Устройство для сопряжения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СоюзСоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт, свид-ву -ено 03.01.80 (21) 2899909/18-2инением заявки йе 1)М. Кл. 6 06 Г 3/04 а с присо выл кюмите еу(23)Приорите Опуб вв делам кзобрете и открытки ликовало 30.10.81, Бюллетень М 40а опубликования описания 30 . 10. 81 53) Автор изобрете 4, Н, Сахаровч,Ы латтсттйЯ: ,.,убец, Д., И. Ма дена Ленина институт кибернетики 1) Заявитель к 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ О ии15 т п яетсяержаще Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в вычислительных системах, обслуживающих абонентов различного типа (периферийные устройства, процессоры, ЭВМ и т п.),Известно устройство для сопряжения, используемое в вычислительнойсистеме для подключения абонентов кцентральному устройству обработки исодержащее блок приема-выдачи сигналов от (в) периферийных устройств,арифметико-логический блок, блок регистров, счетчик команд, блок памятрегистр команд блок декодированияисполнения команд (13.Недостаток этого устройства заключается в низкой пропускной способности, обусловленной необходимостью программной обработки отдельных разрядоданных.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности явл усройство для сопряжения, сод е следовательно соединенные блок декодирования и исполнения команд, счетчиккоманд, память команд, регистр команд,соответствующие выходы которого подключены к первому входу блока маскирования входных сигналов и к первым .входам блоков коммутации входов первогооперанда, второго операнда и блока памяти данных, выход которого соединенсо входом блока памяти данных, соответствующими выходами подключенного ковторым входам блоков коммутации .входов первого операнда и второго операнда, выходы которых соединены С соот"ветствующими входами арифметико-логического блока, соединенного через регистр результата со входом регистрауправления выдачей и вторым входом блока коммутации входов памяти данных,третьим входом соединенного с выходомблока маскирования входнъ 1 х сигналов,второй вход которого подключен к выходу блока коммутации входных сигналов,входы которого являются соответствую3 87 щнми входами устройства, первый выход регистра управления выдачей соединен с.дешифратором регистра выдачи, второй выход - с первыми входами блоков маскирования входов регистров выдачи, вторыми входами подключенных к соответствующим выходам дешифратора регистра выдачи, а,третий выход в , с первы" ми входами блоков формирования. сигналов установки, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков маскирования входов регистров выдачи, а выходы - через соответствующие регистры выдачи с соответствующими выходами устройства 12.Недостаток этого устройства состоит в низкой пропускной способности, обусловленной большим объемом дополнительной программной работы при упакрвке отдельных разрядов данных.Цель изобретения в .повышение пропускной способности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее регистр команд, первый выход которого. через последовательно соединенные блок декодирования команд и счетчик команд подключен ко входу памяти команд, выходом соединенной со входом регистра команд, блок коммутации входных сигналов, входы которого являются соот, ветствующими входами устройства, блок , коммутации маски входных сигналов, блок. памяти данных, блоки коммутации входов первого и второго операндов, блок коммутации входов блока памяти данных, арифметика-логический блок, соединенный вйходом со входом регистра результата, регистр управления выдачей, дешифратор регистра выдачи, уруппу блоков коммутации маски входов регистров выдачи, группу блоков Формирования сигналов установки, группу регистров выдачи, выходы которых являются соответствующими выходами устройства, причем второй выход регистра команд подключен к первым входам блоков коммутации входов первого и второго, операндов и блока коммутации входов блока памяти данных,. вторым вхо дом соединенного с выходом регистра результата и входом регистра управления выдачей, первый выход которого соединен со входом дешифратора регистра выдачи, второй выход - с первыми Входами блока .коммутации маски входов регистров выдачи группы, вторыми входами подключенных к соответствующим выходам дешифратора регистра выдачи,7520 фа третий выход в . с первыми входамиблоков формирования сигналов установкигруппы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков5коммутации маски входов регистров вы"дачи группы, а выходы ; со.вхадамисоответствующих регистров выдачи группы, третий выход регистра команд соединен с первым входом блока коммутации маски входных сигналов, вторым входом подключенного к выходу блока.коммутации входных сигналов, а выходом - к третьему входу блока коммутации входов блока памяти данных, первый и второй выходы блока памяти данных соединены соответственно. со вторыми входами блоков коммутации входовпервого и второго операнда, . выходы.которых соединены соответственно спервым: и вторым входами арифметикологического блока, введен блок регистров упаковки, причем первый. вход блока регистров упаковки соединен с третьим выходом регистра команд, второй25. вход - с выходом блока .коммутации.входов.блока памяти данных, а выход - совходам блока памяти данных,На фиг. 1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства;. на фиг.30блок-схема блока регистров. упаковки;на Фиг. 3 .и 4 -. функциональные схемы,формирователя. входного сигнала.и регистра маски блока регистров, упакавки;на фиг. 5 - временная диаграмма работы,узла синхронизации блока регистровупаковки,Устройство содержит блок 1. декодирования команд, счетчик 2 команд, память 3 команд, регистр 4,команд, блокс5 коммутации маски. входных сигналов,40 блок 6 коммутации входов первого операнда, блок 7 коммутации, входов второго операнда блок 8 коммутации входов блока памяти данных блок 9 памяти данных, арифметика логический блок45 (АЛБ) 10, регистр 11 результата, ре- .гистр 12 управления выдачей, блок 13коммутации входных .сигналов, дешифратор 14 регистра выдачи, блок 15 коммутации маски входов регистров выдачи,50 блок 16 Формирования сигналов установки, регистры 17 выдачи и блок 18 регистров упаковки.Блок 18 регистров. упаковки содер.жит узел 19 коммутации входов блока,55 регистр 20.,упаковки, регистр 21 данных,регистр 22.маски и узел 23 синхронизации, включающий (фиг. 2) элемент ИЛИ 24,.формирователи 25-27 входного87 7520 5сигнала, элементы И 28-30, элементНЕ 31 и генератор 32 импульсов,Формирователь входного сигнала.содержит (фиг. 3) элементы НЕ 33 и 34 иэлементы И-НЕ 35-37.Регистр 22 маски содержит (фиг. 4)элемент ИЛИ 38 и группу одинаковыхразрядов, кажцый из которых включаетэлементы И 39 и 40, элемент ИЛИ 41 итриггер 42, представляющий О-триггерс динамическим управлением,Адрес команды, по которому блок 1осуществляет считывание команды изпамяти 3 в регистр 4, а затем формирование всех необходимых управляющихсигналов, хранится в счетчике 2.Выборка дискретных входных сигналов, подлежащих обработке, осуществляется блоками 13 и 5. Блок 13 позволяет выделить число сигналов, равное длине слова, а блок 5 - отдельные сигналыв этом слове, отмеченные единицами всоответствующих разрядах маски, причем все остальные сигналы этого слова заменяются нулями, Полученное слово запоминается в блоке 9 памяти,предназначенным для хранения промежуточных результатов.Блоки 6 и 7 коммутируют на свои выходы значения первого (операнд . А) иЗОвторого (операнд В) операндов длядальнейшей обработки. Блок 8 коммутирует на свои выходы промежуточные результаты для запоминания в блоке 9памяти, АЛБ 10 выполняет .в соответст, вии с полученным кодом одну из арифетических или логических операцийнад поступающими операндами А и Ь ипередает результат в регистр 11.Установка в регистрах 17 дискретных выходных сигналов, служащих дляуправления абонентами, осуществляетсяблоками 12 и 14-16. Содержимое регистра 12 функционально разделено на триполя. В первом поле указан номер одного из регистров 17 в двоичном коде, 45который дешифрируется дешифратором 14,Во втором поле, поступающем йа входыблока 15, единицами отмечены сигналы,подлежащие изменению, а нулями - неподлежащие изменению. В третьем поле, 50поступающем на входы блока 16, указаны новые значения тех сигналов, которые подлежат изменению.Блок 18 позволяет, упаковать (т, е.расположить последовательно друг за 55другом, начиная с крайнего правогоразряда) произвольные разряды словаданных, отмеченные единицами. в соответствующих разрядах слова маски, Ребзультат упаковки может быть представлен в виде двух полей. В правом лоле, содержащем столько разрядов, сколько единиц в слове маски,.находятся упакованные разряды поступившего слова данных. В левом поле могут т быть или нули во всех разрядах, или сдвинутые влево на число единиц в слове маски ранее занесенное алово данных.Слово данных, подлежащее упаковке, заносится в регистр 21 и в соответствии со значением слова маски в регистре 22 передается в выходной регистр 20. Узел 23 управляет процессом упаковки и фиксирует его окончание. Узел 19 позволяет не применять упаковку в тех случаях, когда она не требуется..Регистры 20-22 имеют одинаковое число разрядов и.обеспечивают прием параллецьного кода и. сдвиг его на один разряд влево. В процессе упаковки содержимое регистров 21 и 22 сдвигается влево при каждом сигнале сдвига, а содержимое регистра 20 только в том случае, когда в крайнем левом разряде регистра 22 находится единица, при этом крайний левый разряд регистра 21 сдвигается в крайний правый разряд регистра 20., Признаком окончания процесса упаковки. является формирование признака ноль во всех разрядах регистра 22, для этого при сдвиге влево крайний правый разряд регистра 22 устанавливаетсч в ноль,Таким образом, после окончания . упаковки в регистр 20 будут переписаны только те разряды регистра 21 для которых в соответствующих разрядах регистра 22 были записаны единицы, причем они будут расположены слева от предыдущего содержимого регистра 20.На фиг. 2 показаны схема узла 23 и его связи с остальными узлами блока 18 и с блоком 1 (цепи синхронизации от блока 1 декодирования команд не сопровождаются дополнительными надписями в круглых скобках). Дополнительный сброс регистра 20 упаковки осуществляется сигналом "Сброс 2" с помощью элемента ИЛИ 24. Многовходовый элемент И 29 служит для формирования признака ноль во всех разрядах регистра 22 маски. Для этой цели на каждый вход элемента И 29 поступает инверсный выход триггера каж" дого разряда регистра 22 Элемент НЕ 31 позволяет получить инверсное значение признака, формируемого элемен" том И 29. Двухвходовые элементы И 287 877520 8ы "Управление", лающих на управляющий вход триггеровние элемент И 28) 42, а двухвходовые элементы И 39 и 40т И 30) процесса совместно с элементом ИЛИ 41 - на инели на первые вхо- формационный вход триггера 42. оступает сигнал 5 Элементы И 40 позволяют организоФормирователи вать прием параллельного кода, а элеть поступление сиг- менты И 39 - сдвиг,его на один разряд и "Входной импульс" влево. Для этой цели на первые входы .ором 32 импульсов, всех элементов И 39 поступает сигнал сключают появление 1 р "Разрешение сдвига", а на второй вход в на своих выходах. элемента И 39 каждого старшего разряигнала "Входной ша поступает единичный выход триггера лемента НЕ 33 и на 42 соседнего младшего разряда, На втота И-НЕ 37 появится рой вход элемента И 39 самого младшеоде элемента И-НЕ 15 го разряда поступает сигнал "0", предэлемента И-НЕ 36 ставляющий с 1 бой постоянно отсутству 34 и, следователь- ющий сигнал, так называемый логичесвать сигнал на выхо- кий ноль.который является Описываемая организация регистровя. В этом случае 2 О блока 18 основана.на том, что тригпоступающий на геры с динамическим управлением игноа И"НЕ 35, имеет, рируют изменение сигнала на информавить формирователь ционном входе во время действия сигЕсли сигнал "Уп- нала на управляющем входе, другими ет, то появится 25 словами они воспринимают только то оде элемента И-НЕ значение сигнала на информационномисчезнет сигнал входе, которое непосредственно нахомента И-НЕ 37, и дится в момент появления переднего т пропустить на фронта сигнала на управляющем входе, щие сигналы "Вход 30На первый выход регистра 22 маски . сигнал "Управление" поступает. сигнал с единичного выхода ет сигнал на выхо- триггера самого старшего разряда,11что вызовет.появ- этот сигнал имеет наименование Выход ором входе элемен". Аналогичный выход регистра 2111 11он сможет про- данных имеет наименование Выход 21 од. поступающие З 5 На втором выходе регистра 22 маски, мпульс поступающем на входы элемента И 29,собраны инверсные выходы всех триггеала ."Входной им-ров 42.нал на первом вхоУстройство работает следующим оби сигнал .11 Управлеразом. и 30 формируют сигналопределяющие выполнеи завершение (элеменупаковки. Для этой цды этих элементов и"Разрешение сдвига"позволяют согласованалов ."Управление"формируемый генерати, таким образом, иискаженных импульсоПри отсутствии симпульс" на входе эпервом входе .элеменсигнал .на первом вх35 на первом входеи входе элемента НЕно, будет отсутстводе элемента НЕ 34;выходом формирователсигнал "Управление"второй вход элементвозможность подготок дальнейшей работеравление" отсутствусигнал на втором вхЗб и, следовательнона втором входе элепоэтому он не сможесвой выход поступаюной импульс". Еслипоявится, то исчезнде элемента И-НЕ 35ление сигнала на втта И-НЕ 37 и поэтомупускать на свой выхсигналы "Входной иПри наличии сигипульс" исчезает сигде элемента И-НЕ 35ние" не может больше влиять на работу11 11формирователя, Если сигнал Управлениеприсутствовал при появлении сигнала"Входной импульс", то, как было рассмотрено вьппе, исчезновение сигналана выходе элемента И-НЕ 37 обеспечитпоявление сигнала на втором входе эле мента И-НЕ 37 на время, равное дли.тельности сигнала "Входной .импульс",независимо от исчезновения.в этот период сигнала."Управление",Входящие -в состав блока 18 регистры 20-22 выполняют аналогичные функ-ции а именно: прием и выдачу параллельного кода и сдвиг его на Один раз 55ряд влево и поэтому имеют аналогичнуюструктуру.В регистре 22 маски элемент ИЛИ 38служит для объединения сигналов, постуПри необходимости преобразования последовательного кода, поступающего от.абонента, в параллельный код устройство работает следующим образом.При выполнении каждой команды упаковки, слово маски из регистра 4 заносится в регистр 22 и одновременно поступает в блок 5, а слово данных, формируемое блоками 13 и 5 и содержащее требуемый входной сигнал, .заносится в регистр 21 через блок 8. После окончания команды упаковки к содержимому регистра 20 будет добавлен справа бит информации, поступивший от абонента. Регистр 20 устанавливается в ноль при выполнении первой команды упаковки и после того как его содержимое записано в блок 9 памяти,9 87752При необходимости сформировать одно слово данных иэ полей, находящихся в разных словах, например, для занесения в регистр 12, устройство рабо; тает следующим образом.При выполнении первой команды упаковки регистр 20 устанавливается в ноль, в регистр 22,поступает слово маски иэ регистра 4, а в регистр 21 слово данных, содержащее первое поле, из блока 9 памяти через. блок 6, АЛБ 10, регистр 11 и блок 8. Слово маски содержит единицы только в тех разрядах, которые надо выделить .из слова данных. После выполнения этой команды в, регистре 20 будет находиться первое поле. При выполнении последующих команд упаковки регистр 20 не устанавливается в,ноль и поэтому после второй команды он будет содержать два поля, а послетретьей команды - три йоля. Затем содержимое регистра 20 запоминается в блоке 9 памяти, а оттуда поступает в регистр 12 для выдачи с помощью блоков 14-17 управляющих сигналов к абоненту.Работу узла 23 рассмотрим на конкретном.примере.Пусть необходимо сформировать одно слово данных из полей, находящихся в трех разных словах данных, Для удобст" ва принимаем, что все слова состоят из четырех битВ каждом исходном слове данных единицей в соответствующем разряде слова маски отмечены разряды, вы 35 бираемые для упаковки. Пусть исходные слова данных и маски заданы в таком виде:Первое слово данных 1101Первое слово маски 010040Второе слово данных 0101Второе слово маски 1001Третье слово данных 1001Третье слово маски 0010 Так как исходное слово маски несодержит нули во всех разрядах, тосигнал:на выходе элемента И 29 (фиг. 2)отсутствует и, следовательно, произойдет совпадение сигналов только навходах элемента И 28,.что вызовет появление. сигнала "Управление", на еговыходе. Поскольку поступление. сигнала"Разрешение сдвига" совпало с наличием сигнала "Входной импульс", формируемого генератором 32, .то только следующий импульс генератора 32 сформирует первый сигнал "Сдвиг 21 и 22"на выходе формирователя 26.,Во времядействия этого сигнала произойдет усчтановка сигнала "Выход 22",. однакоформирователь 25 сформирует сигнал"Сдвиг 20" только во время действиявторого сигнала "Сдвиг 21 и 22".Во время действия второго сигнала "Сдвиг 21 и 22" исчезнут сигналы "Выход 21" и "Выход 22" и установится сигнал "Выход 29", что вызовет снятие сигнала "Управление" для формировате 11 1 ля 26 и появление сигнала Управление для формирователя 27. Тем не менее благодаря использованию триггеров с динамическим управлением в крайний правый разряд регистра 20 будет записано предшествующее, т, е, единичное значение сигнала "Выход 21", а благодаря использованию формирователей не произойдет укорочение сигнала Сдвиц г 20" и сигнал "Конец" будет сформирован только следующим импульсом генератора 32. Таким образом, после выполнения первой команды упаковки в регистре 20 1будет содержаться код 0001В процессе упаковки последовательно 45 расположенные разряды каждого последующего слова данных должны располагаться справа от выбранных разрядов ,предыдущего слова данных. Таким образом искомое слово данных должнО иметь 5 ВЭыфвид 1010.В начале каждой команды упаковки происходит занесение слов данных и маски в соответствующие регистры блока упаковки. Для этой цели в блоке формируются сигналы "Разрешение приема", "Данные" и "Маска", которые обеспечивают поступление информации на информационный вход триггеров регист 0 1 Оров и сигналы ".Прием 21" и фПрием 22", которые,.поступая на управляющие входы этих триггеров, обеспечивают занесение в них поступающей информации.Так как первое слово данных содержит единицу в крайнем левом разряде, то по переднему фронту сигнала "Прием 21" устанавливается сигнал "Выход 21".Только при выполнении первой команды упаковки в блокебудет сформирован сигнал "Сброс 2", который установит в нулевое состояние все триггеры регистра 20 упаковки.После снятия названных вышее.игнаалов блок 1 устанавливает сигнал "Разрешение сдвига", который подготавливает цепи сдвига влево в регистрах блока регистров упаковки и запускает его узел синхронизации.При выполнении второй команды упаковки по сигналу "Прием 22" произойдетустановка сигнала "Выход 22" и снятиесигнала "Выход 29", и в соответствиисо значением слова маски будет сформировано четыре сигнала "Сдвиг 21 и22" и два сигнала, "Сдвиг 20", которыев соответствии, со значением. сигнала"Выход 21" установят в. регистре 20упаковки код 0101, .оВ программах обслуживания различных абонентов. операция упаковки встречается довольно часто. Например, перекодировка Форматов входных данных1,преобразование из последовательногокода в параллельный,.из зонного формата в упакованный и т, п,); подготовка, данных для выдачи абоненту (преобразование из упакованного Формата взонный формат, добавление служебныхполей и т. п.)," внутренние потребности программиста (компановка полей,работа с аблцми и т. п.)При выполнении операции упаковки спомощью только одних программных 25средств, как зто выполняется в известном, требуется по крайней мере щикоманды для каждого вновь добавляемого поля." конъюнкция, сдвиг, дизьюнкция. В предлагаемом устройстве дляэтих же целей используется только одна коаида,Таким образом, устройство по срав-нению с .известным позволяет уменьшитьобщее время выполнения программы об 35служивания абонента, т. е. повыситьпропускную способность устройства;уменьшить время отработки входных сигналов абонента, т. е. увеличить скорость выдачи ответной реакции. устрой.ф 4 оства к абоненту; сократить объем,памяти команд и число типов команд,Формула изобретенияУстройство для сопряжения,.содержа 45 щее регистр команд, первый выход которого через последовательно соединен ные блок декодирования команд и счетчик команд подключен ко входу .памяти команд, выходом соединенной со входом регистра команд, блок коммутации вход 50 ных сигнапов, входы которого являются соответствующими входами устройства;блок коммутации маски входных сигналов , блок памяти данныхблоки, коммутации входов первого и второго операндов, блок коммутации входов блока памяти данных, арифметика-логический блок,соединенный выходом со входом регист-ра результата, регистр управления выдачей, дешифратор регистра выдачи,группу блоков коммутации маски входоврегистров выдачи, группу блоков Формирования сигналов установки, группу регистров выдачи, выходы которых являются соответствующими выходами устройства причем второй выход регистра команд подключен к первым входам блоковкоммутации входов первого и второгооперандов и блока коммутации входовблока памяти данных, вторым входом соединенного с выходом регистра .результата и входом регистра управления выдачей, первый выход которого соединенсо. входом дешифратора регистра выдачи,второй выход в . с первыми входами блока коммутации маски входов регистроввыдачи группы, вторыми входами подключенных к соответствующим выходам дешифратора регистра выдачи, а третийвыход - с первыми входами блоков Формирования сигналов установки группы,вторые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков коммутациимаски входов регистров выдачи группы,а выходы - со входами. соответствующихрегистров выдачи группы, третий выходрегистра команд соединен с первымвходом блока коммутации маски входных сигналов, вторым входом подключенкого к выходу блока коммутации входныхСигналов, а выходом - к третьему входу блока коммутации входов блока памяти данных, первый и второй выходыблока памяти данных соединены соответственно со вторыми входами блока коммутации входов первого и второго операнда, выходы которых соединены соот- .ветственно с первым и вторым входамиарифметико-логического блока, о т ".л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це.-.лью повышения пропускной способности ..устройства, в него введен блок регистров упаковки, причем первый вход блока регистров упаковки соединен с третьим выходом регистра команд, второйвход - с выходом блока коммутации входов блока памяти данных, а выход - совходом блока памяти данных.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СПВ " 3628325,877520 йрИлюи 1 фююаюда Фаи 10 Н ИР Заказ 9615/ ИИПИ писно Проектная ал ППП "Патент", г. Ужгород,Содержоюе ,игисюра Л 7