Устройство для обмена информацией

Союз Сфввтскнх Соцнапнстнческнк Раструба нк(51)М, Клз с присоединением заявки М 6 06 Г 3/04 Государстееенюй комитет СССР по делам нзобретеннй н открнтнй(54 ОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНА ИНФОРМЬЦ ная озможрмациибуферго устройстть примененияо масштабажесткие тре- информацией укаэанн озможно реальноывающих я обмен Недостаткомва является неего в системахвремени, наклад.бования ва воем вма Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к у"тройствам сопряжения ЭВМ, и может быть использовано в многомашинных иерархических автоматизиоованных системах управления производством (АСУП) для обеспечения автоматического обмена информациеи между ЭВБ различных уровней иерархии.Известно устройство для обмена инФормацией, содержащее абоненты, буферный запомйнаюший блок, коммутатор, счетчики ввода и вывода, а также ассоциативных запоминающий блок, узел анализа состояний буферных областей, счетчики объема буферных областей, узелмодификации управляющих слоев 1 .Недостатком указанного устройства является невозможность применения .его в. системах реального масштаба времени вследствие ограниченного быстродействия, обусловленного тем, что все абоненты подразделяются на источники информации и приемники информации, причем эа каждой парой абонентов, участвуюших в обмене, закрепляется определенная буферная область,которую осуществляет запись инфорции абонент-источник, а считывание - абонент-приемник. Повторзапись информации в эту зону вна при полном считывании инфоабонентом-приемником из даннойной области.Наиболее близким к предлагаемомуизобретению по технической сущностии достигаемому эффекту является устройство для обмена информацией, содержащее множество каналов ввода-вывода, разбитых на несколько групп,адресуемую память, разделяемую укаэанными каналами, групповые адаптерыустройство управления, буферное запоминающее устройство дляозапоминанияЮзапросов, шину для передачи запроса отсоответствующего адаптера к устройству управления, шину разрешения,покоторой устройство управления раэре шает соответствующему адаптеру передавать запросы в шину запросов, атакже множество линий признаков,управляемых соответствующими адаптером 2.Кроме того, выдача адаптерами запросов на обмен информацией и обменинформацией осуществляется толькопри наличии вакантного пространстван буферной памяти для записи запросов что ведет к заде-жке в обменеинформацией между адаптерами и памятью. Задержка при обмене информацией н системах реального времени недопустима, так как ведет к потереинформации,16Цель изобретения - повышение быстродеиствия устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для обмена информацией содержащее блок буферной памяР15ти, вход-выход которого соединен спервыми информационными входами-выходами адаптеров группы адаптеров,блок управления, первые вход и выход,вторые. вход и выход которого соединены соответственно с контрольным 2 Овыходом и управляющим входом блокабуферной памяти, с идентификационными выходами и входами адаптеров группы адаптеров, вторые информационныевходы-ныходы адаптеров являются входами-выходами устройства, введеныдополнительно регистр прерываний,блок анализа запросов, распределительимпульсов, группа формирователей импульсов конца обмена, две группы 30элементов И, группа элементов ИЛИ иэлемент ИЛИ-НЕ, причем третий выходблока управления соединен с первымивходами элементов И первой группы,вторые входы которых соединены свыходами соответствующих формирователей импульсов конца обмена, выходырегистра прерываний соединены с первой группой входов блока управления,вторая группа входов которого соединена с выходами элементов И вто Орой группы, входы каждого элементаИЛИ группы соединены с выходами соответствующего элемента И группы соответствующего формирователя импульсаконца обмена, запросные выходы адаптерон группы соединены с соответствующими запросными входами блокаанализа запросов, управляющий входкоторого соединен с выходок распределителя импульсов, каждый выходгруппы ныходов блока анализа запросов соединен с нходом соответствуюцего формирователя импульса конца обмена группы и с первым нходом соответствующего элемента И второй группы, вторые входы элементов И второйгруппы через элемент ИЛИ-НЕ соединены с выходами формирователей импульса конца обмена, выходы элементов Ипервой группы соединЕны с разрядными входами регистра прерываниЯ. 4Кроме того, блок анализа запросовсодержит группу элементов НЕ, тригруппы элементов И, группу элементовИЛИ, элемент ИЛИ и узел приоритета,причем запросные входы блока соеди- д иены с первыми входами элементов И первой группы и через соответствующие элементы НЕ группы - с входами узла приоритета и с первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы элементов И первой и третьей групп соединены с управляющими входами блока, запросные входы блока,кроме первого запросного входа, соединены с соответствующими входами узла приоритета, выходы которого соединены с первыми нходами элементов И второй группы, выходы элементов И, третьей группы через элемент ИЛИ соединены с вторыми входами элементов И второй группы, выходы которых и выходы элементов И первой группы через соответствующие элементы ИЛИ группы соединены с ныходами блока, а первый запросный вход блока соединен с первым входом соответствующего элемента И второИ группы, причем блок управления содержит распределитель импульсов, первую и вторую группы элементов И, группу элементов ИЛИ,группу элементов НЕ, группу триггеров и элементов НЕ, причем вход распределителя импульсов является вторым входом блока и через элемент НЕ соединен с первым выходом блока, первый и второй выходы распределителя импульсов являются перным и третьим выходами блока, третий выход соединен с первыми входами элементов И нторои группы, вторые входы которыхявляются первой группой входов блока,а выходы .соединены с первыми входами эле лентов ИЛИ группы, вторые входы которых соединены с выходами триггеров группы, а выходы соединены с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых являются первым входом блока, а выходы являются вторьм выходом блока, первые входы триггеров группы янляются второй группой входов блока и черезэлемент НЕ соединены с вторыми входами триггеров группы.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 структурная схема блока анализа запросов, на фиг. 3 - вариант выполнения блока упранления.Устройство для обмена информацией содержит адаптеры 1, блок 2 буферной памяти, блок 3 управления, группу элементов И 4, выходы 5 и 6 адаптера, вход 7 адаптера, распределитель 8 импульсов, блок 9 анализа запросов,регистр 10 прерываний, элемент ИЛИ-НЕ11, формирователи 12 импульса конца обмена, группу элементов И 13, группу элементов ИЛИ 14, запросные входы 15; управляющий вход 16 (фиг, 1) .Блок анализа запросов содержитэлементы НЕ 17, узел 18 приоритета, элементы И 19, элемент ИЛИ 20, элементы И 21 и 22, элементы ИЛИ 23, выходы 24 (Фиг. 2).Блок управления может быть выполнен в виде распределителя 25 импульсов, группы элементов И 26-29 группытриггеров 30 и 31, группы элементовНЕ 32 и 33, элемента НЕ 34 и группыэлементов ИЛИ 35 и 36 (фиг. 3),Адаптеры 1 включают регистры приема-выдачи, элементы И-НЕ, согласователи уровня сигналов и представляютсобой устройства согласующие интерфеисы буферной памяти с входами-выходами каналов соответствующих ЭВМ.Блок 2 буферной памяти разбит назоны, регистр адреса, регистр числаи служит для записи, хранения, чтения,регенерации и выдачи информации, Каждая из зон памяти закрепляется за определенным адаптером и служит для записи информации, поступающей от данного адаптера, По чтению все эоныблока 2 памяти доступны каждому изадаптеров 1, 20Блок 3 управления содержит триггеры, дешифраторы, регистры, логические элементы и служит для синхронизации работы всех узлов устройства дляуправления обменом информацией. 25Распределитель 8 импульсов обеспечивает циклическое формирование и выдачу в блок 9 анализа запросов временных интервалов равной длительности, Число ФорМируемых временных интервалов равно числу имеющихся адаптеров 1. Распределитель импульсов 8содержит генератор, счетчик и дешифратор.Регистр 10 прерываний служит длязаписи сигналов по каждому из каналов, в том числе если за отведенныйданному каналу временной интервал обмен информацией между адаптером иблоком 2 не завершился, а также дляхранения и выдачи сигнала в блок 3 40управления в начале временного интервала, выделенного этому адаптеру наследующем цикле.Формирователи 12 импульсов окон -чания осуществляют фоРмиРование сигналов заданной длительности на спадевходного сигнала.Устройство работает следующим образом.Обмен информацией осуществляетсяпо инициативе ЭВМ, подключенных кадаптерам 1 Метод обмена между адаптерами и блоком 2 - асинхронный. Запросы на обслуживание в виде постоянного потенциала от каждого из адаптеров 1 поступают в блок 2 анализазапросов, на управляющий вход 16 которого поступает сигнал от распределителя 8 импульсов.При наличии запроса, например попервому каналу, в момент, соответст- ф 0вующий временному интервалу, выделенному этому каналу, на выходе блока9 анализа запросов Формируется сигнал, поступающий на вход элемента И13 первого канала. На второй вход 5 этого элемента в это время поступаетразрешение с выхода элемента ИЛИ-НЕ11. Сигнал с выхода элемента И 13поступает на вход блока 3 управления.Кроме того, одновременно с этимс выхода элемента И 13 первого канала через элемент ИЛИ 14 выдается сигнал, разрешающий логическое подключе"ние адаптера 1 первого канала к блоку 2 и обмен информацией адаптерапервого анала с блоком 2 (чтениеили запись).Обмен осуществляется побаитно.При передаче информации от адацтера 1 к блоку 2 (операция записи)адаптер 1 выставляет байт информации,который сопровождается соответствующим приказом на выходе 6.Блок 2 принимает байт данной информации от адаптера 1 в зависимостиот признака в регистр адреса или числа и выставляет сигнал, свидетельствующий о приеме блоком 2 байта и готовности к приему следующего байта.Приняв признак, адаптер снимает сигналы признаков, формирует новый байтна выходе 5 и сигнал на выходе б,ипроцесс передачи информации от адаптера 1 к блоку 2 повторяется,По истечении временного инте рвала,вьщеленного первому каналу, форл:ирователь 12 первого канала формируетсигнал, поступающий на вход элементаИЛИ-НЕ 11, который, воздействуя навторой вход элемента И 13, снимаетсигнал на входе блока 3 управления.При этом блок 2 осуществляет приемочередного байта от адаптера 1 первого канала, но сигнал, свидетельствующии о приеме байта в блок 2 и готовности к приему следующего, не выставляется, Вместо этого сигнала по завершении записи байта в блок 2 блок3 управления формирует сигнал прерывания, который записывается в регистр10 прерываний.На время, равное длительности сигнала формирователя 12, поддерживается сигнал разрешения, что позволяет блоку 2 осуществить запись байта, выставленного адаптером 1, и подготовиться к работе по следующему каналу,По истечении интервала времени, определяемого формирователем 12,осуществляется логическое переключение от адаптера первого канала к следующему я начинается обмен информацией между вновь подключенным. адаптером 1 и блоком 2 аналогичный описанному.На следующем цикле в интервал времени, Формируемый распределителем 8 импульсов и выделенный первому каналу, осуществляется логическое подключение адаптера 1 первого канала. В начале этого временного интервала блоком 3 управления осуществляется считывание по первому каналу сигнала с регистра 10 прерываний. Сигнал с выхода регистра 10 прерываний посту 857966пает на вход блока 3 управления, который по этому сигналу выставляетсигнал, свидетельствующиЯ о готовности блока 2 к приему следующего байтаот адаптера 1 первого канала.Адаптер 1, приняв этот сигнал,снимает ранее выставленный байт и формирует новый баЯт на выходе 5 и сопровождает его соответствующим признакоми приостановленный ранее обмен информациеи между адаптером первого канала и блоком 2 продолжается аналогично описанному.По окончании передачи массива инФормации от адаптера 1 к блоку 2адаптер снимает сигнал запроса навходе блока 9 анализа запросов, при 1этом снимается сигнал разрешения иосуществляется логическое отключениеадаптера 1 первого канала от блока2. На этом обмен информацией завершается,20Точно также осуществляется передача информации в блок 2 от адаптеров1 остальных каналов.Передача информации от блока 2 кадаптерам 1 (чтение информации) осу- дществляется аналогичным образом, стой лишь разницей, что в этом случаебайт информации выставляет блок 2 исопровождает его соответствующимпризнаком. Адаптер 1, приняв байт информации, выставляет на выход 6 сигнал, свидетельствующий о приеме баЯта и готовности его к приему следующего. Блок 2, приняв этот сигнал,снилает сигналы со входа-выхода 5 и свхода 7, осуществляет операцию чтения следующего байта, выставляет егона вход 5 и выставляет сигнал навход 7, и процесс передачи от блока2 к адаптерам 1 продолжается.В процессе обмена информацией 49сигналы на каждом выходе блока 9 анализа запросов (фиг. 2) появляются приналичии сигнала запроса на соответствующем входе блока в интервал времени,выделенный данному адаптеру(при совпадении сигналов на входеэлемента И 21) и, кроме того, в интервал времени, выделенные другимканалом, в том случае, если на входах запросов этих каналов отсутствуют запросы (при совпадении сигналовна входе элемента И 22),Выделение данному каналу свободного временного интервала осуществляется узлом 18 приоритета. Сигнал на выходе узла 18 может появиться тольков том случае, если отсутствуют запросы на обслуживание на входах блока 9анализа запросов с меньшими, чем уданного входа номерами.Обмен информацией между ЭВМ,подключенным посредством адаптеров 1к устройству для обмена информацией,осуществляется следующим образом,За каждый из адаптеров 1 (в следовательно, и за соответствующей ЭВМ) у закрепляется определенная зона памятиблоха 2. В соответствии с описанным осуществляется запись в эту зону информации, поступающей от адаптера 1. Скоростьзаписи информации и время ее возобновления определяется работой ЭВМ,подключенной к адаптеру 1.Блок 2 выполняет функции промежуточного хранения массивов обработкиинформации, которые доступны всемЭВМ, подключенным к устройству дляобмена информацией. Любая из ЭВМможет осуществить чтение результатов обработки информации другимиЭВМ с любой области памяти блока 2и испольэовать их в своей работе,что повышает эффективность использования ЭВМ.Наличие в устройстве блока 9 анализа запросов, регистра 10 прерываний, формирователей 12 импульсов конца обмена позволяет сократить объемоборудования и упростить процедурувозобновленияобмена после прерываний. Для продолжения обмена гослепрерывания адаптеру нет надобностиосуществлять начальнчю выборку, апросто продолжается приостановленнаяранее операция чтения или записи вблок 2. Циклический доступ каждогоиз адаптеров 1 к блоку 2 в течениезаданного промежутка времени и позволяет осуществить обмен информациейв условиях жестких требований навремя обмена и позволяет испольэоватьизобретение для работы в системахреального масштаба времени.Кроме того, наличие в блоке анализа запросов узла приоритета позволяет использовать для обмена информации временные интервалы, выделенныеканалом, не зыставившим в данный момент запросов, что уменьшает времяобмена информацией.Поскольку время обменом информациеи по сравнению с циклом ее возобновления недостаточно то вероятностьналичия запросов одновременно повсем каналам незначительная. Каждыйиз адаптеров осуществл .ет обмен информацией с блоком 3 без прерываний,а в случае появления запроса от другого адаптера, осуществляется прерывание, однако каждый из адаптеров,независимо от их приоритета и числаодновременно существующих запросовна обслуживание, имеет доступ к .блоку 2 течение временного интервала,выделенного этому адаптеру,Формула изобретения1. Устроиство для обмена информа- циеЯ, содержащее блок буферной памяти, вход-выход которого соединен с первыми информационными входами-выходами адаптеров группы адаптеров, блэк управления, первые вход и выход,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. йвторское свидетельство СССРР 496551, кл. С 06 Р 3/04, 1974.2. Иатент СШй М 4126897,НКИ 340-172,5, МКИ С 06 Р 3/00,,С 06 Г 13/00, 1976 (прототип). вторые вход и выход которого соединены соответственно с контрольным выходом и управляющим входом блока буферной памяти, с идентифицированнымивыходами и входами адаптеров группыадаптерсв, вторые информационные вхо-ды-выходы адаптеров являются входамивыходами устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оносодержит регистр прерываний, блоканализа запросов, распределитель импульсов, группу формирователей импульсов конца обмена, две группы элементов И, группу элементов ИЛИ и элемент ИЛИ-НЕ, причем третий выход блока управления соединен с первыми вхо эдами элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих формирователей импульсов конца обмена, выходы регистра прерываний соединены с первой групОпой входов блока управления, втораягруппа входов которого соединена свыходами элементов И второй группы,входы каждого элемента ИЛИ группысоединены с выходами соответствующего элемента И группы соответствующего формирователя импульса конца обмена, запросные выходы адаптеров группы соединены с соответствующими запросными входами блока анализа запЬросов, управляющий вход которогосоединен с выходом распределителя импульсов, каждый выход группы выходовблока анализа запросов соединен свходом соответствующего формирователя импульса конца обмена группы и с 33первым входом соответствующего элемента И второй группы, вторые входыэлементов И второй группы через элемент ИЛИ-НЕ соединены с выходамИформирователей импульса конца обме- ,.дна, выходы элементов И первой группысоединены с разрядными входами регистра прерываний,2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок анализа Запросов содержит группу элементов НЕ, три группы элементов И,группу элементов ИЛИ, элемент ИЛИ и узелприоритета, причем запросные входыблока соединены с первыми входамиэлементов И первой группы и черезсоответствующие элементы НБ группы -с входами узла приоритета и с первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы элементов И первой и третьей групп соединены с управляющими входами блока, запросные входы блока, кроме первого запросного входа, соединены с соответствующими входами узла приоритета, выходы которого соединены с первыми входами элементов И второй группы, выходы элементов И третьей группы через элемент ИЛИ соед .иены с вторыми входами элементов И второй группы, выходы которых и выходы элементов И первой группы через соответствующие элементы ИЛИ группы соединены с выходами блока, а первый запросный вход блока соединен с первым входом соответствующего элемента И второй группы,3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит распределитель импульсов, первую и вторую группы элементов И, группу элементов ИЛИ,группу элементов НЕ, группу триггеров и элементов НЕ, причем вход распределителя импульсов является вторым входом блока и через элемент НЕ соединен с первым выходом блока, первый и второй выходы распределителя вмпульсов являются первым и третьим выходами блока, третий выход соединен с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых являются первой группой входов блока, а выходы соединены с первыми входами элементов ИЛИ группы, вторые входы которых соединены с выходами триггеров группы, а выходы соединены с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых являются первым входом блока, а выходы являются вторым выходом блока, первые входы триггерон группы являются второй группой входов блока и через элемент НЕ соединены с вторыми входами триггеров группы.Закаэ 7244/78 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тир ВНИИПИ Госуда по делам иэ 113035, Москв