Устройство для сопряжения однородной вычислительной системы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик л3(22) Заявлено 29.07.80(21) 2975957/18-24 ( М. КЛ.з с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 06 Г 3/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ОДНОРОДНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЪНОЙ СИСТЕМЫ Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для построения однородных вычислительных систем.По основному авт,св. 9885989 известно устройство для сопряжения однородной вычислительной системы, содержащее блок коммутации, блок настройки, состоящий из регистра кода настройки, дешифратора кода настройки и первого элемента ИЛИ, блок взаимодействия, состоящий из регистра взаимодействия и второго, третьего и четвертого элементов ИЛИ, дешифратор адреса регистра системной синхронизации, блок прерывания и регистр состояния, причем первый и второй информационные и управляющий входы-выходы устройства соединены соответственно с первыми и вторыми информационным и управляющим входами- выходами блока коммутации, вторбй информационный вход-выход устройства соединен также с первым входом регистра кода настройки, входом дешифратора адреса регистра, входом-выходом регистра взаимодействия, выходом регистра состояния, входом-выходом блока прерывания и первым входом регистра системной синхронизации,информационный выход блока коммутации соединен с первым входом регистра взаимодействия вторым входом регистра кода настройки, управляющийвыход блока коммутации соединен спервыми входами первого, второго итретьего элементов ИЛИ, с первым входом регистра состояния и входом блока прерывания, вход системной синхронизации и управляющий вход настройкиблока коммутации соединены соответственно с выходами регистра системнойсинхронизации и дешифратора кода .настройки, вход которого соединенс выходом регистра кода настройки,вход системных сигналов блока комму"тации соединен с пятым выходом дешифратора адреса регистра, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с вторыми входами первого, второго итретьего элементов ИЛИ и регистрасистемной синхронизации, выходы первого, второго и третьего элементов 25 ИЛИ соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входамирегистра состояния, выход первогоэлемента ИЛИ подключен к третьемувходу регистра кода настройки, вы ходы второго и третьего элементовмационным входом-выходом блока коммутации, восьмой выход дешифратора адреса регистра соединен с первым входом регистра состояния клавиатуры, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму входам регистра данных клавиатуры и девятому выходу дешифратора адреса регистра и управляющему выходу блока коммутации, а выход - к55 второму информационному входу-выходу устройства, третий вход и выход регистра данных клавиатуры соединены соответственно а информационным выходом и вторым информационным входом- выходом блока коммутации. 60 ной системы, на фиг. 3 и 4 - функцио ИЛИ соединены с соответствующими входами четвертого элемента ИЛИ, выходом подключенного к второму вхо" ду регистра взаимодействия 11.Недостаток известного устройства состоит в ограниченной области применения, так как оно не обеспечивает процесс комплексной отладки программ на вычислительной системе.При комплексной отладке параллельных программ, предназначенных для решения на вычислительной системе, оператор работает в диалоговом режиме с мйкро-ЭВМ, при котором микро- ЭВМ должна работать в режиме пультового терминала. В случае работы микро-ЭВМ, не имеющих пультового терминала, в программном режиме доступ к их памяти возможен через блоки сопряжения с помощью операции обмена,с последующим выводом информации напультовый терминал, но если микро- ЭВМ, не имеющая пультового терминала, выходит в режим связи с ним, что случается при сбойных ситуациях, а также является нормальным режимом при комплексной отладке параллельных программ, доступ к ее памяти становится невозможным.Целью изобретения является расширение области применения устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены регистры состояния печати и клавиатуры и регистры данных печати и клавиатуры, причем первый и второй входы регистра состояния печати соединены соответственно с шестым и седьмым выходами дешифратора адреса регистра, а третий вход и выход - соответственно с управляющим выходом и вторым информационным входом-выходом блока коммутации, вход адреса печати которогоподключен к выходу регистра данныхпечати, первым входом соединенного сседьмым выходом дешифратора адресарегистра, а вторым - с вторым инфорНа Фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - пример структурной схемы однородной вычислитель 10152040 нальные схемы блоков настройки и взаимодействия.Устройство содержит (фиг.1) блок 1 коммутации, блок 2 настройки, дешифратор 3 адреса регистра, регистр 4 системной синхронизации, блок 5 взаимодействия, регистр.6 состояния, регистр 7 логического адреса микро- ЭВМ, блок 8 прерываний, регистр 9 состояния печати, регистр 10 данных печати, регистр 11 состояния клавиатуры, регистр 12 данных клавиатуры, первый информационный вход-выход (шина) 13 устройства, управляющий вход-выход (шина) 14 устройства, информационный выход (шина) 15 блока коммутации, управляющий выход (шина) 16 блока коммутации, второй информационный вход-выход (шина) 17 устройства. Блок настройки может быть выполнен в виде (фиг.3) дешифратора 29 настройки, регистра 28 кода настройки и элемента ИЛИ 27. Блок взаимодействия содержит (фиг,4) элементы ИЛИ 30-32 и регистр 33 взаимодействия.Структурная схема однородной вычислительной системы (фиг,2) содержит элементарные машины (ЭМ) 18 и 19, соединенные каналом 26 вычислительной системы, причем элементарная машина 18 состоит из предлагаемого устройства 20 для сопряжения, центрального процессора 21, блока 22 оперативной памяти, устройства 24 управления пультовым терминалом, соединенных каналом 23 микро-ЭВМ. К устройству 24 управления подключен пуль. товый терминал 25. Элементарные машины 19 состоят из уСтройств 20 для сопряжения, центральных процессоров 21 и блоков 22 оперативной памяти, соединенных каналом 23 микро-ЭВМ.Центральный процессор ЭМ мож т находиться в двух режимах - программном и режиме пультового терминала. Обычно пультовый терминал (ПТ) подключается к одной элементарной машине системы или структуры (фиг.2) .Однородные вычислительные системы (ОВС)построенные с использованием предложенного устройства для сопряжения, предназначены для решения задач по параллельным программам. Параллельная программа представляет собой совокупность взаимодействующих ветвей, каждая из которых выполняется отдельной ЭМ ОВС. Для выполнения параллельной программы в ОВС устройством для сопряжения реализуется следующий набор системных операций: настройка, обобщенный условный переход (ОУП), обобщенный безусловный переход (ОБУП) и системная синхронизация. При выполнении системных операций центральный процессор ЭМ находится в программномрежиме. Кроме того, устройство длясопряжения реализует начальную загрузку программ и режим плавающегопультового терминала, который широко используется при комплексной отладке параллельных программ, 5Устройство работает следующим образом,Операция настройки состоит вподключении устройствачерез посредство блока 1 коммутации к входамвыходам (шинам) 13 и 14 устройстваи назначении каждой микро-ЭВМ логического адреса. Для настройки устройства необходимо занести настроечнуюинформацию в блок 2 настройки и логический адрес микро-ЭВМ в регистр7, С выхода дешифратора 29 на входблока 1 поступит информация, разрешающая прохождение управляющих иинформационных данных с шин 13 и 14через блок 1 на шины 15 и 16 илииз входных шин блока 1 на информационные и управляющие шины 13 и 14устройства.Настроечная информация в блок 2может поступить из микро-ЭВМ, связанной с данным устройством, по шине17 и разрешении с первого выходадешифратора 3 или из другой микроЭВМ по шине 13 и сигналу разрешенияна шине 14, выданному через блок 1коммутации по шинам 15 и 16 соответственно,Логический адрес микро-ЭВМ в регистр 7 может поступить из микро-ЭВМ 35 связанной с данным устройством, по шине 17 и разрешении с десятого выхода дешифратора 3 или из другой микро-ЭВМ по шине 13 и сигнала разрешения на шине 14, полученного через 40 блок 1 коммутации по шинам 15 и 16 соответственно.После настройки всех устройств связанные с ним микро-ЭВМ и образующие подсистему переходят к выполнению 45 параллельной программы. В процессе выполнения подсистемной параллельной программы микро-ЭВМ обмениваются между собой информацией. В ОВС могут быть реализованы как групповые, так и индивидуальные обмены, причем иэ групповых обменов реализован трансляционный обмен, перед выполнением которого выполняется операция "Синхронизация", синхронизирующая работу всех микро-ЭВМ подсистемы.Операция "Синхронизация" выполняется следующим образом.Микро-ЭВМ, завершая работу по программе (подпрограмме) параллельной ветви, устанавливает регистр 4 60 по шине 17 и разрешении с четвертого выхода дешифратора 3 в единичное состояние и переходит на опрос соответ-. ствующего разряда регистра б состояния. С выхода регистра 4 на вход 65 блока 1 коммутации поступает сигналчастичной синхронизации. В тот момент., когда все регистры 4 устройства 20 подсистемы будут установленыв единичной состояние, в блоках 1коммутации вырабатывается сигнал системной синхронизации, который поступает с выхода блока 1 и по шине 16заносится в соответствующий разрядрегистра 6. Микро-ЭВМ, проанализировав состояние данного разряда регистра б, определяет, что синхрони"зация выполнена и переходит к следующему этапу параллельных вычислений.Микро-ЭВМ, в программе которойпредусмотрено выполнение. трансляционного обмена (передача), выполняетследующие действия: посылает по шине 17 в дешифратор 3 код, соответствующий операции трансляционногообмена, при этом с пятого выхода.дешифратора 3 в блок 1 поступаетсигнал системного трансляционногообъема (Со, ). При считывании изоперативнойпамяти микро-ЭВМ инфор"мационного слова по шине 17 поступает на вход блока 1 по шине 13, совместно с сигналом С , получаемымпо шине 14, поступает на входы-выходы принимающих устройств для сопряжения, В принимающих устройствахсигнал С"м поступает с шины 14 через блок 1 по шине 16 на вход блока5, разрешая запись в него информационного слова обмена, которое поступает на него по шине 15 черезблок 1 с шины 13. Одновременно сэтим сигнал Стор поступает с выхода блока 1 по шине 16 в соответст 1.вующий разряд регистра б, Из регистра б информация считывается по шине17 в микро-ЭВМ, которая анализируетразряды регистра б, и определив,что выполняется операция трансляци-онного обмена, считывает по шине17 из регистра 33 информационноеслово в регистр общего назначениямикро-ЭВМ,Микро-ЭВМ, в программе которой записан оператор индивидуального обмена, посылает по шиве 17 через блок 1 по шине 13 адрес микро-ЭВМ, с которой она должна взаимодействовать. Этот адрес с шины 13 через блок.1 по шине 15 и разрешении по шине 16 (Сэ ) заносится в регистры 33 всех устройств для сопряжения подсистемы. Из блока 5 по шине 17 микро-ЭВМ считывает этот логический адрес и сравнивает его со своим. Если свой и принятый логический адреса не совпали, то микро-ЭВМ продолжает работу по параллельной ветви. Если свой и принятый логический адреса совпали, то данная микро-ЭВМ готовится к выполнению индивидуального обмена, который осуществляется междудвумя микро-ЭВМ при наличии управляющего сигнала Со.Микро-ЭВМ, в программе которой вырабатывается условие обобщенного безусловного перехода (ОБУП), выполняет следующие действия: посылает по шине 17 в дешифратор 3 код, соответствующий операции ОВУП, при этом 10 15 через блок 1 по шине 1 б через элемен 20 30 40 Этот режим обслуживает микропрограмма, зашитая в ПЗУ каждой микро-ЭВМ.Эта микропрограмма работает с адресами регистров 9-12, Микро-ЭВМ осуществляет следующие действия. По шине 17 из микро-ЭВМ в дешифратор 3поступает адрес регистра 11 и с выхода дешифратора 3 на вход регистра 11поступает сигнал разрешения считывания, по которому с выхода регистра11 по шине 17 в микро-ЭВМ поступаетсодержимое регистра 11Если регистр11 находится в фнулевом" состоянии, 0то опрос регистра 11 продолжается.Если регистр 11 находится в "единичном" состоянии, то на дешифратор 3поступает адрес регистра 12, с девятого выхода которого на вход регист с пятого выхода дешифратора 3 адреса регистра в блок 1 поступает сигналОБУП СО ) . Микро-ЭВМ пересылаетпо шине 17 адрес команды безусловного перехода на вход блока 1, которыйпо шиве 13 совместно с сигналомСорщ, Формируемым по шине 14, поступает на входы-выходы остальных (принимающих) устройств для сопряженияподсистемы. В принимающих устройствах сигнал Ся поступает ес шины 14 ты ИЛИ 30-31 в регистр 33, разрешаязапись адреса команды безусловногоперехода с шины 15. Одновременно сэтим сигнал Сова поступает с выхода блока 1 по шине 16 в соответствующийразряд регистра б и на вход блока8 прерывания, с выхода которого по шине 17 в микро-ЭВМ поступает сигналпрерывания. Микро-ЭВМ считывает изрегистра б по шине 17 информацию,анализирует разряды регистра б, иопределив, что выполняется операцияОБУП, считывает по шине 17 из регистра 33 информационное слово, которое воспринимается как команда. При выполнении режима плавающегопультового терминала устройства 20элементарных машин 19, не имеющихпультовогб терминала 25, работают врежиме пультового терминала (фиг,2),а устройство 20 элементарной машины18,имеющей пультовый терминал 25,работает в программном режиме,Рассмотрим работу устройства 20для сопряжения в режиме пультовоготерминалаВ начальный момент микроЭВМ анализирует содержание регистра,б и определяет, что она находится в режиме работу пультового терминала,35 45 ра 12 поступает сигнал разрешения считывания информации с регистра 12 по шине 17 в микро-ЭВМ, и одновременно с этим тот же сигнал с девятого выхода дешифратора 3 поступает на второй вход регистра 11, сбрасывая его в "нулевое" состояние, тем самым подготавливая его для приема следующей информации.Микро-ЭВМ анализирует считанный из регистра 12 символ и осуществляет действия, соответствующие этому символу, например, если это просто допустимый символ, то выводит его на печать и ждет ввода следующего символа, если это недопустимый символ, то выводит его на печать и выводит на печать знак вопроса, если это команда, то выполняют ее.Вывод на печать осуществляется следующим образом. Микро-ЭВМ по шине 17 в дешифратор 3 посылает адрес регистра 9 и на первый вход регистра 9 с шестого выхода дешифратора 3 поступает сигнал разрешения считывания, по которому с выхода регистра 9 по шине 17 в микро-ЭВМ поступает содержимое регистра 9 состояния печати, Если регистр 9 находится в "нулевом" состоянии, то опрос регистра 9 продолжается, Если регистр 9 находится в "единичном" состоянии, то на дешифратор 3 поступает адрес регистра 10 данных печати, на пятом и седьмом выходах которого появляется сигнал разрешения печати (Сд), который с седьмого выхода дешифратора 3 поступает на вход регистра 10, разрешая запись информации в него с шины 17, и второй вход регистра 9, сбрасывая его в "нулевое" состояниеС выхода регистра 10 через блок 1 информация для печати поступает на информационную шину 14, одновременно с этим с пятого выхода дешифратора 3 сигнал Сп через блок коммутации поступит на уйравляющую шину 13.Рассмотрим работу устройства в программном режиме. Как было уже сказано, в программном режиме работает микро-ЭВМ, имеющая пультовый терминал.При нажатии оператором любой клавиши пультового терминала 25 код символа заносится в блок 24. Центральный процессор определяет, что в блок 24 поступила информация с клавиатуры пультового терминала 25 и по шине 17 в дешифратор 3 посылает адрес регистра 33 блока 5 взаимодействия и с пятого выхода дешифратора 3 через блок 1 коммутации на шину 13 поступает сигнал взаимодействия СВ Информация из блока 24 по шине 17 поступает через блок 1 на шину 14 устройства.В принимающих устройствах для сопряжения сигнал С 1 с шины 13 череэ блок 1 коммутации по шине 16 по-.ступает на входы блока 5 регистров11 и 12, разрешая запись информациис шины 14 через блок 1 по шине 15 вблок 5 и регистр 12. Так как устройство 20 принимающей микро-ЭВМ находится в режиме пультового терминала,то он считывает информацию с регистра 1. При выводе на печать сигнал, С информация поступают с шин 13и 14 в устройство 20, имеющее пуль Отовый терминал и работающее в программном режиме. Через блок 1 сигналС по шине 16 заносится в соответствующий разряд регистра 6 и на входблока 5, .разрешая запись информации 5с шины 15.Микро-ЭВМ анализирует состояниеблока 24 и, если оно готово, то пошине 17 в дешифратор 3 поступает.адрес регистра 33 с выхода которогона вход блока 5 поступит сигналразрешения считывания информации сблока 5 по шине 17. Одновременно сэтим с пятого выхода дешифратора 3через блок 1 на шину 13 поступаетсигнал управления, который поступает в устройство 20 микро-ЭВМ, неимеющей пультового терминала и, пройдя через блок 1 по шине 16, устанавливает регистр 9 в исходное состояние. Информация с шины 17 поступаетчерез блок 24 на пультовый терминал25. На этом заканчивается цикл передачи одного слова в ЭМ 19, не имеющейпультового терминала,. и печать егона пультовом терминале, Такой режим З 5работы используется при комплекснойотладке параллельных программ.При начальной загрузке ЭМ 19, неимеющих пультового терминала, сначала производится начальная загрузка 40программ в ЭМ 18, имеющую ПТ, прикоторой программа начальной загрузкипредварительно формируется в блоке22 оперативной памяти, а затем впрограммном режиме в кодах пультового терминала пересылается в нужныеЭМ 19,При реализации плавающего пультового терминала производится настройка двух устройств для сопряжения 50одного, входящего в состав ЭМ 18, и второго, входящего в состав одной иэ ЭМ 19 отладки программ, в котором осуществляется.Таким образом, устройство обеспечивает воэможность комплексной отладки параллельных программ при помощи одного пультового терминала.Формула изобретенияУстройство для сопряжения однородной вычислительной системы по авт. св. 9885989, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения чстоойства, в него введены регистры состояния печати и клавиатуры и регистры данных печати и клавиатуры, причем первый и второй входы регистра состояния печати соединены соответственно с шестым и седьмым выходами дешифратора адреса регистра, а третий вход и выход - соответственно с управляющим выходом и вторым информационным входом блока коммутации, вход адреса печати которого подключен к выходу регистра данных печати, первым входом соединенного с седьмым выходом дешифратора адреса регистра, а вторым входом - со вторым информационным входом-выходом блока коммутации, восьмой выход дешифратора адреса регистра соединен с первым входом регистра состояния клавиатуры, второй и третий входы которого подключены соответственно к первому и второму входам регистра данных клавиатуры и девятому выходу дешифратора адреса регистра и управляющему выходу блока коммутации, а выход - ко второму информационному входу-выходу устройства, третий вход и выход регистра данных клавиатуры соединены соответственно с информационным выходом и вторым информационным входом-выходом блока коммутацииИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9885989, кл. С 06 Р 3/04, 18.03.80/54 Тираж 731ВНИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений И открытий035, Москва, Ж, Раушская наб д ПодписноСР