13), блок 6 Формирует сигнал модификации (увеличения на единицу) содержимого счетчика 2, по которому к "0 содержимому счетчика 2 прибавляется единица. В результате этой процедуры в счетчик 1 и счетчик 2 заносится следующий адрес формируемой последовательности адресов, Работа в 45 ,этом режиме продолжается до перепол,нения счетчика 2. При переполнении счетчика 2 устройство переходит в 3-й режим работы - режим маркировки заполненной страницы в блоке 5. Сигнал переполнения с выхода 12 счетчика 2 (в качестве этого выхода используется старший информационный разряд счетчика) сбрасывает в "О" триггер 7.Блок 6 Формирует на 5-м выходе управ-. ляющий сигнал, по которому через муль типлексор 4 на адресный вход блока 5 поступает код номера страницы со счетчика 1, а на четвертом выходе блока 6 Формируется сигнал записи "1" поступающей на информационный вход блока 5 с третьего выхода блока 6.Таким образом в блок 5 по адресу, содержащемуся в счетчике , записывается "1", т.е. страница помечается как занятая.Затем осуществляется поиск свободной страницы адресуемой памяти (4-й режим работы устройства) в блоке 5. По сигналам с выхода блока 6 просматривается блок 5 по адресу, код которого подается через мультиплексор 4с выхода счетчика 1 на адресный входблока 5. Если страница занята, блок 6 прибавляет единицу к содержимому счетчику 1 и вновь производится чтение ячейки блока 5 по новому адресу, Зта процедура заканчивается при нахождении ячейки блока 5, содержащейнуль, т.е, при нахождении свободной страницы. При этом код адреса свободной страницы содержится в счетчике 1, Плок 6 вырабатывает сигнал установки триггера 7. Выход триггера 7 является выходом 12 э сопровождения, наличие сигнала на котором означает, что устройство готово к формированию новой последовательности адресов.Пятый режим служит для освобождения какой-либо страницы адресуемой памяти. При этом через информационный вход 1 устройства в регистр 8 заносится код адреса освободившейся страницы. Загрузка регистра 8 вызывает появление на его втором выходе сигнала, поступающего на третий вход пуска блока 6. Получив этот сигнал, блок 6 вырабатывает на пятом выходе сигнал, по которому на адресный вход блока 5 через мультиплексор 4 поступает код номера освобождаемой страницы из регистра 8. На вход записи- чтения блока 5 с четвертого выхода блока 6 поступает сигнал записи,/ а на информационный вход блока 5 сигнал "О" с третьего выхода блока 6. Таким образом, в блок 5 осуществляется запись "О" по адресу, код которого содержится в регистре 8, т.е.страница помечается как свободная. Блок 6 управления работает следующим образом, Цикл работы блока в 1-м, З-м, 4-и и 5-м режимах жестко связан с циклом работы счетчика 20, на счетный вход которого посто 128376, янно поступают гмпул сы синхрасерип по входу 3, (фиг.2), По каждому сипхроимпульсу содержимое счетчика 20 увеличинается на единицу, Могуль счетчика 20 равен 4, т.е. содержимое счетчика меняется от 0 до 4 изатем цикл счета повторяется В первом режиме работы устройства (режиме сброса) по сигналу сброса, поступающему на вход 13 блока 6, зазапускается однонибратор 18 (момент 1, Фиг.З). Импульс отрицательной полярности с выхода одновибратора 18 сбрасывает н исходное состояние триггеры 14 - 16 и блок б отрабатывает цикл записи 0" в блок 5 по адресу, код которого соцержит. - ся н счетчике 1. При этом импульс отрицательной полярности с выхоца однавибратора 18 поступает на вход элементов 22 и 32. На выходе элемен в . та 32 формируется сигнал с ньглода 39, занесения в счетчик 2 кода адреса из регистра 3. Сигнал "1" с выхода элемента 22 поступает на вход элемента 25. Так как триггер 14 н "0", на ньгходе 42 блока 6, соединенном с управляющим входом мультиплексора 4, йормируется сигнал "0" и код, содержащийся н счетчике 1, через мультиплексор 4 поступает на адресные входы блока 5. На входе 40 блока б, соединенном с информационным входом блока 5, элементом 31 йормируется сигнал "0", так как на вход элемента 31 с выхода 16 триггера поступает "0". Счетчик 20 считает синхроимпульсы, поступающие по нходу 13 блока 6, и в тот момент, ког - да в счетчике 20 (момент ,фиг.З), содержится двоичный код числа 3 (011) на выходе 41 блока 6 элементом 25 формируется сигнал "0", являющийся сигналом записи-чтения блока 5. По сигналу на выходе 41 блока б в блок 5 записывается "О", Формирующийся на выходе 40 блока б элементом 31 по адресу, паступагощему со счетчикачерез мультиплексор 4 на адресный вход блока 5. В момент (момент г. , йиг.З), когда содержимое счетчика становится равным 4 (1 ОО), на вход элемента 27 с третьего информационного выхода счетчика 20 поступает сигнал "1". На, вто - ром входе элемента 27, соединенном с выходом элемента 24, также Формируется сигнал "1" так как на входО 5 20 25 :О Щ 50 55 В третьем режиме работы устройства (режиме завершения записи) н блок 6 по входу 13 поступает сигнал завершения записи, который устанавливает в единичное состояние триггер 5. В конце очередного цикла работы счетчика 20 (когда содержимое счетчика 20 становится равным 4) сигнал с третьего информационного выхода счетчика 20, поступающий на синхровход триггера 16, устанавливает триггер 1 б в единичное состояние, чта приводит к появлению на выходе элемента. 31 и выходе 40 блока 6 "1", т.е. на инйормационный вход блока 5 эг".1 е 2схло бр; Т Ра8 Госту 1 я.т;"угс азэил.ьног полярности, Таким образом а еЗыходе 38, соединенном с выходом элемента 27, фармируетгся сигяаг "О", По сигналу "0" на выходе 38, катар,Й нляется упранляющим сигналом для счетчика 1, к содержимому счетчика 1 прибанляется единица. Счетчик 20 блока 6, досчитав до 4 (ОО), сбрасывается н "0" (момент ,. Лиг.З), и процедура записи "О" н блок 5 повторяется, только Отеперь записывается па новому адресу, код которого содержится н счетчике 1. Количество циклов записи "0" н блок 5 зависит от длительности импульса, вырабатываемого однонибратором 18. Ллительность импульса вырабатывается такой, чтобы обеспечить обнуление всех ячеек блока 5. По концу отрицательного импульса, вырабатываемого одновибратором 18, запускается одновибратор 19 (момент г., фиг.З), который формирует короткий положительный импульс на выходе 38, сбрасывающий счетчик 1 в "0". Таким образом по окончании процедуры сброса все ячейки блока 5 и разряды счетчика 1 содержат "0", а счетчик 2 - код, заданный н регистре 3.Во втором режиме режиме обслуживания по входу 137 в блок 6 поступает сигнал запроса и на выходе элемента 28, который соединен с выходом 39 блока 6, Формируется сигнал модификапии счетчика 2 отрицательной полярности. Сигнал модификации счетчика 2 Формируется только при наличии сигнала на вы ходе 34. Это означает, что в адресуемой памяти имеется свободная страни.83 63и(1ф,ч 1:и., и счсх 1 ис. , блок 6 ирисусти,с.1 С), так как триггер ,14 сбтюпссмс, т,с на адресные входы блока 5 через мультиплексор 4 поступает код номера страницы, хранящийся в счетчике 1, На входы элемента 31 поступают "1", так как триггер 14 сброшен, а триггер 15 установлен в единичное состояние, На выходе элемента 31, соединенном с выходом 40 1 О блока 6 и информационным входом блока 5, формируется "1".Логическая единица с выхода элемента 31 поступает на вход элемента 30. В тот момент, когда на первом 5 информационном выходе счетчика 20 появится "1", на выходе элемента 30 Формируется сигнал установки триг-. гера 15 в нулевое состояние по синхроводу, На выходе элемента 22, один 20 из входов которого является инверснь 1 м выходом триггера 16, формируется "1", поступающая на вход элемента 25, на выходе которого, так же как и в первом режиме работы, формируется 25 сигнал записи в блок 5 на выходе 41 блока, т,е. страница с адресом, код которого содержится в счетчике 1, помечается в блоке 5 как занятая.Вчетвертом режиме работы устрой ства (режиме поиска свободной страницы адресуемой памяти) на вход 35 блока 6 поступает "1", означающая, что страница с номером, код которой содержится в счетчике 1, занята. Через элементы 23 и 24 "1" поступает на вход элемента 27. В тот момент, когда содержимое счетчика 20 становится равным 4 (100), на выходе элемента 27 по выходу 38 формирует ся сигнал модификации (увеличения на единицу) содержимого счетчика 1 и происходит чтение ячейки блока 5 по новому адресу. Эта процедура продолжается до тех пор, пока на входе 35 не появится "0", т,е. очередная проверяемая страница окажется свободной. Сигнал "0" поступает на вход элемента 26, на входе которого с выхода 44 блока 6 Формируется сигнал установки триггера 7 устройства. При этом в счетчике 1 содержится код адреса найденной свободной страницы.В пятом режиме работы устройства (освобождение занятой страницы адресуемой памяти) при занесении в регистр 8 кода номера освободившейся страницы на входе 36 блока 6 появляется "1", поступающая на информационный вход триггера 14, который сигналом со счетчика 20, поступающим на синхровод, устанавливается в единичное состояние. Сигнал"1" с выхода триггера 14 поступаетна выход 42 блока 6, соединенный суправляющим входом мультиплексора 4,и код адреса и страницы иэ регистра8 через мультиплексор 4 подается наадресный вход блока 5. Палее блок 6производит запись "0" в ячейку блока 5, так же как и в первом режимеработы устройства. Сигнал "1" с выхо;да триггера 14 поступает с инверсиейчерез элемент 21 на вход элемента29, на выходе которого формируетсясигнал сброса регистра 8 устройствана выходе 43, блока 6. Если при занесении в регистр 8 произошла ошибка (код номера страницы содержитневерный контрольный бит 7 навходе 37 блока 6 появляется"0", поступающий на вход элемента 33, и сигнал записи в регистр 8 кода номера страницы, поступающий по входу 13, не выдается навыход 43 г блока 6, Сигнал ошибкис входа 37 поступает на информационньп вход триггера 17, а сигнал записи в регистр 8 - со входа 13 насинхровоход триггера 17. Таким образом, в случае возникновения ошибки на инверсном выходе триггера 17появляется сигнал ошибки, выдаваемыйс выхода 12,. Сигнал ошибки, выдаваемый с выхода 12, сбрасывается внешним управляющим сигналом, поступающим на вход 136 и далее на вход установки триггера 17. Таким образом, за счет автоматической перезагрузки устройства в процессе работы, а также автоматической инициализации устройства при включении питания по сигналу сброса устройство постоянно находится в состоянии готовности. Это позволяет использовать его в локальных вычислительных сетях с высокой скоростью передачи информации. Устрой-. ство обеспечивает прием последовательности кадров информации, поступающих с малыми промежутками времени (порядка нескольких микросекунд) между кадрами. При высоких интенсивностях входного потока информационных кадров повьппается производительность системы.Формула изобретения1. Устройство адресации для канала прямого доступа к памяти, содержащее счетчик старших разрядов адреса,счетчик младших разрядов адре са, триггер, регистр начального адреса и блок управления, первый вход пуска которого соединен с выходом триггера, вход сброса триггера подключен к выходу переполнения счетчиЮ ка младших разрядов адреса, информационный вход которого соединен с выходом регистра начального адреса, первый и второй выходы блока управления подключены соответственнс квходу счетчика старших разрядов адреса и счетному входу счетчика младших разряцов адреса, информационные выходы счетчиков старших и младших разрядов адреса 2 О являются адресным выходом устройства, а выход переполнения счетчика младших разрядов адреса является выходом сопровождения адреса устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения произ - водительности устройства, оно содержит блок памяти свободных страниц, мультиплексор, регистр номера страницы и сумматор по модулю два вход.ЯО которого и инФормационный вход регистра номера страницы объединены и соединены с группой иншормационных входов устройства, адресный вход, информационный вход, вход записи чтения и выход блока памяти свободных страниц подключены соответственно к выходу мультиплексора, третьему и четвертому выходам и второму входу пуска блока управления, управ ляющий вход, первый и второй информационные входы мультиплексора соединены соответственно с пятым выходом блока управления, информационным выходом счетчика старших разрядов 45 адреса и первым инборгпационныгп выходом регистра номера страни цы, синхровход и второй информационный выход которого подключены соответственно к шестому выходу и третьему входу пуска блока управления, четвертый вход пуска тактовьц вход, седьмой и восьмой выходы блока управления соединены соответственно с выходом сумматора по модулю два, 55 тактовым входом устройства, входом установки триггера и выходом сопро- вождения адреса устроиства, который соединен также с выходом триггера,2. Устройство по и.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит счетчик, четыре триггера, два одновибратора, восемь элементов И-НЕ и пять элементов И, при этом вход и инверсный выход первого одновибратора соединены соответственно с тактовым входом блока и входами сброса первого, второго и третьего триггеров, информационные входы первого, второго и третьего триггеров подключены соответственно к третьему входу пуска блока, шине нулевого потенциала и выходу второго триггера, прямой выход первого триггера соединен с первым входом первого элемента И-НЕ и пятым выходом блока, инверсный выход первого триггера подключен к первым входам второго и третьего элементов И-НЕ, первый и второй входы четвертого элемента И-НЕ соединены соответственно с выходом третьего элемента И-НЕ и инверсным выходом первого одновибратора, выход второго элемента И-НЕ подключен к первым входам пятого и шестого элементов И-НЕ, первый вход и выход седьмого элемента И-НЕ соединены соответственно с выходом четвертого элемента И-НЕ и первым выходом блока, первый и второй входы и выход восьмого элемента И-НЕ подключены соответственно к тактовому входу, первому входу пуска и второму выходу блока, первый и второй входы и выходпервого элемента И соединены соответственно с выходом первого элемента И-НЕ, инверсным выходом первого одновибратора и шестым выходом блока, первый и второй входы и выход второго элемента И подключены соответственно к выходу третьего элемента И, первому выходу счетчика и синхровходу второго триггера, вход установки которого соединен с тактовым входом блока, второй и третий входы пятого элемента И-НЕ подключены соответственно к первому и второму выходам счетчика, счетный вход которого соединен с тактовым входом блока, третий выход счетчика подключен к входу сброса счетчика, синхровходам первого и третьего триггеров и вторым входам шестого и седьмого элементов И-НЕ, первый и второй входы и выход третьего элемента И соединены соответственно с инверсным выходом перво. го триггера, прямьв выходом третьеготриггера и третьим выходом блока, инверсный выход третьего триггера подключен к вторым входам второго итретьего элементов И-НЕ, третьивходы которых соединены соответственно с инверсным выходом первого одновибратора и вторым входом пуска блока, выход пятого элемента И-НЕ подключен к второму входу первого элемента И-НЕ и четвертому выходу блока,третий вход и выход шестого элемента И-НЕ соединены соответственно свторым входом пуска и седьмым выходом блока, первый, второй и третийвходы и выход четвертого элемента Иподключены соответственно к тактовому входу блока, инверсному выходу первого одновибратора и второму выходублока, вход и выход второго одновибратора соединены соответственнос инверсным выходом первого одновибратора и первым выходом блока, первый и второй входы и выход пятогоэлемента И подключены соответственнак тактовому входу, четвертому входу 10 пуска и шестому выходу блока, входустановки и синхровход четвертоготриггера соединены с тактовым входомблока, а информационный вход и ин-,версный выход четвертого триггера 15 подключены. соответственно к четвертомувходупуска и восьмомувыходу блока.283763 Составитель Г.ВиталиРедактор Л.Пчолинская Техред Л.Сердюкова тор В.Бутяга 42/47 Тираж 670 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб.