SU1013939A1 - Устройство дл сопр жени вычислительной машины с внешними устройствами - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ С -ВНЕШНИМИ . УСТРОЙСТВАМИ, содержащее приемопередаТОЧНЫЙ блок, перва  группа входов-выходов которого  вл етс  группой входов-выходов устройства, .обратимый преобразователь параллельного кода в последовательный, соединенный первым: входом-выходом с .-первым входом дешифратора и через магистраль с первым входом-выходом блока св зи с каналом ввода/вывода и входом-выходом блока управлени Fтактовый вход которого подключен к первому выходу .генератора импульсов, а вход команд - к выходу дешифратора вторым входом соединенного с выходом блока св зи с каналом ввода/ вывода, второй вход-выход ijoToporo  вл етс  входом-выходом устройства , отличающеес  тем,что, с целью.повышени  быстродействи  устройства, в него введены коммутатор , регистр адреса и блок буферной пам ти, причем управл квдий выход блока управлени  соединен с входом блока буферной .пам ти, входвыход которого соединен через магистраль с входом-выходом блока управлени  и первым входом регистра адреса , второй вход которого ПО.ДКЛЮчен к второму входу дешифратора, а выход - к адресному входу коммутато (Л ра, группа входов-выходов коммутатора соединена с второй группой входовс выходов , приемо-передаточного блока , вход-выход - с вторым входс -выходом обратимого преобразовател  параллельного кода в последовательный , вход которого подключен к второму выходу генератора импульсов. со со &0 со

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике, .в частности к устройствам дл  сопр жени  ЭВМ с удаленными внешними устройствами, и может быть использовано в устройствах, обеспечивающих св зь с ЭВМ нескольких внешних устройств, отдаленных друг от друга. Известно устройство дл  сопр жени  ЦВМ с внешними устройствами, содержащее блок св зи с каналом ввода-вавода , регистр управлени , блок поиска свободной зоны, блок анализа команды, регистры данных, блок пам т адресов, блок местной пам ти, счетчи блок выработки байтов состо ни , бло св зи с внешними устройствами, блок определени  монопольного режима и вы дачи сигналов идентификацииП-J-. Недостаток такого устройства состоит в том, что оно имеет большой объем оборудовани , не обеспечивает св зи с удал,енными внешними устройствами (так как св зь с эти.ми устрой ствами обеспечиваетс  через одну линию св зи с параллельной передачей сигналовj и большинство команд в нем 1не распознаетс  и они транслируютс  к внешним устройствам без обработки Кроме этого, скорость обмена данными в устройстве ограничена из-за последовательного подключени  внешних устройств к одним и тем же лини м св зи. Наиболее близким к предлагаемому по .техническому решению  вл етс  устройство устройство дл  сопр жени  цифровой вычислительной машины с вне ними устройствами, содержащее соединенные друг с другом два блока обмен каждый из которых состоит из узла согласовани , обратимого преобразова тел  параллельного кода в последовательный , узла управлени  приемом-передачей , генератора импульсов и приемо-передаточного узла, группы элементов задержки и дешйфратораС2. Недостаток известного устройства состоит в ограниченной области применени  и низком быстродействии, так как начальна  выборка осуществл етс  путем обмена сигналами непосредственно с внешним устройством. При длинной линии св зи ограничени  скорости происход т за счет .задержек сигнала в линии св зи, причем эта задержка вноситс  при передаче каждого байта управлени  и каждого байта информации, т.е. передача следующего байта производитс  только, после полу чени  подтверждени  о приеме предыдущего байта, поэтому такое устройство не обеспечивает работу с быстро действукицими внешними устройствами (например, графическими диспле ми). Ограниченна  область применени  устройства обусловлена также тем, что р бота с удалёнными внешними уст.ройствами может осуществл тьс  только по одной линии св зи. Поэтому подключением к ЭВМ нескольких внешних устройств , отдаленных друг от друга, значительно увеличиваетс  объем оборудовани . Кроме этого, устройство не .обеспечивает обмен информации между внешними устройствами. Цель изобретени  - повышение быстродействи  за счет организации обмена информацией блоками без ожидани  подтверждени  о приеме каждого байта и выполнени  начальной выборки и предварительной обработки команд .непосредственно в устройстве сопр жени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее приемопередаточный блок, перва  группа входов-выходов которого  вл етс  группой входов-выходов устройства,обратимый преобразователь параллельного кода в последовательный, соединенный первым входом-выходом с первым входом дешифратора и через магистраль с первым входом-выходом блока св зи с каналом ввода/вывода и входом-выходом блока управлени , тактовый вход которого подключен к первому выходу ге1нёратора иМпульсов, а вход команд - к выходу дешифратора, вторым входом соединенного с выходом блока св зи с каналом ввода/вывода, второй вход-выход которого  вл етс  входом-выходом устройства, введены коммутатор, регистр адреса и блОк буферной пам ти, причем управл ющий выход блока управлени  соединен с входом блока буферной пам ти, входвыход которого соединен через магистраль с входом-выходом блока управлени  и первым входом регистра адреса, второй вход которого подг ключан ко второму входу дешифратора, а выход - к адресному входу комму- татора, группа входов-выходов кбммутатора соединена со второй группой входов-выходов приемно-передаточного блока, вход-выход - со вторым входом-выходом обратимого преобразовател , параллельного кода в последовательный, вход которого пойключен ко-второму выходу генератора импульсов. На чертеже представлена блок:схема устройства. Устройство содержит приемо-пере;1аточный блок 1, коммутатор 2, об/атимый преобразователь 3 параллельного кода в последовательный, генератор 4 импульсов, дешифратор 5, блок б св зи с каналом ввода/вывода, блок 7 управлени , состо щий из Группы 8 регистров, арифметико-логического узла САЛУ) 9, узла 10 дешифрации микрокоманд и узла (ПЗУ) 11посто нной пам ти, блок 12 буферной пам ти и регистр 13 адреса. Блок 6 св зи с каналом содержит регистр 14 состо ни , дешифратор 15 адреса уст ройства и группу усилителей 16. Усилители 16 состо т из усилителей приема и передачи и служат дл  электрического согласовани  устройства с каналом ввода/вывода ЭВМ. В регистре 14 формируютс  байты сос то ни  дл  передачи в ЭВМ и дл  определени  готовности устройства к работе с ЭВМ. Дешифратор 15 адреса сравнивает адрес устройства с адресом вызываемого устройства. Устройство работает следующим об разом. В зависимости от условий работы устройство может выполн ть один из следующих режимов. а) установка блоков устройства в исходное состо ние; б) опрос состо ний внешних устройств; . в) установка св зи с ЭВМ (по ини циативе канала или внешнего устройства ) и выполнение канальных команд г)обмен данными между ЭВМ и внешним устройством ВУ); д)обмен данными между двум  ВУ е) тестовый контроль работы. Выполнение казкдого из режимов ра боты определ етс  соответствующей микропрограммой, записанной в узле н реализуемой узлом 10, где расшифр вываетс  очередна  микрокоманда и определ етс  адрес следующей микрокоманды , содержащейс  в узле 11. Микрооперации (.арифметические операции, перезапись -данных в регис рах, запись и считывание данных из пам ти и т.п.) выполн ютс  с помощь АЛУ 9, регистров 8 и блока 12. При включении питани  автоматиче ки запускаетс  микропрограмма начал ного сброса, котора  устанавливает все узлы и блоки устройства в исход ное состо ние. Начало работы соответствующей микропрограммы определ етс  установ кой адреса первой микрокоманды в да ной микропрограмме с помощью дешифратора 5. После окончани  микропрогра мы начального сброса начинает выполн т с  микропрограмма опроса состо ний внешних устройств .Св зь с каждым ВУ обеспечиваетс  через соответств щий, вход-выход первой группы приемо передаточного блока Г по отдельной двухпроводной линии. Микропрограмма последовательно м н ет на единицу код в регистре 13. По этому коду переключаетс  коммутатор 2, через который к .устройству подключаетс  одно из ВУ. Таким образом происходит последовательный опрос каждого из ВУ, от которы в устройство передаютс  байты состо ний. Эти байты записываютс  в блок в котором выделены фиксированные   и дл  данных о состо нии каждого ВУ. реобразовани  кодов из последователього в параллельный при передаче из У в устройство и из параллельного в последовательный при передаче из стройства в ВУ производитс  в обратимом преобразователе 3. Из устройства в ВУ передаютс  байты данных и команды. Из ВУ в устройство передаютс  данные и байты состо ни . В режиме опроса из ВУ в ответ на команду Запрос передаетс  байт состо ни , в котором содержатс  данные о.готовности ВУ к работе и биты Внм (внимание) и Ком Xкоманда) . Эти биты одновременно не могут иметь единичного значени . Если бит Внм равен единице, то из ВУ поступают дополнительные байты, которые содержат данные дл  уточненного состо ни  и которое записываетс  в блок 12. Одновременно выдаетс  сигнал на включение микропрограммы установки св зи с ЭВМ. : Если бит Ком равен единице, то из ВУ передаютс  также дополнительные байты, в первом из которых содержитс  код-команды и адрес ВУ, к которому она относитс . Например, если поступила команда Запись, то это означает, что информаци  из данного ВУ должна переписатьс  в ВУ, адрес кот.оррго указан в байте с .командой . Следующие байты содержат начальный адрес ЗУ, в которое, должна записатьс  передаваема  информаци  или откуда должны быть считаны данные . Если биты Внм равны нулю , то следующие байты состо ни  из ВУ не передаютс . Обмен данными между блоками внутри устройства производитс  по общей 9-битовой-магистрали (шине) , причем 8 бит служат дл  передачи. данных и 1 бит - дл  контрольного разр да. Контроль по четности производитс  в обратимом преобразователе 3 и в блоке 12. I . В байтах состо ни , поступающих из ВУ, производитс  анализ наличи  требовани  на обслуживание ЭВМ. При по влении такого требовани , которое расшифровываетс  в дешифраторе 5, прекращаетс  опрос ВУ, в регистре 13 фиксируетс  адрес данного ВУ и запускаетс  микропрограмма подключени  к ЭВМ по запросу абонента. В узле 10 микропрограммой формируетс  последовательность байтов данных команд, состо ни  и адресов в соответствии с требовани ми.на конткретный интерфейс ввода-вывода ЭВМ, дл  реализации протокола которого в ПЗУ 11 хра- нифс  микропрограмма. Далее дл  прирарассматриваетс  интерфейс ЕС КВМ.

Если требование на подключение ВУ происходит по инициативе ЭВМ, то в дешифраторе 15 в соответствии со стадартом на интерфейсе ввода и вывода в последовательности начальной выборки расшифровываетс  и опознаетс  адрее устройства ( старшие разр ды адраса ВУ). Если код в регистре 14 разрешает работу устройства с ЭВМ (нет битов Зан то и т.п.)то через дешифратор 5 устанавливаетс  начальный ,aдpeJg микропрограммы св зи с ЭВМ по инициативе канала.

Если в момент выдачи требовани  абонента канал ЭВМ начинает выборку устройства, то выдаетс  байт состо ни  с идентификатором Зан то.

Выполнение команд ЭВМ производитс  также под управлением микропрограммы . Поэтому к устройству могут подключатьс  различные ВУ, у которых разный алгоритм выполнени  команд . При этом должно быть только обеспечено йаличие соответствующих программ в ПЗУ 11, выход на которые обеспечиваетс  в соответстви с адресом ВУ и кодом команды, котора  расшифровываетс  узлом 10.

При этом дл  установлени  св зи ЭВМ с соответствующим ВУ, расшифровки команды, а также дл  выполнени  некоторых команд (холостой ход, уточнить состо ние и т.д. не происходит потери времени на получение информации из ВУ. Все необходимые данные в этих случа х формируютс  непосредственно микро программой с использованием байтов состо ни , записанных в блоке 12.

Обмен данными между ЭВМ и ВУ в соответствии с выполн емой командой (запись, чтение, и т.д.) или между двум  ЗУ в соответствии с поступившими от ВУ байтами состо ни  (в байтах состо ни  поступает адрес ВУ и указание на передачу ему или получение от него информации | проводитс  под управлением микропрограммы через блок 12. Дл  повышени  скорости передачи по линии св зи обмен производитс  блоками данных (например, по 32 или 64 бaйтa Ответный сигнал, подтверждающий . прием данных,поступает только после передачи всего блока в байте соето ни  от ВУ при команде Запись или от устройства сопр жени  при команде Чтение. Внутри блока данны байты передаютс  друг за другом без интервалов. Дл  определени  конца передаваемого массива данных, который может законнктьс  раньше конца блока данных, передаетс  специальный байт, код которого определ ет последний байт в массиве. Запись (и сочетание) информации из ЭВМ в блок 12 ведетс  асинхронно, а передача из блока 12 к ВУ (запись от ВУ.,в блок 12 ) - синхронно. Генератор 4- формирует последовательность тактовых сигналов и синхронизирует работу всех блоков устройства.

При реализации данного устройства , обеспечивающего подключение ВУ к каналу ЕС ЭВМ, необходимо обращать особое внимание на-быстродействие установки св зи с ЭВМ, так как начальна  выборка устройства должна выполн тьс  менее чем за 32 МКС (требование канала ЕС

ЭВМ;.

Быстродействие устройства достигаетс  выбором оптимального формата микрокоманды и системы обмена данными ..

В качестве примера приводитс  описание формата микрокоманд, кодов микроопераций и форматов байтов состо ни  дл  конкретного устройства и пример микропрограммы, реализующей нач аль ную выборку.

В результате анализа алгоритмов выполнени  указанных функций установлено , что количество операций, выполн емых устр©йством может быть ограничено простейшими операци ми, а объем пам ти дл  записи всех микропрограмм не превышает 15 Кслов. Дл  одной микропрограммы в основном достаочно 64 микрокоманды. Кроме этого дл  увеличени  быстродействи  необходимо обеспечить выдачу на АЛУ 9 двух операндов в одном цикле. Поэтом выбрана система двухадресных команд Гибкость переходов в микропрограмме в зависимости от различных условий, обеспечиваетс  наличием в микрокоманде двух полей признаков, определ ющих услови  установки двух младших разр дов адреса следующей микрокоманды .

В рассматриваемом примере длина микрокоманды составл ет 24 бита. Дл  контрол  по четности добавл етс  еще два контрольных .бита.

Все микрокоманды дел тс  .на п ть форматов, которые определ ютс  старшими разр дами Команды: код первого формата - 1, второго - 01, третьего - О01,четвертого - 0001, и п того - 0000. Команды первого формата позвол ют записать восьмибитовую .константу в регистр, команды второго формата предназначены дл  выполнени  арифметических операций над числами записанными в регистрах, а команды третьего формата обеспечивают пересылку данных между регистрами. Переходы в программе выполн ютс  с помощью команд четвертого формата, а команды п того формата используютс  при обращении к блоку 12. Назначение разр дов в микрокомандах приведено в табл.1.

1,2,3,5 1,2,3,4,5

1,2,3,4,5 1,2,.3,4,5

5-16

5

микрокоманды

Признак источника условий установки младших разр дов адреса следующей микрокоманды

Услови  установки предпоследнего разр да.адреса следующей микрокоманды

Услови  установки последнего /младшего Разр да адреса следующей микрокоманды

Признак услови  перехода О-адрес микрокс и1аыды определ етс  разр дами 5-16 1-адрес микрокоманды записан в регистре, адрес которого указан разр дами 5-8

Адрес следующей микрокоманды . М

6-считывание из ЗУ 1-запись в ЗУ

Во врем  обращени  к блоку 12 запрещаетс  обращение к ПЗУ 11. Таким образе, цикл обращени  к блоку 12 и цикл,выполнени  микрокоман .ды могут быть различными.

Группа регистров 8 состоит из 32 регистров по 8 бит кг1ждый. Все регистры разбиты на две группы - блок А и блок В, KOTO{xje имеют независимую адресацию.

В АЛУ 9 выполн ютс  операции над числами, записанными в регистрах блока А и блока В. Результат операции остаетс  в регистре результата АЛУ 9, если бит признака Р-1, или переписываютс  в -регистр, адрес которого задаетс  кодом А в микрокоманде , если .

В общем виде адресаци  микропрограмм осуществл етс  следующим oepasoMt

Кажда  выбранна  микрокоманда содер жит адрес следующей микрокоманды, состо щий из посто нной и переменной части. Посто нна  часть дает пр мое значение битов адреса следующей микрокоманды, а переменна  часть описывает услови  формировани  младших битов адреса.i

Два самых младших бита адреса микрокоманды определ ютс  по значению указываемого признака, т.е. если признак или условие выполн етс , то бит устанавливаетс  в 1, и наоборот, если условие не выполн етс , то в 0. 5

Таким образом, имеетс  возможность установить в зависимости от условий один из четырех адресов дл  следующей микрокоманды.

Услови  определени  младших разр -10 дов .адреса следующей микрокоманды определ ютс  кодированием битов байта управлени  К или байта на шине данных, если выполн етс  микрокоманда пересылки,

Список признаков и условий перехода приведен в табл.2.

Пол  ПС и ПМ вместе с битом признака источника условий дают возможность закодировать до 16 условий перехода. Например, значение пол  010 и наличие

После включени  питани  в регистр адреса микрокоманд (РАМ) узла 10 . аппаратно заноситс  адрес первой микро- команды подпрограммы начального сброса , котора  выполн ет общий сброс и контрольный тест. Если тест закончилс  успешно, производитс  переход к подпрограмме опроса ВУ, котора  60 циклически опрашивает ВУ и записывает их состо ни  в фиксированные  чейки блока 12. Работа подпрограммы опроса останавливаетс  при прерывании , которое происходит при эыбор- 65

признака источника условий определ ет услови  установки младшего разр да адреса следующей микрокоманды при по влении сигнала переполнени  на выходе АЛУ 9. Если есть переполнение, то младший разр д адреса устанавливаетс  в 1, а если нет - то в 0. Если код в поле условий равен 000 или 001, то соответствующий- разр д.адреса (последний или предпоследний) устанавливаетс  соответственно в О или 1

без проверки каких-либо условий. I

Микрокоманды форматов 1,2,3,5 позвол ют адресовать следующую микрокоманду в блоке из 64 микрокоманд, а дл  адресации микрокоманды, не вход щей в текущий блок, используетс  микрокоманда четвертого формата, обеспечивающа  полную адресацию пам ти микрокоманд с максимальным объемом 16 Кслов.

ке устройства от канала узлом сравлени  адресов. Суть прерывани  состоит в установке в РАМ адреса первой микрокоманды подпрограммы работы с каналом . После окончани  цепочки команд подпрограмма работы с каналом возвращаетс  к подпрограмме опроса ВУ. Дл  примера рассмотрим часть . подпрограммы работы с каналом, описывающую процесс начальной выборки. Обо.значени  и названи  сигналов привод тс  в соответствии с ОСТ4 ГО, 304.000 ред. 1-73.

Таблица 3

ОООК

Переход

Рг14 РГЗ

0010

ООН 0012

ООН

Переход

Адреса микрокоманд привод тс  в шестнадцатиричном коде Таким образом, использование данного устройства дл  сопр жени  ЭВМ с графическим дисплеем позволит вьще лить устройство сопр жени  в отдельную конструкцию, расположенную вблизи ЭВМ, а ЗУ регенерации изобретени  приблизить к индикатору (экранному пульту Ь удаленному от ЭВМ на значительное рассто ние 1000-2000 м ). При этом создаютс  более комфортабельные услови  дл  работы оператора , упрощаетс  эксплуатаци  графического диспле  и уменьшаетс  общий (суквларный) объем оборудовани . По данньм эскизной проработки пре лагаемое устройство сопр жени  обеспечит скорость обмена с ЭВМ пор дка 400-500 Кбайт/с, что превышает в 4 и более раз скорости известных устройств, от которых ВУ находитс 

Переход к программе опроса ВУ

Запись кода команды из ШИН-К в РГЗ

Есть ошибка по четности Нет ошибки по четности

Переход ка окончание св зи по ошибке на таких же рассто ни х. Полученные скорости обмена обеспечивают возможность подключени  устройства к селекторному каналу ЭВМ и сокращени  .при этетл количества скоростных каналов св зи по сравнению с известным устройством , так как предлагаемое устройство предусматривает только одну скоростную линию св зи. Структура предлагаемогоустройства позвол ет легко реализовать его на . серийных СИС и ВИС. В предлагаемом устройстве, благодар  ксмплексному решению вопросов оптимизаци  формата команд и данных и св занной с этим схемной реализацией , достигнута универсальна  схема с регул рной структурой, что, кроме уменьшени  объема, облегчает. отладку и эксплуатацию устройства.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ С ВНЕШНИМИ . УСТРОЙСТВАМИ, содержащее приемопередаточный блок', первая группа, входов-выходов которого является группой входов-выходов устройства, обратимый преобразователь параллельного кода в последовательный, соединенный первым: входом- выходом с первым входом дешифратора и через магистраль с первым входом-выходом блока связи с каналом ввода/вывода и входом-выходом блока управления г тактовый вход которого подключен к первому выходу генератора импульсов, а вход команд - к выходу дешифратора/ вторым входом соединенного с выходом блока связи с каналом ввода/ вывода, второй вход-выход которого является входом-выходом устройства, отличающееся тем,что, с целью.повышения быстродействия устройства, в него введены коммутатор, регистр адреса и блок буферной памяти, причем управляющий выход блока управления соединен с входом блока буферной памяти, входвыход которого соединен через магистраль с входом-выходом блока управления и первым входом регистра адреса, второй вход которого подключен к второму входу дешифратора, а выход - к адресному входу коммутатора, группа входов-выходов коммутатора соединена с второй группой входоввыходов , приемо-передаточного блока, вход-выход - с вторым входом-выходом обратимого преобразователя параллельного кода в последовательный, вход которого подключен к второму выходу генератора импульсов. _

   Q '