SU851387A1 - Устройство сопр жени дл однороднойВычиСлиТЕльНОй СиСТЕМы - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ОДНОРОДНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ

СИСТЕМЫ

1 ,

Изобретение относитс  к вычисли- тельной технике и предназначено дл  сопр жени  вычислительных машин в единую однородную вычислительную систему .

Известны устройства дл  сопр жени  распределенных вычислительных систем , содержащие блок коммутации, блок управлени , блок настройки и блок передачи И

Недостатком этих устройств  вл етс  низкое быстродействие, обусловленное необходимостью перезаписи настро-. ечной информации вс кий раз, когда св занна  с ним микро-ЭВМ принимает участие в обмене.

Наиболее близкое к предлагаемому устройство дл  сопр жени  однородной вычислительной система содержит блок коммутации, блок настройки, состо щий из регистра кода настрОйки , дешифратора кода настройки и первого элемента ИЛИ, блок передачи, состо щий из регистра обмена и второго элемента ИЛИ, дешифратор Адреса регистра , регистр синхронизации, третий элемент ИЛИ, регистр обобщенного безусловного перехода, блок прерывани ,; регистр состо ни , первые и вторые информационные и управл ющие входывыходы устройства и третий информационный вход-выход устройства соединены соответственно с первыми, вторыми , третьими, четвертыми и п тыми входами-выходами блока коммутации, третий информационный вход-выход устройства соединен также с первьм входом регистра кода, настройки, входом дешифратора адреса регистра, вхо10 дом-выходом регистра обмена, входамивыходами регистра состр ни , блока прерывани , регистра обобщенного безусловного перехода и вторым входом регистра синхронизации, информационный выход блока коммутации соединен

15 с первым входом регистра обмена, вторым информационным входом регистра обобщенного безусловного перехода, ; вторым входом регистра кода настрой

20 ки, управл ющий выход блока коммутации соединен со вторыми входами первого , второго и третьего элементов ИЛИ,С первым входе регистра состо ни  и входом блока прерыв ани , управ25 л ющий вход настройки блока коммутации соединен с выходом дешифратора кода настройки, вход .которого соединен с выходом регистра кода настройки , вход системных сигналов блока

30 коммутации соединен с п тым выходом

дешифратора адреса регистра, nepabtft, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого, второго и третьего элементов ИЛИ и регистЕ а синхронизации, выходы первого, второго и третьего элементов ИЛИ соединены соответственно с управл нхцими входами регистра кода настройки, регистра обмена и регистра обобщенного безусловного перехода и первым, вторы и третьим входами регистра состо ни 

Дл  решени  задачи однородна  вычислительнаш система или структура разбиваетс  на р д подсистем. Степен участи  элементарной машины в работе подсистемы может быть различной, в случае, когда микро-ЭВМ элементарной машины  вл етс  принимающей, передающей , принимающей и транзитной, принимающей и передаклцей, она не может участвовать в работе никакой другой подсистемы. Если элементарна  машина  вл етс  транзитной с изменением направлени  передачи информации, то она также не может участвовать в работе никакой другой подсистема. В случае, если элементарна  машшна  вл етс  транзитной без изменени  направлени  передачи, то ее микро-ЭВМ может участвовать в работе другой подсистемы, если устройство дл  сопр жени  позвол ет подсоедин тьс  к свободным направлени м передачи информации 2 .

Недостатком данного устройства дл  сопр жени   вл етс  низка  пропускна  способность, так как оно не может коммутировать одновременно два независимых пути передачи информации , а также низка  надежность изза отсутстви  аппаратной защиты регистра кода настройки со стороны микро-ЭВМ .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и увеличение надежности устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство, содержащее блок коммутации, блок настройки, включаюший дешифратор кода настройки, регистр кода настройки и первый элемент ИЛИ, регистр синхронизации, блок прерывани , дешифратор адреса регистра, регистр обобщеНнох-о безусловного перехода , регистр состо ний, элемент ИЛИ и блок передачи, включающий элемент ИЛИ и регист:р обмена, причем первые, вторые, третьи и четвертые информационные и управл ющие входы-выходы блока коммутации  вл ютс  соответственно первыми, вторыми, третьими и четвертыми информационными и управл ющими входами-выходами устройства, п тый информационный вход-выход блока коммутации соединен с входом дешифратора адреса регистра, первым входом регистра синхронизации, входомвыходом регистра обмена, входом-выходом регистра обобщенного безусловного перехода, входом-выходом регистра состо ни , входом-выходом блока прерывани , с первым информационным входом регистра кода настройки и п тым информационным входом-выходом устройства, выход регистра синхронизации соединен со входом синхронизации блока коммутации, информационный выход которого соединен со вторым информационным входом регистра

0 15 20 25 кода настройки, информационным входом регистра обмена и информационным вхозцом регистра обобщенного безусловного перехода, выход дешифратора кода настройки соединен с управл квдим входом настройки блока коммутации, управл ющий выход которого соединен с первыми входами элемента ИЛИ, первого элемента ИЛИ блока настройки, элемента ИЛИ блока передачи, первым управл ющим входом регистра состо ни  и входом блока прерывани , вход системных сигналов блока коммутации соединен с первым выходом дешифратора адреса регистра, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно со вторыми входами первого элемента ИЛИ блока настройки , элемента ИЛИ блока передачи и элемента ИЛИ, п тый выход дешифратора адреса регистра соединен со вторым входом регистра синхронизации, выходы первого элемента ИЛИ блока настройки, элемента ИЛИ блока передачи и элемен5 та ИЛИ соединешл соответственно с управл ющими входами регистра настройки , регистра обмена и регистра обобщенногсбезусловного перехода и со вторым, третьим и четвертым управл ющими входами регистра состо ни , в блок настройки введены регистр блокировки настройки, две группы элементов И и три элемента ИЛИ, причем первые входы второго, третьего и четвертого элементов ИЛИ соединены с управл ющим выходом блока коммутации, вторые входы второго и третьего эле5 50 55 ментов ИЛИ соединены со вторым выходом дешифратора адреса регистра, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно со вторым и третьим входами четвертого, элемента ИЛИ, а шестой выход - с третьим входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с управл ющим входом элемента И первой группы, информационные входы которых соединены с первой группой выходов регистра кода настрбйки/ а выходы - с первой группой входов дешифратора кода настройки , втора  группа входов которого соединейа с выходами элементов И второй группы, управл ющие входы кото0 65 рых соединены с выходом четвертого элемента ИЛИ, а информационные входысо второй группой выходов регистра кода настройки, вход блокировки настройки которого соединен с первым выходом регистра блокировки настройки/ второй выход которого соединен с п тым управл ющим входом регистра сост  ни , управл кадий вход регистра блокировки настройки соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, а первый и второй информационные входы - соответственно с п тым информационным входом-выходом устройства и информационным выходе блока коммутации. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит блок 1 коммутации , блок 2 настройки, состо щий из дешифратора 3 кода настройки, эле ментов И 4 и 5 первой и второй групп второго, четвертого, первого и третьего элементов ИЛИ 6, 1, 8 и 9, регистра 10 кода настройки и регистра 11 блокировки настройки, блок 12 прерываний, дешифратор 13 адреса регистра , блок 14 передачи, состо щий из регистра 15 обмена и элемента ИЛИ 16, элемента ИЛИ 17, регистр 18 обобщенного безусловного перехода, регистр 19 состо ни ,.регистр 20 синхронизации , первый информационный вход-выход (шина) 21 устройства, первый управл гаций вход-выход (шина) 22 устройства, второй информационный вход-выход (шина) .23 устройства, второй управл ющий.вход-выход (шина) 24 устройства, третий информационный вход-выход (шина) 25 устройства,, третий управл ющий вход-выход (шина) 26 устройства, четвертый информационный вход-выход (шина) 27 устройства, четвертый управл ющий вход-выход (шина) 28 устройства, п тый информационный вход-выход (шина) 29 устройства, управл ющий выход (шина) 30 блока коммутации , информационный выход (шина) 31 блока коммутации, вход системных сигналов (шина) 32 блока коммутации, вход синхронизации (шина) 33 блока коммутации, управл юдий вход настрой ки (шина) 34 блока коммутации. В вычислительной системе или стру туре, построенной с использованием устройства дл  сопр жени , выполн ет с  следующий набор -системных операций настройка, обмен, обобщенный безусловный переход, обобщенный условный переход. Дл  реализации операций настройки и обобщенного условного перехода требуютс  одномерные св зи между микроЭВМ (устройствами дл  сопр жени ), вход щими в вычислительную систему или структуру, а дл  реализации операций обмена и обобщенного безусловного перехода требуютс  двумерные св зи.. Переход от одномерных к двухмерным св з м осуществл етс  с помощью информации , записанной в регистре кода настройки под воздействием управл ющих сигналов I поступающих либо иЭ микро-ЭВМ данной элементарной машины либо из соседних микро-ЭВМ однородной вычислительной систет ы или структуры . Дл  3toro регистр кода настройки функционсшьно разделен на две части , в первой части записываетс  соединительна  функци  одномерных св зей и признаки начала и конца подсисте л , а во второй части - соединительна  функци  двухмерных св зей. Устройство дл  сопр жени  работает следующим образом. 1. Операци  настройки. Операци  настройки позвол ет выделить подсистему из группы микро-ЭВМ дл  решени  всей или части задачи, настроить микро-ЭВМ подсистбмл на прием и передачу информации только внутри подсистемы, на прием и трансл цию прин той информации или только на. трансл цию информации. Настройка подсистемы осуществл етс  из какой-либо одной микро-ЭВМ. Операци  настройки заключаетс  в занесении необходимой Информации в регистр 10 кода настройки и регистр 11 блокировки настройки устройства. В исходном состо нии в.блоке 1 коммутации осуществлена перекрестна  коммутаци  противоположных информационных входов-выходов устройства, т.е. первый информационный вход-выход 21 соединен с третьим информационным входом-выходом 25, второй информационный вход-выход 23 соединен с четвертым информационным входом-выходом 27 устройства. Перед тем как приступить к настройке микро-ЭВМ считывает по шине 29 содержимое регистра 19 состо ни  и определ ет зан тие направлени  передачи информации. Настройка начинаетс  в случае, если свободно хот  бы одно направление передачи информации. Настраивающа  микро-ЭВМ начинает процесс настройки подсистемы с занесени  информации в регистр 10 и регистр 11 своего устройства дл  сопр жени . Из микро-ЭВМ по шине 29 в дешифратор 13 поступает адрес регистра 10 кода настройки, на втором выходе дешифратора 13 по вл етс  сигнал, который через элемент ИЛИ 8 поступает на управл ющий вход регистра 10, разреша  запись слова настройки по первому информационному входу регистра 10. Одновременно с этим сигнал со второго выхода дешифратора 13 через элемент ИЛИ 9 и через элемент ИЛИ 6 поступает соответственно на управл ющие входы регистра 11, разреша  запись информации в регистр 11 с шины 29, и на вход элементов И 4, подготавлива  их дл  прохождени  настроечной информации выходов регистра 10 через дешифратор 3 по управл ющему входу настройки 34 блока кокмутации . Так как настройка идет последовательно , то в блоке 1 происходит под.. ключение шины 29 устройства к одной из четырех шин 21, 23, 25 или 27 и подключение входа 32 системных сигналов блока коммутации к одной иэ шин 22, 24, 26 или 28. В регистр 11 по шине 20 заноситс  информаци , отмечающа  зан тые напра лени  передачи информации. С выхода регистра 11 на вход регистра 19 состо ни  поступает информаци  о зан тых направлени х коммутации входоввыходов . Со второго выхода регистра 11 информаци  поступает на вход блока бло кировки регистра 10, запреща  переко мутацию ранее зан тых входов-выходов устройства. После того как микро-ЭВМ настроил свое устройство дл  сопр жени , она переходит к последовательной настрой ке остальных устройств дл  сопр жени  подсистемы. Настраивак да  микроЭВМ выбирает из своей оперативной па м ти настроечную информацию дл  второго устройства дл  сопр жени  и оп  пересылает ее по адресу регистра 10 по шине 29, но на.этот раз настроечна  информаци  не заноситс  в регист ры 10 и 11, а поступает по шине 29 в блок 11 коммутации. Дешифратор 13 ад реса регистра при этом вырабатывает по шине 32 сигнал системной настройки , который поступает в блок 1 коммутации . Направление передачи определ етс  кодом, записанным в регистр 10, который через открытые элементы И 4 поступает в дешифратор 3, с выхода которого по шинам 34.в блок 1 поступают управл ющие сигналы. Настроечное слово проходит по шинам 21, 23, 25 или 27, а сигнал настройки по шинам 22, 24, 26 или 28 на соответствующие входы настраиваемого устройства сопр жени . В настраиваемом устройстве дл  сопр жени  настроечное слово из блока 1 коммутации поступает -на второй информационный вход регистра 10 по шине 31, а управл ющий сигнал с наст ройки поступает из блока 1 коммутации по шине 30 через элемент ИЛИ 8 н управл ющий вход регистра 10, разреша  запись настроечного слова в этот регистр. Одновременно с этим сигнал настройки с выхода элемента ИЛИ 8 поступает на вход регистра 19, устанавлива  его соответствующий разр д в единицу. Сигнал настройки поступает также через элемент ИЛИ 9 на управл ющий вход-регистра 11, разреша  запись в него информации, отмечающей зан тые направлени  передачи информации . . С первого выхода регистра 11 на вход регистра 19 состо ни  поступает информаци  о зан тых направлени х коммутации входов-выходов. Сигнал настройки поступает также на входы элементов И 4, разреша  прохождение настроечной информации с первых выходов регистра 10 в дешифратор 3, подготавлива  тем самым блок 1 коммутации дл  прохождени  настроечной информации дл  следующего блока дл  сопр жени . После того как устройство получает настроечное, слово св занна  с ним микро-ЭВМ переходит на режим работы по прерыванию. Это осуществл етс  следующим образом . Сигнал настройки по шине 30 поступает на вход блока 12 прерывани , подготавлива  его к работе. Когда настроено последнее устрой-ство подсистемы, т. е. когда настроечное слово, содержащее признак конца подсистемы, занесено в регистр 10 соответствующего устройства, на выходе дешифратора 3 по вл етс  сигнал окончани  настройки, который с выхода блока 1 по шине 30 поступает в блок 12, с выхода которого по шине 29 -поступает сигнал запроса прерывани . Если микро-ЭВМ отвечает по шине 29 сигналом готовности, то из блока 12 считываетс  соответствующий адрес команды прерывани , который по шине 29 поступает в микро-ЭВМ. 2. Обобщенный условный переход (ОУП). Дл  синхронизации всех микро-ЭВМ подсистемы сразу же после операции настройки выполн етс  системна  операци  ОУП, после выполнени  которой все микро-ЭВМ переход т к выполнению параллельной программы. Операци  ОУП выполн етс  следующим образом. Микро-ЭВМ, завершивша  свою работу по программе (подпрограмме) параллельной ветви, устанавливает регистр 20 синхронизации в единичное состо ние . С выхода регистра 20 по шине 33 сигнал системной синхронизации поступает в блок 1 коммутации. Сигнал с шестого выхода дешифратора 13 через. элемент ИЛИ 6 поступает на вход элементов И 4, разреша  прохождение настроечной информации из регистра 10 . в дешифратор 3, котора  соответствует комглутации одномерных св зей в подсистеме, как бы выстраива  все элементарные машины подсистег ш в линейку . В тот момент, когда все регистры 20 устройств подсистемы устанавливаютс  в единичное состо ние, в блоках 1 вырабатываетс  сигнал обобщенного услови , который поступает с выхода блока коммутации и по шине 30 заноситс  в соответствукадий разр д регистра 19. Одновременно этот сигнал поступает в блок 12 прерывани , с выхода которого по шине 29 в микро-ЭВМ поступает запрос на прерывание, и если 1 шкро-ЭВМ ответит по шине 29 сигналом готовности, то из блока 12 считываетс  соответствующий адрес команды прерывани , который по шине 29 поступает в микро-ЭВМ. Из регистра 19 считываетс  информаци  по шине 2Э в микро-ЭВМ, котора  анализирует разр ды регистра 19 и определив, что выполн етс  команда ОУП, переходит к следующему этапу параллельных вычислений .

Обычно операци  ОУП выполн емс  перед операцией обмена, синхронизиру  все микро-ЭВМ подсистемы.

3. Обмен.

Системна  операци  обмена наиболее часто выполн етс  при параллельной работе всех микро-ЭВМ. При этом осуществл етс  трансл ционный режим .обмена, т. е. одна микро-ЭВМ передает , а остальные принимают. Микро-ЭВМ, в прогрс1мме которой предусмотрено выполнение этой операции, осуществл ет следующие действи ; посылает по шинам 29 в дешифратор 13 адрес регистра 15 обмена, при этом по шине 20 в блок 1 коммутации поступает сигнгш системного обмена, этот сигнгш в передающей микро-ЭВМ с четвертого выхода дешифратора 13, а в принимающих микро-ЭВМ с выхода 30 блока 1 коммутации поступает через элемент ИЛИ 7 на входы элементов И 5, разреша  прохо;кдение настроечной информации с выходов регистра 10 в дешифратор 3, тем самым коммутиру  двумерные соединени  шин информационных входов-выходов 21, 23, 25 и 27 и управл ющих входов-выходов 22, 24, 26, 28 устройств .

При считывании информационное слово из оперативной пам ти микро-ЭВМ по шине 29 поступает на вход блока 1 коммутации и с его выходов по шинам 21, 23, 25 и 27 совместно с сигналом системного обмена на шинах 22, 24, 26, 28 поступает на входы-выходы принимающих устройств дл  сопр жени . В принимающих устройствах сигнал системного обмена поступает с шин 22, 24, 26 и 28 через блок 1 по шине 30 на вход элемента ИЛИ 16, разреша  запись в регистр 15 информационного СЛО на, выдаваемого по шине 31 через блок коммутации с шин 21, 23, 25 или 21, Одновременно с этим сигнал системного обмена по шине 30 поступает в соответствующий разр д регистра 19 состо ни  и в блок 12 прерывани , с выхода которого по шине 29 в микро-ЭВМ выдаетс  сигнал запроса прерывани . При этом все микро-ЭВМ подсисте1 1ы переход т по прерыванию на обслуживание устройства дл  сопр жени . Из регистра 19 считываетс  информаци  по шине 29 в микро-ЭВМ, котора  анализирует разр ды регистра 19 и определив, что выполн етс  операци  обмена, считывает по шине 29 из регистра 15 обмена информационное слово в регистр общего aзнaчeни  микро-ЭВМ.

После выполнени  операции обмена все микро-ЭВМ выполн ют операцию ОУП и все микро-ЭВМ подсистемы переход т к следующему этапу.параллельной работы .

.4. Обобщенный безусловный переход (ОБУП). Операци  ОБУП выполн етс  после операции ОУП, т. е. все микроЭВМ переход т к следующему этапу параллельных вычислений.

Управление дальнейшим ходом параллельных вычислений берет на себ  одна из микро-ЭВМ подсистемы. При этом по шине 29 в дешифратор 13 поступает адрес регистра 18 обобщенного безусловного перехода и на первом и четвертом выходах дешифратора 13 по вл етс  сигнал системного обощенного беусловного перехода. С четвертого вцхда дешифратора 13 сигнал поступает через элемент ИЛИ 17 на управл ющий вход регистра 18 в соответствующий разр д регистра 19 -состо ни  и через элемент ИЛИ 7 на входы элементов И 5 разреша  прохождение настроечной информации с выЯодов, регистра 10 в дешифратор 3, тем самым коммутиру  двумерные соединени  между шинами информационных входов-выходов 21, 23 25 и 27 и управл ющих входов-выходов 22, 24, 26, 28 устройства. С первого выхода дешифратора 13 сигнал по шине 32 поступит в блок 1 коммутации. По шине 29 информационное слово записываетс  в регистр 18, а также через блок 1 коммутации поступает на шины

21,23/ 25, 27 устройства.

В принимающих устройствах дл  сопр жени  сигнал системного обобщенного безусловного перехода поступает с шин 22, 24, 26, 28 через блок 1 коммутации по шине 30 в блок 12 прерывани , с выхода которого по шине 29 в микро-Э-ВМ поступает сигнал запроса прерывани . Кроме того, сигнал перехода по шине 30 поступает через элемент ИЛИ 8 на входы элементов И 5 разреша  прохождение настроечной информации со второго выхода регистра 10 в дешифратор 3, тем самым коммутиру  двумерные соединени  между шинами .информационных- входов-выходов 21, 23, 25, 27 и уп|эавл ющих входов-выходов

22,24, 26, 28 устройства. Сигнал перехода поступает также в соответствующий разр д регистра 19 и на вход элемента ИЛИ 17, разреша  запись в регистр 18 обобщенного безусловного перехода, информационное слово по шине 31 через блок 1 коммутации с шин 21, 23, 25, 27.

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР 479103, кл. G 06 F 3/04, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по за вке 2713451/24, кл, G 06 F 3/04, 1978 (прототип ).