SU1322301A1

SU1322301A1 - Устройство дл обмена информацией с общей шиной

Info

Publication number: SU1322301A1
Application number: SU843788430A
Authority: SU
Inventors: Александр Алексеевич Снегирев; Марк Иосифович Володарский
Original assignee: Институт Электронных Управляющих Машин
Priority date: 1984-09-06
Filing date: 1984-09-06
Publication date: 1987-07-07

Abstract

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано при-построении высокоскоростных информационно-вычислительных систем на основе цифровой вычислительной машины (ЦВМ) с общей шиной, в которых дл достижени необходимой пропускной способности информационных трактов св зи с периферийными устройi (Л

Description

13

ствамн требуетс обеспечение режима пр мого доступа к пам ти. Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечени пр мого доступа к пам ти дл разнотипных внешних устройств . Устройство содержит блок 12 приемопередатчиков данных общей ши

ны, блок 13 приемопередатчиков адреса общей шины, блок 1А приемопередатчиков управлени и синхронизации

Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано при построении высокоскоростных информационно-вычислительных систем на основе цифровой вычислительной машины (ЦВМ) с общей шиной, в которых дл достижени необходимой пропускной способности информационных трактов св зи с периферийными устройствами требуетс обеспечение режима пр мого доступа к пам ти.

Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечени режим пр мого доступа к пам ти дл разнотипных внешних устройств как с периферийным устройством, подклклченным к внешней магистрали, так и между периферийными устройствами, подключенными по программному каналу непосредственно к общей шине ЦВМ.

На фиг, 1 показана структура информационно-измерительной системы на основе ЦВМ с общей шиной с канало пр мого дocтyпa на фиг. 2 - структурна схема устройства дл обмена информацией с общей шинойjна фиг.З - функциональна схема блока микропрограммного управлени ; на фиг.4 - функциональна схема блока захвата общей шины; на фиг. 5 - функциональна схема блока хранени констант и задани режимовj на фиг. 6-9 - диаграмма алгоритма работы блока микропрограммного управлени ;на фиг.10 - диаграмма алгоритма работы блока захвата общей шины.

Устройство содержит центральный процессор 1, оперативную пам ть 2,

общей гаины, дешифратор 15 адреса, блок 16 хранени констант и задани режима, счетчик 17, регистр 18, блок 19 мультиплексоров, блок 20 приемопередатчиков данных внешней магистрали , блок 21 приемопередатчиков синхронизации и запросов внешней магистрали , блок 22 микропрограммного управлени , блок 23 захвата общей шины,мультиплексор 24 старших разр дов адреса, генератор 25 импульсов. 10 ил.

fO

f5

рс

0

периферийное устройство 3, подключенное к общей шине ЦВМ по программному каналу, периферийное устройство 4, подключенное к внешней магистрали, устройство 5 дл обмена информацией с общей шиной, линию 6 передачи данных общей шины, линию 7 передачи адреса , линию 8 передачи сигналов управлени и синхронизации, линию 9 передачи данных внешней магистрали, линию 10 передачи сигналов синхронизации , линию 11 запросов, блок 12 приемопередатчиков данных общей шины , блок 13 приемопередатчиков адреса общей шины, блок 14 приемопередатчиков управлени и синхронизации общей шины, дешифратор 15 адреса, блок 16 хранени констант и задани режимов, счетчик 17, регистр 18, блок 19 мультиплексоров, блок 20 приемопередатчиков данных внешней магистрали , блок 21 приемопередатчиков синхронизации и запросов внешней магистрапи, блок 22 микропрограммного управлени , блок 23 захвата обшей шины, мультиплексор 24 старших разр дов адреса, генератор 25 импульсов , внутреннюю двунаправленную магистраль 26 данных, линии 27 выхода приемопередатчиков адреса 13, выход 28 линии приемопередатчиков управлени и синхронизации 14, линию 29 выхода дешифратора 15 адреса, линию 30 переноса счетчика 17, линию 31 управлени приемопередатчиками данных общей шины 12, линии 32 управлени приемопередатчиками 13 адреса, линии 33 адреса и управлени блоком 16, линии 34 стробировани и счета счет-j

инка 17, линии 35 стробиропани регистра 18, линии 36 управлени блоко 19 мультиплексоров, линии 37 управлени приемопередатчиками данн1,1х внешней магистрали 2U, линию 38 ло- гического услови блока 22, линии 39 требовани режима, линии 40 логического услови блока 22, информационный выхоп 41 счетчика 17. информационный выход 42 регистра 18,выход 43 блока 22, линии 44 управлени мультиплексором старших разр дов адреса 24, выход 45 мультиплексора старших разр дов адреса 24, линии 46 и 47 св зи блока 22 и блока 23, линии 48 св зи блока 22 и приемопередатчиков 14, линии 49 св зи блока 23 и приемопередатчиков |4, выход 50 генератора 25 импульсов, линии 51 св зи блока 22 и приемопередатчиков

21,узел 52 посто нной пам ти блока

22,регистр 53 блока 22, дешифратор 54 блока 22, узел 55 посто нной пам ти блока 22, регистр 56 блока 23, дешифратор 57 блока 23, группу ре- гистров 58 блока 18, мультиплексор

59 блока 16, дешифратор 60 блока 16.

Устройство 5 обеспечивает два основных вида информационного обмена в режиме пр мого доступа к пам ти: между оперативной пам тью 2 и пери- ферийньм устройством 4 и между оперативной пам тью 2 и периферийным устройством 3.

Шина синхронизации и запросов внешней магистрали включает строб - от устройства 5 к периферийному устройству 4, строб - от периферийного устройства 4 к устройству 5, запрос

от периферийного устройства 4. I

Дл выполнени операций передачи

данных в блоке 16 хранени констант и задани режимов имеютс : регистр управлени и состо ни , регистр адреса источника, регистр адреса приемника , регистр счета слов. Все они хран тс ;, в группе регистров 58.

В регистре управлени и состо ни имеютс следующие разр ды управлени режимов обмена: разр ды расширени адреса источника и приемника разрешение обмена по внешней магистрали, управление направлением передачи данных по внешней магистрали; разре- шение модификации адресов источника и приемника после выполнени передач одного слова, разрешение прерывани , установка режима синхронизации - ли

5 0

5

0

5

0

,

5

0

бо от периферн1 ного устройства, либо от устройства 5, запуск устройства 5. Кроме того, регистр управлени и состо ни содержит разр ды состо ни признаков режима.

Дл запуска устройства 5 необходимо выполнить программную загрузку адресуемых регистров, причем последним должен загружатьс регистр управлени и состо ни , в котором кроме необходимых разр дов режима устанавливаетс разр д запуска канала, перевод щий устройство 5 в активное состо ние.

Программное обращение к адресуемым регистрам устройства 5 выполн етс следующим образом.

Дл вьтолнени операции записи в адресуемый регистр процессор 1 выставл ет адрес регистра, к которому выполн етс обращение, данные, записываемые в регистр, - код операции записи и сигнал синхронизации. В исходном состо нии блоки приемопередатчиков 13 и 14 открыты на прием сигналов с линий общей шины. Адрес и сигнал синхронизации, принимаемые соответствующими блоком приемопередатчиков , по лини м 27 и 28 поступают на вход дешифратора 15 адреса. Код операции по лини м 38 передаетс в блок 23 микропрограммного управлени 22. При совпадении принимаемого адреса с одним из адресов общей шины, присвоенных адресуемым регистрам устройства 5, дешифратор 15 адреса передает в блок 22 микропрограммного управлени сигнал, запускающий в нем выполнение операции, и внутренний адрес регистра, к которому производитс обращение. Блок 22 микропрограммного управлени открывает приемопередатчики 12 данных общей шины на прием и данные с линий 6 передаютс на внутреннюю двунаправленную магистраль 26 данных. В блок 16 хранени констант и задани режимов по лини м 33 блок 22 микропрограммного управлени передает внутренний адрес соответствукмце- го адресуемого регистра и сигнал записи , по которым дешифратор 60 формирует нужный сигнал записи в соответствующий регистр 58. Затем блок 22 передает на линии 48 ответный сигнал синхронизации, который через блок 14 приемопередатчиков и линии 8 поступает в процессор 1. Прин в

этот сигнал процессор 1 заканчивает операцию по общей шине.

При выполнении операции чтени адресуемого регистра процессор 1 выставл ет на линии 7 адрес, на линии 8 - код операции чтени и сигнал синхронизации. После срабатывани дешифратора 15 адреса и запуска блока 22 последний передает в блок 16 хранени констант и задани режимов внутренний адрес регистра и команду чтени и открывает блок 12 приемопередатчиков данных общей шины на передачу . Данные из блока 16 хранени констант и задани режимов через внутреннкио двунаправленную магистрал 26 данных и блок 12 приемопередатчиков передаютс в линии 6 данных общей шины. Затем блок 22 микропрограммного управлени выдает на линии 48 ответный сигнал .синхронизации, поступающий через блок 14 приемопередатчиков и линии 8 в процессор 1. По этому сигналу процессор 1 принимает данные с линий 6 и затем снимает сигнал с линий общей шины, заканчива операцию. После запуска устройства 5 - программной загрузки адресуемых регистров, и установки разр да запуска канала в регистре управлени и состо ни , а также получени устройством 5 сигнала запроса от периферийного устройства 3 либо 4 в случае работы в режиме синхронизации от периферийного устройства блок 22 сигналом по линий 47 включает блок 23 дл выполнени операции захвата общей шины. В случае установки в регистре управлени и состо ни разр да режима синхронизации от канала блок 22 включает блок 23 сразу после программной установки разр да запуска канала в регистре управлени и состо ни . Операци захвата общей шины выполн етс по следующему алгоритму. Блок 23 выставл ет на линии 49 и далее через блок 14 приемопередатчиков в линии 8 сигнал запроса пр мого доступа. В ответ процессор 1 выставл ет сигнал разрешени пр мого доступа, который через блок приемопередатчиков и линии 39 поступает в блок 23. Блок 23 снимает запрос пр мого доступа и выставл ет сигнал подтверждени выбора, по которому процессор 1 снимает сигнал разрешени пр мого доступа.

23016

Между двум устройствами, подклю- чанными к общей шине, в режиме пр мого доступа к пам ти устройство 5 передает одно слово данных за два 5 цикла обмена данными по общей шине. В первом цикле устройство 5 выполн ет чтение данных по адресу общей ши

5

0

5

0

5

0

5

ны, хранимому в регистре адреса источника , во втором - запись этих данных по адресу из регистра адреса приемника. Дл временного хранени данных используетс буферный регистр данных - один из регистров 58 блока 16.

Указанные операции выполн ютс следующим образом.

По сигналам блока 22 содержимое регистра управлени и состо ни и регистра адреса источника переписываютс из блока 16 соответственно в регистр 18 и счетчик 17. Дл зтого блок 22 по лини м 33 передает в блок 16 адрес выбранного регистра и команду чтени . Далее блок 22 выдает в регистр 18 или счетчик 17 сигнал записи. Данные из блока 16 в регистр 18 или счетчик 17 передаютс по внутренней двунаправленной магистрали 26 Q данных. Затем на выход мультиплексора

24 старших разр дов адреса переда- ютс разр ды расширени адреса источника из регистра управлени и состо ни записанного в регистр 18. Блок 13 приемопередатчиков открываетс на передачу и в общую шину на линии

7выдаетс адрес. Через линии 48 и блок 14 приемопередатчиков на линии

8общей шины блок 22 передает код операции чтени и затем сигнал синхронизации . После получени ответного сигнала синхронизации, поступающего через блок 14 приемопередатчиков и линии 38 в блок 22, свидетельствующего о выполнении операции адресуемым по общей шине устройством и наличии данных на лини х 6 блок 22 микропрограммного управлени открывает блок

12 приемопередатчиков на прием, выдает адрес буферного регистра данных и команду записи в блок 16. В результате , данные с линий 6 через блок 12 приемопередатчиков и внутреннюю двунаправленную магистраль 26 данных занос тс в буферный регистр данных блока 16. Дл завершени первого цикла блок 22 снимает с линий общей шины сигнал синхронизации, код операции и адрес. Далее по сигналам

5ло 2.2 из блока 16 в счетчик 17 заноситс содержимое регистра адреса приемника. На выход мультиплексора 24 старших разр дов адреса из регистра 18 выбираютс разр ды расширени адреса приемника. Блок 22 выдает в блок 16 адрес буферного регистра данных .и команду чтени , открывает на передачу приемопередатчики 12 данных общей шины и 13 адреса, передает через приемопередатчики 14 на линии 8 общей шины код операции записи и сигнал синхронизации. После получени ответного сигнала синхронизации от адресованного устройства блок 22 завершает операцию общей шины.

При выполнении устройством 5 операций передачи данных по общей шине блок 22 контролирует врем между выставлением сигнала синхронизации и приемом ответн ого сигнала синхронизации . В случае отсутстви ответного сигнала синхронизации в течение заранее определенного промежутка времени в блоке 22 микропрограммного управлени фиксируетс ошибка тайм- аута.

В случае установки в регистре управлени и состо ни разр да разрешени работы с внешней магистралью устройство 5 организует в режиме пр мого доступа к пам ти обмен т1фор- мацией между периферийным устройством 4, подключены к внешней магистрали, и устройством, подключенным к общей шине, либо оперативной пам тью 2, либо периферийным устройством 3. Направление передачи определ етс в зависимости от состо ни соответствующего разр да регистра управлени и состо ни , хранимого в регистре 18.

При выполнении операции записи данных из устройства, подключенного к общей шине в периферийное устройст- во 4, сначала как и при организации обмена между двум устройствами, подключенными к общей шине, выполн етс операци чтени данных по адресу источника с загрузкой их в буфер данных блока 16. Затем, после окончани операции по общей шине, блок 22 выдает в блок 16 адрес буфера данных и команду чтени , открывает на передачу приемопередатчики 20 данных внешней магистрали и выдает сигнал- строб 1 на линии 10 синхронизации внешней магистрали. После приема данных периферийное устройство 4 выдает

на линии 10 ответный сигнал-строб, поступающий через блок 21 приемопередатчиков и линии 40 в блок 22. По этому сигналу блок 22 микропрограммного управлени заканчивает операци внешней магистрали, а затем модифицирует содержимое регистра счета сглов.

При вьшолнении передачи данных из периферийного устройства 4 в устройство , подключенное к общей шине посл вьшолнени операции захвата общей шины, блок 22 через линии 51 и блок 21 приемопередатчиков передает в линии 10 сигнал-строб, разрешающий периферийному устройству 4 выдачу данных на линии 9, Периферийное устройство 4 сопровождает выдачу данных ответным сигналом-строб 2, поступающим по лини м 10 через блок 21 приемопередатчиков и линии 40 в блок 22. По этому сигналу блок 22 открывает на прием блок 20 приемопередатчиков и выдает в блок 16 адрес буфера данных и команд записи. В результате данные из периферийного устройства 4 занос тс в буфер данных блок 16, как и при передаче данных между двум устройствами, подключенными к общей шине, данные из буфера данных блока 16 записываютс по адресу приемника на общей шине. Одновременно , дл окончани операции по внешней магистрали, блок 22 снимает сигнал синхронизации строб 1, выдававшийс через линии 51 и приемопередатчики 21 на линии 10 передачи сигналов синхронизации внешней магистрали .- После окончани операции передачи данных по сигналам .блока 22 модифицируетс содержимое регистра счета слов в блоке 16.

Завершение процедуры передачи массива слов, как при информационном обмене между оперативной пам тью 2 и периферийным устройством 3, так и при информационном обмене между оперативной пам тью 2 и периферийньм устройством 4, -выполн етс одинаково . I-

Особенностью реализации блоков микропрограммного управлени 22 и захвата общей шины 23 вл етс их построение на основе узлов 52 и 55 посто нной пам ти, регистров 53 и 56 и дешифраторов 54 и 57. Каждой комбинации выходных сигналов соответствуют свои коды текущего состо ни блоков, хранимые в регистрах 53 и 56

Преобразование кодов текущего состо ни блоков в набор выходных сигналов осуществл етс дешифраторами 54 и 57, удобной формой реализации которых вл етс исполнение в виде узлов посто нной пам ти, в чейках которых с адресами, соответствующими кодам состо ни блоков, хран тс кодовые наборы выходных сигналов. Узлы 52 и 55 посто нной пам ти фор- мируют коды следующего состо ни блоков в зависимости от кода текущего состо ни и входных сигналов. Код текущего состо ни и входные сигналы вл ютс адресом чейки, в которой записан код следующего состо ни блока. Код следующего состо ни блока, выбранный из узла посто нной пам ти, подаетс на вход регистра и записываетс в него тактовым игшульсом по линии 50 от генератора 25. Таким образом, смена текущих состо ний блоков и, соответственно, комбинаций выходных сигналов осуществл етс с частотой следовани такто- вых импульсов генератора 25. При реализации условного перехода состо ни блока повтор ютс до прихода анализируемого сигнала, после чего по ближайшему синхроимпульсу блок переходит в новое состо ние.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл обмена информацией с общей шиной, содержащее блок приемопередатчиков данных общей шины , блок приемопередатчиков адреса общей шины, блок приемопередатчиков управлени и синхронизации общей шины , дешифратор адреса, счетчик, регистр , блок мультиплексоров, блок приемопередатчиков данных внешней магистрали, блок приемопередатчиков

синхронизации и запросов внешней ма- .- мультиплексоров, управл ющим входом

гистрали, блок микропрограммного управлени , блок захвата общей шины, генератор импульсов, причем магистральные входы-выходы блока приемопередатчиков данных общей шины вл ютс входами-выходами устройства рд подключени к общей шине данных, магистральные входы-выходы блока при емопередатчиков данных внешней магистрали вл ютс входами-выходами устройства дл подключени к магистрали данных внешних устройств, магистральные входы-выходы блока приемопередатчиков адреса общей шины в50

55

блока приемопередатчиков данных внеш ней магистрали, управл ющим входом блока приемопередатчиков синхронизации и запросов внешней магистрали и первым входом требовани режима блок захвата общей шины, второй вход требовани режима которого соединен с третьим выходом блока приемопередатчиков управлени и синхронизации общей шины, а второй выход блока захвата общей шины соединен с вторым управл ющим входом блока приемопередатчиков управлени и синхронизации общей шины, информационный выход

5 0 0

5

0

л ютс входами-выходами устройства дл подключени к общей шине адреса, магистральные входы-выходы блока приемопередатчиков управлени и синхронизации общей шины вл ютс входами-выходами устройства дл подключени к общей шине управлени и синхронизации, магистральные входы- вькоды блока приемопередатчиков синхронизации и запросов внешней магистрали вл ютс входами-выходами устройства дл подключени к шинам синхронизации и запроса внешних устройств , выходы блока приемопередатчиков адреса общей шины соединены с информационными входами дешифратора адреса, стробирующий вход которого соединен с первым выходом блока приемопередатчиков управлени и синхронизации общей шины, выход дешифратора адреса соединен с первым входом логического услови блока микропрограммного управлени , с второго по шестой,входы логического услови которого соединены соответственно с выходом переноса счетчика, информационным выходом регистра, первым выходом запроса блока захвата общей шины, вторым выходом блока приемопередатчиков управлени и синхронизации общей шины и выходом блока приемопередатчиков синхронизации и запросов внешней магистрали, выходы с первого по дев тый блока микропрограммного управлени соединены соответственно с с управл ющими входами блока приемопередатчиков данных общей шины, блока адреса общей шины, первым управл к цим входом блока приемопередатчиков управлени и синхронизации общей шины, входом стробировани и счета счетчика , входом стробировани регистра, первым информационным входом блока

0

5

блока приемопередатчиков данных внешней магистрали, управл ющим входом блока приемопередатчиков синхронизации и запросов внешней магистрали и первым входом требовани режима блока захвата общей шины, второй вход требовани режима которого соединен с третьим выходом блока приемопередатчиков управлени и синхронизации общей шины, а второй выход блока захвата общей шины соединен с вторым управл ющим входом блока приемопередатчиков управлени и синхронизации общей шины, информационный выход

II 1 счетчика соединен с первым информационным входом блока приемопередатчиков адреса общей шины, выход генератора импульсов соединен с входами синхронизации блоков микро- программного управлени и захвата общей шины, отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей за счет обеспечени режима пр мого доступа к пам т дл разнотипных внешних устройств, в него введены мультиплексор старших разр дов адреса, блок хранени констант и задани режимов, информационный вход-выход блока приемопередатчиков данных общей шины соединен внутренней двунаправленной магистралью данных с информационным входом выходом блока хранени констант и задани режимов, с информационными

входами-выходами блока приемопередатчиков данных внешней магистрали, с

5J

.J

12

кодовыми входами счетчика и регистра и с выходом блока мультиплексоров, информационные входы мультиплексора старших разр дов адреса и второй информационный вход блока мультиплексоров подключены к информационному выходу регистра, а дес тый, одиннадцатый и двенадцатый выходы блока микропрограммного,- управлени соединены соответственно с входом записи/ чтени блока хранени констант и задани режима, управл ющими входами мультиплексора старших разр дов адреса и блока мультиплексоров, информационный выход счетчика подключен к третьему информационному входу блока мультиплексоров, а выход мультиплексора старших разр дов адреса подсоединен к второму ин формациоиному входу блока приемопередатчика ны.

адреса обшей ши

/

58

33

«J

Фиг.

Фиг

59

/

5

/

60

нет

ва

Запись аореса источника из tS в 17

Выдать адрес из и на /IUHUU 7

Запись данных с линий 26 в 16

Выдать сигна/1 синхронизации на линии в

Запись ванных е линий I t влок №

сн ть сигнал еинхроми- заииа е линии t

fut. S

Запись аореса асточни- /га из tS в 17

Htm

Iettatmb еврее а t7 на линии 7

Сваврминое 17 ytti наг

вывать futfHu син л низании на линии

CioepmuHoe 17 зеписать 6 /6

Saauct авреса приенним из 16 в 17

I вывать аарес us 17 на линии Г

бывать сигнал сит заиии на линии 9

Сн ть сигнал с линий Л

бывать данные из 16 на линии I

9utt

Выдать сигнал синхро- низациш на /IUHUU. 10

Выдать сигнал синхронизации на линии Ю

- Т тбетный. саг Оустант/1

Оа

Запись данных с мний 9 б 6/IOK 16

сн ть сигна/г синхронизации с линии 10

±

Запись аОреса приепника из 16 в 17

1

Выдать адрес из /7 на /lu- нии 7 и данные из 16 на 6

да

I

Выдать сигна/1 синхронизации на /tUHUu 8

±

Сн ть сигналы с линий 6. 7, в. Ю

CooepfKUfioe 17убе/1ичить на 2

Запись из 17 б 1в

±

запись о 17 из 10 регистра счёта c/iob

Содержимое 17 у5е/1ичить на 1

Запись из 17 о 10 регистра счета с/юб

На /IUHUU 3

ЗКП О

запись б 16 РУС

о

На линии 5 ЗКП О Ошибка 1 Запись б 16 РУС

аг.9

( начало 3

ЗПй - сигнал запроса пр ного доступа РПД-сиена/1 разрешени пр мого доступа ПВб -сигнал подтбертдени бь борки ЗЛН - сигнал зан тости offiueu шины ЗП - cutHu/t запроса прврыОани РП-сигнал разрешений прерыбани

. it

Редактор Г.Волкова

Составитель Г.Стернин

Техред И.Попович Корректор С.Черни

Заказ 2866/46Тираж 672Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4