Устройство для сопряжения каналов ввода-вывода с внешними устройствами

(56) Авторское955016, кл.Логический юл.34 унов, Г. П ва8.8) свидетельб 06 Г 3/О ретрансля Филатов ство СССР4, 1982. тор. Ш К 1.700.026 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖ НИЯ КАНАЛОВ ВВОДА-ВЫВОДА С ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ, содержащее К блоков связи с каналом и блок связи с внешними устройствами, причем каждый блок связи с каналом содержит узел приемников, узел передатчиков и узел трансляции сигнала выборки, а блок связи с внешними устройствами содержит узел передатчиков и узел приемников, при этом входы узлов приемников каждого блока связи с каналом образуют К информационных входов устройства от каналов ввода-вывода, а вход узла приемников блока связи с внешними устройствами образует информационный вход устройства от внешних устройств, выходы узлов передатчиков каждого блока связи с каналом образуют К информационных выходов устройства к каналам ввода- вывода, а выход узла передатчиков блока связи с внешними устройствами образует информационный выход устройства к внешним устройствам, группа выходов узла приемников блока связи с внешними устройствами соединена с группой информационных входов узлов передатчиков в К блоках связи с каналами и с соответствующей группой входов выборки узлов трансляции сигнала выборки в К блоках связи с каналом, группы выходов узлов приемников в К блоках связи с каналом соединены с группой информационных входов узла передатчиков в блоке связи с внешними устройствами, при этом в каждом блоке связи с каналом соответствующий выход узла приемО 1179352 ников соединен с входом выборки узла трансляции сигнала выборки, первый выход которого соединен с соответствующим входом узла передатчиков, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности путем увеличения количества подключаемых внешних устройств без увеличения времени распространения сигнала выборки, в него введены М - 1 (М - число, внешних устройств) блоков связи с внешними устройствами, а в каждый блок связи с каналом введены узел формирования последовательности сигналов выборки, узел коммутации и узел управления выборкой, при этом входы узлов приемников и выходы узлов передатчиков в М - 1 блоках связи с внешними устройствами образуют М - 1 информацион- сФ ных входов и выходов устройства от внешних устройств соответственно, группы выходов узлов приемников в М - 1 блоках связи с внешними устройствами соединены с группами информационных входов узлов передатчиков в К блоках связи с каналом и с соот- д ветствующими группами входов выборки узлов трансляции сигнала выборки в К блоках связи с каналом, группы выходов узлов приемников в К блоках связи с каналамиАМ соединены с группой информационных входов передатчиков в М - 1 блоках связи с внешними устройствами, группы разрешаю- цр щих входов узлов передатчиков в М блоках связи с внешними устройствами и К блоках связи с каналами соединены с соответствующими выходами узлов управления вы- Ь) боркой К блоков связи с каналом, группы управляющих выходов узлов формирования последовательности сигналов К блоков связи с каналами соединены с соответствующими входами узлов передатчиков М блоков связи с внешними устройствами, группы соответствующих выходов узлов приемников М блоков связи с внешними устройствами соединены с группами управляющих входов узлов управления выборкой К блоков связи с каналами, при этом в каждом блоке связи с каналом группа выходов узла ком1179352 51015 мутации соединена с группой разрешающих входов узла управления выборкой, группа выходов которого, соединена с разрешающими входами узла трансляции сигнала выборки, второй выход которого соединен с разрешающим входом узла формирования последовательности сигналов, группа управляющих входов которого соединена с соответ. ствующими выходами узла приемников, соответствующие выходы которого соединены с группой адресных входов узла управления выборкой, при этом узел управления выборкой содержит дешифратор адреса, М узлов выборки и М - 1 узлов приоритетов, причем каждый узел выборки содержит два элемента ИЛИ и четыре элемента И, а каждый узел приоритета содержит элемент И и элемент ИЛИ - НЕ, при этом входы дешифратора адреса и первые входы первых элементов И М узлов выборки образуют группу адресных входов узла управления вы боркой, первые входы вторых элементов О каждого узла выборки соединены с первыми входами элемента И соответствующего узла приоритета, вплоть до (М - 1) -го, и совместно с первым входом второго элемента И М-го узла выборки и первыми входами первых элементов ИЛИ М узлов выборки образуют группу управляющих входов узла управления выборкой, первые входы третьего элемента И каждого узла выборки соединены с вторыми входами элемента И соответствующего узла приоритета, вплоть до (М - 1)-го, и совместно с первым входом 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в многомашинных вычислительных системах для сопряжения внешних устройств (ВУ) с каналами ввода-вывода.Цель изобретения - . повышение производительности путем увеличения количества внешних устройств без увеличения времени распространения сигнала выборки.На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - варианты подключения устройства в вычислительной системе; на фиг. 3 - схема узла управления выборкой; на фиг. 4 - схема трансляции сигнала выборки; на фиг. 5 - схема узла формирования последовательности сигналов; на фиг. 6 - схема узла передатчиков данных в канал; на фиг. 7 - схема узла передатчиков данных в ВУ; на фиг. 8 - временная диаграмма работы узла формирования последовательности сигналов выборки. третьего элемента И М-го узла выборки образуют группу разрешающих входов узла управления выборкой, М - 1 входов четвертого элемента И каждого узла выборки соединены с выходами третьих элементов И всех остальных М - 1 узлов выборки и совместно с выходами третьего элемента И своего узла выборки образуют группу выходов узла управления выборкой, выходы дешифратора адреса соединены с соответствующими входами вторых элементов ИЛИ М узлов выборки, при этом в каждом узле выборки выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И, выход четвертого элемента И соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ - НЕ каждого -го (=1 М - 1) узла приоритета соединен с третьим входом второго элемента И каждого (+1)-го узла выборки и первым входом элемента ИЛИ - НЕ .каждого (г+1)-го узла приоритета, выход элемента ИЛИ - НЕ (М - 1) -го узла приоритета соединен с третьим входом второго элемента И М-го узла выборки, при этом в каждом узле приоритета выход элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ - НЕ, первый вход которого в первом узле приоритета подсоединен к шине единичного потенциала устройства. 2Предлагаемое устройство (фиг. 1) состоит из К блоков 1 связи с каналом и М блоков 2 связи с внешними устройствами. Каждый блок 1 содержит узел 3 приемников, узел 4 передатчиков, узел 5 трансляции сигнала выборки, узел 6 формирования последовательности сигналов выборки, узел 7 коммутации, узел 8 управления выборкой. Каждый блок 2 содержит узел 9 передатчиков и узел 10 приемников. Кроме того, устройство имеет группу канальных входов-выходов 11, группу входов-выходов 12 внешних устройств, линии связи - 13 - 18. С помощью входов-выходов 11 (фиг. 1) устройство подключено к соответствующим каналам ввода- вывода. Входы-выходы 2 служат для подключения ВУ соответствующих направлений дополнительного интерфейса ввода-вывода (фиг. 2).Узел 8 управления выборкой (фиг. 3) содержит М узлов 19 выборки, дешифратор11з20 адреса, (М - 1) узлов 21 приоритета.Каждый узел 21 приоритета содержит элементы И 22 и ИЛИ - НЕ 23. Каждыйузел 19 выборки содержит элемент ИЛИ 24опознавания адресов ВУ дополнительногоинтерфейса ввода-вывода, на входы которого подключены те выходы дешифратора 20,,которые соответствуют адресам ВУ, подключенным к данному направлению, элементИ 25, имеющий (М - 1) инверсных входов,на которые поступают сигналы подключенияканала к направлениям ВУ с элементов Иостальных узлов 19, а также элементы 26,и 27, ИЛИ 28 и И 29.Узел 5 трансляции сигнала выборки (фиг. 4) содержит элемент ИЛИ 30 на Мвходов, на которые поступают сигналы подключения всех направлений ВУ со всехузлов 19 узла 8, элемент НЕ 31, М элементовИ 32, элемент И ЗЗ и элемент ИЛИ 34 на(М+1) входов.Узел 6 формирования последовательностисигналов выборки (фиг. 5) содержит первый,второй и третий элементы 35 - 37 задержки,первый 38, второй 39 и третий 40 элементы И.Узел 4 передатчиков данных в канал(фиг. 6) содержит группу узлов 41 усилителей (по количеству сигналов интерфейсаввода-вывода от абонента), Каждый узел41 содержит М элементов И 42, элемент ИЛИ43 на М входов и усилитель-передатчик 44.Узел 9 передатчиков данных в направлении ВУ (фиг. 7) содержит группу узловусилителей 45 (по количеству сигналов интерфейса ввода-вывода от канала). Каждыйузел 45 содержит К элементов И 46, элемент ИЛИ 47 на К входов и усилитель передатчик 48.Узлы 3 и 1 О - это усилители-приемники сигналов интерфейса ввода-вывода от канала и от направления ВУ (по количествусигналов интерфейса ввода-вывода от канала и от абонента),Каждый узел 7 коммутации блока 1 содержит коммутационное поле по числу направлений ВУ в дополнительных интерфейсахввода-вывода, каждый коммутационный элемент имеет два состояния: единичное и нулевое. Единичное состояние означает разрешение, нулевое - запрещение работы данного КВВ с соответствующим направлениемВУ дополнительных интерфейсов ввода-вывода.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии все каналы раскоммутированы, т. е. нет разрешения трансляции сигналов интерфейса ввода-выводамежду каналами ввода-вывода (КВВ) и направлениями ВУ дополнительных интерфейсов ввода-вывода.Подключение КВВ к ВУ любого направления дополнительного интерфейса ввода-вывода осуществляется в два этапа.На первом этапе происходит распределение дополнительных интерфейсов ввода-вы 79352 45 50 5 10 15 Ю 25 30 35 40 4вода (направлений ВУ) между КВВ с помощью переключателей узла 7 (фиг, 1). Любому КВВ, подключенному к устройству, можно распределить одно, два и более направлений ВУ, причем одно и то же направление ВУ не должно быть одновременно распределено двум и более КВВ.Сигнал с выхода переключателя разрешает или запрещает подключение КВВ к соответствующему дополнительному интерфейсу ввода-вывода в зависимости от произведенного распределения. Этот сигнал поступает на первый вход элемента И 29 (фиг. 3),На втором этапе происходит непосредственное подключение канала к ВУ дополнительных интерфейсов, распределенных на первом этапе.Подключение КВВ возможно как по инициативе КВВ (во время последовательности сигналов начальной выборки), так и по инициативе ВУ дополнительных интерфейсов ввода-вывода при наличии требования на обслуживание сигнала ТРБ-А во время последовательности сигналов, вводимой устройством управления внешних устройств (УВУ).Во время последовательности сигналов начальной выборки адрес ВУ от КВВ по цепи: входная линия 11 - узел 3 - линия 13 (фиг. 1), поступает на адресный вход узла 8 того же блока, в котором он дешифрируется дешифратором 20 (фиг. 3), Дешифратор 20 имеет столько выходов, сколько ВУ подключено к дополнительным интерфейсам ввода-вывода. Выходы дешифратора 20 в соответствии с адресами ВУ поступают на входы элементов ИЛИ 24 узла 19, причем на входы элементов ИЛИ 24 первого узла 19 поступают те выходы дешифратор а 20, которые соответствуют адресам ВУ, подключенным к первому направлению. На входы элемента ИЛИ 24 второго узла 19 поступают те выходы дешифратора 20, которые соответствуют адресам ВУ, подключенным к второму направлению и т. д. Выход элемента ИЛИ 24 каждого узла 19 клапанируется сигналом идентификации адреса отканала (АДР-К). В результате этого на выходе элемента И 26 только одного узла 19 присутствует единичный потенциал, который по цепи ИЛИ 28 - И 29 вырабатывает сигнал разрешения подключения КВВ к соответствующему дополнительному интерфейсу ввода-вывода. При этом необходимо выполнение условия, согласно которому этому КВВ на первом этапе распределения разрешена работа с данным дополнительным интерфейсом (поступление сигналов с выходов переключателей узла 7 на первые входы элемента И 29 узла 19).При наличии сигнала разрешения подключения КВВ к любому дополнительному интерфейсу ввода-вывода (сигнал с выхода элемента ИЛИ 30 узла 5), узел 6 блока 1 (фиг. 1) формирует временную диаг 115рамму сигналов АДР-К (выход элемента И 38, фиг. 5), РВБ-К (выход элемента И 39, фиг. 5) и ВБР-К (выход элемента И 40, фиг, 5). На фиг. 8 приведена временная диаграмма работы узла 6. Сигналы с выходов элементов И 38 - 40 (фиг. 5) узла 6 вместе с сигналами с выхода узла 3 блока 1 (фиг. 1) поступают в узлы 9 всех блоков 2 на первые входы соответствующих элементов И 46 (фиг. 7); от первого КВВ на первый элемент И 46; от второго КВВ на второй элемент И 46 и т. д.,от К-го КВВ на К-й элемент И 46 . Однако эти сигналы направлены только в то направление ВУ дополнительного интерфейса ввода-вывода, для которого выработаны сигналы разрешения трансляции. Указанные сигналы поступают на первые входы соответствующих узлов 9 блоков 2 (фиг. 1), на вторые входы элементов И 46 узлов 45 (фиг. 7). С этого момента начинается трансляция последовательности сигналов начальной выборки в соответствующий дополнительный интерфейс ВУ, на что ВУ отвечает выработкой сигнала работы абонента (РАБ-А), который как и все последующие сигналы от ВУ по цепи: входная линия 12 - узел 10 блока 2, по линии 16 поступают на входы узлов 4 всех блоков 1 на первые входы соответствующих элементов И 42 от ВУ первого направления - на первый элемент И 42, от ВУ второго направления - на второй элемент И 42 и т. д., от ВУ М-го направления - на М-й элемент И 42 . Эти сигналы направлены только в тот КВВ, для которого выработан сигнал разрешения трансляции. Сигнал разрешения поступает на первый вход соответствующего узла 4 блока 1 (фиг. 1), на второй вход элемента И 42 групп 41 (фиг. 6), причем сигнал разрешения трансляции сигналов между КВВ и ВУ первого направления поступает на второй вход первого элемента И 42, между КВВ и ВУ второго направления - на второй вход второго элемента И 42 и т, д. между КВВ и ВУ М-го направления - на второй вход М-го элемента И 42. Кроме того, сигнал РАБ-А от ВУ выбранного направления поступает на первый вход элемента ИЛИ 28 соответствующего узла 19 (фиг. 3), причем от ВУ первого направления - на вход элемента ИЛИ 28 первого узла 19, от ВУ второго направления - на вход элемента ИЛИ 28 второго узла 19 и т. д от ВУ М-го направления - на вход элемента ИЛИ 28 М-го узла 19. В результате этого сигнал разрешения трансляции сигналов от соответствующего КВВ в выбранное направление поддерживается сигналом РАБ-А на входах соответствующих узлов 4 блока 1 и 9 и блока 2 (фиг. 1) до завершения операции ввода-вывода, начатой по инициативе КВВ.Во время последовательности сигналов, начатой по инициативе УВУ, сигнал - требование на обслуживание от ВУ любого на 79352 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 правления (ТРБ-А) по цепи: входная линия 12 - узел 10 блока 2 - линия 16, по всем линиям 14 поступает на управляющий вход всех узлов 8 блоков 1 (фиг. 1), на первый вход элемента И 27 соответствующего узла 19 (фиг. 3), элементы ИЛИ 28 и И 29 вырабатывают сигнал разрешения трансляции, причем ТРБ-А от ВУ первого направления поступает на вход элемента И 27 первого узла 19, ТРБ-А от ВУ второго направления - на вход элемента второго узла 19 и т. д. ТРБ-А от ВУ М-го направления - на вход элемента М-го узла 19,Появление сигнала разрешения трансляции сигналов между КВВ и выбранным направлением клапанируется сигналом с выхода узла 7. Этот сигнал поступает на первый вход элемента И 29 узла 19 узла 8 (фиг, 3), причем выход переключателя, обеспечивающего работу (блокировку работы) КВВ с первым направлением, поступает на вход элемента И 29 первого узла 19, КВВ с вторым направлением - на вход элемента И 29 второго узла и т. д, КВВ с М-м направлением - на вход элемента И 29 М-го узла (положение переключателя определяется на первом этапе распределения дополнительных интерфейсов между КВВ). При наличии нескольких сигналов ТРБ-А от ВУ разных направлений обслуживается (вырабатывается сигнал трансляции сигналов между КВВ и ВУ) ВУ с наивысшим приоритетом, что обеспечивается узлом приоритета сигналов, организованного (М) узлами 21 (фиг, 3). На первые входы элементов И 22 каждого узла 21 узла 8 (фиг. 3) поступают сигналы ТРБ-А со всех дополнительных интерфейсов (направлений), причем на элемент И 22 первого узла 21 поступает сигнал от ВУ первого направления, на элемент И 22 второго узла 21 - от ВУ второго направления и т, д. на элемент И 22 (М - 1) узла - от ВУ (М - 1) -го направления, На вторые входы элементов И 22 всех узлов 21 приоритетов поступают сигналы с выходов переключателя узла 7 (распределение на первом этапе дополнительных интерфейсов ввода-вывода). При этом выход переключателя, обеспечивающего работу (блокировку работы) КВВ с первым направлением, поступает на вход элемента И 22 первого узла 21, КВВ со вторым направлением - второго узла 21 и т, д. КВВ с (М - 1) -м направлением - (М -) -го узла 21. Выход элемента ИЛИ - НЕ 23 первого узла 21 поступает на третий вход элемента И 2 второго узла 19 (фиг. 3) и одновременно на вход элемента 23 второго узла 21. Выход второго узла 21 поступает на третий вход элемента И 27 третьего узла 19 и первый вход элемента 23 третьего узла 21 и т. д. До завершения операции ввода-вывода КВВ с ВУ дополнительного интерфейса ввода-вывода сигнал ТРБ-А от ВУ любого другого дополнительного интерфейса вво1179352 7да-вывода блокируется сигналом Разрешение трансляции с выхода элемента И 25, поступающим на второй вход соответствующего элемента И 27, Появление сигнала разрешения трансляции сигналов между КВВ и ВУ соответствующего направления по сигналу ТРБ-А поддерживается сигналом РАБ-А, поступающим на первый вход элемента ИЛИ 28 соответствующего узла 19 узла 8 (фиг, 3) и дальнейшая работа ничем не отличается от работы, описанной выше, при последовательности сигналов начальной выборки.Устройство подключается к линиям основных интерфейсов ввода-вывода на правах разделенного группового УВУ.Функции узла 5 в работе устройства (фиг. 4). Если КВВ обратился к абоненту, адрес которого отличен от адресов ВУ, подключенных к направлениям ВУ, или адресуемый абонент подключен к направлению ВУ, которое в данный момент распределено 8другому КВВ, то схемы узла 8 не вырабатывают сигнал разрешения подключения КВВ ни к одному из направлений ВУ. В результате низкий уровень напряжения с выхода элемента ИЛИ 30 через элемент НЕ 31 5 разрешает сигналу ВБР-К от узла 3 по цепи: И 33 - ИЛИ 34 узла 5 - узел 4 - линия 11, распространяться далее по линиям интерфейса ввода-вывода соответствующего КВВ.1 О Если во время последовательности сигналов начальной выборки и КВВ подключен к направлению ВУ, а адресат выключен или работает в автономном режиме, то сигнал ВБР-К, распространенный внешними устрой ствами соответствующего направления ВУ,поступает в узел 5 по цепи: линия 12 узел 1 О блока 2-линия 16 - элемент И 32 (один из М элементов, соответствующий направлению ВУ) - ИЛИ 34 узла 5-узел 4 - 20линия 11, и распространяется далее по линиям интерфейса ввода-вывода соответствую щего КВВ.о основан инлердеЛР- Л я основ НЫА иЮ лтерпею 8 От КИ бт Юд 1179352 щ аолаяноелньа ю- едрейсЫ 7 Дголнылелбжу ю л 7 ердейЫ м АиаююелБ/юя ы- еррейсо 81 179352,(Риг 7 аин-кдх 1 адаееВЧ) КДд-Кдк- кд Сигнал ааэаеил еедкнеченин Кддн Ва донелнви. инпчРфейеааИН-Кд, (аддис дд/ Е-Кднэ дд-кд ель С. Пестмал Состав ТехредТираж 7 И Государств делам изобр Москва, Ж - 3 П аПатентэ, г Обручар. Верес0 енного коетений и5, РаушскУжгород,едактор Л. Пчелинскааказ 5677/51ВНИИ 113035,филиал ПП Корректор ЛПодписноеитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5Ул. Проектная, 4