Устройство сопряжения для неоднородной вычислительной системы

(71) Киевский политехнический инсттут им. 50-летия Великой Октябрьсксоциалистическсй революции(56) Авторское свидетельство СССРР 734698, кл. Г, 06 Р 15/16, 1978.Авторское свидетельство СССРР 437075, кл, Г 06 Р 15/16, 1971,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С 2(54) УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ НЕОДН)РОДНОЙ В 1 ЧИП 1 ИТГЛЬНОЙ СИСТЕМЫ(57) Изобретение относится к вычислительнои технике и может быть и пользояано при проектировании многопроцессорных вычислительных системЦель изобретения - повышение живучести системы за счет автоматическойзамены вышедших из строя внешнихустройств (ВУ) другими и расширениеобласти применения за счет использования операционных систем, сгенерированных для различных комплектов ВУ.Устройство сопряжения состоит иэ3 1621040 4 низирующих сигналов, необходимых для обеспечения обмена данными между одной из управляемых ЭВМ 4 и ВУ 2 управляющей ЭВМ 1При обмене данными по прерыванию от ВУ управляющая ЭВМ 1 Формирует адрес вектора прерывания и пересылает его в соответствующую управляемую ЭВМ 4, Изобретение позво ляет заменять одно ВУ другим аналогичным устройством и эмулировать н.- достающие. 4 ил. Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании многопроцессорных вычислительных систем.Цель изобретения - повышение живучести системы за счет автоматической замены вышедших из строя внешних устройств другими и расширениеобласти применения за счет использования операционных систем, огенерированных для различных комплектоввнешних устройств.На Фиг 1 приведена структурнаясхема системы; на фиг.2 и 3 - Функциональные схемы первого и второго блоков сопряжения; на Фиг.4 - примерраспределения разрядов в регистре режимою.,Система содержит управляющую ЭВМ.1 с подключенными к ней через общуюшину внешними устройствами (ВУ) 2,блок 3 сопряжения, группу управля"емых ЭВМ 4 и блоки 5 сопряжения. Кроме того, на Фиг,1 обозначены инФормационные входы 6, выход 7 и выходы8 и 9 управления обменом,Блок 3 сопряжения образует двунаправленный шинный Формирователь 10,регистр 11, сдвиговый регистр 12, регистр 13, ключи 1416, коммутатор17, приемник 18, передатчики 19 и20, селектор .21 адреса и узел 22 Фор"мирования управляющих сигналовКаждый, блок 5 сопряжения группысодержит двунаправленный шинный Формирователь 23, сдвиговый регистр 24,регистры 25 состояния внешних устройств, элемент И 26, элемент НЕ 27,ключи 28 группы, сдвиговые регистрыданных 29 н адреса вектора прерыва-.ния 30, ключи 31 и 32, коммутаторы33 и 34, ключ 35, коммутатор 36 селектор 37 адреса, узел 38 Формировапервого блока 3 сопряжения, подключенного через общую шину к управляющей ЭВМ 1 с набором ВУ 2 и вторыхблоков 5 сопряжения, подключенных куправляемым ЭВМ 4. ИнФормация междублоком 3 и блоками 5 передается последовательно. Управляющая ЭВМ 1 опрашивает циклически все управляемыеЭВМ 4 на предмет запросов на обслуживание .и при наличии последнегоФормирует ряд управляющих и синхрония управляющих сигналов, регистр 39 режимов, ключ 40 и триггер 41.Регистр 39 режимов (Фиг,4) содержит следующие разряды: РРО - разряд управления коммутаторами 33 и 34; РР 1 - разряд разрешения сдвига регистра 29; РР 2 - разряд разрешения сдвига регистра 30; РРЗ - разряд разрешения сдвига регистра 24; РР 4 - установка готовности ВУ; РР 5 - установка сигнала требования прерывания; РР 6, РР 7 - разряды управления коммутатором 36.В зависимости от вида решаемой задачи система может находиться в одном из четырех режимов:1) программный вывод данных в одну из управляемых ЭВМ 4;2) программный ввод данных из какой-либо управляемой ЭВМ 4;3) обмен данными по прерыванию от ВУ;4) контроль работы блоков сопряжения.1. Программный вывод данных в одну из управляемых ЭВМ 4,Этот режим применяется при необходимости ввести данные через один из внешних устройств 2 управления ЭВМ 1 в одну из управляемых ЭВМ 4 по ее инициативе.Предположим,что данный режим иницирует управляемая ЭВМ 4. 1, Каждый из регистров 25,125.пможет иметь не более 16 разрядов. Регистры 25 выполняют Функции регистров состояний соответствующих ВУ - перФоратор, Фотосчи"ыватель и т.п., и используют принятые для этих регистров Форматы.В исходном состоянии седьмые разряды готовности внешнего устройства всех регистров 25, установлены в "1". Остальные разряды находятся162104 сти.Управляемая ЭВМ 4.1 через винный формирователь 23 и однц из ключей 28опрашивает седьмой разряд регистра 25 состояния нужного ей ВУ. В данномустройстве все седьмые рдзряды регистров 25 состояния находятся в состоянии "1" или "О". При наличии сигналаготовности данного ВУ управляемая35 ЭВМ 4, 1 чере з щиццый фор мирова тел ь23 заносит байт передаваемой информа-. ции в сдвиговый регистр 29 дяццых.Одновременно с разрешением записи в регистр 29 снимается сигнал готовность 40 во всех регистрах 25 ВУ. Это приводит в состояние "0" сигнал Общяя готовность" на выходе элемента И 26, что приводит к изменению сигдла ца"0" на выходе 6 блока 5. сопряжения.Это состояние показывает необходимость обслуживания данной ЭВМ 4, 1 со стороны управляющей ЭВМ 1.Сигнал с выхода 6 блока 5.1 сопряжения управляемой ЭВМ 4.1 поступает на вход 6,1 блока 3 сопряжения управляющей ЭВМ 1 и далее ня один из входов приемника 18. На остальные входы этого приемника поступают аналогичные сигналы с других управляемых ЭВМ 4. Эти сигналы пройдя через приемник 18, цоступяют ца коммутатор 17,Управляющая ЭВМ 1 имеет программный доступ к регистрам 11, 12 и 13. 5в состоянии 0"При этом шестые разряды всех регистров 25 отведены днякодирования сигнала разрешения прерывания, которые в соответствии спервоначальной установкой в "0" запрещены,Поскольку выходы разрядов готовности внешнего устройства регистров25 подключены к входу элемента И 26,то на выходе последнего в исходном состоянии имеется сигнал "1", свидетельствующий об общей готовности ВУк обмену данными. Этот сигнал и сигналы разрядов готовности и разрешецияпрерывания всех регистров 25 поступают на вход параллельной установкисдвигового регистра 24, Сигнал споследовательного выхода регистра 24через коммутатор 36 поступает ца выход 6 блока 5.1 сопряжения управляемой ЭВМ 4.1 и далее поступает ндвход 6. 1 блока 3 сопряжения управляющей ЭВМ 1. В исходном состоянии регистр 24 выдает ца своем последовательном выходе сигнал общей готовноУправляющая ЭВМ 1 программно меняет содержимое регистра 11 таким образом, что через коммутатор 17 на последовательный вход сдвигового регистра 12 поступает сигнал с одной, изуправляемой ЭВМ 4. Затем содержимое регистра 12 под управлеием программ управляющей ЭВМ 1 анализируется. Если данная управляемая ЭВМ 4, не требует обслуживания, то снова, меняя содержимое регистра 11, управляющая ЭВМ 1 аналогично опрашивает следующую управляющую ЭВИ 4,1+1, При опросе всех ЭВМ 4 процедура циклически повторяется. Гслц управляемая ЭИ 4, кдк в последнем случае, требует обслуживания,то управляющая ЭВИ 1 под управлением программы через вцццый формирователь 10, регистр 13 и передатчик 20 в течение всего цикла обмена формирует сццхро цизирующие сигналы для блока 5 сопряжения управляемой ЭВИ 4. Через шинный формирователь 10, регистр 12 и передатчик 19 управляющая ЭВИ 1 также в течение всего цикла обмена передает управляющие сигналы последовательным кодом в регистр реимов 39. Под действием . тцх управляющих сигналов 8,1 (где 1 может быть от 1 до и) счи-, тывается все содержимое регистра 24. По полному содержанию этого регистра можно опрепелить кдкое именно ВУ необходимо, Также под действием управляющих сигцялоц цд вход 6 блока 5 подключается цоследоцдтельцый выход сдвигоцого регистра 29 данных, содержащей передаваемый байт информации, Под управлением соответствующего сигналя и сицхросигцала 9 содержимое регистра 29 передается последовательным кодом и через коммутатор 36 блока 5, приемник 18 блока 3 и коммутатор 17 заполняет сдвиговый регистр 12, Затем через ключ 15 и шинный форллировятель 10 передаваемая информация поступает цд необходимое устройство цод управлением той же программы. При необходимости вывода следующего байта описанный процесс повторяется.2. Программный ввод данных в одну из управляемь;х ЭВМ. Этот режим применяется при необходимости вьести данные через одно из внешних устройств 2 управляющей ЭВМ 1Устройства ввода, такие кдк фото 11 ц считыватель, требуют комячду Пусккоторая необходима для Аизического продвижения бумажцой ленты к очередному байту (команда "Пуск" - "1" заносится в нулевой разряд регистра 25), после запроса "1" в нулевой разряд регистра 25 готовность ВУ сбрасывается. Запрос на обслуживание ЭВМ производится аналогично режиму 1, После определения ЭВМ, которой необходимо обслуживание, под управлением программы через регистр 12, передатчик 19 - байт данных, последовательным кодом передается в блок 5 через вход 7 на коммутатор 33 и на последовательный вход сдвигового регистра 29. Эта передача осуществляется под управлением синхросигналов передаваемых через регистр 13 и передатчик 20 блока 3 управляющих сигналов, переданных ранее через регистр 12, передатчик 19 в регистр режимов 39 под управлением программы управляющей ЭВМ 1. Когда байт данных занесен в сдвиговый регистр 29 блока 5 одним из управляющих сигналов из разрядов регистра режимов 39 устанавливается значение сброшенного в начале обмена седьмого разряда регистра 25 соответствующего ВУ. Управляемая ЭВМ опрашивает состояние этого разряда и, когда его значение станет равным "1", считывает байт, находящийся в регистре 29, через ключ 31 и шинный Аормирователь 23. Очередной байт при необходимости вводится айалогично.3. Обмен данными в режиме преры,вания от ВУ.Данный режим необходим, когда в управляемой ЭВМ 4 разрешены прерывания от ВУ и реальное устройство йаходится в состоянии готовности.При необходимости размещения прерывания от какого-либо ВУ шестой разряд регистра 25 соответствующего ВУ устанавливается в "1", В данном режиме в отличие от предыдущих сигнал "Общая готовность" не используется, поэтому управляющей ЭВМ 1 для определения управляемой ЭВМ 4, требующей обслуживания, необходимо считывать все содержимое регистра 25,Способ, которым содержимое регистра 25 блока 5 переписывается в ре-. гистр 12 блока 3, описан выше, Так как регистр 12 программно-доступный для управляющей ЭВМ 1, то можно определить, есть ли запрос на прерывание (т.е. у ВУ требующего прерывания седьмой и шестой разряды должнысодержать "1"), Если запроса нет,тоанализируется очередная управляемая 5ЗВМ 4. Управляемая ЭВМ проверяетготовность у затребованного своегоВУ. Если оно готово, точере сдвиговой регистр 12, передатчик 19 блоа3 и коммутатор 34 в сдвиговый регистр 30 последовательным кодом заносятся адрес вектора прерывания -.оответствующего ВУ. При этомсинхронизирующие сигналы передаются программно в течение всего обмена через регистр 13 и передатчик 20 блока. 3 управляющей ЭВМ 1, Управляющиесигналы также поступают на блок 5через регистр 12 и передатчик 19 идалее на регистр 39, один из разряадов регистра 39 - "Требование прерывания", который вызывает рядавтоматических действий, связанныхс требованием прерывания, а именно,процессор удовлетворяет требование, 25 вырабатывая канальные сигнал Электроника" КВВОДН и КППР (КППР Н -подтверждение прерывания)..Влок 5 сопряжения получает сигналКВВОД Н,и входной сигнал предостав ления прерывания (К ППР 1 Н). Затемадрес вектора прерывания, находящийся в регистре 30, через ключ и шин-.ный Аормирователь 23 передается науправляемую ЗВМ, блок 5 вырабатывает необходимые сигналы (канальныйсигнал К СИП П и снимает К ТР Н),Управляемая ЭВМ 4 получает адресвектора прерывания и переходит насоответствующую подпрограмму, адрес40 которой находится по адресу вектора прерывания4, Контроль работы блоков сопряжеция.Этот режим необходим для провер ки работоспособности блоков сопряжения управляемой и управляющей ЭВМ.Контроль блока 3 сопряжения управляющей ЭВМ 1 осуществляется следующимобразом.50Контрольные тесты засылаются врегистры 11, 12 и 13, затем черезключи 14,15 и 16 соответственно считываются и через шинный формирователь10 поступают в .память. По результатам кожно оценить были ли искаженияинАормации.Контроль любого из блоков 5 сопряжения управляемой.ЭВИ 4 осуществляется следующим образом.9 16Тестовые наборы последовательнымкодом засыпаются из управляющей ЭВМв сдвиговые регистры 39 ц 30, Способ, которым это делается, описанв предыдущих режимах работы. Затеитакже известным способом через коммутатор 36 инАормации из этих регистров считывается обратно в управляющуюЭВМ 1, где определяется было лц ис-кажение инАормации. Для проверки регистров 25 состояний и сдвигового регистра 24 необходимо считать в исходном состоянии содержимое регистра24. в регистр 12, затем эти данныевнести в управляющую ЭВМ. Преимуществом предлагаемой вычислительнойсистемы является то, что управляемаяЭВМ 4 обладает широкими функциональными возможностями, хотя могут неиметь полного комгтлекта ВУ. Даннаявычислительная система позвояетэмулировать недостаюиие ВУ следующил образом. Допустим, что управляемая ЭВМ 4 обращается к ВУ, котороГО цет ни у управляемой, гн у уп-.равляющей ЭВМ. Используя способностьсистемы, что данные поступают В управляющую эВМ 4 независимо От того,как упрагзляющая ЭВМ 1 управляетсвоими ВУ, следовательно данные, принятые из уцравляемой ЭВМ 4, можновывести на любое ВУ управляющей ЭВМ 1независимо от .того, на какое ВУ выводило данные ца управляемую ЭВМ 4,Если у управляючей ЭРМ 1 есть несколько одинаковых РУ, то при отказеодного из цих имеется возможность автоматического перехода на работу сдругим аналогичным Внешним устройством, так как распределение ВУ производит управляющая ЭВМ 1 независимоот управляемых,Формула изобретенияУстройство сопряжения для неоднородной вычислительной системы, содержащее первый блок сопряжения и М вторых блоков сопряжения, где М количество управляемьгл ЭРМ в системе, причем первый блок сопряжения содержит селектор адреса, узел формирования управляютх сигналов, двунаправленный шинный Аормирователь, первый регистр, инАормационный вход которого соединен с инАормационцым выходоМ двунаправленного шинного Аормирователя второй регистр и три ключа,ин"21040 10 5 10 15 20 25 30 35 10 45 50 55 формационные выход и вход и первыйи второй входы управления обменомК"го второго блока сопряжения подключены к К-м инАормационным входуи выходу и соответствуюпим выходамуправления обменом первого блока сопряжения, о т .и и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью-повышения живучести системы за счет автоматическойзамены вышедших нз строя внешнихустройсц другими ц расширения области применения за счет использования операционных систем, сгенерированных для различных комплектов внеш 1них устройств, в первьй блок сопряжения введены коммутатор ц сдвцговый регистр, причем в первом блокесопряжения инАОргацнонны Вход-Выход дгзунаправлеццого ининого формирователя является входом-выходомобмена устройства для подключенияк управляющей ЭВМ и соединен с инАормационць Входом селектора адреса, выходи которого соединены с входамиузла формирования управляющих сигналОВ соот 1 зетстЗуОцге ВыхОды которого соединены с управляющими входамиДвунаправленного иццного Аормнрователя н с первого по третий ключей,Входамн .записи первого ц второго регистров и сдгпгового регистра и входом сднцга сдцигоцого регистра, информацнонцьй выход двунаправленногошинного Аормирователя соединен с ицАормпццоцным входом второго регистраи нараллел 1 ым инАормационным. Входомсдгнзгового регистра, выход перво орегистра соединен с управляющим входом коммутатора и ицАормацнонным вхо-дом первого ключа, параллельный выходсдццгового регистра соединен с информационным входом второго кзюча, последовательный гзыход сдвигового ре 1гистра и инАормационные входы первого блока. сопряжения соединены с инАормационными входами коммутатора,выхог которого соединен с последова,тельным инАормационцым входом сдвигового регистра, выходы второго регистра являются выходами управления обменом первого блока сопряжения и соединены с инАоргационными входамитретьего ключа, выходы с первого потретий ключей соединены с информационным входом двунаправленного шинного Аормирователя, последовательныйвыход сдвигового регистра является ин.формационным выходом первого блока со 1621040 12пряжения, а каждый второй блок сопряжения содержит двунаправленньй шинныйформирователь, сдвиговый регистр, регистры состояния внешних устройств, спервого по четвертый ключи, селектор5адреса, группу ключей, узел формирования управляющих сигналов, сдвиговые регистры данных и адреса векторапрерывания, регистр режимов, с перво Ого по третий коммутаторы, триггер,элементы НГ., И, причем в каждом второмблоке сопряжения информационный входвыход двунаправленного шинного Формирователя является входом-выходом обме-;15на устройства для подключения к управляемой ЛВМ и соединен с информационным входом селектора адреса, выходыкоторого соединены с входами узлаформирования управляющих сигналов,выходы которого соединен с входамизаписи регистров состояния периферийных устройств, сдвиговых регистровданных и адреса вектора прерывания,управляющими входами ключей и двунаправленного шинного формирователя,информационный выход которого соединен с информационными входами регистров состояния внешних устройств,,сдвиговых регистров данных и адресавектора прерывания, выходы регистровсостояния внешних устройств соединены с информационными входами ключейгруппы, параллельнь 1 е выходы сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания и выход элемента И со 35единены с информационными входами,с первого по третий ключей, выходыкоторых и выходы ключей группы соединены с информационным входом двунаправленного шинного формирователя,информационный вход второго блока сопряжения соединен с первыми информационными входами первого и второгокоммутаторов и с последовательным.информационным входом регистра режима, параллельный выход которого и выход триггера соединены с информа,ционными входами четвертого ключа,выходы которого соединены с управляю.щими входами сдвигового регистра,регистров состояния внешних устройств, сдвиговых регистров данныхи адреса вектора прерывания, с первого по третий коммутаторов, вторыеинформационные входы первого и второго коммутаторов соединены с последовательными выходами сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания соответственно, последовательные входы которых соединены свыходами первого и второго коммутаторов, последовательный выход сдвигового регистра соединен с его последовательным информационным входом ипервым информационным входом третьего коммутатора, второй и третий инФормационные входы и выход которогосоединены с послецовательными выходами сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания и информационным выходом второго блока сопряжения соответственно, выходы разрядов готовности внешнего устройстварегистров состояния внешних устройствсоединены с входами элемента И., выходы разрядов готовности внешнегоустройства и разрешения прерываниярегистров состояния внешних устройстви выход элемента И соединены с параллельными информационными входами;сдвигового регистра, первый вход управления обменом второго блока .сопряжения соединен с входами сбросарегистра режима, триггера и сдвигового регистра, второй вход управленияобменом второго блока сопряжения соединен с входом установки триггераи через элемент НЕ с входами синхронизации сдвигового регистра и сдвиговых регистров данных и адреса вектора прерывания, 16210401 б 21040 дактор Л.Пчолинская Корректор И,Муска ирак инат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 1 льский Производственно-изда Заказ 4248 НИИПИ Госуд Составитель А.ушакТекред М.дидык ственного комитета по изобретени 113035, Москва И, Раушская одписноеи открытиям при ГКНТ СССб д, 4/5