RU2023294C1

RU2023294C1 - Equipment to connect user to common main line

Info

Publication number: RU2023294C1
Authority: RU
Inventors: А.Ю. Куконин; А.Ю. Щеглов
Original assignee: Научно-исследовательский институт электротехнических устройств
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: computer engineering. SUBSTANCE: equipment is intended for distribution systems to connect several active sources to common main line. It includes two counters, flip-flop, multiplexer, comparison circuit, two AND gates, OR gate and is supplemented with two counters, register, multiplexer, OR and NAND gates. EFFECT: enhanced speed of response due to reduction of time of generation of priority codes of users into channel. 1 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в распределенных вычислительных системах, содержащих несколько активных источников информации, подключенных к общей магистрали. The invention relates to computer technology and can be used in distributed computing systems containing several active sources of information connected to a common highway.

Известно устройство для подключения источника информации к общей магистрали (1), содержащее два счетчика, регистр, два триггера, генератор, элементы И, ИЛИ, НЕ и шинные формирователи. Однако данное устройство характеризуется большим временем срабатывания, зависящим от числа абонентов, и времени распространения сигналов по общей магистрали. A device for connecting an information source to a common trunk (1), comprising two counters, a register, two triggers, a generator, AND, OR, NOT elements and bus shapers. However, this device is characterized by a long response time, depending on the number of subscribers, and the propagation time of the signals along the common trunk.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является арбитр с децентрализованным кодовым управлением (2), содержащее два счетчика, три триггера, мультиплексор, два элемента И, два элемента И-НЕ, элемент ИЛИ. The closest in technical essence to the proposed device is an arbiter with decentralized code control (2), containing two counters, three triggers, a multiplexer, two AND elements, two AND elements, an OR element.

Однако приведенное устройство обладает низкой производительностью из-за больших издержек на арбитраж, зависящих от времени распространения сигнала по общей магистрали и от числа абонентов. However, the above device has low productivity due to the high cost of arbitration, depending on the time of propagation of the signal along the common trunk and on the number of subscribers.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства за счет уменьшения времени выдачи в канал приоритетных кодов абонентов, что в конечном итоге сказывается на производительности системы, которая может быть построена с использованием данного устройства. The aim of the invention is to increase the speed of the device by reducing the time to issue priority codes to the channel in the channel, which ultimately affects the performance of the system, which can be built using this device.

Сущность изобретения заключается в следующем. Пусть устройства системы имеют жестко фиксированные коды приоритетов 00...00, 00...01, 00...10, ..., 11. . . 10, 11...11 и расположены на общей магистрали в этом же порядке. В прототипе время выдачи любого разряда кода приоритета в линию данных равно Т и определяется временем распространения электрического сигнала по магистрали. Однако при данных условиях время выдачи второго разряда приоритетного кода может составлять Т/2, третьего - T/4, четвертого - Т/8 и т.д., что приводит к повышению производительности устройства и системы. The invention consists in the following. Let the system devices have rigidly fixed priority codes 00 ... 00, 00 ... 01, 00 ... 10, ..., 11.. . 10, 11 ... 11 and are located on the common highway in the same order. In the prototype, the time for issuing any category of priority code to the data line is T and is determined by the propagation time of the electrical signal along the trunk. However, under these conditions, the time for issuing the second bit of the priority code can be T / 2, the third - T / 4, the fourth - T / 8, etc., which leads to an increase in the performance of the device and the system.

Существенность отличий предлагаемого устройства определяется введением новых элементов и соответствующих связей, что приводит к приобретению устройством новых свойств неизвестных ранее. The significance of the differences of the proposed device is determined by the introduction of new elements and the corresponding relationships, which leads to the acquisition by the device of new properties unknown previously.

Устройство для подключения абонентов к общей магистрали (фиг. 1) содержит два счетчика 1 и 2, три триггера 4-6, мультиплексор 7, схему сравнения 8, два элемента И 9 и 10, элемент ИЛИ 11, при этом вход запроса 12 устройства соединен с первым входом первого триггера 4, второй вход которого присоединен к входу освобождения 13 устройства и входу второго триггера 5, второй вход которого подключен к входу элемента ИЛИ 11, входу второго элемента И 10 и выходу третьего триггера 6, вход которого соединен с выходом первого элемента И 9, вход которого подключен к выходу первого триггера 4, вход синхронизации 14 устройства соединен с входом первого счетчика 1, первый выход второго счетчика 2 подключен к первому входу мультиплексора 7, выход которого присоединен к входу схемы сравнения 8 и к второму входу второго элемента И 10, выход которого подключен к линии данных 15 и второму входу схемы сравнения 8, второй выход второго счетчика 2 соединен с третьим входом второго триггера 5, выход которого соединен с выходом прерывания 16 устройства и вторым входом элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с линией занятости 17. A device for connecting subscribers to a common trunk (Fig. 1) contains two counters 1 and 2, three triggers 4-6, a multiplexer 7, a comparison circuit 8, two elements And 9 and 10, an OR element 11, while the request input 12 of the device is connected with the first input of the first trigger 4, the second input of which is connected to the release input 13 of the device and the input of the second trigger 5, the second input of which is connected to the input of the OR element 11, the input of the second element And 10 and the output of the third trigger 6, the input of which is connected to the output of the first element And 9, whose input is connected to the output the first trigger 4, the synchronization input 14 of the device is connected to the input of the first counter 1, the first output of the second counter 2 is connected to the first input of the multiplexer 7, the output of which is connected to the input of the comparison circuit 8 and to the second input of the second element And 10, the output of which is connected to the data line 15 and the second input of the comparison circuit 8, the second output of the second counter 2 is connected to the third input of the second trigger 5, the output of which is connected to the interrupt output 16 of the device and the second input of the OR element 11, the output of which is connected to the busy line 17.

Кроме того устройство содержит два счетчика 18 и 19, регистр 20, мультиплексор 21, элементы ИЛИ 22 и НЕ 23, при этом вход освобождения 13 устройства подключен к входу второго элемента ИЛИ 22, второй вход которого соединен с вторым выходом второго счетчика 2, а третий вход - с выходом схемы сравнения 8, третий вход которой присоединен к входам второго 2 и четвертого 19 счетчиков и выходу второго мультиплексора 21, первый вход которого подключен к выходу третьего счетчика 18, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика 1, а второй его вход - с выходом третьего триггера 6, вторым входом второго счетчика 2, вторым входом четвертого счетчика 19 и вторым входом второго мультиплексора 21, третий вход которого подключен к выходу четвертого счетчика 19, выход второго элемента ИЛИ 22 присоединен к второму входу третьего триггера 6, второй вход первого мультиплексора 7 подключен к выходу регистра 20, линия занятости 17 соединена с вторым входом первого счетчика 1 и входом элемента НЕ 23, выход которого подключен к второму входу первого элемента И 9. In addition, the device contains two counters 18 and 19, register 20, multiplexer 21, elements OR 22 and NOT 23, while the release input 13 of the device is connected to the input of the second element OR 22, the second input of which is connected to the second output of the second counter 2, and the third the input is with the output of the comparison circuit 8, the third input of which is connected to the inputs of the second 2 and fourth 19 counters and the output of the second multiplexer 21, the first input of which is connected to the output of the third counter 18, the first input of which is connected to the output of the first counter 1, and its second input - with out the house of the third trigger 6, the second input of the second counter 2, the second input of the fourth counter 19 and the second input of the second multiplexer 21, the third input of which is connected to the output of the fourth counter 19, the output of the second element OR 22 is connected to the second input of the third trigger 6, the second input of the first multiplexer 7 is connected to the output of the register 20, the busy line 17 is connected to the second input of the first counter 1 and the input of the element HE 23, the output of which is connected to the second input of the first element And 9.

Устройство (фиг. 1) функционирует следующим образом. Начальная установка устройств, входящих в систему, осуществляется подачей импульса на вход освобождения 13 устройств, что приводит к обнулению триггера 4 и триггера 5 (по их R - входам). Задним фронтом этого импульса через элемент ИЛИ 22 обнуляется триггер 6 (по его С - входу). Ноль на выходе триггера 6 приводит к появлению нулей на линиях 15 и 17. The device (Fig. 1) operates as follows. The initial installation of devices included in the system is performed by applying a pulse to the release input of 13 devices, which leads to zeroing of trigger 4 and trigger 5 (by their R inputs). The trailing edge of this pulse through the element OR 22 is reset to trigger 6 (at its C - input). Zero at the output of trigger 6 leads to the appearance of zeros on lines 15 and 17.

Запрос на предоставление магистрали поступает импульсом с входа 12 на S-вход триггера 4, переводя его в единичное состояние. Единица с выхода триггера 4 через элемент И 9 поступает на S-вход триггера 6, тем самым переводя его в состояние "логической 1". Единица с выхода триггера 6 разблокирует счетчики 2, 18, 19, мультиплексор 21 и поступает на D-вход триггера 5. Счетчики 1, 2, 18 и 19 в исходном состоянии обнулены сигналами нулевого уровня на выходе триггера 6 и линии 17. Логическая единица с триггера 6 через элемент ИЛИ 11 поступает на линию занятости 17, свидетельствуя о начале цикла арбитража, открывает элемент И 10 и приводит в рабочее состояние счетчик 1. Синхроимпульсы с входа 14 устройства через счетчик 1 поступает на синхровход счетчика 18, на выходах которого образуются последовательности импульсов, периоды которых относятся друг к другу как 2^n-1 : 2^n-2 : 2^n-3: .... : 4 : 2 : 1, где n - число разрядов информационного кода, требуемого для выполнения операции доступа к общей магистрали. Эти последовательности поступают на информационные входы мультиплексора 21, адрес коммутируемого входа которого определяется счетчиком 19. В исходном состоянии на выходе мультиплексора 21 появится последовательность (пауза и импульс), период которой наибольший. Импульсы с выхода мультиплексора 21 поступают на входы синхронизации счетчиков 19 и 2. Комбинация на выходе счетчика 2 определяет коммутируемый мультиплексором 7 разряд приоритетного кода устройства, находящийся в регистре 20 (в исходном состоянии это старший разряд кода). Этот разряд кода через элемент И 10 поступает на линию 15 и на вход схемы сравнения 8. Значение, находящееся на линии 15 (объединение выходов по "монтажному ИЛИ") поступает на второй вход схемы сравнения 8. Если состояние на линии 15 больше, чем на выходе мультиплексора 7, то сигналом единицы с мультиплексора 21 (т.е. во время следования импульса) инициируется появление импульса на выходе схемы сравнения 8 по заднему фронту которого через элемент ИЛИ 22 обнуляется триггер 6 (устройство переводится в пассивное состояние). Если нет, то по заднему фронту импульса на выходе мультиплексора 21 изменяется значение счетчиков 19 и 2. Изменение состояния счетчика 19 приводит к появлению на выходе мультиплексора 21 последовательности (пауза и импульс), период которой вдвое меньше предыдущей, а счетчика 2 - к появлению на выходе мультиплексора 7 следующего разряда приоритетного кода с регистра 20. Процесс продолжается до выдачи устройством со старшим приоритетом всего кода. При этом на выходе счетчика 2 этого устройства появляется импульс переноса, по переднему фронту которого устанавливается в единицу триггер 5 (по его С-входу), а по заднему фронту сбрасывается в ноль триггер 6. Единица с выхода триггера 6 поступает на выход прерывания 16 и поддерживает единичное состояние на линии 17. Для освобождения общей магистрали необходимо подать импульс на вход 13 устройства.The request for the provision of the main line is received by a pulse from input 12 to the S-input of trigger 4, translating it into a single state. The unit from the output of trigger 4 through the And 9 element is fed to the S-input of trigger 6, thereby translating it into the state of "logical 1". The unit from the output of trigger 6 unlocks the counters 2, 18, 19, multiplexer 21 and goes to the D-input of trigger 5. Counters 1, 2, 18, and 19 in the initial state are reset by zero level signals at the output of trigger 6 and line 17. Logical unit with trigger 6 through the element OR 11 enters the employment line 17, indicating the beginning of the arbitration cycle, opens the element And 10 and puts the counter 1 in working condition. The clock pulses from the input 14 of the device through the counter 1 goes to the clock input of the counter 18, the outputs of which are formed by pulse sequences , the periods of which relate to each other as 2 ^n-1 : 2 ^n-2 : 2 ^n-3 : ....: 4: 2: 1, where n is the number of bits of the information code required to perform the access operation to the common trunk . These sequences are fed to the information inputs of multiplexer 21, the address of the switched input of which is determined by counter 19. In the initial state, a sequence (pause and pulse) will appear at the output of multiplexer 21, the period of which is the longest. The pulses from the output of the multiplexer 21 are fed to the synchronization inputs of the counters 19 and 2. The combination at the output of the counter 2 determines the digit of the device priority code that is switched by the multiplexer 7, located in register 20 (in the initial state, this is the highest digit of the code). This bit of code through element And 10 enters the line 15 and the input of the comparison circuit 8. The value located on line 15 (combining the outputs by "mounting OR") goes to the second input of the comparison circuit 8. If the state on line 15 is greater than the output of the multiplexer 7, then the signal of the unit from the multiplexer 21 (i.e., while following the pulse) initiates the appearance of a pulse at the output of the comparison circuit 8 at the trailing edge of which trigger 6 is reset via the OR element 22 (the device is put into a passive state). If not, then on the trailing edge of the pulse at the output of the multiplexer 21, the value of the counters 19 and 2 changes. Changing the status of the counter 19 leads to the appearance of a sequence (pause and pulse) at the output of the multiplexer 21, the period of which is half that of the previous one, and counter 2 - to appear on the output of the multiplexer 7 of the next bit of the priority code from the register 20. The process continues until the device with the highest priority gives the entire code. At the same time, at the output of counter 2 of this device, a transfer pulse appears, on the leading edge of which is set to trigger 5 (on its C-input), and on the falling edge, trigger 6 is reset to zero. The unit from the output of trigger 6 goes to interrupt 16 and maintains a single state on line 17. To release the common trunk, it is necessary to apply a pulse to the input 13 of the device.

Данные, опубликованные в кн. Прангишвили И.В. и др. "Локальные микропроцессорные вычислительные сети". М.: Наука, 1984, позволяют оценить производительность данного устройства по отношению к прототипу. В прототипе время арбитража составляет
T_a= T

log₂M

, где Т - время выдачи любого разряда кода приоритета по линии данных, М - число абонентов системы,

a

- дополнение до наибольшего целого числа G.Data published in the book. Prangishvili I.V. and other "Local microprocessor computing networks." M .: Nauka, 1984, allow us to evaluate the performance of this device in relation to the prototype. In the prototype, the arbitration time is
T _a = t

log ₂ M

where T is the time of issuing any category of priority code on the data line, M is the number of subscribers to the system,

a

is the complement of the largest integer G.

В предлагаемом устройстве
T

=T

T. При M __→ ∞
lim

=2T.In the proposed device
T

= T

T. As M __ → ∞
lim

= 2T.

Таким образом, при больших количествах абонентов

=

, что свидетельствует о высокой эффективности предлагаемого технического решения.Thus, with large numbers of subscribers

=

, which indicates the high efficiency of the proposed technical solution.

Предлагаемое устройство может найти широкое применение для построения распределенных вычислительных систем управления, например, узлами связи. The proposed device can be widely used for building distributed computing control systems, for example, communication nodes.

Claims

DEVICE FOR CONNECTING SUBSCRIBERS TO THE GENERAL HIGHWAY, containing two counters, three triggers, the first multiplexer, a comparison circuit, two AND elements, the first OR element, the device request input is connected to the S-input of the first trigger, the R-input of which is connected to the device release input, and the R-input of the second trigger, the D-input of which is connected to the first inputs of the first elements OR and AND and to the direct output of the third trigger, the S-input of which is connected to the output of the second element And, the first input of which is connected to the direct output of the first trigger, input The synchronization device is connected to the counting input of the first counter, the output of the second counter is connected to the first information input of the first multiplexer, the output of which is connected to the first information input of the comparison circuit and to the second input of the first AND element, the output of which is connected to the device data bus and to the second information input comparison circuit, the counter overflow output is connected to the C-input of the second trigger, the direct output of which is connected to the device interrupt output and the second input of the first OR element, the output of which is connected to the device’s busy bus, characterized in that two counters, a register, a second multiplexer, a second OR element, and a NOT element are inserted into it, the device release input being connected to the first input of the second OR element, the second input of which is connected to the overflow output of the second counter and the third input - with the output of the comparison circuit, the control input of which is connected to the counting input of the second and third counters and with the output of the second multiplexer, the first information input of which is connected to the output of the four a faded counter, the counter input of which is connected to the output of the first counter, and the reset input - with the direct output of the third trigger, with the reset inputs of the second and third counters and with the control input of the second multiplexer, the second information input of which is connected to the output of the third counter, the output of the second element OR connected to the C-input of the third trigger, the second information input of the first multiplexer is connected to the register output, the device bus is connected to the reset input of the first counter and through the element NOT to the second input m of the second element I.