SU860048A1 - Мультиплексный канал - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах, работающих в реальном масштабе времени, дл  организации обмена информацией между внешними абонентами вычислительной машины и ее основной пам тью.

Известны мультиплексные каналы, содержащие блок пам ти подканалов, соединенный с блоком сопр жени  с вычислительной машиной, который подключен к регистру адреса данных, регистру кода операций, регистру признаков и счетчику массива данных. Регистр адреса данных соединен с блоком совпадени . Входы регистра адреса данных, регистра кода операций , регистра признаков и счетчика массива данных соединены с выходами блока управлени , св занными с блоком сопр жени  с устройством вводавывода . Устройство включает также регистр адреса шаблона, триггеры достижени  значимости данных и чис ла повторений и счетчик массива данных и числа повторений, подключенные к блоку управлени  и блоку сопр жени  с вычислительной машиной, регистр дг.нных соединен с блоком сопр жени 

с вычислительной машиной и блоком переключени , триггер редактировани  подключен к блоку управлени , блок пам ти редактируемых символов соединен с блоком переключени , который подключен к блоку сопр жени ,с устройствами ввода-вывода, блоку управлени  редактирующих символов, блоку совпадени  и регистру шабло10 на, блок Пс1м ти редактирующих символов соединен также с блоком управлени  и счетчиком числа повторений, блок управлени  и счетчик числа повторений подключены к регистру шабло15 на. В этих устройствах после выполнени  каждого цикла содержимое счетчика массива данных уменьшаетс  на величину, соответствукщую количеству переданных данных T

20

Недостатком этих устройств  вл етс  низка  пропускна  способность, обусловленна  невозможностью одновременной обработки и передачи или приема массива данных.

25

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  мультиплексный канал, содержащий регистр кода операции и указателей, регистр адреса управл ющего слова,

30 регистр текущего адреса, гчетчик | 1анных, регистр св зи с интерфейсом , счетчик байтов, регистр номера активного подканала, регистр команд ввода-вывода узел управлени  каналом и св зи с процессором, блок пам ти подканалов, узел св зи с оперативной пам тью и узел св зи с внеш ними устройствами, причем вход и выход регистра номера активного под канала соединены соответственно с бл ком пам ти подканалов и входами узла св зи с оперативной пам тью и регистром св зи с интерфейсом, выход регистра команд ввода-вывода подключены ко входам блока Псьм ти подканалов и узла управлени  каналом и св зи с процессором, выход которого под ключен к управл ющим входг м и выхода регистра кода операций и указателей, регистра текущего адреса, регистра адреса управл ющего слова, счетчика байтов и регистра св зи с интерфейсом , информационными входами и выходами подключенных к соответствуклдим входам и выходам блока пам ти подканалов и узла св зи с оперативной пам тью.. Недостатком этого канала  вл етс  низка  пропускна  способность невозможности одновременной обработки и передачи или приема массива дан ных вследствие асинхронности процессов обмена и обработки и отсутстви  возможности изменени  со стороны процессора в процессе обмена размера передаваемого или принимаемого каналом массива данных. Это приводит также к большим аппаратурным затраTciM из-за необходимости иметь значительные объемы пам ти дл  хранени  данных обмена потер м времени на выполнение в канале вспомогатель ных операций: пуска и останова под канала и абонентов, ожидани  обслуживани  запроса канала на прерыва ние программы процессора по концу обмена. Цель изобретени  - повышение пропускной способности мультиплексного канала путем организации обмена по кольцевой зоне. Поставленна  цель достигаетс  тем что в мультиплексный кангш, содержащий узел св зи с процессором, соединенный первьм входом и выходом . соот ветственно с первыми входом и выходо канала, а вторым входом - с выходом регистра команд и данных и первьми входами регистра номера активного подканала, счетчика байтов, регистра св зи с интерфейсом и узла св зи с оперативной пам тью, нтоцмле входы которых подключены к выходу узла св зи с процессором- и первьлл входом узла св зи с внешними устройствами,, регистра текуи;его адреса и регистра Команд и данных, второй вход которо го соединен с перньм выходом узла св зи с оперативной пам тью и вторым входом регистра текущего адреса а третий вход - с выходом регистра св зи с интерфейсом, вторьл входом узла св зи с внешними устройствами и третьими входами регистра номера активного подканала и узла св зи с процессором, четвертым входом подключенного к выходу счетчика байтов и четвертому входу регистра команд и данных, а п тьм входом к первому выходу узла св зи с внешними устройствами, второй выход которого соединен с третьим входом регистра св зи с интерфейсом, а группой входов и выходов - соответственно с группой входов и выходов канала, выход регистра текущего адреса подключен к третьему входу узла св зи с оперативной пам тью, четвертый вход которого соединен с выходом регистра номера активного пoдкaнгLпa, а п тый вход и второй выход  вл ютс  соответственно вторыми входом и выходом канала, введены схема сравнени , дешифратор, регистр адреса конца массива и регистр блокировки запросов, причем первый и второй входы регистра адреса конца массива соединены соответственно с первьм и вторым входами регистра текущего адреса, а выход - с первым входом схемы сравнени , шестым входом узла св зи с оперативной пам тью и через дешифратор с третьим входом регистра текущего адреса и вторьм входом схемы сравнени , третий вход и выход которой подключены соответственно к выходу регистра текущего адреса и шестому входу узла св зи с процессором, седьмой вход и выход которого подключены соответственно к выходу и первому входу„, регистра блокировки запросов, вторым входом подключенного к выходу регистра номера активного подканала. На чеотеже представлена блок-схема предлагаемого мультиплексного канала . Мультиплексный канал содержит регистр 1 текущего адреса, узел 2 св зи с оперативной пам тью, регистр 3 команд данных, счетчик 4 байтов, узел 5 св зи с процессором, регистр б св зи с интерфейсом, регистр 7 номера активного подканала, схему 8 сравнени , дешифратор 9, регистр 10 адреса конца массива, регистр 11 блокировки запросов и узел 12 св зи с внешними устройство1ми. Регистр 1 текущего адреса по своему функциональному назначению аналогичен регистру текущего адреса данных и регистру адреса управл гацего слова в известном устройстве, а регистр 3 и данных - регистру команд ввода-вывода и регистру кода операции и указателей в том же устройстве. Пам ть подканалов размещена в фиксированных  чейках общего пол  оперативной пам ти к предназначена дл  хранени  текущих параметров программ подканалов, относ щихс  к пассивным подканалам, либо параметров активного подканала, неиспольг зуемых в данныЛ момент в работе канала . Каждому подканалу отведена в оперативной пам ти группа  чеек, в которых размещаетс  адрес очередной команды программы подканала, текущий адрес данных, адрес конца обменного массива , текущее значение счетчика байтов управл ющие признаки, характеризующие направление обмена и режима работы подканала. Подканалы в пам ти располагаютс  по возрастанию номера подканала. При формировании адресов,  чеек пам ти подкангшов используетс  содержимое регистра 7 номера активного подканала, поступающее на вход узла 2 св зи с оперативной пам тью.

Кроме обращени  к  чейкам подканальной пам ти, узел 2 обеспечивает чтение команд от процессора, располагаемых в фиксированной  чейке, отведенной дл  этой цели, чтение команд программы подканала, чтение или запись слов данных, запись слов состо ни  подканала. Нужное обращение в оперативную пам ть имитируетс  управл к дими сигналами, поступающими на вход И2 узла 5. Адрес команды подканала либо данных определ етс  содержимьм регистра 1 текущего адреса, поступающим на вход узла 2. Информаци , записываема  в оперативную пам ть , поступает с регистров 1,3 и 10 в узел 2.

На регистре 1 производитс  формирование последовательных адресов обменного массива  чеек пам ти либо программы подканала. Информаци  поступает из подканальной пам ти через регистр 1 на вход узла 2, на который сигналы, управл ющие занесением и счетом, поступают из узла 5. Сигналы дешифратора 9 определ ют количество млс1дших разр дов регистра , участвующих в формировании текущего адреса при обмене по кольцевой зоне оперативной пам ти, т.е. количество разр дов регистра, работающих в счетном режиме.

Регистр 3 команд и данных предназначен дл  хранени  команды, хранени  и формировани  слов данных, слова состо ни  подканала и информации записываемой в подканальную пам ть. Информаци  поступает на входы регистра 3 из узла 2, со счетчика 4 байтов и с регистра 6 св зи с интерфейсом, а сигналы занесени .и признаки, записываемые в подканальную пам ть ИСЛОВ состо ни  подканала, поступают в регистр 3 с узла 5, Обмен данными канала с оперативной пам тью производитс  словами, обмен с внеишими устройствами - баОтлмк. Поэтом при чтении информации из йнешнего устройства канал производит ксмпановку слова из поступающих в него байтов, а при записи - развертку слова в последовательность байтов. Дл  определни  конца компановки или развертки слова используетс  счетчик 4 байтов , который указывает номер последнего обработанного байта в текущем слове данных. Если за одно подключение внешнего устройства через узел 1 к каналу передаетс  только один байт данных, то текущее значение дчетчика байтов хранитс  в подкангшьной пам ти , а при переходе подканала в активное состо ние возвращаетс  на счетчик 4 через узел 2 и регистр 3. Сигналы, поступающие с выхода узла 5 управл ют занесением на счетчик 4 информации и увеличением его содержимого на единицу.

Непосредственна  св зь канала с внешними устройствами осуществл етс  через регистр 6 св зи с интерфейсом и узел 12, куда поступает информаци , получаема  от внешних устройств , и откуда она выдаетс  во внение устройства. Информаци , предназначенна  внешним устройствам, поступет на регистр 6 св зи с интерфейсом с регистра 3, сигналы управлени  из узла 5, информаци  из шин интерфейса с выхода узла 12. На регистр 7 номера активного подканала информаци  переписываетс  либо-с регистра 6 либо с регистра 3.

Регистр 10 адреса конца массива предназначен дл  хранени  в процессе выполнени  операций обмена данньми с внешними устройствами младших разр дов адреса последней  чейки обменного массива. Разр дность регистра 1 определ ет максимальный размер массива . Информаци  на регистр 10 поступает из подканальной пам ти через узел 2, сигналы управлени  занесением - с узла 5.

Схема 8 сравнени  формирует сигнал конца массива при обнаружении равенства содержимого регистра 10 младших разр дов регистра 1.

Дешифратор 9 формирует из содержимого старших разр дов регистра 10 сигналы, поступающие на второй вход схемы 8 сравнени  и третий вход регистра 1 при выполнении операций обмена данными с внешним устройством по кольцевой зоне и ограничивающие со стороны старших разр дов количество разр дов содержимого регистров .1 и 10, которые участвуют в сравнении, и количество разр дов регистра 1, которые работают в режиме счета.

Регистр И блокировки запросов предназначен дл  хранени  по каждому каналу признака, запрещающего обслуживание требовани  внешнего устройства на выполнение операции обмена . Установка и сброс признаков производитс  по сигналам управлени  поступающим на вход регистра 11 из узла 5, и номеру активного подканала , поступак дему с выхода регист ра 7 и определ ющему номер разр да регистра, в котором хранитс  признак активного подканала. Узел 5 по информации , поступающей на его входы, формирует сигналы, управл ющие работой регистров и узлов канала, а также сигналы,передаваемые процессору через узел 12 в шины интерфейса. Мультиплексный канал работает сле дующим образом. Работа мультиплексного канала производитс  по командам, поступающим от процессора, и по командам программ подканалов . команды дел т с  на две гру-ппы: команды, непосред ственно управл ющие обменом, и вспо могательные команды. Первые указывают местоположение массива  чеек о щего пол  оперативной пам ти, отведе ных дл  обмена, заданием адреса нач ла и конца обменного массива, вторы пускают и останавливают программу подканала, задают команды ввода-выв да и управл гацие признаки, выполн ют переходы в программе подканала, измен ют адрес конца обменного масс ва, управл ют записью информации, характеризующей состо ние канала, подканалов и внешних устройств. Исполнение команды, прин той на регистр 3, заключаетс  в пересылке отдельных ее полей на регистры канала.- и в  чейки подканальной пам  формировании последовательности управл ющих сигналов, выдаваемых в ши ны интерфейса, записи в  чейки подканальной пам ти содержимого некотоых регистров канала и признаков, ормируемых узлом 5. Обмен данньами с внешним устройством производитс  по инициативе последнего только после того,как будет прин та команда, управл юща  обменом в данном подканале. По этой команде в подканальную пам ть записываетс  адрес начала и конца обменного массива и адрес следующей команды программы подканала, который до этого хранилс  на регистре 1 текущего адреса. Внешнее устройство, готовое выполнить обмен данными, присылает в канал требование. Если это требование не заблокировано признаком на регистре 11, то канал блокировки запросов принимает на регистр б код номера внешнего устройства, пересылает его на регистр 7 номера активного подканала и загружает счетчик 4 байтов, регистры 1 и 10 информацией, хран щейс  в подканальной пам ти. После обмена очередным словом данных текущий адрес данных, хран щийс  на регистре 1, сравниваетс  с адресом конца массива на регистре 10. При обмене по линейной зоне сравниваютс  все разр ды содержимого регистра 10. При обмене по кольцевой зоне код на регистре 10 состоит из кода размера кольцевой зоны, располагаемого в старших разр дах регистра , и адреса последней  чейки массива данных внутри кольцевой зоны и имеет вид, показанный в таблице, где (1 1,2,3... - код адреса последней  чейки внутри зоны/ И младший разр д регистра.

.Vl- ,и-а

Размер кольцевой зоны определ етс  количеством k сто щих подр д нулей в содержимом регистра, начина  с нулевого разр да, и равен , Местоположение кольцевой зоны в оперативной пам ти определ етс  старшими разр дами содержимого регистра 1. Благодар  сигналам с дешифратора 9 сравнение производитс  только младших ( И С- ) разр дов регистров 1 и 10.

В случае несравнени  содержимое (п+1) разр дов регистра 1 при обме h-i ИИ

И-2

И- 3

не по линейной зоне либо (n-k) раз5 р дов при обмене по кольцевой зоне увеличиваетс  на единицу. В монопольном режиме работы процесс обмена данными повтор етс  до тех пор, пока не б.удет сформирован сигнал сравнени . В мультиплексном режиме работы после обмена словом или байтом данных подканал переходит в пассивное состо ни , дл  чего содержимое счетчика 4 и регистра 1 возвращаетс  в подканальную пам ть.

По сигналу сравнени  при обмане по линейной зоне на регистр 1 записываетс  из подканальной пам ти адрес очередной команды программы подканала и канал переходит к выполнению следующих команд прогрс1ммы. При обмене по кольцевой зоне на регистре 11 устанавливаетс  признак, блокирующий обмен по данному подканалу до тех пор, пока не поступит в канал команда, увеличивающа  размер массива данных внутри кольцевой зоны.

Таким образом, мультиплексный канал осуществл ет одновременную обработку и передачу или прием массива данных. Дл  этого процессор готовит в ЗУ информацию неЗольшими порци ми , размеща  ее в последовательные  чейки кольцевой зоны и сообща  каждый раз каналу об увеличении размера передаваемого массива данных, либо, обработав часть поступившей в кольцевую зону из канала информации , сообщает каналу об увеличении принимаемого массива данных на величину обработанной информации. Увеличение размера массива данных осуществ л етс  изменением кода адреса конца массива внутри кольцевой зоны. Про- . цесс может длитьс  как угодно долго без прекращени  обмена, что повышает пропускную способность канала за счет исключени  многократных операций пуска и останова подканала и внешних устройств, необходимых при обмене по линейной зоне, экономит пам ть вычислительныхсредств. Размер кольцевой зоны определ етс  нерегул рностью потока решаемых задач и стремитс  к величине, равной размеру двух сообщений , а пропускна  способность канала стремитс  к величине, равной скорости передачи дачных между каналом и внешними устройствами. Одновременно сокращаютс  потери времени процессора на организацию обмена, что приводит к повышению производительности вычислительных средств.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 497578, кл. G 06 F3/04, 1973.

2.Коган Б,М. и Каневский М.М. Цифровые вычислительные машины и системы . М. , энерги , 1974, с. 510 (прототип).

И