Система соединения нескольких вычислительных устройств

19) И 1) 1)4 006 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ ИЗ ЕНИЯ 1: ъщ)6 л)е уст ерик Вол д Ш ых ге во о йств рл,Круг и Во (53) селекторЕА 1-ЕА 4 иР 1-БР 4, ко 88.8)) СИСТЕМА СОЕД ИСЛИТЕЛЬНЫХ УС НИЯ НЕСКОЛЬЙСТВ о а торами вАА 4 . Уксчет ре зан- али(57) Изобретениевычислительной те носится к о ики и может соедихронного ительных ваняться, в частност нии микропроцессор личных задач, напр при исполь в для решени мер для упра ва пре 81(89) (21) (22) (31) (32) (зз) (4 6) (71) (72) 142 35777053110.04.7ИР С 06ОЗ,О 5.7Ш)15.09.8ФЕВ НумХенплерЭберхарленберг681,32 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ния процессами обработки и п ки, работающих в реальном ма времени. Целью изобретения я повышение производительности щение конструкции, Система с главное вычислительное устро МК 1 и подчиненные вычислител ройства МК 2-МК 4, каждое из к содержит центральное устройс ботки данных ЕЧЕ 1-ЕЧЕ 4, устр передачи данных Эц)04 с ной схемой ввода-вывода запоминающее устройство В торые снабжены аккумуи вывода АЕ 1-АЕ 4 и ААная цель достигаетсязации возможности аси нения отдельных вычисл ройств посредством выз ния. 4 з.п. ф-лы, 4 ил1 1337902 2 25 Изобретение относится к областивычислительной техники и может применяться, в частности при испольэона.нии микропроцессов для различных эа 5дач, например, для управления процессами обработки и переработки, работающих в реальном масштабе времени,Известна система соединения нескольких вычислительных устройстн. 10В ЭЕ-ОЯ 24 46 970 - несколько работающих независимо друг от друга вычислительных устройств соединены с общимзапоминающим устройством посредствоминтерфейса, причем последовательностьочередности вычислительных устройствпри обращении к запоминающему устройству устанавливается блоком определения приоритета,При этом виде соединения обмен дан ными осуществляется всегда через общее запоминающее устройство.Известны соединения периферийноготипа посредством специальных устройств управления сопряжением, ПоПЕ26 45 341 для каждой соединительной связи между двумя вычислительными устройствами расположеноустройство сопряжения, Оно можетбыть выполнено как компактный самостоятельный блок или может быть включено в каждое соединяемое вычислительное устройство,В устройствах с более чем двумявычислительными устройствами системы35нескольких вычислительных устройствмл ут быть выполнены по структурекольца или звезды.едостаток таких систем вычислительных устройств заключается в том, 40что для каждого соединения междудвумя вычислительными устройстваминеобходимы раздельные устройства сопряжения.Цель изобретения - создание схемысопряжения для системы нескольких вычислительных устройств, чтобы приочень низких схемотехнических и конструктивных затратах была достигнутавысокая производительность и одновре 50менно обеспечивалась экономичная,просто управляемая конструкция привысокой степени унифицирования,В основу изобретения положена задача создания возможно простой по55своей конструкции системы сопряжениядля нескольких работающих одновременно и автономно над общей задачейактивных вычислительных устройств,из которых одно предусмотрено какглавное остальные - как подчиненныенычислетельные устройства с вкпюченными в них программируемыми селекторными схемами ввода-вывода, которая позволяла бы осуществлять асинхронные соединения отдельных вычислительных устройств посредством ныэова прерывания.Поставленная цель достигается тем, что каждое вычислительное устройство через селекторную схему ввода-вывода подключено к общей собирающей линии для информации данных и адресов, и что каждая селекторная схема ввода- вывода через особую схему управления для передачи управляющих сигналов подключена к собирающей линии для асинхронного, непосредственного и бесконфликтного обмена данными между главным вычислительным устройством и подчиненными вычислительными устройствами, и что предназначенная для главного вычислительного устройства селекторная схема ввода-вывода имеет управляемый ею выход сигнала направления данных, который соединен с остальными селекторными схемами ввода-вывода для установления направления передачи и приоритета главного вычислительного устройства.Селекторная схема внода-вывода управляющего вычислительного устройства имеет устройство для определения приоритета при нескольких одновременно обращающихся подчиненных вычислительных устройствах. Схема управления имеет конъюнктивное логическое звено для сигнала направления данных, посланного главным вычислительным устройством и принятого подчиненными вычислительными устройствами, и для сигнала готовности ввода-вывода, выход которого подключен к второму конъюнктивному логическому звену с характеристикой выдержки времени. Второй вход конъюнктинного логического звена с характеристикой выдержки времени соединен с вводом для сигнала готовности ввода-вывода, его выход через третий логический элемент подключен к выходу для сигнала направления данных для главного вычислительного устройства, его отрицание для подчиненных вычислительных устройств подключено к входам вызова ввода-выво 1337902да остальных вычислительных устройств, и через четвертое логическое звено, которое своим другим входом соединено с вторым входом второго конъюнктивного логического звена ивводом для сигнала готовности вводавывода, второй вход конъюнктивногологического звена соединен с входомвызова ввода-вывода селекторной схемы ввода-вывода, подчиненной подключенному вычислительному устройствуСхема управления имеет вход активизации, через который происходятее вызов вычислительным устройствомчерез соответствующую селекторнуюсхему ввода-вывода для обмена данными, Каждая селекторная схема вводавывода имеет схему времени для определения времени ожидания, в течениекоторого посланное или принятое еюслово данных должно быть принятоили послано участвующим в передачеданных вычислительным устройством,и программируемую, возбуждаемую вызываемым вычислительным устройствомсхему времени для сигнала ошибки вслучае неприхода сигнала подтверждения в течение времени ожидания от вызываемого вычислительного устройства,Подчиненные вычислительные устройства предназначены для управленияразличными шагами процесса или другими одинаковыми или отличающимисяодна от другой задачами, Их функцииуправляются и координируются главнымвычислительным устройством, Поиск передачи данных может осуществлятьсяодним из подчиненных вычислительныхустройств или главным вычислительнымустройством посредством адресной иуправляющей линии, которые через селекторную схему ввода-вывода подключены к собирающим линиям,На фиг, представлена блок-схемадля четырех соединенных друг с другом вычислительных устройств; нафиг,2 - блок-схема селекторных схемввода-вывода, соединенных собирающимилиниями; на фиг, 3 - логическая схема управления; на фиг,4 - диаграммасигналов для устройства передачи данныхНа фиг,1 представлена система нескольких вычислительных устройств с одним главным вычислительным устройством МК 1 и тремя подчиненными вычислительными устройствами МК 2-МК 4, Все вычислительные устройства МК 1 45 50 55 1 О 15 20 25 30 35 40 МК 4 соединены между собой посредством собирающих линий и соединительной шины В 1. Каждое вычислительноеустройство МК 1-МК 4 состоит иэ центрального устройства обработки данныхЕЧЕ 1-2 ЧЕ 4, устройства передачи данных 001-004 с селекторной схемойввода-вывода ЕА 1-ЕА 4 и запоминающего устройства Бр 1-Бр 4, которые снабжены аккумуляторами ввода и выводаАЕ 1-АЕ 4 и АА 1-АА 4,На фиг2 представлены селекторныесхемы ЕА 1-ЕА 4, соединенные собирающими линиями для данных В 11, адресовВ 12 и управляющих сигналов шины НБ,Селекторные схемы ввода-вьводаЕА 1-ЕА 4 разделены на часть данныхРогА и адресную часть РоггВ,Селекторные схемы ввода-выводаЕА 1-ЕА 4 построены для работы в двунаправленном режимеКаждая селекторная схема ЕА 1-ЕА 4 имеет управляющуюсхемуБ - .Б 4, которые соединены между собой собирающей линией (шина НБ),Требующее обмена данными вычислительное устройство МК 1-МК 4 через РоггВсвоей селекторной схемы ввода-выводаЕА 1-ЕА 4 выбирает нужного ему участника,На фиг.3 представлена логическаясхема схемы управления .Б.ЕА обозначает вход связи селекторной схемы ввода-вывода, шина НБ обозначает собирающую линию; Выход Ъопосылающий сигнал направления данных,подключен к инвертору И 1 и к собирающей линии (шина НБ).Выход инвертора И и выход Ъ,селекторной схемы ввода-вывода ЕА через переключатель Б 1 подключены квходу элемента И 11 и через второйинвертор Б 2 - к входу элемента И 2,В каждом вычислительном устройстве МК 1-МК 4 конструктивные группы соединены между собой общей шиной В 21 - В 24, Подчиненные вычислительные устройства МК 2-МК 4 управляют обработкой одинаковых или различных, одновременно обрабатываемых программ, С помощью таких программ управляются, например, процессы обработки на станках. Для этого одному вычислительному устройству МК 2 может быть передано управление вводом иэ считывающего устройства перфокарт, кнопочного поля или другого программирующего датчика и выводом на буквенно-цифровой10 индикатор, видео-дисплей, печатающее устройство, перфорирующее устройстно или другое устройство вывода данных. Другие подчиненные вычислительные устройства МКЗ и МК 4 могут использоваться для обработки управляющей процессом информации и ответных сигналов, Для этого, например, подчиненное нычислительное устройство МКЗ может, в свою очередь, служить в качестве главного вычислительного устройства для устройства низшего ранга, которые также сообщаются между собой через соединительную шину В 1, Эти подчиненные вычислительные устройства могут быть использованы, например, для упранления отдельными осями обрабатывающего станка, Подчиненные вычислительные устройства МК 2, МКЗ, МК 4 при такой конструкции могут быть использованы, также для дополнительных задач, таких как функции проверки и контроля, программа контроля и тому подобное.Главное вычислительное устройство МК координирует работу подчиненных вычислительных устройств МК 2-МК 4 снабжает их информацией из своего запоминающего устройства Яр 1 и может также само ныполнять управляющие функ ции, Передача данных происходит при этом всегда между управляющим вычислительным устройством МК 1 и одним иэ подчиненных вычислительных устройств МК 2-МК 4.Если, например, требуется передача данных из главного вычислительного устройства МК 1 в подчиненное вычислительное устройство МКЗ, то вычислительное устройство МК через селекторную схему ввода-вывода ЕА 1своего устройства передачи данных1 И посылает на соединительную шинуВ управляющий сигнал и сигнал адреса, которые селекторной схемой вводавывода ЕАЗ устройства передачи данных 00 3 будут признаны как определенные для подчиненного вычислительного устройства Г 1 КЗ, До тех пор, пока подчиненное вычислительное устройство МКЗ н состоянии принимать данные, т,е, оно не занимается выполнением других, имеющих приоритет задач, через селекторную схему ввода- вывода ЕАЗ своего устройства передачи данных 003 соединительную шину В 1 и селекторную схему ввода-вывода ЕА устройства передачи данных 11 15 20 25 30 35 40 45 50 гланного нычислительного устройства ,МК оно посылает сигналы готовности приема. Таким образом, создана связь между обоими вычислительными устройствами, и передача данных может начинаться. Передаваемая информация находится сначала как построенный из слоя выход ной блок в аккумуляторе нывода главного вычислительного устройстна МК 1.Перное передаваемое слоно записываетв счетчике слов устройства передачи данных РОЗ принимающего подчиненного вычислительного устройства МКЗколичество передаваемых слов выходного блока, от которого но время последующей передачи отсчитынается каждоевносимое слово. Последнее передаваемое слово имеет особую двоичнуюструктуру, Как только счетчик слов досчитает нуля, он вызывает устройство сравнения, которое последнее передаваемое слово проверяет на отсутствие ошибки, Тем самым будет получено высказывание о правильности передачи выходного блока,Передача данных из подчиненного вычислительного устройства МК 2-МК 4 происходит таким же образом в обратном направлении. При этом главное вычислительное устройство МК 1 определяет с каким иэ подчиненных вычислительных устройств МК 2 МК 4 оно вступит сначала в связь при их одновременном вызове главного вычислительного устройства МК 1,Если, например, данные должны бытьпереданы из главного вычислительного устройства МК 1 в подчиненное вычислительное устройство МК 2, то главное нычислительное устройство МК 1 требует обмена данными, Посланные главным вычислительным устройством МК 1 сигналы поступают на соответствующие входы РогВ селекторной схемы ввода-выводЪЕА 2 и ЕА 4, Одновременно главное вычислительное устройство МК черезсвою селекторную схему ввода-ныводаЕА 1 вызывает свою управляющую схемуЕЯ и посыпает ей сигнал направления ввода-вывода данных из главного вычислительного устройства МК 1,Вызванное подчиненное вычислительное устройство МК 2 распознает вызов, посылает подтверждение главному вычислительному устройству МК и включает в работу свою схему управления в состояние устанавливаеЗЗ 79 Ог 35 40 45 50 55 мое сигналом направления данных, Всхемах управления ЬБ и ЬБ 2, сигналы связываются с сигналом ввода данных или вывода данных ВЭУ. Главноевычислительное устройство, выдающееданные, посыпает в собирающую линию(шина НБ) для управляющих сигналовсоответствующий сигнал готовности,Принимающее данные подчиненное вычислительное устройство МК 2 образует в своей схеме управления ЬЯ 2 сигнал считывания (копирования данных),который посылается в собирающую линию (шина НБ) для управляющих сигналов, В ответ на это происходит передача данных из РоггА селекторной схемы ввода-вывода ЕА главного вычислительного устройства МК 1 через собирающую линию данных В 11 в РоггА селекторной схемы ввода-вывода ЕА 2подчиненного вычислительного устройства МК 2, Таким же образом подчиненное вычислительное устройство МК 2-МК 4 может вызвать обмен данными с главным вычислительным устройством МК 1, Главное вычислительное устройство МК 1 устанавливает при этом сигнал направления данных Ь, в состояние, которое обозначает направление передачи из подчиненного вычислительногоустройства МК 2 в главное вычислительное устройство МК 1,Второй вход элемента ИП соединен с выходом КРУ элемента ИПг, первый вход которого связан с выходом АКОЕ селекторной схемы ввода-вывода ЕА, второй вход которого соединен с выходом Ъ, селекторной схемы ввода- вывода ЕА, Выход элемента ИУг соединен с входом элемента И 3 и конъюнктивным соединением с входом переключательного элемента с выдержкой времени МЧ. Второй вход элемента ИУЗ соединен дизъюнктивно с выходом элемента И(2 и с входом собирающую линию управляющих сигналов (шина НБ) для сигналов требования ввода-выводаРБТВ таким образом, что обеспечивается двунаправленное действие. Выходэлемента йЗ подключен к входу команды ввода-вывода БТВ селекторной схемы ввода-вывода ЕА, Второй вход элемента И 12 соединен с выходом переключательного элемента с выдержкой времени МЧ, Для главного вычислительного устройства переключатель Б включает вход А для подчиненных вычислительных устройств - выход инвертора М 1,5 10 15 20 25 30 Сигнал направления данных Ь, посылается управляющим вычислительнымустройством, Схема управления ЬБ вызывается через ввод Ь,Пока соответствующее вычислительное устройство посыпает через вводАИ)У селекторной схемы ввода-выводасигнал, он приходит на выход элемента ИПг, который вызывает элемент ИУ 1,Элемент ИП 1 на основании этого вместе с сигналом направления данных Ь,образует сигнал готовности выводаданных РВЭУ, который посылается в собирающую линию (шина НБ). Сигналнаправления данных Ь в схеме управления ЬБ для главного вычи;лительного устройства МК 1 с соответствующеговыхода селекторной схемы ввода-вывода ЕА 1 через переключатель Я попадает прямо в элемент ИУ 1, в то времякак в схемах управления ЬБ 2-ЬБ 4 онпопадает в элемент ИП из собирающейлинии (шина НЯ) через инвертор и переключатель 81, Сигнал готовности вывода данных РИ)У, посланный в собирающую линию (шина НЯ), определяетсоответствующее вычислительное устройство МК 1-МК 4 как передатчик информации,Для вырабатывания сигнала требования ввода-вывода БТВ переключательный элемент с выдержкой времени МЧиэ сигнала готовности вывода данныхРКПУ, посланного готовым к выводуданных вычислительным устройствомМК 1-МК 4, и сигнала готовности вывода И)У, посланного через элемент ИУгиэ селекторной схемы ввода-вывода ЕА,образует сигнал короткой длительности, в течение которой должен произойти обмен словом данных. Этот сигналсоединяется элементом ИП 2 с отрицанием сигнала направления данных Ь ичерез вызванный элемент ИУЗ попадаетв селекторную схему ввода-вывода ЕАпринимающего данные вычислительногоустройства МК 1-МК 4 и с выхода элемента 1%2 непосредственно через собирающую линию (шина НБ) как сигнал РБТВпопадает в выдающее данные вычислительное устройство МК 1-МК 4,На фиг,4 представлена последовательность процесса обмена данными.Буквой А обозначена сторона передающего вычислительного устройства ибуквой Е - сторона принимающего вычислительного устройства, Обмен дан 9 3379 ными начинается с вызова Е в передающей стороне А, который появляется на принимающей стороне в качестве сигнала К , который устанавливает там состояние ввода, В течение заданного времени ожидания 1, принимающей стороной Е должен быть послан сигнал подтверждения 0, который принимается передающей стороной А как Я , Иначе не возникает связи передачи данных.С подтверждением С сбрасывается сигнал вызова К на передающей стороне, и устанавливается состояние вывода данных АС, Затем посылается перло п редалпемл сново, которое сод ржпт количество передаваемых слов путрп пыподппого блока, как слово ЛБ и в течение заданного времеи окпданпя :ст оо принимается принимающей стороной Е. Следующие слова ЛК 2-АБппередаютсл и принимаются аким же образом, причем посылаемые сигналы передаютсл всегда какое-то л ределепное время, в течение которого должен произойти их прием. В копне передачи данных посылается слопо ЛБп длл проверки правильности передачи спгпалоп. При прошедшей без ошибок передаче дапшгх дополнительно может быть передано слово ЛЯп+Во время проверки состояние ввода ЕС уже сброшено,формула изобретения351, Система соединения нескольких вычпслительньк устройств, одно из которых функционирует как главное вычислительное устройство, а остальные - как подчиненные вычислительные устройства, с подключенными к ним селекторными схемами ввода-вывода, и которые через линии передачи адресов уп 45 равления и данных соединены между собой для асинхронного обмена данными по принципу прерывания, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждое вычислительное устройство через селекторную50 схему ввода-вывода подключено к общим собирающим линиям для информации о данных и адресах, что каждая селекторная схема ввода-вывода через схему управления для передачи сигналов управ 55 пения подключена к собирающей линии для асинхронного, прямого и безконфликтного обмена данными между главным и одним из подчиненных вычисли 02 10тельными устройствами, и что селекторная схема ввода-вывода главноговычислительного устройства имеет управляемый им выход сигналов направления данных, который соединен с осталь.ными селекторными схемами ввода-вывода для определения направления передачи и приоритета главного вычислительного .устройства,2, Система по и1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что селекторная схема ввода-вывода главного вычислительного устройства оснащена устройствомдля определения приоритета в случаенескольких одновременно запрашивающих подчиненных вычислительных устройств,3, Система по пп, 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что схема управления имеет первый конъюнктивныйлогический элемент для посланногоглавным вычислительным устройствоми принятого через инвертор подчиненным вычислительным устройством сигнала направления данных и сигнала готовности ввода-вывода, выход которогоподключен к второму конъюнктивномулогическому элементу с характеристикой выдержки времени, второй вход которого соединен с сигналом готовности ввода-вывода и выход которого через третий логический элемент соединен с сигналом направления данныхдля главного вычислительного устройства, и его отрицание для подчиненных вычислительных устройств соединено с входами вызова ввода-выводаостальных вычислительных устройств ичерез четвертый логический элемент,который другим входом подсоединен квторому входу второго конъюнктивногологического элемента, подключен квходу вызова ввода-вывода селекторной схемы ввода-вывода включенногоглавного устройства.4. Система по пп, 1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что схема управления имеетвход активации, через который она соединена со своим вычислительным устройством через соответствующую селекторную схему вводавывода для вызова обмена данными.5, Система по пп1-4, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что каждая селекторная схема ввода-вывода имеетхронирующую схему для определениявремени ожидания, в течение которогопосланное (принятое) ею слово данных11 337902 12должно быть принято (послано) другим, хронирующую схему для посылки сигнаучастнующим в передаче данных, нычис- ла ошибки н случае неприхода сигнала лительным устройстном, и программи- подтверждения от вызываемого вычислируемую, включаемую требующим обмена тельного устройства в течение време- данными вычислительным устройстном5ни ожидания, ЕА 41337902 ред М,Ходанич 1 орректор С,Черни дактор И,Касарда Тираж б 72 11 одп ис но сВНИИПИ Государственного коми гота О;01по делам изобретений и открмтцй113035, Москва, Ж, Рачинская наб д,4/5 Заказ 4133 4 роизводственно-иолиграиче кое предприятие, г.Ужгород, ул,1 ро ктная, ч