Устройство для сопряжения эвм с накопителем на магнитных дисках

(51) 3 1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТ вторскому и СССР 1985.(57) Изобревычислительк устройств ТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕ М НА МАГНИТНЫХ ение относится ой .техники, в м управления н НИЯ ЭВМДИСКАХк област астност копител ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Патент США У 4241420,кл, С 06 Р 13/04, 1982.Авторское свидетельствоВ 1280644, кл. С 06 Р 13/1 801410046 А 1 ми на магнитных дисках, составляющимиустройство внешней памяти ЭВМ. Цельюизобретения является повышение быстродействия. Устройство содержит блок1 связи с ЭВМ, блок 2 прямого доступа к памяти, блок 3 прерывания, блок4 регистров, регистр 5 данных, преобразователь 6 последовательного кода в параллельный, блок 7 обработкиданных, блок 8 формирования адреса,блок 9 постоянной памяти, регистр 10микрокоманд, блок 11 дешифраторов,блок 12 приемопередатчиков, блок 13буферной памяти, регистр 14 чтения/Изобретение относится к областивычислительной техники, в частностик устройствам управления накопителями на магнитных дисках, составляющимиустройство внешней памяти ЭВМ,5Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.На фиг.1 представлена блок-схемаустройства, на фиг.2-4 - структурнаясхема устройства.Устройство содержит блок 1 связис ЭВИ (фиг.1, 2), блок 2 прямого доступа к памяти, блок 3 прерывания,блок 4 регистров, регистр 5 данных(фиг.1),.регистр 14 записи/чтения.Кроме того, устройство содержитрегистр состояния диска 15 (фиг.2),входящий в состав блока 11, приемопередатчики ввода/вывода 16, дешифратор ввода/вывода 17 и регистры памяти 18, входящие в состав блокамультиплексор тест-условий 19 (фиг.З),30входящий в состав блока 8, узел синхронизации 20, входящий в блок 7,группу дешифраторов 21, входящих всостав устройства блока 11,Блок буферной памяти 13 (фиг.4)состоит из регистра адреса 22, пред,ставляющего собой группу восьмиразрядных параллельных 0-триггеров игруппы поразрядно включенных узлов,памяти: первого 23, второго 24, третьего 25 и четвертого 26, каждый изкоторых представляет собой оперативное запоминающее устройство с организацией памяти (1 К х 4) БИТ информа-,ции,45Регистр 14 записи/чтения (фиг.4)состоит из триггера 27 записи, триггера 28 чтения и мультиплексора 29чтения/записи.Блок 1 (фиг.2) соединен с магистралью ЗВМ по входу посредством сигнала выбора устройства (М ВУ), группыдвунаправленных шин адреса/данных(М АД(00-15, а также посредствомгруппы сигналов управления (УПР ВВ//ВИВ) соединен с соответствующейгруппой выходных сигналов дешифратора 17 ввода/вывода, кроме того, блок1 соединен группой двунаправленных шин адреса/данных (ЛД(00-15 с блоком 4 регистров, регистром 15 состояния диска и дешифратором 17 ввода/ /вывода.Блок 2 прямого доступа к памяти (фиг.2) соединен с магистралью ЭВМ по входу посредством приемного сигнала разрешения захвата магистрали (М РЗМ П), по выходу - посредством шины разрешения захвата магистрали источника (М РЗМ И) и шины захвата магистрали (М ЗМ), кроме того, соединен с регистром 10 микрокоманд посредством сигнала условия прямого доступа к памяти (УСЛ ПДП), с приемопередатчиками ввода/вывода 16 посредством шины РЕЖ ПДП и посредством сигналов ДЗП ПДП и ДЧТ ПДП.Блок 3 прерывания (фиг.2) соединен с магистралью ЭВМ по входу посредством приемного сигнала разрешения прерывания (М ПРР П) и сигнала установки (М УСТ), по выходу - сигналом разрешения прерывания источника (М ПРР И) и сигналом запроса прерывания (М ЗПР), кроме того, по входам соединен с регистром управления и состояния (РУС), входящего в состав блока 4 регистров, посредством двух сигналов РУС, РУС, а по выходу - сигналом ВЕКТОР с входом мультиплексора 19 тест-условий (фиг.З).Блок 4 регистров (фиг.2) соединен группой входов УПР РЕГ 1 с группой выходов памяти 18 регистров, а группой входов УПР РЕГ 2 с группой выходов узла 21 дешифраторов (фиг.З), кроме того, блок регистров соединен группой двунаправленных шин МК АД(00-15) с регистром 5 данных, преобразователем 6, блоком 7, регистром 10 микрокоманд, блоком 11 (фиг,З), регистром 22 адреса (разряды 00-07), первым узлом памяти 23 (разряды 00-03),. вторым узлом памяти 24 (разряды 04-07), третьим узлом памяти 25 (разряды 08-11), четвертым узлом памяти 26 (разряды 12-15) (фиг.4) .Регистр 5 данных (фиг.З) соединен по входу посредством сигнала УПР РД с соответствующим выходом узла 21 дешифраторов, по выходу соединен сигналом РД 00 с входом блока 12 приемопередатчиков (фиг.1).Преобразователь 6 (фиг.З) соединен по одному входу посредством сигнала "Считанные данные" (СЧИТ Д) с соот- . ветствующим выходом блока 12 приемо3 14100передатчиков (фиг.1), по другому вхо-ду сигналом "Управление преобразователем данных" (УПР ПД) - с соответствующим выходом узла 21 дешифрато 5ров (фиг.З),Блок 7 (фиг.З) соединен по входупосредством сигнала "Тактовые импульсы" (ТИ) с соответствующим выходомузла 20 синхронизации, с входом регистра микрокоманд 1 О и с входом блока 8 формирования адреса (фиг.З), подругим входам - двумя подгруппамисигналов "АДРЕС РОН А, В" и "УПР АЛУс соответствующими подгруппами выход ных сигналов регистра 10 микрокоманд(фиг.З), посредством группы выходов.(ЗАПР ПДП), "Разрешение ПДП" (РАЗРПДП), "Флаг чтения" (ФЧТ), "Флаг записи" (ФЗП), СТАРТ РУС, "Функция равна нулю" (Г = 0) соединен с группойсоответствующих входов мультиплексора 19 тест-условий (фиг.З).Блок 8 (фиг.З) соединен по входу 25сигналом "Тестовое условие" (ТЕСТУСЛ) с выходом мультиплексора 19тест-условий, по двум входным подгруппам сигналов "Инструкция" и "Адрес ветвления" - с соответствующимивыходными подгруппами регистра 10 микрокоманд, по выходу - группой сигналов "Адрес ПЗУ" - с соответствующейгруппой входов блока 9,Блок 9 (фиг.З) соединен по выходугруппой сигналов "Разряды ПЗУ" с со-ответствующей группой входов регистра 10 микрокоманд, который соединенпо выходу сигналом "Управление тактовыми импульсами" (УПР ТИ) с входомузла 20 синхронизации и, кроме того,соединен тремя, подгруппами выходныхсигналов ДЕШ 1, ДЕШ 2, ДЕШЗ с соответствующими входами узла 21 дешифраторов.45Блок 11 (фиг.З) соединен по входупосредством сигнала "Управление функция-диск" (УПР Ф-Д) с соответствую"щим выходом узла 21 дешифраторов,группой выходных сигналов "Запись","Стирание", "Считывание", "Защита эа Описи", "Восстановление", "Строб" соединен с соответствующей группой входных сигналов блока 12 приемопередат, чиков (фиг.1).Блок 12 приемопередатчиков соединен с регистром 15 состояния диска. (фиг.2), входящим в блок 11 (фиг.1),группой выходных сигналов "Адрес сек 464тора 0" (А СЕК 0), "Адрес сектора 1" (А СЕК 1),. "Адрес сектора 2" (А СЕК 2), "Адрес сектора 3" (А СЕК 3), "Адрес сектора = счетчик секторов" (СА =СЧС), "Поиск закончен" (ПОИСК ЗАК),Устройство готово" (УСТР ГОТ), 11 Сектор", "Ошибка поиска" (ОШ ПОИСК), "Неисправность" (НЕИСПР), "Состояние защиты записи" (СЗЗ).Регистр 15 состояния диска (фиг.2) соединен по входу сигналом "Управление РСД" (УПР РСД) с соответствующим выходом узла 21 дешифраторов (фиг.2, 3).Приемопередатчики 16 ввода/вывода (фиг.2) соединены с магистралью ЗВМ по входам группой сигналов "Ответ" (М ОТВ), "Чтение данных" (М ДЧТ), "Запись данных" (М ДЗП), "Сигнал синхронизации" (М ОБМ), "Признак записи БАЙТА" (М ПЗП), по выходу - посредством сигнала "Подтверждение захвата" (МПЗ), кроме того, по выходу соединены группой сигналов ДЧТ, ДЗП, ОБМ, ПЗП с соответствующими входами дешифратора 17 ввода/вывода, который соединен по выходам двумя группами сигналов. КОД, УПР ПЗУ с соответствующими входами памяти 18.регистров,;Узел 20 синхронизации (фиг,З) соединен выходом СТРОБ ДЕШ с узлом 21 дешифраторов, который соединен выходом "Запись адреса БУФЕРА" (ЗП АДР БУФ) с входом регистра 22 адреса (фиг,4), выходом "Управление записи БУФЕРА" (УПР ЗП БУФ) с входом тригге ра 27 записи, выходом "Управление чтения БУФЕРА" (УПР ЧТ БУФ) с входом триггера 28 чтения, выходом фуправление страницы чтения/записи" (УПР СТР ЧТ/ЗП) с входом мультиплексора 29 чтения/записи, выходами "Запись БУФЕРА" (ЗП БУФ) и "Разрешение БУФЕРА" (РАЗР БУФ) с соответствующими входами первого 23, второго 24, третьего 25 и четвертого 26 узлов памяти (фиг,4).Регистр 22 адреса соединен группой выходов "Адрес БУФЕРА" с одноименнымы адресными входами узлов 23-26 па,мяги (фиг.4), старшие адресные входыкоторых соединены с выходом мульти плексора 29 чтения/записи.Устройство для сопряжения ЗВМ с . накопителем на магнитных дисках рабо" тает следующим образомПрограмма ЭВМ при обращении к на" копителю на магнитных дисках (Н 1 Д) анализирует состояние блока 4 регист 1410ров и регистра 15 состояния диска (фиг.2) посредством блока 1, послечего загружает в регистр управпения, и состояния (РУС) код команды, котофрый соответствует одной из восьми функций управления НМД: "Сброс", "Запись , Чтение", Проверка записи , и ц иПроверка чтения , Позиционирование",Восстановлениеф Защита записи Принятый код по сигналу Старт РУС" определяет через мультиплексор 19 и блок 8 переход микропрограммы устройства, записанной в блоке 9, на начальный адрес микропрограммы, соответствующей заданной функции НМД. С этого момента и в дальнейшем управление блоком 9 осуществляется от блока 8 в соответствии с сигналом тестусловйя, поступающим от мультиплексора 19 (фиг.З).При этом микропрограмма устройства анализирует состояние НМД посредством регистра 15 состояния диска (РСД), в частности: номер сектора на дорожке 25 диска (сигналы А СЕК О, А СЕК 1, А СЕК 2, А СЕК 3), момент сравнения текущего сектора с заданным в регистре адреса диска (РАД), состояние завершения поиска дорожки (ПОИСК ЗАК), 30 готовность НМД (УСТР ГОТ), секторный импульс (СЕКТОР), состояние неправильного поиска (ОШ ПОИСК), неисправность в накопителе (НЕИСПРАВНОСТЬ), состояние защиты записи (СЗЗ).Логические значения отдельных раэ 35 рядов регистров вычисляет блок 7 ,(фиг.1, 3) путем сравнения внутрен них регистров с константой, поступающей по микроканалу МК АД(00-15) из40 регистра 10 микрокоманд (фиг.З), Результат сравнения, т.е, состояние того или иного разряда регистра, микропроцессор выдает в виде ФЛАГА по шине Г = 0 на вход мультиплексора 19,45На остальные входы мультиплексора 19 поступают следующие сигналы: ЗАПРОС ПДП, -ФЛАГ, устанавливаемый микропрограммно и сбрасываемый по концу цикла прямого доступа к памяти, .РАЗР БДП, - ФЛАГ, устанавливаемый микро 50 йрограммно и сбрасываемый по окончаниипередачи данных, ФЛАГ ЧТЕНИЯ (ФЧТ) и ФЛАГ ЗАПИСИ (ФЗП), характеризующие готовность преобразователя 6,55 к приему или считыванию следующего (очередного) слова данных; СТАРТ РУС, - ФЛАГ, указывающий на поступление от ЭВМ следующей команды: ВЕКТОР,046 6ФЛАГ, устанавливаемый по разрешению прерывания от устройства, Выбор сигнала для тестирования определяется микропрограммно по разрядам ВЫБОР ТЕСТ-УСЛ от регистра 10 микрокоманд (фиг,З).Выход мультиплексора 19, соединенный с входом тест-условия блока 8, определяет адрес следующей микрокоманды по внутреннему счетчику либо адрес ветвления, поступающий на вход блока 8 из регистра 10 микрокоманд, Таким образом, адрес очередной микро- команды выбирается безусловно либо на основании результата тестирования одного из ряда указанных условий. Состояние остальных разрядов регистра микрокоманд, соответствующих выбранному адресу, в .свою очередь, определяет ряд служебных сигналов управления, а также операцию НМД, которая заносится в блок 11 по сигналу УПГ Ф-Д (фиг,З), а затем передается в малый интерфейс НМД посредством блока 12 приемопередатчиков (фиг, 1, 3).Сигналы управления регистрами, а также прочие сигналы управления устройством поступают с выходов узла 21 дешифраторов, стробируемого сигналом СТРОБ ДЕШ, который вырабатывается, наряду с тактовым сигналом, узлом 20 синхронизации (фиг.З).Обмен данными по магистрали ЭВМ осуществляется параллельными 16-разрядными словами посредством регистра 5 данных (фиг,З), Вместе с тем обмен данными по интерфейсу накопителя про- исходит последовательным кодом. Поэтому для сопряжения типа данных между ЭВМ и НМД служит преобразователь 6 (фиг.З), который преобразует данные при записи на диск из параллельного кода в последовательный, а при считывании с диска - иэ последовательного кода (СЧИТ Д) в параллельный. Обмен данными по магистрали ЭВМ ведется в режиме прямого доступа к памяти (ПДП). Управление циклами ПДП осуществляется от блока 2 прямого доступа к памяти (фиг.1, 2).Для сопряжения ЭВМ и НМД по быстродействию и для исключения потерь данных, связанных с различием в быстродействии, в схему устройства введен блок 13 буферной памяти с регистром 14 (фиг,1) .Буферизация данных осуществляется следующим образом. Пространство бу 7 14 ферной памяти, состоящее из узлов 23-26 памяти (фиг.4), условно разбито на две страницы, управление которыми осуществляется таким образом, что в то время, как запись данных ведется в первую страницу, считывание данных ведется из второй, предварительно заполненной страницы, По мере заполнения и опустошения страниц памяти они поочередно переворачиваютея", т,е. номера страниц на запись и считывание меняются местами. Управление адресами ячеек памяти осуществляется от регистра 22 адреса (фиг,4), который представляет собой 8-разрядный триггер, управляемый по сигналу ЗП АДР БУФ, Значения адресов вычисляются в блоке 7и через внутренние регистры общего назначения (РОН) по разрядами 00.-07 микроканала МК АД вводятся в регистр 22 адреса. Управление страницами записи/считывания блока буферной памяти осуществляется от регистра 14 (фиг.1), состоящего из триггера записи, триг- . гера чтения и мультиплексора чтения/ /записи (фиг,.4). Сигналы УПР ЗП БУФ, УПР ЧТ БУФ вырабатываются после отсчета 256 адресов ячеек памяти; при этом триггеры записи или чтения, работающие в счетном режиме, определяют страницу соответственно записи или считывания. Выбор страницы записи ипи считывания определяется из алгоритма микропрограммы посредством мультиплексора ЧТ/ЗП по сигналу УПР СТРЧТ/ЗП. Сигнал РАЗР БУФ разрешает работу блоков памяти, при этом наличие или отсутствие сигнала ЗП БУФ определяет режим соответственно записи или считывания буферной памяти.Во время передачи данных адресация к памяти ЭВМ, а также массив передаваемой информации определяются состояниями двух регистров: текущего адрес (РТА) и.счета слов (РСС), входящих в блок 4 регистров (фиг.2). Окончание передачи данных фиксируется по обнулению регистра счета слов.По завершении любой операции устройство для сопряжения устанавливает разряд готовности - разряд 07 регистра управления и состояния (РУС). При обнаружении ошибочных состояний в устройстве или в накопителе устанав ливаются соответствующие разряды регистра ошибок (РОШ) блока 4 регист После установки готовности (РУС) и при установленном разряде разрешения прерывания (РУС) срабатывает блок 3 прерывания (фиг,1, 2),При этом в ЭВМ посылается запрос прерывания по шине М ЗПР в соответствиис заданным вектором и приоритетным 10,уровнем. После этого устройство сопряжения переходит в режим ожиданияочередной команды ЭВМ, которая соответствует программе обслуживания прерывания Формула изобретения Устройство для сопряжения ЭВМ с накопителем на магнитных дисках, со 20 держащее блок связи с ЭВМ, блок регистров, блок прямого доступа в память,регистр данных, блок формирователя 25 адреса, блок обработки данных, блокпрерывания, преобразователь последовательного кода в параллельный, блок постоянной памяти, регистр микрокоманд, блок дешифраторов, блок приемо 30 передатчиков, причем группа информационных входов и первая группа Инфор" мационных выходов блока нриемопередатчиков образуют группу входов и вы"ходов устройства для подключения к 35 группе информационных и управляющих выходов и входов накопителя на магнитных дисках соответственно, входвыборки, выход подтверждения выборки,группа информационных входов-вы 40 ходов блока связи с ЭВМ образуют ,вход-выход и группу входов-выходов устройства для подключениясоответственно к выходу выборки,входу подтверждения выборки и группе информационных входов-выходов ЭВМ, вход разрешения захвата магистрали и группа выходов захвата магистрали блока прямого доступа к памяти образуют вход и группу выходов устройства для подключения соответственно 50 к выходу разрешения захвата магистрали и группе входов захвата магистрали ЭВМ, группа входов разрешения иустановки прерывания и группа выходовразрешения и запроса прерывания блокапрерывания образуют группы входов ивыходов устройства для подключениясоответственно к группе выходов разрешения и установки прерывания и.к 55 100468ров, после чего также устанавливаетсяразряд готовности."руппе входов разрешения и запроса рерывания ЭВМ, при этом первая груп- а информационных выходов блока связиЭВМ соединена с группой входов разешения записи блока регистров, пер 5 ая группа информационных входов-выодов которого соединена с первой руппой выходов блока дешифраторов игруппой информационных входов-выхо О ов блока связи с ЭВМ, группа управяющих входов и информационный выход оторого соединены соответственно. с руппой выходов управления передачейс входом задания режима блока пряого доступа к памяти, вход разрешеия которого соединен с информационым выходом регистра микрокоманд, ерная группа информационных выходовсинхровход которого соединены соотетственно с группой адресных и упавляющих входов и тактовым выходом лока обработки данных, группа ин" ормационных выходов которого соедиена с первой группой информационных 25 ходов блока формирования адреса, торая группа информационных входов оторого соединена с второй группой нформационных выходов регистра микокоманд, группа информационных вхоов которого соединена с группой инормационных выходов блока постоянной амяти, группа адресных входов котоого соединена с группой информационых выходов блока формирования адреа, вход логического условия которого35 оединен с выходом блока прерывания, ервый и второй входы управления реимом которого соединены с первым и торым информационными выходами блока40 егистров, вторая группа информационых входов-выходов которого соединенагруппой входов логического условия блока обработки данных, с первой руппой информационных входов блока Дешифраторов, с группой информацион 45 046 10ных входов-выходов регистра данных, с группой информационных входов-выходов преобразователя последовательного кода в параллельный и с группой информационных входов-выходов регистра микрокоманд, третья группа информационных вЫходов которого соединена с второй группой информационных вхо" дов блока дешифраторов, первый выход которого соединен с входом запуска преобразователя последовательного кода в параллельный, информационный вход которого соединен с информационным выходом блока приемопередатчнков, информационный вход которого соединен с информационным выходом регистра данных, синхровход которого соединен с вторым выходом блока дешифраторов, вторая группа выходов и третья группа информационных входов которого соеди" иены соответственно с группой управляющих входов и с второй группой информационных выходов блока приемопередатчиков, третья группа выходов блока дешифраторов соединена с группой синхровходов блока регистров, вторая группа информационных выходов блока связи с ЭВМ соединена с группой информационных входов регистра данных, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок буферной памяти и регистр чтения записи, причем вторая группа инфоомационных входов- выходов блока регистров соединена с группой информационных и адресных входов-выходов блока буферной памяти группа входов разрешения чтения-записи соединена с четвертой группой вы-, ходов блока дешифраторов, пятая .группа выходов которого соединена с группой тактовых входов регистра чтения- записи, выход которого соединен с входом чтения-записи блока буферной памяти..Кравцо оррек каз 3482/46 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий 13035, Иосква, Ж, Раушская наб д, 4/5