Мультиплексный канал

ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет 3 ЬеуАврстюный квинтет СССР в делан нэебретений и открытий(7) Заявитель54) ИУЛБТИПЛБНцй АНАЛ Изобретение относится к цифровой, вычислительной технике и может быть , использовано для ввода-вывода инФормации в цифровых вычислительнйх системах.Известны мультиплексные каналы; использующие стандартный интерфейс ввода-вывода, содержащий шины канала, шины абонента, цепи идентификации, цепи управления, По шине ка" нала передаются коды команд канала, адреса внешних устройств ВУ)и байты данных. По шине абонента передаются байты данных, адреса ВУ и информация о состоянии абонентов 31.Недостаток указанных устройств состоит в ограниченной области при" менения, так как последовательность действий, выполняемая через интерфейс, состоящая из последовательной начальной выборки ВУ, пос.1 едовательности передачи данных и последовательности окончания, исключает возможность работы с ВУ, формирующими запросы не в параллельном двоичном коде.Наиболее близким к предлагаемому является мультиплексный канал, содержащий блок обработки команд центрального процессора, выход которого соединен с первым входси устройства, регистр связи, первый вход которого соединен с первым выходом блока обработки команд центрального процессора, второй вход - с вторым входом устройства, два регистра хранения командных слов, первые входы которых соединены с третьим входом устройства, первые выходы - через последовательно соединенные коммутатор и модификатор командного слова с вторыми входами этих регистров, вторые выходы - через соответствующие Формирователи адреса обращения к внутренней памяти ссютветственно с первым и вторым выходами устройства, третьи выходы - ссютветственно с третьим и четвертым выходами устройства, а3 92169 четвертые выходы - через коммутатор прерывания с пятым выходом устройства, коммутатор адресов обращения к памяти устройства, первый вход которого соединен с первым выходом регистра связи, второй и третий входыс третьими Выходами регистров хранения командных слов, а выход и четвертый вход " соответственно с шестым выходом устройства и через шиф" 1 Е ратор адреса с выходом блока анализа приоритетов, коммутатор ксиандных слов, первый вход которого соединен с первым выходом регистра связи, а второй и третий вход - с первыми и выходами регистров хранения командных слов, а выход " с седьмым выходом устройства, два регистра хранения данных, входы и выходы которых соединены с соответствующими входами рз и выходами устройства, регистр хранения запросов, вход которого соединен с пятым входом устройства, первый вход блока анализа приоритетов соединен с вторым выходом блока об- и работки команд центрального процессора, второй вход - с выходом регистра хранения запросов, третий и четвертый - соответственно с выходами регистра разрешения запросов и регист- щ ра направления передачи 2 .Недостаток известного канала состоит в ограниченной области применения, так как устройство не может работать с внешними устройствами, запросы которых формируются в двоичном коде и передаются в канал по нескольким параллельным шинам. Цель изобретения - расширениеобласти применения канала за счетобеспечения возможности дополнительного обслуживания внешних устройств,запросы которых поступают в двоичномкоде,45оПоставленная цель достигается тем,что в мультиплексный канал, содержащий регистр хранения запросов, блокобработки команд, вход которого соединен с первым входом канала, регистр ффсвязи с центральным процессором, пер"вый вход которого соединен с первымвыходом блока обработки команд, второй вход " с вторым входом канала,регистр хранения командных слов, пер-Мвый вход которого соединен с третьимвходом канала, первый выход и второйвход - соответственно с входом и вы 3 фходом блока модификации командногослова, второй выход - через формирователь адресов обращения к внутренней памяти соединен с первым выходом канала, третий выход " с вторымвыходом канала, а четвертый выходс третьим выходом канала, коммутаторадресов обращения, первый вход которого соединен с первым выходом регистра связи с центральным процессором,второй вход - с четвертым выходомрегистра хранения командного слова,,а выход - с четвертым выходом канала, коммутатор командных слов, первыйвход которого соединен с вторым выходом регистра связи с центральнымпроцессором, второй вход- с пятымвыходом регистра хранения командногослова, а выход с пятым выходом канала, блок анализа приоритетов запросов, первый вход которого соединенс вторым выходом блока обработкикОманд д ВТОрой ВхОд с ВыхОДОмрегистра хранения запросов, введеныгруппа регистров хранения кодов за"просов, коммутатор кодов запросов,дешифратор кодов запросов, коммутатор запросов, регистр хранения номеравнешнего устройства и два блока анализа приоритетов кодов запросов,причем первый вход коммутатора запросов подключен к четвертому входу канала, а выход - к входу регистрахранения запросов, входы регистровхранения запросов группы соединеныс группой входов канала, вход первого блока анализа приоритетов кодовзапросов соединен с вторым выходомблока обработки команд, группа входов - с выходами регистров хранениякодов запросов и группой входов коммутатора кодов запросов, выход которого соединен с входом дешифраторакодов запросов, выход которого соеди"нен с вторым входом коммутатора запросов, первый вход второго блокаанализа приоритетов кодов запросовсоединен с выходом блока анализа при"оритетов запросов, второй вход - свыходом первого блока анализа приоРитетов кодов запросов, а выходчерез регистр хранения номера внешнего устройства соединен с третьимвходом коммутатора адресов обращения. Каждый блок анализа приоритетов кодов запросов содержит М групп узлов сравнения, причем первый и вто"5 92469 рой входы 1-го узла. сравнения )-ой группы (1=1,2,2 1, )=2,1 с) соединены соответственно с выходами 21-1-го и 21-го узлов сравнения-1-й группы, первый и второй входы 3 узлов сравнения первой группы подключены к группе входов блоков, выход узла сравнения В -й группы соединен с выходом блока.На фиг. 1 представлена блок-схе О ма мультиплексного канала; на фиг.2- блок-схема блоков анализа приоритетов кодов запросов; на фиг. 3 - схема узла сравнения блока анализа приоритетов кодов запросов; на фиг.4 15 и 5 - функциональные схемы блоков обработки команд и модификации командного слова на фиг. 6 - временная диаграмма работы канала; на фиг. 7 - 9 - функциональные схемы 20 коммутатора запросов, коммутатора кодов запросов и дешифратора кодов запросов.Мультиплексный канал содержит фиг. 1) первый, второй, третий, цет вертый и пятый входы 1 - 5 и группу входов 6 канала, шестой, седьмой, первый, второй, пятый, третий и четвертый выходы 7 - 13 канала, блок 14 обработки команд, регистр 15 связи с 30 центральным процессором, регистр 16 хранения командного слова,. коммутатор 17 запросов, группа регистров 18 хранения кодов запросов, блок 19 модификации командного слова, регистр 35 20 хранения запросов, блок 21 анализа приоритетов запросов, первый блок 22 анализа приоритетов кодов эапро сов, коммутатор 23 кодов запросов, Формирователь 24 адресов обращения в к внутренней памяти, регистр 25 для хранения данных, второй блок 26 анализа приоритетов кодов запросов, дешифратор 27 кодов запросое, регистр 28 хранения номера внешнего устройства, коммутатор 29 адресов обращения к памяти устройства, коммутатор 30. командных слов, селектор 31.Коммутатор 17 запросов может бытьвыполнен на элементах И-НЕ 44 и элементах НЕ 45 со стробированиемсигналов на входе 46 серией СИ 1, а содержит, например, двухразрядныи счетчик 48 синхроимпульсов СИ 2, его выходные состояния "01" и "10" управляют передачей запросов через элементы 49 коммутации с входов 50и 51 (фиг. 8) .дешифратор 27 кодов запросов выполняется на ста нда рт ных т рехе хо 1довом элементе 52 дешифрации и четыр ехв ходовых элементах 53 дешифрации. На выходных шинах 54 дешифраБлоки 22 и 26 анализа приорите"50 тов кодов запросов предназначены для выделения старшего по приоритету кода из группы кодов запросов, поступивших на группу входов. Каждый из них содержит фиг, 2) группу входов 32,55 выход 33 и узлы 34 сравнен я, осуществляющие сравнение пары кодов.Узлы 34 сравнения образуют пирамидальную структуру, состоящую из 3 Ьступеней. Ступень с номером ) вклюК-, чает в себя группу из 2уэлсе 34 сравнения Я=1,1). Входы узлов 34 первой ступени (группы):оединены с соответствующими входами блока. Последняя ступень содержит ровно один узел 34, выходом соединенный с выходом блока. В блоке 22 узел 34 последней ступени имеет также блокирующий третий вход, соединенный с входом блока 22, по которому поступает от блока 14 сигнал блокировки выдачи кода результата сравнения. Каждый узел 34 сравнения включает . (фиг. 3) входы 35, выход 36, схему 37 сравнения, коммутатор 38 и элемент НЕ 39.Блок 14 обработки команд предназначен для приема команд из центрального процессора, дешифрации поступивших команд, органиэации поступивших команд, организации приема командного слова в регистр 15 связи с центральным процессором и организации блокировки работы блоков 21 и 22. Блок 14 состоит из регистра 40 командыцентрального процессора и дешифратора 41 ( фиг. 4). Блок 19 модификации командного слова предназнацен для формирования очередного адреса данных и уменьшения содержимого поля счетчика количества обменое, Блок 19 состоит из счетчика 42 адреса данных и счетчика 43 коли- чества обменов (фиг. 5).формирователь 24 адресов обращения к внутренней памяти представляет собой группу усилителей мощности,. например группу микросхем К 55 ЛЛ 6, имеющих повышенную нагруэоцную спос обност ь. на входе 47 серией СИ 2 (фиг. 7). Коммутатор 23 кодов запросов ч35 7 92469тора Формируется один из 127-и позиционных унитарных кода (фиг. 9).Канап работает следующим образом,Работа мультиплексного каналаинициируется командой "Прием командного слова", поступающей на входблока 14 из памяти центральногопроцессора (,ЦП) разрешая приемкомандного слова в регистр 15,Затем выполняется запись командного слова в память машины (ПУ) поадресу, одновременно являющемуся иномером ВУ и поступающему в ПУ изрегистра 15 через коммутатор 29,Командное слово из регистра 15 поступает в память через коммутатор 30.Во время записи ксиандного словаработа блоков 21 и,22 блокируетсясигналами, .поступающими с выходаблока 14.20Реализация запроссэ ВУ между каким-либо ВУ и внутренней памятьюмашины осуществляется следующимобразом.На входы регистров 18- 18 п 1 пос тупают запросы от ВУ в двоичном коде, а на вход 5 - в позиционном кодепо индивидуальным шинам. С выходоврегистров 18 коды запросов поступают в блок 22, который выделяетдвоичный код запроса со сташммпри орит етом.Одновременно с работой блока 22в блоке 21 выполняется анализ приоритетов запросов, поступающих по,позиционным шинам входа 5 и храня щихся в регистре 20. На выходе блока 21 формируется код старшего изимеющихся в регистре 20 запросов.Два запроса с выходов. блоков 21 40и 22 поступают на входы блока 26,на выходе которого будет выделенкод запроса с наивысшим приоритетом. Номер ВУ для выделенного запроса записывается в регистр 28.45Двоичные коды запросов, не пропущенные блоком 22, через коммута"тор 23, дешифратор 27 и коммутатор17 записываются в регистр 20, который создает возможность запросов ВУ,приходящих в разное время работы устройства и образующих очередь на об"ращение в подканалАдрес командного слова для запроса старшего приоритета с выхода реги-.стра 28 через коммутатор 29 поступаетв ПУПо этому адресу иэ ПУ в регистр 16 читается новое командное 3 8слово, которое управляет обменомданных. В блоке 19 выполняется модификация командного слова и его запись в ПУ по прежнему адресу. Адресвнутренней памяти для записи илисчитывания данных поступает в ЦП свыхода формирователя 24. Обмен данных выполняется через регистр 25 иселектор 31. Если обмен данных эа",вершен полностью, то формируется сигнал на прерывание программы ЦП, который поступает в ЦП с выхода 10,устройст ва.Временная диаграмма работы названных блоков приведена на фиг. 6 дляварианта канала с двумя регистрами18, разрядностью кода запросов 7двоичных разрядов и емкостью регистра20 в 128 двоичных разрядов.Сигналы на входах 5 и б присутствуют в течение времени, необходимого для их приема (строка 1, Фиг.б)синхронизирующим сигналом СИ 1 (строка 2, Фиг, б) . Передача кодов из регистров 18 в регистр 20 осуществляется синхроимпульсами СИ 2 (строка 3,Фиг. 6) Передача и преобразованиекодов блоками 23 и 27 изображенана строке 4 (фиг, 6) . Гашение обслуженных запросов осуществляется синхроимпульсами СИ 3 (строка 5 Фиг.б) .в конце цикла обслуживания запроса.Времй существования запросов нарегистрах 18 , 18 изображено на строках б и 7 диаграммы. Время работыприоритетов блоков 21 22 и 26 изображено на строках 8 - 10 диаграммы.На строках 11 и 12 приведены сигналы, определяющие цикл обслуживаниязапроса,Следует отметить также, что всеВУ, подключенные к входам 5 и 6, имеют разные приоритеты, так что на разные входы 6 не могут поступать совпадающие коды запросов. Старший запрос иэ группы кодовых запросов,после его выделения конфликтует состаршим запросом, выделенным блоком21, и, если оказывается самым старшим, проходит на обслуживание. Послепреобразования кодовых запросовв позиционные и переписи их в регистр 20, обрабатываемый запрос такжеоказывается переписанным в регистр20, но повторно обслуживаться не будет, так как он гасится в конце собственного цикла обслуживания.При этом необходимость введенийблоков 22 и 26 обусловлена следую9 924 щим. При отсутствии этих блоков не могут быть сохранены параметры известного устройства, определяющие цикл обслуживания запроса и дисциплину обслуживания запросов внешних устройств, находящихся в очереди. При отсутствии этих блоков содержимое регистров 18 последовательно 1,с преобразованием из двоичного кода в позиционный) передается в регистр 20. Если выборку старшего запроса в блоке 21 осуществлять сразу после приема запросов в регистры 18 и 20, то старшие запросы, оказавшиеся в регистрах 18, не будут участвовать в арбитраже (еще не переписаны в регистр 20), и тем самым оказывается нарушенной дисциплина обслуживания. Если выборку старшего запроса осу" ществлять блоком 21 после преобразования и переписи запросов в регистр 20, то дисциплина обслуживания будет сохранена, но будет увеличена длительность цикла обслуживания запроса, так как между двумя соседними циклами обслуживания запросов необходимо осуществить перепись запросов, вызывающую потери времени. Введение блоков 22 и 26 исключает описанные выше ситуации, так как выборка старшего запроса блоком 22 осуществляется параллельно с работой блока 21, и далее блоком 26 выби" рается самый старший запрос из двух, сформированных блоками 2 1 и 22.Таким образом, предлагаемый мультиплексный канал обеспечивает расши. рение области применения эа счет обеспечения воэможности обслуживания запросов внешних устройств, поступающих в параллельном двоичном коде, при сохранении параметров известного устройстватаких как количество подканалов, длительность цикла обслуживания запроса, дисциплина обслуживания очереди запросов и т.п,). мандных слов, первый вход которогосоединен.с третьим входом канала,первый выход и второй вход - соответственно с входом и выходом блока модификации командного слова, второйвыход - через формирователь адресовобращения к внутренней памяти соединен с первым выходом канала, третий 10 выход - с вторым выходом канала, ачетвертый выход " с третьим выходомканала, коммутатор адресов обращения,первый вход котор го соединен с первымвыходом регистра связи с центральным 15 процессором, второй вход " с четвер"тым выходом регистра хранения командного слова, а выход - с четвертым выходом канала, коммутатор командных слов, первый вход которого 2 в соединен с вторым выходом регистрасвязи с центральным процессором, второй вход - с пятым выходом регистрахранения командного слова, а выходс пятым выходом канала, блок анализа 25 приоритетов запросов, первый входкоторого соединен с вторым выходомблока обрабоки команд, а второйвход - с выходом регистра хранениязапросов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения областиприменения канала, в него введеныгруппа регистров хранения кодов запросов, коммутатор кодов запросов,дешифратор кодов запросов, коммутатор запросов, регистр хранения номера внешнего устройства и два блокаанализа приоритетов кодов запросов,причем первый вход коммутатора запросов подключен к четвертсму входу 40канала а выход - к входу регистра1хранения запросов, входы регистровхранения запросов группы соединеныс группой входов канала 1 вход первогоблока анализа приоритетов кодов запросов соединен с вторым выходомблока обработки команд, группа входов - с выходами регистров хранениякодов запросов и группой входов ком"мутатора кодов запросов, выход которого соединен с входом дешифраторакодов запросов, выход которого соединен с вторым входом коммутатора запросов, первый вход второго блокаанализа приоритетов кодов запросов соединен с выходом блока анализа приоритетов формула изобретения 55 1. Мультиплексный канал, содержащий регистр хранения запросов; блок обработки команд, вход которого соединен с первым входом канала, регистр связи с центральным процессором, первый вход которого соединен с первым выходом блока обработ- ки команд, второй вход -. с вторым 693 10 входом канала, регистр хранения коза пр осов, вт орой вход - с выходом .первого блока анализа приоритетовкодов запросов, а выход через регистр хранения номера внешнего уст924693 12пе входов блоков, а выход узла сравнения-й группы соединен с выходом блока. ройства соединен с третьим входом коммутатора адресов обращения.2. Канал по и. 1. о т л и ч а ющ и й с я тем, что каждый блок анализа приоритетов кодов запросов содержитгрупп узлов сравнения, причем первый и второй входы 1-го узла сравнения 1-й группы (11,22"1 = Г,%) соединены соответственно с выходами 21-1-го и 21-го узлов сравнения -1-й группы первый и второй входы узлов сравнения первой группы подключены к груп 5 Источники информации,принятые во внимание,при экспертизе1. Каган Б.И. Электронные вычислительные машины и системы. И "Энергия", 1979 % М 4 9 - 6.10 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке йф 2865438/18-24)кл, 6 06 Г 3/04, 03.01.80 (прототип) .92 М 93 Я 51 ФиИ Составитель на Техред М. НадВертлибК ор С.Шекмар Круп едакт ФЮ ЮЮ аж 732т венногорет вней-35, Рауаса юю омитотккая тии б.,э 2819(66 Тир ВНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, Ж ЮЮ филиал ППП "Патент"