SU1702378A1 - Устройство дл обмена информацией - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  сопр жени  между собой абонентов и ЭВМ, вход щих в состав вычислительного комплекса , работающего в реальном масштабе времени. Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  и увеличение производительности. Устройство содержит счетчик, стек регистров адреса, блок адресации пам ти микрокоманд, блок пам ти микрокоманд, регистр микрокоманд, блоки сопр жени , стек регистров уровн  приоритета , тактовый генератор, блок приоритета, блок регистров данных, мультиплексор управлени , дешифратор, блок управлени , блок обработки очс эе.ей, блок регистров адреса, мультиплексор признаков результата , стек регистров признаков результата, блок оперативной пам ти, мультиплексор адреса, регистр признаков результата, мультиплексор данных. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  сопр жени  между собой ЭВМ и абонентов, вход щих в состав вычислительного комплекса (В К), работающего в реальном масштабе времени.

Цель изобретени  - расширение области применени  устройства за счет использовани  его в ВК реального времени и повышение производительности.

На фиг.1, 2 приведена функциональна  схема устройства; на фиг.З - блок адресации пам ти микропрограмм; на фиг.4 - блок приоритета; на фиг.5 - блок управлени ; на фиг.6 - блок обработки очередей; на фиг.7 - блок сопр жени .

Устройство содержит счетчик 1, стек 2 регистров адреса (микрокоманд), блок 3 адресации пам ти микрокоманд, блок 4 пам ти микрокоманд, регистр 5 микрокоманд, блоки 6i - 6м сопр жени , стек 7 регистров уровн  приоритета, тактовый генератор 8, блок 9 приоритета, блок 10 регистров данных , мультиплексор 11 управлени , дешифратор 12, блок 13 управлени  блок 14 обработки очередей, блок 15 регистров адреса , мультиплексор 16 признаков результата , стек 17 регистров признаков результата, блок 18 оперативной пам ти, мультиплексор 19 адреса, регистр 20 признаков результата, мультиплексор 21 данных , входные шины 22i - 22М, 23i - 23 м, выходные шины 24i - 24М, 25i - 25м управл ющих и информационных сигналов, внутренние шины 26 признаков результата, 27 микропрограммного управлени , 28 данVJ

О

КЗ

ы

X 00

них, 29 уровн  приоритета, 30 тактового сигнала устройства, шины 31 запросов прерывани , разрешени  прерывани  32, адреса 33, данных 34 св зи с блоками сопр жени .

Блок адресации пам ти микропрограмм (фиг.З) содержит сумматор 35, мультиплексоры 36, 37, регистр 38 адреса микрокоманд , мультиплексоры 39, 40.

Блок 9 приоритета (фиг.4) содержит узел 41 приоритетного прерывани  и триггер 42,

Блок 13 управлени  (фиг.5) содержит мультиплексоры 43, 44, регистр 45, мультиплексор 46, регистр 47, элемент 48 И и арифметико-логический блок 49.

Блок 14 обработки очередей (фмг.6) содержит элементы 50-55 И, дешифратор 56, элементы 57-59 ИЛИ, мультиплексор 60.

Блок 6 сопр жени  (фиг.7) содержит элемент 61 ИЛИ, приемные элементы 62, 63 согласовани , триггеры 64, 65, приемные регистры 66,67 управл ющих и информационных сигналов, элемент задержки 68, элемент И-ИЛИ-НЕ 69, схему 70 сравнени , мультиплексоры 71, 72, дешифратор 73, передающие регистры 74,75 и элементы 76,77 согласовани  информационных и управл ющих сигналов, вход 78, определ ющий собственный адрес блока сопр жени .

Устройство работает следующим образом .

Последовательность действий по взаимодействию как с ЭВМ, так и с абонентами по обработке и пересылке информации, реализующа  требовани  по назначению устройства , хранитс  в пам ти микрокоманд. Кажда  микрокоманда может выполн ть одно из следующих действий:

обрабатывать или пересылать информацию (микрокоманды обработки и пересылки );

измен ть последовательность выполнени  микрокоманд (команды условных и безусловных переходов);

реагировать на прерывание от блоков сопр жени  (микрокоманды прерывани  и возврата из прерывани ).

Микрокоманды обработки и пересылки выполн ютс  следующим образом,

В первом полутакте выполн емой мик- рокоманды-полутакте выборки (тактовый сигнал с выхода генератора 8 равен 1), значени  исходных операндов поступают на входы блока обработки. В первом полутакте регистры 45, 47 пропускают скомму- тирозанные значени  на входы ДО и Д1 блок 49, Во втором полутакте - полутакте записи - (значение тактового сигнала равно О) регистры сохран ют значени  исходных операндов на входах ДО и Д1 блока 49, на

выходе которого формируетс  результат операции. Первый операнд, поступающий на вход Д, может принимать значение либо непосредственно операнда с выхода регистра 5 микрокоманд (через вход Д1 мультиплексора 56), либо регистра данных блока 10 (с выхода блока регистров данных через вход 10 мультиплексора 43), либо выхода блока 14 обработки очередей (через вход Д1

0 мультиплексора 43). Второй операнд, поступающий на вход Д1 блока 49, принимает значение либо регистра блока 10 (вход ДО мультиплексора 44), либо регистра адреса блока 15, либо  чейки блока 18 оперативной

5 пам ти, либо регистра (66,67) блока 6 сопр жени  (через шину 28 данных и вход Д1 мультиплексора 44). Определение конкретных значений операндов на входах ДО и Д1 блока 49 осуществл етс  сигналами управ0 лени  мультиплексорами 43, 44, 46 с регистра микрокоманд. Адресаци  блоков регистров и адресных регистров определ етс  уровнем приоритета исполн емой микропрограммы (тем самым достигаетс 

5 разбиение этих ресурсов по уровн  приоритета ) и содержимым регистра микрокоманд. Адресаци   чеек оперативной пам ти и регистров блоков сопр жени  может осуществл тьс  как по содержимому адресного

0 регистра (вход ДО мультиплексора 19), так и непосредственно по содержимому регистра ммкрокоанды, При этом непосредственна  адресаци  обеспечивает доступ к  чейке оперативной пам ти внутри группы, закреп5 ленной за блоком сопр жени , номер которого определ етс  старшими разр дами адресного регистра (на вход Д1 мультиплексора поступают старшие разр ды регистра адреса и содержимое регистра микроко0 манд с выхода мультиплексора 11). Адресаци  и управление однопортовыми элементами устройства, такими как регистры адреса, оперативна  пам ть, блоки сопр жени , осуществл етс  с регистра

5 микрокоманд через мультиплексор 11 управлени , обеспечива  независимую адресацию и управление перечисленными элементами в первом и втором полутактах. На шину 28 данных в полутакте чтени  мо0 жет быть выдано значение только одного из подключенных к ней блоков. Это определ етс  сигналами управлени  с регистра 5 микрокоманд и тактовым сигналом, поступающим на вход блоков 6, 15, 18, 21. Муль5 таплексор 21 выполн ет роль электрической разв зки внутренней шины данных и шины данных блоков 6 сопр жени .

Таким образом, на входах ДО, Д1 блока 49 формируютс  значени  операндов, на вход INS блока 49 с регистра 5 микрокоманд

поступает значение инструкции, а на вход CR поступает значение входного переноса. Инструкции, выполн емые блоком 49, аналогичны инструкци м интегральной микро- схемы 133ЙПЗ. Значение входного переноса поступает на вход CR блока 49 с регистра 20 признаков результата под управлением сигналов с регистра 5 микроко- манд(на элементе 48 И). На выходе блока 49 формируетс  результат операции (выход Д) и призна и результата (выход CR, Z). Результат операции всегда в полутакте записи выдаетс  на шину 28 данных и записываетс  либо в регистр данных блока 10, либо в регистр адреса блока 15, либо в  чейку пам ти блока 18, либо з регистр 74 или 75 блока сопр жени . Запись в один из указанных элементов осуществл етс  под управлением сигналов с выхода регистра 5 микрокоманд. Формируемые на выходе блока 49 признаки результата через мультиплексор 16 признаков результата поступают на регистр 20 признаков и на стек 17 регистров признаков результата и запоми- наютс  в них. Занесение в регистр 20 осуществл етс  по положительном/ перепаду тактового сигнала, а в стек 17 регистров - по отрицательному значению тактового сигнала . Управление мультиплексором 16 при- знаков результата и занесение в регистры 17 и 20 признаков результата осуществл етс  сигналами с регистра 5 микрокоманд.

Путем выполнени  микрокоманд обработки и пересылки информации, таким об- разом, можно осуществить пересылку информации между регистром 5 микрокоманд (только источник), регистром 10 данных , регистром 15 адреса,  чейками оперативной пам ти 18 и регистрами 66,67, 74,75 блоков 6 сопр жени , а также произвести обработку информации в указанных регистрах и  чейках с записью результата операции в них и в регистры 17 и 20 признаков результата.

Микрокоманды условных и безусловных переходов измен ют последовательность выполн емых микрокоманд. Это происходит следующим образом. При выполнении микрокоманд обработки и пересылки информации адрес следующей микрокоманды получаютс  инкремента- цией (на сумматоре 35) адреса текущей мик- рокоманды, затем запоминаетс  по положительному перепаду тактового сигнала на регистре 38 и через мультиплексоры 39 и 40 поступает на адресный вход блока 4 пам ти микрокоманд. Содержимое блока 4, соответствующее адресу микрокоманды по положительному перепаду тактового сигнала , запоминаетс  на регистре 5 микрокоманд и определ ет значение выполн емой

микрокоманды.

Пои выполнении микрокоманд обработки значение сигнала на входе ДСЕ мультиплексора 39 равно нулю и определ ет прохождение кода с входа ДО на его выход. Это достигаетс  тем, что сигналы управление с выхода регистра 5 микрокоманд на входе ДСЕ мультиплексора 37 определ ют прохождение значени  0В со входа на его ВИУОД. При выполнении микрокоманды перехода сигналы управлени  на входе ДСЕ мультиплексора 37 определ ют прохождение значений одного из признаков результата либо значени  5В на его выход. При этом s случае по влени  на выходе мультиплексора 37 значени  логической единицы мультиплексор 39 переключаетс  и пропускает со входа Д1 (с шины 38 данных) на его выход. Это состо ние мультиплексора 39 определ ет выполнение микрокоманды перехода . Состо ние мультиплексоров 36 и 40 при этом соответственно закрыт и открыт . Адрес перехода формируетс  на шине 38 данных в полутакте записи так же, как и в микрокомандах обработки и пересылки информации. При прохождении на выход мультиплексора 37 значени  5В выполн ютс  микрокоманды безусловного перехода , а при прохождении на выход мультиплексора признаки результата с выхода регистра 20 признаков выполн ютс  микрокоманды условного перехода по этому признаку.

Микрокоманды прерывани  и возврата из прерывани  предназначены дл  перехода к исполнению более приоритетной микропрограммы с сохранением параметров текущей и дл  возврата к исполнению прерванной микропрограммы с восстановлением параметров. Прерывание происходит при выдаче блоком сопр жени  по шине 31 запроса большего приоритета, чем приоритет исполн емой микропрограммы. При зтом на выходе INR узла 41 прерывани  (имеетс  в виду микросхема типа 589ИК14) синхронно с тактом выполнени  микрокоманд формируетс  отрицательный сигнал. Этот сигнал возникает на фоне выполнени  последней (перед прерыванием) микрокоманды прерываемой микропрограммы и воздействует на блок 3 адресации пам ти микрокоманд следующим образом:

запрещает инкрементацию адреса следую дей микрокоманды (вход Е + 1 сумматора 35),

закрывает мультиплексор 40 и открывает мультиплексор 36, определ   код О на входе адреса пам ти микрокоманд.

Таким образом, следующей будет исполнена микрокоманда, выбранна  поадресу О, а в регистре адреса 38 во врем  .выполнени  этой нулевой команды будет хранитьс  адрес микрокоманды, выборка которой была прекращена сигналом INR, т.е. микрокоманды, к которой надо будет перейти при возврате к исполнению прерванной микропрограммы. По адрес О в пам ти микрокоманд находитс  специальна  микрокоманда выполнени  прерывани . Эта микрокоманда:

разрешает узлу 41 прерывани  выдачу кода нового уровн  приоритета;

определ ет узлу 41 необходимость записи этого нового кода в свой внутренний регистр текущего уровн  приоритете;

выдает сигнал на вход Е дешифратора 12, активизиру  тем самым сигнал на шине 32 разрешени  прерывани  к одному из блоков 6 сопр жени ;

определ ет выполнение действий микрокоманды безусловного перехода по адресу , формируемому в блоке сопр жени ;

определ ет в первом полутакте запись в стек 2 регистров адреса микрокоманд значени  с регистра 38 адреса микрокоманд; инкрементацию указател  стека (счетчика 1), а затем во втором полутакте запись в стек 7 регистров уровн  приоритета новэго значени  уровн  приоритета, поступающего из узла 41 прерывани  (в стеке признаков результата сохран ютс  значени  признаков прерванной микропрограммы).

Блок б сопр жени , получив сигнал разрешени  прерывани , обеспечивает выдачу на шину 34 данных адреса переходе, содержащего причину прерывани  и собственный адрес блока 6 сопр жени . Таким образом, обеспечиваетс  переход к исполнению более приоритетной микропрограммы с сохра- нениемпараметров текущей

микропрограммы. При возврате к исполнению прерванной микропрограммы выполн етс  микрокоманда возврата, котора ;

закрывает выдачу значений с регистра 38 блока 3;

осуществл ет уменьшение на 1 значение счетчика 1;

осуществл ет чтение значени  адреса микрокоманды признака результата, уровн  приоритета прерванной микропрограммы с выходов соответствующих стеков регистров 2,7, 17;

обеспечивает передачу адресе микрокоманды из стека 2 регистров адреса микрокоманд на вход А пам ти 4 микрокоманд;

обеспечивает запись уровн  приоритета с выхода стека 7 регистров уровн  приоритета во внутренний регистр узла 41 прерывани ;

обеспечивает запись признаков результатов с выхода стека 17 регистров признаков результатов в регистр 20 признаков результата.

Таким образом, происходит возврат к исполнению прерванной микропрограммы с восстановлением прерванных парамет0 ров.

Рассмотрим функционирование устройства , обеспечивающего обмен информацией одной ЭВМ с трем  абонентами. За ЭВМ закрепим 2 блока сопр жени . Один 5 с наивысшим уроаенм приоритета - 5, обслуживает обращени  к устройству со стороны ЦП, другой - с наименьшим уровнем приоритета - 1, обслуживает обращение устройства к основной пам ти и ЦП. Блоки

0 сопр жени  с приоритетом 2, 3, 4 за- крепим за отдельными абонентами. Источниками инструкций на обмен могут быть как ЭВМ, так и абоненты, Выполнение каждой инструкции распадаетс  на выполнение от5 дельных процедур. Кажда  процедура инструкции закреплена на каким-либо одним блоком 6, реализует взаимодействие с ним и выполн етс  на уровне приоритета, присвоенном этому блоку. Переход от процеду0 ры к процедуре происходит путем установки за вки в очередь к следующей процедуре и активизации этой процедуры при обнаружении за вки в очереди. Множество процедур,

5 реализующие все возможные инструкции, поступающие к устройству от ЭВМ и абонентов , разбиваетс  на группу, закрепленные за различными блоками сопр жени . Таким образом, за каждым блоком со0 пр жени  закрепл етс  некоторое множество процедур, выполнение которых позвол ет обеспечить все возможные режимы взаимодействи  с ЭВМ или абонентами, подключенными к этому блоку. При необхо5 димости передачи управлени  одной из них активизирующа  процедура в специально выделенном дл  каждого блока б сопр жени  управл ющем массиве запоминающего блока устанавливает за вку на исполнение

0 требуемой процедуры и взводит триггер 65 этого блока сопр жени . При получении вызванного единичным значением триггера 65 прерывани  устройство анализирует путем выполнени  последовательности микроко55 манд эти за вки, выбирает наиболее приоритетную и приступает к ее исполнению.

В процессе выполнени  процедуры при необходимости ожидани  ответа от ЭВМ или абонента устройство передает управление процедурой блоку сопр жени  и может

гкэрейти к выполнению других процедур, не

св занных с активизированным блоком сопр жени .

При получении активизированным блоком сопр жени  ответа от ЭВМ или абонента (или исчерпании регламентированного интервала ожидани ), он взводит триггер 64 и формирует прерывание, сопровожда  его вектором, характеризующим его номер и причину прерывани .

К процедурам блоков с различными приоритетами при выполнении нескольких инструкций мог/т возникать очереди, Очередь к каждой процедуое представл ет из себ  вектор битов, единичные значени  которых определ ют номера блоков сопр жени , требующих выполнени  данной процедуры. Приоритетность требований блоков сопр жени  растет с увеличением номера блока. Номер блока сопр жени , взаимодействие с которым осуществл етс  данной микропрограммой, располагаетс  в старших разр дах регистрах адреса, ском- мутированных с выхода Д1 блока 15 регистров адреса на третий вход блока 14 обработки очередей. При выполнении микрокоманд коррекции очередей содержимое этого регистра адреса с помощью сигналов с регистра микрокоманд выдаетс  на выход Д1 блока 15. Блок 14 обработки очередей выполн ет две функции: дешифрацию на дешифраторе 56 номера блока сопр жени , поступающего с выхода Д1 блока регистров адреса, и нахождение номера левой единицы операнда, поступающего на второй вход блока с шины 28 данных. Схема формировани  номера левой единицы входного операнда состоит из элемента И и ИЛИ. На фмг.б приведен пример схемы дл  восьмиразр дного входного операнда.

Коррекци  очередей (установка и стирание битов, соответствующих обрабатываемому блоку сопр жени ) осуществл етс  путем выполнени  следующей микрокоманды:

( чейка очереди): ( чейка очереди) {F} N БС,

где N БС - номер блока сопр жени  с выхода Д1 блока 15, преобразованный путем дешифрации на дешифраторе 56;

F-функци  АЛУ, используема  при коррекции очередей;

Av5 - при установке за вки в очередь

МБ - при стирании за вки из очереди.

Выбор за вок из очереди выполн етс  путем исполнени  следующей микрокоманды:

(RA): ( чейка очереди), где А - регистр адреса содержащий номер блока сопр жени ;

( чейка очереди) - номер левой единицы кода, содержащегос  в анализируемой  чейке очереди.

Claims (1)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  обмена информацией.

   содержащее первый блок сопр жени , группы информационных и управл ющих входов и выходов которого  вл ютс  соответственно группами информационных и управл ю0 щмх входов и выходов устройства, тактовый генератор, блок приоритета, информационный вход которого подключен к выходу запроса на прерывание первого блока сопр жени , блок адресации пам ти микро5 команд объединен с тактовым входом блока приоритета, выход блок адресации пам ти микрокоманд подключен к адресному входу блокз пам ти микрокоманд, входы разрешени  блока управлени , блока регистров ад0 реса, блока оперативной пам ти, блока адресации пам ти микрокоманд и первого блока сопр жени  подключены к выходу блока пам ти микрокоманд, тактовый вход блока регистров данных объединен с такто5 вым входом первого блока сопр жени , ин- формзционный вход блокз регистров даннчх подключен к выходу блока оперативна пам ти, алоесный которого объединен с адресно м входом первого бло0 кз сопр жени , отличающеес  тем, что, с целью расширени  области применени  за счет использовани  в системах реаль- ного зоемени и повышени  производитетьности, в него введены четыре

   5 мультиплексора, М-1 блоков сопр жени , счетчик, стек регистров адреса, стек регистров уровн  приоритета, стек регистров признаков результата, дешифратор, блок обработки очередей, регистр признаков ре0 зультата, причем информационные и управ- л ющие входы и аыходы М-1 блоков сопр жени   вл ютс  информационными и управл ющими входами и выходами устройства , а выходы запросов на прерывание

   5 - подключены к информационным входам блока приоритета, разрешающие, тактовые и адресные входы М-1 блоков сопр жени  объединены с одноименными входами первого блока сопр жени , выходы дешифрато0 ра подключены ко входам разрешени  прерывани  № блоков сопр жени , вход данных дешифратора подключен к выходу бло.чз приоритета, первый выход которого подключен к входу признака такта прерыва5 ни т блика адресации пам ти микрокоманд. выход стека регистров уровн  приоритета подключен к первому адресному входу блока регистров данных, к информационному входу дешифратора и первому адресному входу блока регистров адреса, тактовые входы счетчика, стека регистров адреса, стека регистров уровн  приоритета, блока управлени , стека регистров признаков результата и первого - четвертого мультиплексоров, блока регистров адреса, блока оперативной пам ти, блока пам ти микрокоманд, блока адресации пам ти микрокоманд подключены к выходу тактового генератора, разрешающие входы стека ре гистров уровн  приоритета, счетчика, стека регистров адреса , стека регистров признаков результата , регистра признаков результата, с первого по четвертый мультиплексоров, блока обработки очередей, блока приоритета и блока регистров данных объединены и подключены к выходу блокз пам ти микрокоманд , вход адреса стека регистров адреса , стека регистров уровн  приоритета и стека регистров признаков результата объединены и подключены к выходу счетчика. выход стека регистров адреса подключен к адресному входу блока адресации пам ти микрокоманд, вход признака результата которого соединен с выходами блока упраале- ни  и регистра признаков результата, вход данных которого подключен к объединенным выходам стека регистров признаков результата и второго мультиплексора, вход данных которого подключен к выходу результата операции блока управлени , пер вый и второй входы данных которого подключены соответственно к первому w второму выходам блока регистров данных, третий вход данных блока управпени  под|-

   ключен к выходу блока обработки очередей, первый информационный вход которого, информационный вход блока адресации пам ти микрокоманд, четвертый вход данных

   блока управлени  соединены с выходом блока управлени , с первым выходом блока регистров адреса и первого мультиплексора и выходом блока оперативной пам ти, второй выход первого мультиплексора подключей к входам данных М блоков сопр жени , второй информационный вход блока обработки очередей и информационный вход третьего мультиплексора подключены к выходу блока регистров адреса, вход адреса которого подключен к аыходу четвертого мультиплексора и входу управлени  третьего мультиплексора.

   20

   25

   30

   35

   2, Устройство поп,1,отличающее- с   тем, что блок обработки очередей содержит дешифратор, мультиплексор, группу элементов И и группу элементов ИЛИ, выходы которых подключены к первому входу мультиплексора, выход которого  влйетс  выходом блока, первый информационный вход блока подключен к входам элементов А группы и к первым входам элементов ИЛИ группы, выходы элементов И группы подключены к вторым входам элементов ИЛИ группы, второй информационный вход блока подключен к входу дешифратора, выход которого подключен к второму входу данных мультиплексора, вход управлени  которого  вл етс  разрешающим входом блока.

   N

   I

   omSa.10

   6л.®

   от fa 18

   omf/t.5

   от 6п.%

   от 6Л20

   Фиг. 5

   52

   V