Устройство для сопряжения эвм с общей магистралью

союз советскихсоцидлистическихРЕСПУБЛИК 3444 6 Р 132 енный комитет сссРЗОБРетений и откРытий О ДЕЛ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ю Ль(56) Авторское свидетельство СССР907536, кл. б 06 Г 13/00, 1980.Авторское свидетельство СССР1051526, кл, б 06 Г 13/14, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ЭВМ С ОБШЕЙ МАГИСТРАЛЬЮ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в многомашинных или многопроцессорных вычислительных системах с магистральной структурой обмена информацией. Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат. Устройство содержит два прие,опередатчика, приемник, два передатчика, дешифратор адреса, регистр команд, регистр адреса приемника, регистр состояния, регистр данных источника, регистр данных при емника, регистр адреса, блок прерывания, блок захвата магистрали, три триггера, два элемента И, группу элементов И, два элемента НЕ, элемент сравнения. 5 ил.Изобретение относится к вычислительнойтехнике и может быть использовано в многомашинных или многопроцессорных вычислительных системах с магистральной структурой обмена информацией.Целью изобретения является сокращениеаппаратурных затрат.На фиг. 1 приведена структурная схемаустройства; на фиг. 2 - структурная схемадешифратора адреса; на фиг. 3 - структурная схема блока захвата магистрали; нафиг, 4 - структурная схема блока прерывания; на фиг. 5 - пример использования устройства для сопряжения.Устройство содержит (фиг. 1) общую шину 1 ЭВМ, общую магистраль 2 обмена, содержащую шину 3 адреса, шину 4 данных,шину 5 захвата источника, шину 6 захватаприемника, шину 7 синхронизации источника, шину 8 синхронизации приемника, приемопередатчики 9, О, приемник 11, дешифратор 12 адреса, регистр 13 команд, регистр 14состояния, регистр 15 адреса приемника, регистр 16 данных источника, триггер 17, регистр 18 данных приемника, триггер 19, регистр 20 адреса, адресный вход 21, группуэлементов И 22, блок 23 захвата магистрали,триггер 24, передатчик 25, элемент НЕ 26,элемент 27 сравнения, передатчик 28, элемент НЕ 29, элемент И 30, элемент И 31,блок 32 прерывания.,Чешифратор 12 адреса содержит (фиг. 2)адресный вход 33, элемент 34 сравнения, регистр 35, дешифратор 36 кода, триггер 37,группу элементов И 38, элемент ИЛИ 39,элемент ИЛИ 40.Блок 23 захвата магистрали содержит(фиг. 3) группу элементов И 41, передатчики42, приемники 43, группу элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44, элемент ИЛИ - НЕ 45,группу элементов ИЛИ 46, группу элементовИ 47, элемент И 48, одновибратор 49.Блок 32 прерывания содержит (фиг. 4)элемент НЕ 50, группу элементов И 51, элемент ИЛИ 52, триггер 53, элемент И- НЕ 54,триггер 55, элемент ИЛИ 56, регистр 57 век.тора прерывания, элемент ИЛИ 58, выход59 предоставления прерывания.На фиг. 5 обозначены устройства 60 длясопряжения и ЭВМ 61, входящие в вычислительную систему,Устройство работает следующим образом.В начальный момент производится ус.тановка триггеров 19, 24, 37, 53, 55, регистров 13, 35 в нулевое состояние, триггера 17 -в единичное состояние, на входы регистра20 подается код приоритета устройства наподключение к магистрали обмена. В магистрали 4 данных устанавливается исходное состояние, на выходе элемента ИЛИ - НЕ45 - единичный сигнал, на выходах элемен.тов ИЛИ 46, И 47 - единичный сигнал, ко 10 5 торый подается на входы элементов И 41 (цепи начальной установки на чертежах не показаны). Устройство для сопряжения является внешним устройством для ЭВМ и представляет пять программно-доступных регистров: регистр 13 команд ЭВМ, регистр 14 состояния устройства, регистр 15 адреса приемного устройства, регистр6 данных источника, регистр 18 данных приемника. Обращение к данным регистрам со стороны ЭВМ осуществляется путем установки на адресных шинах общей шины адреса одного из регистров и селекции установленного адреса дешифратором 12 адреса, На первых входах 33 элемента 34 сравнения установлен групповой адрес регистров, представляющий код старших разрядов адресов регистров. В момент установки на общей шине адреса регистра на выходе элемента 34 сравнения формируется единичный сигнал.который записывается в триггер 37 единичным сигналом, стробирующим адрес. Этим же сигналом код младших разрядов адреса записывается в регистр 35 и поступает на входы дешифратора 36 кодов, который имеет 25 пять выходов и формирует единичный сигнал только на выходе, соответствующем регистру, к которому осуществляется обращение. На. выходе элементов И 38 единичный сигнал формируется в моменты установки на общей шине сигналов, стробирующих данные, на выходе элемента ИЛИ 39 формируется ответный сигнал устройства при обращении ЭВМ к регистрам устройства. Единичным сигналом с выхода элемента ИЛИ 40, формируемым при чтении регистров, осуществляется подключение общей шины к выходам регистров 14, 18, 57, нулевым сигналом осуществляется подключение общей шины через приемники к входам регистров 13, 15, 16.Для захвата магистрали обмена ЭВМ об ращается к регистру 13 команд и устанавливает в первом разряде регистра сигнал Запрос и единичный сигнал во втором разряде регистра 13, или сообгцение является срочным. Сигнал Запрос поступает на вход записи регистра 20 и на вторые входы элементов И 22. Если общая магистраль 2 обмена свободна, то на шине 5 источника имеет место нулевой сигнал, на третьих входах элементов И 22 - единичный потенциал, поэтому в случае свободной магистрали 2 об мена в момент установки сигнала Запросс выходов регистра 20 на входы блока 23 захвата магистрали через элементы И 22 начинает поступать код приоритета данного устройства на подключение к магистрали 55обмена.Рассмотрим работу блока 23 захвата магистрали в случае одновременного поступления сигнала Запрос сразу в нескольких51 О 15 20 устройствах сопряжения, подключенных к магистрали, или, что то же самое, при наличии запросов в нескольких устройствах в момент освобождения магистрали обмена.В момент формирования сигнала Запрос с выходов регистра 20 кдд приоритета и бит срочности (если сообщение срочное), через элементы И 22, группу элементов И 41 и передатчики 42 поступают в магистраль 4, где устанавливается результирующий потенциал монтажного ИЛИ и во всех устройствах, подключенных к общей магистрали 2 обмена, на выходе элемента ИЛИ - НЕ 45 формируется нулевой потенциал. Данный элемент ИЛИ - НЕ 45, а также элементы ИЛИ 46 предназначены лля исключения прохождения сигналов с выходов элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 на входы элементов И 47 на время переходных процессов, возникающих из-за различия пути прохождения сигналов на первые и вторые входы элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44. С помогцью элементов ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 осуществляется сравнение в каждом разряде потенциала бита приоритета данного устройства и результирующего потенциала, который имеет место в общей магистрали обмена. В старших разрядах осуществляется сравнение бит срочности. Если потенциалы старших бит совпадают, то на выходе элемег 1 та ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 формируется единичный потенциал, который поступает на входы элементов И 47 и 4 и разрешает дальнейшую выдачу в магистраль 4 бит приоритета из данного устройства.Если потенциалы бит в старшем разряде не совпадают, то на выходе элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 старшего разряда формируется нулевой потенциал. Это означает, что в общей магистрали обмена одновременно подключается аналогичное устройство с более высоким приоритетом, чем данное. В этом; яучае на вход элементов И 47 с выхода с гаршего элемента ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 поступает нулевой сигнал, который с омощью элементов И 41 блокирует выдачу кода приоритета из данного устройства. Ес.и в устройстве потенциалы старших бит совпали, то осуществляется сравнение потенциалов бит следующих младших разрядов. Если в каком-то разряде потенциалы бит не совпада 1 ат, то на выхода элеме- та ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44 в данном разряде формируется нулевой сигнал, который подается а входы элементов И 41 данного и младших рязрядОВ и Отключает ВъОды гистра 20 младших разрядов от магистрали обмена с помощью элементов И 41 младших разрядов. После сравнения кодов приорите та во всех разрядах только в одном устройстве на выходе младшего элемента И 47 останется единичный сигнал, который поступает на информационный вход триггера 24. 25 30 35 40 45 50 55 На синхровход данного триггера поступет сигнал с выхода одновибратора 49, который запускается в случае свободной ма; истрыли обмена (на магистрали 5 - улевой с 1- нал), после формирования отрицательогосрепада на выходе элемента ИЛИ - -НЕ 45 и формирует импульс, длительность котороо больше времени срабатывания элеметов И 41, 47, ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ 44, нсобхо.димых для определения устройства с максимальным приоритетом. Задним фрот(х импульса с выхода олновибратора 49 ел 111 чный сигнал с информационного входа, соединенного с выходом элемента И 47, записывается в триггер 24. Единичный сиг,1 л . ВыхоДЯ тригера 24 характсризует даос устройство как источк и переводит в активо состояние выходь регистров 15, 16, ы г через передатчик 25 постяет нОткла через э.емеь 1 26 Во 1 ссх мспо- ствах, подключенных к магистр,;и обсмен, поступает на Вход элемента 1:1 ", Отк.11 ет вьходы блока 23 захвата магнат; .и . магистрли 4 и блокирует в даль(с 1;см рыботу блока 23 захвата магистр;.,.1,Осле установки триггера 24 в с. - ,ниОссостояние в первом разряде рсг 1 стра,4 .о.СТОЯНИЯ НЯХОДИтСЯ ЕДИИЧНЫй ИОтЕЦ 11111, О- торы й характеризует даноес грайстО к к источник сообщеия В м(1 г 11 с-рл. О 61 мс;" После обра 1 цения к реги,.трх 14 сос(1, ,1: а и анализа единичного :ервого ры:1.,я; 1- ного регистра ЭВМ обр 1 цасгся к рог, труадрес р 1 сза 1 сяко: адреса приемного устройст 1 : ко-сс необходмо пере Вать сзобс 1 с .1,:1;1,Р кол поступает ня 11 иу 3 и ".е; . о ;стройствах сопря,+с 1 ия на исс; ии: элемента 27 сравс 1;1 я, а Вгорьс 11",1: торого поступает код ядр;сы ст."ост 1;носительо магистрал 1 обсЯ. П,ов;- денни КОДОВ на:1 ьОях э,емснт 11ния формируется сдигпчь й си 11 л, к,.г 1- рый подается нг второй разряд регист ,1 и характеризует устройство как 111: ми:1 к- Общения. Кроме тогО, сд 1111 чый ",1:а, выхода элемента 27 сравнен 1 чсрз иср; датчик 28 поступает н ии 6 1:1 л: всех устройствах а вход элс" с 1, .,3.Если устройство я 11 ляется ист(1:1:,1(,и со; .ценя (триггср 24 станов, - , и В ел ы то в данном усгройстве форм 11 р, гс. с,1 ничный сигнал на Выходе элс,сТ 1 которьй иостпает н Вход рсг 1 т;4 стояний и характерз.ст: этов.:ос"ь ",. ем - ного строства (рис 1, соэистО.Иик Обращается к рсгист 15,11 ы и устаав;1 ивает а шине данинх 11.(1 О. - цию. Сигналом с выхода Лсф 1;1 г( р 1" адреса осуществляется запись и,1 о мыцив регистр 16 и установка триггсра;: ылевое состояе. 1 нфо(мац 1 я с выхода гистра 16 поступает В магистры,ь30 35 40 55 лее в приемном устройстве на входы регистра 18. Единичный перепад с нулевого выхода триггера 17 с некоторой задержкой в элементе И 30 поступает в магистраль 7. Если устройство является приемником (на выходе элемента 27 сравнения, на информационном входе триггера 19, на входе установки режима записи регистра 18 находится единичный сигнал), то данный перепад подается на входы записи триггера 19 и регистра 18. Установка триггера 19 в единичное состояние означает, что в приемный регистр 18 записаны данные. Единичный сигнал с выхода триггера 19 поступает на пятый разряд регистра 14 состояния и в магистраль 8 и далее осуществляет в устройстве-источнике установку в единицу триггера 17. Это означает, что регистр 16 готов к приему от ЭВМ нового сообщения. В ЭВМ- приемнике осуществляется анализ пятого разряда регистра 14 состояния и при единичном сигнале в данном разряде чтения содержимого регистра 18 и сброс триггера 19 в нулевое состояние,Если в устройстве-источнике в регистре 6 данных записано очередное сообщение и триггер 17 установлен в ноль, то после чтения регистра 18 и установки в устройстве- приемнике триггера 19 в нулевое состояние ца вход элемента И 30 через элемент НЕ 29 поступает единичный потенциал, при этом единичный сигнал, стробирующий данные с нулевого выхода триггера 17 через элемент И ЗЮ, поступает в магистраль 7 и далее записывает в устройстве-приемнике информацию в регистр 18 и устанавливает триггер 19 в единичное состояние. После обмена массивами требуемой длины ЭВМ-источник обращается к регистру 13 команд и устанавливает в первом разряде нулевой сигнал, а в третьем разряде - единичный сигнал. Это означает конец обмена информацией и приводит в устройстве-источнике к сбросу триггера 24 и к блокировке выходов регистров 15,6, а в устройстве-приемнике - формировацие нулевого сигнала на выходе элемента 27 сравнения. Освобождение магистрали 2 приводит к тому, что устройства, имеющие запрос на подключение, осуществляют выдачу через элемент И 22 и блок 23 захвата магистрали кодов приоритета, и процесс обмена информацией между устройствами повторяется.Кроме программного режима устройство для сопряжения может осуществлять обмен с ЭВМ по прерываниям. Регистр 13 команд содержит три разряда разрешения прерываний: четвертый разряд разрешения прерывация устройства источника, пятый разряд разрешения прерывания начала обмена устройства приемника, шестой разряд разрешения прерывания конца обмена устройства приемника. 20 25 45 50 В режиме прерывания устройство для сопряжения работает следующим образом. В устройстве-источнике одновременно с установкой сигнала Запрос в первом разряде регистра 13 команд ЭВМ устанавливает единичный сигнал разрешения прерывания источника в четвертом разряде. После занятия магистрали 2 в момент установки триггера 24 в единичное состояние осуществляется установка триггеров 53 и триггера 55 в единичное состояние единичным перепадом с выхода элемента И 51 - 1, при этом в общую магистраль 1 с нулевого выхода триггера 53 передается сигнал требования прерывания, в ответ на который ЭВМ формирует сигнал разрешение прерывания. Данный сигнал через элемент ИЛИ 56 осуществляет сброс триггеров 53, 55 в нулевое состояние и переводит в активное состояние выходы регистра 57 вектора прерывания, которые подключаются к общей магистрали . После чтения вектора прерывания источника ЭВМ переходит на подпрограмму источника, запрещает все прерывания и осуществляет обращение к регистрам 16, 18 и анализ четвертого разряда регистра 14. В устройстве-приемнике ЭВМ всегда разрешает прерывание начала приема путем установки единичного сигнала в пятом разряде регистра 13. В момент формирования единичного сигнала ца выходе элемента 27 сравнения единичным перепадом с выхода элемента И 51 - 2 осуществляется установка триггеров 53, 55 в единичное состояние и выдача вектора прерывания начала приема приемного устройства. После анализа данного вектора прерывания ЭВМ переходит на подпрограмму приема: запрещает прерывание начала приема путем записи нулевого сигнала в пятом разряде регистра 13, разрешает прерывание конца приема путем установки единичного сигнала в шестом . разряде регистра 13 и осуществляет анализ пятого разряда регистра 14 команд и чтение содержимого регистра 8. Когда устройство оканчивает обмен и освобождает общую магистраль обмена 2, на выходе элемента 27 сравнения формируется нулевой сигнал. Это приводит к установке триггеров 53, 55 в единичное состояние по единичному перепаду с выхода элемента И 51 - 3, к формированию сигнала запроса прерывания и установки вектора прерывания конца приема приемного устройства. По данному вектору ЭВМ переходит на подпрограмму прерывания конца приема и устанавливает нулевой сигнал в шестом разряде регистра 13 команд.Если устройство для сопряжения не выставляло сигнал требования прерывания, то в момент прихода сигнала подтверждения прерывания данный сигнал через элемент ИЛИ 58 поступает на выход 59 для других5 10 15 Формула изобретения 20 25 30 35 40 45 55 устройств, подключенных к общей шине и выставивших требование прерывания.Таким образом, данное устройство позволяет осуществлять обмен, информ ацией между любыми ЭВМ, входящими в состав вычислительной системы (фиг. 5) массивами любой переменной длины, причем в случае попытки одновременногого подключения к магистрали нескольких устройств для сопряжения осуществляется арбитраж приоритетов на подключение и выделение устройства с максимальным приоритетом. Остальные устройства, имеющие запрос на подключение, от магистрали отключаются до ее освобождения, Обмен информацией между ЭВМ и устройством для сопряжения может осушествляться либо в программном режиме, либо по прерываниям. Устройство для сопряжения ЭВМ с обшей магистралью, содержащее дешифратор адреса, блок прерывания, регистр команд, регистр состояния, регистр данных источника, регистр адреса, блок захвата магистрали, причем первая группа информационных входов и группа информационных выходов блока захвата магистрали образуютн группы входов и выходов устроиства для подключения к информационной шине общей магистрали, группа информационных входов регистра адреса образует группу адресных входов устройства отличающееся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат, в него введены два приемопередатчика, приемник, два передатчика, регистр адреса приемника, регистр данных приемника, элемент сравнения, трц триггера, два элемента И, два элемента НЕ, группа элементов И, причем первый, второй информационные выходы, информационный вход и группа информационных входов первого приемопередатчика являются выходами, входом и группой входов устройства для подключения соответственно к входу требования прерывания, сицхровходу, выходу разрешения прерывания и к группе управляющих входов ЭВМ, группа информационных входов приемника образует группу входов устройства лля подключения к группе адресных выходов ЭВМ, группа информационных входов- выходов второго приемопередатчика образует гру пп у входов -выходов устройства для подключения к группе информационных входов-выходов ЭВМ, группа информационных выходов регистра данных источника и группа информационных входов регистра данных приемника образуют группы выходов и входов устройства для подключения к информационной ц:ине обшей магистрали, группа информационных выходов регистра адреса приемника и первая группа информационных входов элемента сравнения образуют груцшя выходов и входов устройства для подключения к адресной шине обшей магистрали, информационный выход первого передатчика и вход первого элемента НЕ являются выходом и входом устройства для подключения к шине захвата источника общей магистрали, информационный выхо второго перелатчика и первый вход первого элемента И являются выходом и входом устройства лля подключения к шине захвата приемника обшей магистрали, синхровход первого триггера, соединенный с входом записи регистра данных приемника, и выход второго элемента И являются входом и выхолом устройства для подключения к шине синхронизации источника обшей магистрали, единичный выход первого триггера, сосдицеццый с цервьця информационным входом регистра состояния, и синхровхол второго триггера, соединенный с входом второго элемента НЕ, являются выходом и вхолом хстройства лля полключения к шине синхронизации црц:,нка общей магистрали, при этом груп,цформацио цых выхолов приемника соелц, еца с группой информационных входов дешцфратора адреса, группа управлягоших входов ц первый выход которого соедицсцы соотп. - ственно с группой информационных вы. оло: и с первым информационным вхоло;, первого приемопередатчика, второй нцфом: яццонный вход и информационцый выход которого соединены соответственно с ць.;о.огя требования прерывания ц с вхолорлрсц ция прерывания олока прерывания, выход ответного сигнала ко" орого соелццсц с н.: - формационным входом лешифрагор Лр.с; второй выход которого соеди ц ц с уцрц, яь- шим входом второго прцемоцерелтчц:,а, группа информациоццьгх выколов интор го соединена с группами ицформаццоцць:х входов регистра команЛ, регистра алреса приемника и регистра лацных источника. гр;цпа информационных выколов регистр лццных приемника соелццеца с группой цнфоргя- ционных выходов регистра состояния, с грхцпой информационных вколов вт ря о: рцсгяоцередатчика и с гр цпой вь;холов вектора прерывания блока прерывания, группа разрешающих входов которого сослццсц с грх ипой информационных выходов регистр ко- мацЛ, вход записи которого соелццец третьим выходом лешифратора алреса, етвертый выход которого соелццец с вхолом чтения регистра состояния, второй ц цфор.;: ационный вход которого соеЛнцец с выхологя первого элемента И, второй вход которгяо соединен с третьим ицформаццоцы"входом регистра состояния, с входом чтсцця регистра адреса приемника, с информационным входом второго триггера, с вхсло л ггсция регистра лаццых источцш.а, с информ- ционным входом первого цсрелат;цк, 1434448единичным выходом третьего триггера и с первым входом запроса прерывания блока прерывания, второй вход запроса прерывания которого соединен с четвертым информационным входом регистра состояния, с информационным входом первого триггера, с информационным входом второго передатчика, с входом разрешения записи регистра данных приемника и с выходом элемента сравнения, вторая группа информационных входов которого соединена с группой младших разрядов первых входов элементов И группы и с группой информационных выходов регистра адреса, информационный вход которого соединен с первым информационным выходом регистра команд, второй информационный выход которого соединен с вторыми входами элементов И группы и с входом записи регистра адреса, информационныйй выход которого соединен со старшим разрядом первых входов элементов И групп, третьи входы которых соединены с выходом первого элемента НЕ и с разрешающим входом блока захвата магистрали, вторая группа информационных входов которого соединена с выходами элементов И группы, разрешающий и тактовый выходы блока захвата магистрали соединены соответственно с информационным входом и синхровходом третьего триггера, нулевой вход которого соединен с третьим информационным выходом регистра команд, вход чтения регистра данных приемника соединен с нулевым входом первого триггера и с пятым выходом дешифратора адреса, шестой выход которого соединен с входом записи регистра данных источника и с нулевым входом второ 5 го триггера, нулевой выход которого соединен с пятым информационным входом регистра состояния и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, седьмой выход дешифратора адреса соединен с входом записи регистра адреса приемника.Редак Заказ ВНИИ Про ор М. Ц а5556151ПИ Государственного113035, Москзводственцо-полиграф