Устройство для сопряжения однородной вычислительной структуры

(51)4 С 06 Р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГННТ СССР ИТЕТРЦТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРЯф 1273940, кл. С 06 Р 15/16, 1987,Авторское свидетельство СССРУ 769523, кл. С 06 Г 3/04, 1980.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ОДНРОДНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ(57) Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для сопряжения отдельных ми кроЭВМ или микропроцессоров в однородную вычислительную структуру.Целью изобретения является повышениебыстродействия устройства для сопряжения однородной вычислительнойструктуры, Поставленная цель достигается введением в устройство дополнительно счетчика 2 основной адресной последовательности, блока 5 анализа состояния, блока памяти 4 приема, блока памяти 3 передачи, коммутатора 12 блока памяти приема, счетчика 13 адреса приема, коммутатора10 блока памяти передачи, счетчика11 адреса передачи и регистра адреса 74 ил.74682 2 менных позиций приема, памяти 40 ишестой 4 элементы И, первый 42, второй 43, третий 44 и четвертый 45 ком"параторы, седьмой элемент И 46, второй 47 и третий 48 элементы ИЛИ,Однородная вычислительная структура (фиг,4) содержит устройство 49для сопряжения, элементарные микроЭВМ (ЭМ) 50, информационную шину 14,синхронизирующую шину 15, информационные шины 16 микроЭВМ, адресныешины 17 микроЭВМ, управляющие шины18 микроЭВМ, линии 19 запроса прерывания микроЭВМ,Обмен информацией между отдельными ЭМ осуществляется по информационной шине 14, которая представляетсобой синхронную шину с временным уплотнением, на которой организовано2 Б временных позиций. Структура может содержать до Б ЭВМ, на каждой изкоторых закреплена одна временная позиция, на которой ЭМ разрешена передача на шину 14 Н временных позиций,не закрепленных за ЭВМ, они являютсядинамически перераспределяемыми н используются для организации высокоскоростных каналов передачи информации.Номер временной позиции, закрепленной за некоторой ЭВМ, является идентификатором (адресом) данной ЭВМ.Если ЭВМ в некоторый момент не имеетинформации для передачи, то ее устройство для сопряжения выводит навременную позицию, закрепленную заданной ЭМ, флаговую комбинацию. Приналичии у некоторой ЭВМ сообщениядля передачи это сообщение побайтновыставляется на шину 14 временныхпозиций, закрепленных за данной ЭВМ,и на предоставленных для данногообмена дополнительных временных позиций, причем первым байтом сообщения, выставляемым на шину 14, долженбыть идентификатор ЭВМ, который данное сообщение адресуется. 5 10 15 20 25 30 3540 45 В однородной вычислительной системе могут быть организованы информационные обмены двух типов - индивидуальные и транслянционные. При трансляционном обмене первым байтом сообщения является не адрес ЭВМ, а код трансляционной передачи, не совпадающий ни с одним из используемых адресов ЭВМ.Каждый обмен включает в себя передачу информационного пакета ЭВМ -14Изобретение относится к области вычислительной техники и, в частности, предназначено для сопряжения отдельных микроЭВМ или микропроцессоров в однородную вычислительную структуру.Целью изобретения является повышение быстродействия устройства для сопряжения однородной вычислительной структуры.На фиг.1 представлена структурная схема устройства для сопряжения однородной вычислительной структуры; на фиг,2 - схема блока анализа состояния; на фиг,З - схема блока настройки; на фиг,4 - схема однородной вычислительной структуры.Структурная схема устройства для сопряжения однородной, вычислительной структуры (Фиг,1) содержит блок 1 коммутации, счетчик 2 основной адресной последовательности, блок 3 памяти передачи, блок 4 памяти приема, блок 5 анализа состояния, регистр 6 состояния, регистр 7 адреса, блок 8 настройки, дешифратор 9 адреса регистра, коммутатор 10 блока памяти передачи, счетчик 11 адреса передачи, коммутатор 12 блока памяти приема, счетчик 13 адреса приема, системный информационный вход-выход 14 устройства, синхронизирующий вход 15 устройства, машинный информационный вход-выход 16 устройства, адресный вход 17 устройства, управляющий вход 18 устройства, выход 19 запроса прерывания устройства, информационный выход 20 блока коммутации, информационный выход 21 блока памяти передачи, выход 22 счетчика основной адресный последовательности, выход 23 блока настройки, выход 24 блока анализа состояния, управляющий выход 25 регистра состояния, второй информационный выход 26 регистра адреса, выход 27 переполнения счетчика адреса приема и выход 28 дешифратора, адреса регистра.Блок анализа состояния (фиг.2) содержит дешифратор 29 Флаговой ком" бинации, линию ЗО задержки, первый 31, второй 32, третий 33 и четвертый 34 элементы И, первый элемент ИЛИ 35,Блок настройки (фиг.З) содержит регистр ЗЪ кода настройки, дешифратор 37 кода настройки, регистр 38 дополнительных временных позиций передачи, регистр 39 дополнительных вре 1474682источником сообщения и прием пакета ЭВМ-адресатом сообщения.Устройство для сопряжения работает следующим образом.Процесс передачи сообщения состо 5 ит из трех фаз - настройки, накопления информационного пакета в блок 3 памяти передачи и собственно передачи сообщения по шине 14.ОПеред началом накопления информационного пакета в блок 3 памяти мик- роЭВМ по шине 16 считывает и анализирует содержимое регистра 6 состояния. Если признак "Идет передача" находится в пассивном состоянии, то настройка и накопление сообщения раз-. решены.В процессе настройки микроЭВМ записывает в регистр 36 настройки код 20 настройки, разрешающий или запрещающий использование для передачи дополнительных временных позиций, и, если использование их разрешено, записывает в регистр 38 дополнительных 25 временных позиций передачи номер, группы дополнительных временных позиций. Для записи информации в регистр 36 микроЭВМ выставляет на шину 17 адрес регистра, на шину 16 - данные, а на шину 18 - сигнал записи в регистр. Адресная информация поступает по шине 17 на вход дешифратора 9 адреса регистра. Сигнал выбора регистра 36 с выхода дешифратора 9 по35 шине 28 поступает на первый управляющий вход регистра 36, на второй управляющий вход которого поступает сигнал записи в регистр по шине 18, а на информационный вход - код на стройки по шине 16. Аналогично производится запись информации в регистр 38.В процессе накопления сообщения микроЭВМ побайтио записывает в блок памяти 3 сообщение. Первым байтом сообщения является идентификатор адреса, последним байтом является флаго-, вая комбинация. Для чтения регистра 6 микроЭВМ выставляет на шину 1750 адрес регистра состояния, а на шину 18 сигнал чтения регистров. С выхода дешифратора 9 адреса регистра сигнал разрешения по шине 28 поступает на вход разрешения чтения регистра 6, а сигнал чтения регистров с шины 18.55 поступает на вход чтения записи регистра 6, При этом содержимое последнего выставляется на шину 16. Для записи одного байта информации вблок 3 памяти микроЭВМ выставляет нашину 1 адрес ячейки блока 3 памяти,на шину 16 - байт информации, а нашину 18 - сигнал записи блока памяти.Сигналы с шин 17 и 18 поступают напервый адресный вход записи коммутатора 10 блока памяти передачи, Наразрешающий вход коммутатора 10 пошине 25 поступает сигнал "Идет передача", Нри пассивном состоянии этогосигнала на управляющий вход блока 3памяти проходят сигналы с первого адресного и входа записи коммутатора10, Кахдый байт, записываемый в блок3 памяти, поступает по шине 16 такжена 11-й вход дешифратора 29 блока 5анализа состояния. Если очереднойбайт совпадает с флаговой комбинацией, на выходе дешифратора 29 формируется сигнал, поступающий по шике24 в регистр состояния и устанавливающий сигнал "Идет передача" вактивное состояние. Переход сигнала"Идет передача" в регистре 6 состояния в активное состояние приводит кначалу вывода сообщения блока 3 памяти на шину" 14. Этот сигнал на шине25 поступает на вторые входы элементов И 40 и 46 блока настройки фиг,3)На первый вход элемента И 46 поступает сигнал с выхода компаратора 42,формирующийся при совпадении основнойадресной последовательности, поступающей на первый информационныйвход компаратора 42 по шине 22, ссобственным адресом данной ЭВМ, устанавливаемым на втором информационномвходе компаратора 42 с помощью перемычек. Таким образом, на выходе компаратора 42 формируется сигнал, совпадающий с временной позицией, закрепленной заданной ЭВМ. Основнаяадресная последовательность формируется счетчиком, на выход которого посинхронизирующей шине 15 поступаютсигналы тактовой и цикловой синхронизации. На первый вход элемента И 40 поступает с выхода дешифратора 37 кода настройки сигнал, разрешающий или запрещающий использование при передаче дополнительных временных позиций. Выходной сигнал элемента И 40 поступает на управляющий вход коипаратора 43 и, если использование дополнительных временных позиций разрешенона55 5 14выходе компаратора 43, на первый информационный вход которого поступаетпо шине 22 основная адресная последовательность, а на второй информационный вход - сигнал с выхода регистра 38, появляется сигнал для передачи. Сигналы с выхода элемента И46 и компаратора 43 поступают соотвественно на первый и 11-й входыэлемента ИЛИ 47, на выходе которогоформируется сигнал тактовой последовательности передачи, поступающейпо шине 23 на тактовый вход счетчика 11 адреса передачи. На вход разрешения последнего поступает по шине25 сигнал "Идет передача", активноесостояние которого разрешает работусчетчика 11, При активном состоянии сигнала "Идет передача" адрес свыхода счетчика 11 и сигнал тактовойпоследовательности через второй адресный и разрешающий входы коммутатора 10 поступают на управляющийвход блока 3 памяти и управляют выдачей информации из блока 3 памяти нашину 21. По шине,21 информационныйпакет побайтно поступает на информационный вход блока 1 коммутации, откуда он поступает на шину 14 в моменты времени, определяемые сигналом,тактовой последовательности передачи,поступающим по шине 23 на управляющий вход блокаи на первый входдешифратора 29 блока 5 анализа состояния (фиг.2). С третьего выходадешифратора 29 сигнал поступает напервый вход элемента И 34, на второйвход которого по шине 23 поступаетсигнал тактовой последовательностипередачи. Если дешифратор 29 определяет появление флаговой комбинациина шине 21 в момент времени, определяемый сигналом тактовой последовательности передачи, на выходе элемента И 34 формируется сигнал, который по шине 24 поступает на вход регистра 6 состояния и переводит сигнал "Идет передача" в пассивное состояние, Устройство для сопряженияготово к передаче следующего сообщения.Процесс приема состоит из четырехфаз: настройки, ожидания сообщения,накопления сообщения в блок 4 памяти приема, чтения микроЭВМ сообщения иэ блока 4 памяти,Настройка выполняется после окончания приема очередного сообщения 74682 6 для подготовки к приему следующего сообщения. При настройке микроЭВМ записывает в регистр 36 кода настройки блока 8 настройки (фиг.3) код настройки, разрешающий или запрещающий использование для приема дополнительных временных позиций, а в регистр 39 номер группы дополнительных временных позиций, Процесс настройки приема производится аналогично процессу настройки передачи.В процессе ожидания сообщения информация, поступающая в устройство для сопряжения по шине 14 анализиру-, ется в блоке 5 анализа состояния (фиг,2), С выхода блока 1 коммутации информация по шине 20 поступает на третий вход дешифратора 29, на третьем выходе которого появляется "Лог", если входной байт совпадает с флаговой комбинацией. Сигнал с третьего выхода дешифратора.29 поступает на первый (инвертирующий) вход элемента И 32 и на информационный вход линии 30 задержки, на тактовый вход которой поступает по шине 22 тактовая частота шины. Линия 30 задержки задерживает входной информационный сигнал на один цикл шины 14 и на выходе он появляется через определенное количество тактов после поступления на вход. Выходной сигнал линии задержки поступает на второй вход элемента И 32, "Лог.1" появляется на выходе элемента И 32 в случае, если на временной позиции, на которой в предыдущем цикле шины 14 передавалась флаговая комбинация, в текущем цикле передается байт информации, отличный от флага. Сигнал с выхода элемента И 32 поступает на первый вход элемента И 33, на второй и третий входы которого по шине 25 посту 5 10 15 20 2530 ЗБ 40 пают соответственно сигналы "Прием"и "Сообщение" из регистра 6 состояния. При пассивном состоянии этихсигналов на выходе элемента И 33 появляется сигнал "Лог.1", который поступает на управляющий вход дешифратора 51, разрешая его работу. Цешифратор 5 сравнивает поступившийпо шине 20 байт информации с собственным адресом данной ЭВМ и кодом трансляционной передачи и при совпа" денни формирует сигнал, который по шине 24 поступает в регистр 6 состояния и устанавливает сигнал "Прием" шины 25 в активное состояние, 1474682При переходе сигнала ЯПриемн в активное состояние в регистре 7 адреса фиксируется текущее состояние основной адресной последовательности, соответствующее временной позиции5 на котс рую поступает сообщение. При этом сигнал ЯПриемп поступает на вход разрешения регистра 7 по шине 25, а основная адресная последовательность на информационный вход регистра 7 по шине 22Сигнал "Прием" по шине 25 поступает на вход разрешения счетчика 13 адреса приема и вход разрешения коммутатора 12, Активное. состояние этого сигнала разрешает работу счетчика 13 и подключает к управляющему входу блока 4 памяти второй адресный и разрешающий входы коммутатора 12, 2 ОСигнал "Прием" по шине 25 поступает в блок 8 настройки (фиг,З) на управляющий вход ксмпаратора 44 и второй вход элемента И 41, на первый вход которого поступает с выхода де шифратора 37 кода настройки сигнал разрешения дополнительных временных позиций приемаПри активном состоянии сигнала Прием 1 разрешается работа компаратору 44, а при одновре менном разрешении дополнительных временных позиций для приема и ксмпаратору 45, на управляющий вход которого поступает сигнал с выхода элемента И 41. На первые инфсрмацисн 5 ные входы компараторов 44 и 45 по шине 22 поступает основная адресная последовательность, а на вторые информационные входы - соответственно адрес ЭВМисточника сообщения с выхода регистра 7, по шине 26 и номер группы дополнительных временных позиций с выхода регистра 39. На выходе компаратора 44 формируется импульсная последовательность, соответствующая временной позиции, закрепленной за ЭВМ-источником сообщения, а на выходе ксмпаратора 45 импульсная последовательность, соответствующая дополнительным времен 5 О ным позициям, выделенным для данного обмена, Сигналы с выходов компараторов 44 и 45 поступают соответственно на первый и второй входы элемента ИЛИ 48, на выходе которого фор мируется тактовая последовательность приема, которая поступает на шину 23,Тактовая последовательность приема по шине 23 поступает на тактовый вход счетчика 13 адреса приема и управляет формированием адреса приема,а также на тактовый вход коммутатора12 блока памяти приема. С выхода коммутатора 12 тактовая последовательность приема и адрес приема поступают на управляющий вход блока памятиприема и управляют записью в блок 4памяти приема, поступающей пс шине20 информации. Тактовая последовательность приема поступает также навторой вход элемента И 34 в блокеанализа состояния, на. первый входкоторого поступает сигнал с третьеговыхода дешифратора 29, а на третийвход - сигнал "Прием" с шины 25. Свыхода элемента И 34 сигнал поступает на первый вход элемента Ж 1 И 35,на второй вход которого поступает полинии 27 сигнал переполнения с выхода переполнения счетчика 13 адресов приема. При обнаружении в дешифраторе 29 флаговой комбинации на временной позиции определяемой тактовойпоследовательностью приема, при активном состоянии сигнала Прием илипри появлении сигнала ошибки на выходе схемы 1 НИ 35 формируется сигнал, поступаюший по шине 24 в регистр6 состояния и устанавливающий в активное состояние сигнал Сообщение"и в пассивное состояние сигнал "Прием" шины 25. Одновременно устанавливается в активное состояние сигнал запрос прерывания на линии 19.Сигнал ошибки с линии 27 по шчне 24также поступает в регистр б,состояния и устанавлчвает в активное состояние сигнал Ошибка Появление сигнала запроса прерывания является для микроЭВМ сигналом о том, что в блоке 4 памяти приема имеется поступившее с шины 14 сообщение, МикроЭВМ читает содержимое регистра 6 состояния, проверяя отсутствие ошибки приема, Затем микроЭВМ читает из регистра 7 адреса адрес ЭВМ-источника сообщения.После этого микроЭВМ побайтно считывает блок 4 памяти приема, накопленное там сообщение. При этом пассивное состояние сигнала Прием" обеспечивает подключение через коммута-, тор 12 блока памяти приема на управляющий вход блока 4 памяти адреса с шины 17 и управляющего сигнала "Чтение" блока памяти с шины 18. С вы 1474682хода блока 4 памяти информации по шине 16 поступает на вход микроЭВМ.Считывание микроЭВМ из очередной ячейки блока 4 памяти флаговой ком бинации является признаком окончания чтения сообщения. МикроЭВМ вь 1- полняет подготовку к приему следующего сообщения, записывая в регистр 36 настройки соответствующий код настройки а з регистр 39 - номер группы дополнительных временных позиций, разрешенных для следующего обмена,15После этого микроЭВМ записывает в регистр 6 состояния кодовую комбинацию, устанавливающую в пассивное состояние сигналы Сообщение" и "Ошибка", Устройство готово к приему сле дуницего сообщения,Формула и з о б р е т е н и яУстройство для сопряжения однородной вычислительной структуры,содержащее блок коммутации, регистр состояния, блок настройки, дешифратор адреса регистра причем системный информационный вход-выход устрой ства является входом-выходом блока коммутации, машинньгй информационный вход-выход устройства соединен с информационным входом-выходом регистра состояния и с входом кода настрой ки, блока настройки, адресный вход устройства подключен к информационному входу дешифратора адреса регистра, управляющиа вход устройства соединен с входом чтения (записи) 40 регистра состояния и блока настройки и с управляющим входом дешифрато- ра адреса регистра, выход запроса прерывания устройства является выходом запроса прерывания регистра 45 состояния, управляющий вход блока коммутации соединен с тактовым выходом блока настройки, вход разрешения приема передачи которого подключен к управляющему выходу регист ра состояния, выход дешифратора адреса регистра соединен с входом разрешения чтения регистра состояния и входом выбора регистра блока настройки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены счетчик основной адресной последовательности, блок памяти передачи, блок памяти приема.,блок анализа состояния, регистр адреса, коммутатор блока передачи,коммутатор блока приема, счетчик адресапередачи, счетчик адреса приема,причем вход синхронизации устройствасоединен со счетным входом счетчикаосновной адресной последовательности,выход которого подключен к тактовомувходу блока анализа состояния, к информационному входу регистра адресаи к информационному входу блока настройки, машинный информационныйвход-выход устройства соединен с информационным входом блока памяти передачи, с машинным информационнымвходом блока анализа состояния, свыходом блока памяти приема, с первым выходом регистра адреса, адресный вход устройства подключен к адресному входу блока анализа состояния, и к первым адресным входам коммутаторов передачи и приема; управляющий вход устройства соединен свходом записи коммутатора блока памяги передачи, с входом чтения коммутатора блока памяти приема, с входом чтения (записи ) регистра адреса,выход блока памяти передачи подключен к информационному входу передачиблока анализа состояния и к информационному входу блока коммутации, выход которого соединен с информационным входом приема блока анализа состояния и с информационным входом.блока памяти приема, выход коммутатора блока памяти передачи соединенс управляющим входом блока памяти пе"редачи, тактовый выход блока настройки подключен к тактовым входамблока анализа состояния, коммутаторов приема и передачи и счетчиков адреса приема и передачи, управляющийвыход регистра состояния соединен свходами разрешения регистра адреса,блока анализа состояния, коммутаторов приема и передачи и счетчиков адреса приема и передачи, выход счетчика адреса передачи подключен к второму адресному входу коммутатора блока памяти передачи, адресный выходсчетчика адреса приема соединен свторым адресным входом коммутатора,блока памяти приема, выход которогосоединен с управляющим входом блокапамяти приема, выход переполнениясчетчика адреса приема подключен квходу ошибки блока анализа состояния,выход которого соединен с управляю 1474682 12щим входом регистра состояния, выходдешифратора адреса регистра подключен к входу разрешения чтения регистра адреса, второй выход которогосоединен с адресным входом блока настройки.1474682Составитель В,Сычев Редактор Н,Бобкова Техред Л,Сердюкова Корректор С.Шекмар Заказ 1896/48 Тираж 667 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101