многоканальное устройство приоритета

Формула изобретения

Многоканальное устройство приоритета, содержащее первый элемент ИЛИ и N каналов (где N число источников запросов), причем каждый i-й канал (где i 1, N-1) содержит элемент ИЛИ НЕ, элемент И, два элемента ИЛИ, два элемента НЕ, элемент И НЕ, триггер и элемент задержки, причем в нем первый вход элемента И соединен с информационным входом канала, второй вход с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента И, с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ НЕ, выход которого является выходом канала и соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого через второй элемент НЕ соединен с выходом первого элемента ИЛИ и является выходом канала для подключения последующего канала, второй вход первого элемента ИЛИ является входом канала и соединен с вторым входом элемента ИЛИ НЕ, выход второго элемента ИЛИ через элемент задержки соединен с входом установки триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И НЕ, второй вход которого соединен с входом выбора режима устройства, а выход элемента И НЕ с выходом первого элемента ИЛИ устройства, а N-й канал содержит элемент ИЛИ - НЕ, элемент И, два элемента ИЛИ, два элемента НЕ, причем в нем первый вход элемента И соединен с информационным входом канала, второй вход с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента И, с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ НЕ, выход которого является выходом канала и соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого через второй элемент НЕ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ является входом канала и соединен с вторым входом элемента ИЛИ НЕ, а в устройстве вход (i + 1)-го канала соединен с выходом для подключения последующего канала i-го канала, отличающееся тем, что в него введено N блоков контроля времени, второй четвертый элементы ИЛИ, два триггера, два элемента задержки, два элемента И, генератор тактовых импульсов и блок контроля частоты опроса, причем i-й блок контроля времени содержит элемент И, счетчик, два элемента ИЛИ, причем в нем выход элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход первого элемента ИЛИ с входом "Сброс" счетчика, первый вход элемента И является первым входом блока, первый вход первого элемента ИЛИ вторым входом блока, второй вход элемента И является третьим входом блока, второй вход первого элемента ИЛИ - четвертым входом блока, выход счетчика соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и с первым выходом блока, второй вход второго элемента ИЛИ является пятым входом блока, выход второго элемента ИЛИ является вторым выходом блока, а N-й блок контроля времени содержит счетчик, элемент ИЛИ, элемент И, причем в нем выход элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход элемента ИЛИ с входом "Сброс" счетчика, первый вход элемента И является первым входом блока, первый вход элемента ИЛИ вторым входом блока, второй вход элемента И третьим входом блока, второй вход элемента ИЛИ - четвертым входом блока, выход счетчика выходом блока, причем в устройстве третьи входы всех блоков контроля времени соединены между собой и с выходом первого элемента И, четвертые входы всех блоков контроля времени соединены между собой и с выходом четвертого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен через второй элемент задержки с первым входом третьего элемента ИЛИ, с выходом второго элемента И и с установочным входом второго триггера, второй вход четвертого элемента ИЛИ с вторым входом первого элемента ИЛИ и с первым входом блока частоты опроса, пятые входы всех блоков контроля времени, кроме N-го, соединены между собой и с вторым входом третьего элемента ИЛИ, входом "Сброс" второго триггера, с выходом первого элемента ИЛИ, с вторым входом блока контроля частоты опроса, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом первого элемента И устройства и с третьим входом блока контроля частоты опроса, вход первого канала через пятый элемент задержки устройства соединен с инверсным входом второго элемента И устройства, опросным входом устройства и с выходом блока контроля частоты опроса, первые выходы всех блоков контроля времени соединены соответственно с входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом первого триггера, инверсный выход второго триггера с первым входом первого элемента И, выход первого триггера с первым входом второго элемента И устройства, вход "Сброс" первого триггера с выходом третьего элемента ИЛИ, второй выход i-го блока контроля времени с входом "Сброс" триггера i-го канала, информационный вход j-го канала (где j 1, N) соединен с первым входом j-го блока контроля времени, выход j-го канала с вторым входом блока контроля времени, вход выбора режима устройства с вторым входом элемента И НЕ каждого канала, кроме N-го, и с прямым выходом второго триггера, а блок контроля частоты опроса содержит три счетчика, элемент задержки, элемент ИЛИ НЕ, два триггера, элемент НЕ, дешифратор, два делителя частоты и элемент И, причем в нем выходы первого счетчика соединены соответственно с входами элемента ИЛИ - НЕ, выход которого соединен с входами управления первого и второго триггеров и входами "Сброс" второго и третьего счетчиков, выходы которых соединены с информационными входами первого и второго триггеров соответственно, выходы первого и второго триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами дешифратора, первый и второй выходы дешифратора соединены соответственно с входами управления первого и второго делителей частоты, выходы первого и второго делителей частоты соответственно с первым и вторым входами элемента И, первый вход блока контроля частоты опроса через элемент задержки соединен с входом "Сброс" первого счетчика, второй вход блока контроля частоты опроса соединен со счетными входами второго и третьего счетчиков, третий вход со счетным входом первого счетчика и через элемент НЕ с информационными входами первого и второго делителей частоты, выход блока контроля частоты опроса соединен с выходом элемента И.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в распределенных системах обработки информации.

Известно многоканальное приоритетное устройство подключения отдельных устройств к общей магистрали по авт. св. N 1544967, кл. G 06 F 9/46, состоящее из каналов анализа запросов, каждый из которых содержит триггер запроса, выполненный на двух элементах И-НЕ, элемент передачи управляющего сигнала, выполненный на элементе НЕ, и элемент подтверждения запроса, выполненный на элементе И.

У этого устройства низкая помехозащищенность, обусловленная появлением ложных кратковременных импульсов на выходах каналов во время прохождения импульса и возможностью в отдельных случаях одновременного выхода на магистраль двух каналов.

Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к предлагаемому устройству является многоканальное устройство приоритета по авт. св. N 1037253, кл. G 06 F 9/46, содержащее N каналов (где N число источников запросов), каждый из которых содержит элемент ИЛИ-НЕ, элемент И, первый элемент ИЛИ и первый элемент НЕ, причем первый вход элемента И в каждом канале соединен с информационным входом канала, второй вход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и через первый элемент НЕ с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с выходом канала, а второй вход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, кроме того, второй вход первого элемента ИЛИ соединен в первом канале с опросным входом устройства, а в каждом i-м канале (где ) с выходом первого элемента ИЛИ (i-1)-го канала, кроме того, каждый канал содержит второй элемент ИЛИ и второй элемент НЕ, а каждый канал, кроме N-го, содержит элемент И-НЕ, триггер и элемент задержки, имеется элемент ИЛИ устройства, причем в каждом канале выход первого элемента ИЛИ через второй элемент НЕ подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу канала, а выход второго элемента ИЛИ во всех каналах, кроме N-го, соединен через элемент задержки с прямым входом триггера, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с входом выбора режима устройства, а выход соединен с третьим входом элемента И, причем инверсный вход триггера соединен с выходом элемента ИЛИ устройства, первый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ N-го канала, а второй вход подключен к входу сброса триггера устройства.

Однако у этого устройства:

При высокой интенсивности потока запросов высокоприоритетных источников запросы низкоприоритетных источников обслуживаться не будут.

Увеличение задержки в обслуживании высокоприоритетных источников запросов в режиме циклического опроса.

3. Изменение режима обслуживания источников запросов не может осуществляться автоматически и в нужный момент времени.

4. Средняя частота поступления запросов на информационный вход 11 любого из каналов 10 может изменяться случайным образом, а частота тактовых импульсов опроса при этом остается неизменной. Когда частота сигналов опроса, поступающих на вход 13 опроса, значительно больше средней частоты поступления запросов на информационный вход 11 любого из каналов 10, выбор того или иного режима обслуживания запросов не имеет смысла. Значит говорить, что предложенное устройство функционирует нормально, можно в том случае, если средняя частота поступления запросов на информационный вход 11 любого из каналов 10 будет больше частоты сигналов опроса.

Все это снижает эффективность функционирования устройства, а также сужает область его применения.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и повышение эффективности его функционирования за счет автоматического изменения режима обслуживания запросов, а также автоматического изменения частоты тактовых импульсов опроса в моменты времени, которые определяются устройством также автоматически в зависимости от интенсивности потока запросов, поступающих на информационный вход любого из каналов.

Поставленная задача достигается тем, что в многоканальное устройство приоритета, содержащее N каналов (где N число источников запросов), каждый из которых содержит элемент ИЛИ-НЕ, элемент И, первый элемент ИЛИ и первый элемент НЕ, причем первый вход элемента И в каждом канале соединен с информационным входом канала, второй вход соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и через первый элемент НЕ с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с выходом канала, а второй вход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, кроме того, второй вход первого элемента ИЛИ соединен в первом канале с опросным входом устройства, а в каждом i-ом канале (где ) с выходом первого элемента ИЛИ (i-1)-го канала, кроме того, каждый канал содержит второй элемент ИЛИ и второй элемент НЕ, а каждый канал кроме N-го, содержит элемент И-НЕ, триггер и элемент задержки, имеется элемент ИЛИ устройства, причем в каждом канале выход первого элемента ИЛИ через второй элемент НЕ подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу канала, а выход второго элемента ИЛИ во всех каналах, кроме N-го, соединен через элемент задержки с прямым входом триггера, прямой выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с входом выбора режима устройства, а выход соединен с третьим входом элемента И, причем инверсный вход триггера соединен с выходом элемента ИЛИ устройства, первый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ N-го канала, а второй вход подключен к входу сброса триггеров устройства, дополнительно введены N блоков контроля времени, каждый из которых содержит элемент И, счетчик, первый элемент ИЛИ, кроме того, каждый блок контроля времени, кроме N-го, содержит второй элемент ИЛИ, кроме того, устройство содержит второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый и второй, третий и четвертый элементы ИЛИ, первый и второй триггеры, первый и второй элементы задержки, первый элемент И, второй элемент И (с одним инверсным входом), генератор тактовых импульсов и блок контроля частоты опроса, содержащий первый, второй и третий счетчики, элемент задержки, элемент ИЛИ-НЕ, первый и второй триггеры задержки, элемент НЕ, дешифратор, первый и второй делители частоты и элемент И, причем в каждом блоке контроля времени выход элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом сброса счетчика, первый вход элемента И соединен с первым входом этого блока, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с вторым входом этого блока, второй вход элемента И соединен с третьим входом этого блока, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с четвертым входом этого блока, выход счетчика соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и с первым выходом этого блока, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с пятым входом этого блока, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым выходом этого блока, третьи входы всех блоков контроля времени соединены между собой и с выходом первого элемента И устройства, четвертые входы всех блоков контроля времени соединены между собой и с выходом четвертого элемента ИЛИ устройства, первый вход которого соединен через второй элемент задержки с первым входом третьего элемента ИЛИ устройства, с выходом второго элемента И устройства и с прямым входом второго триггера, второй вход четвертого элемента ИЛИ устройства соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ усиройства, входом сброса триггеров устройства и с первым входом блока частоты опроса, пятые входы всех блоков контроля времени, кроме N-го, соединены между собой с вторым входом третьего элемента ИЛИ устройства, инверсным входом второго триггера, с выходом первого элемента ИЛИ устройства и с вторым входом блока контроля частоты опроса, выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом первого элемента И устройства и с третьим входом блока контроля частоты опроса, второй вход первого элемента ИЛИ в первом канале соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ и через первый элемент задержки устройства соединен с инверсным входом второго элемента И устройства, опросным входом устройства и с выходом блока контроля частоты опроса, первые выходы всех блоков контроля времени объединены по ИЛИ с помощью второго элемента ИЛИ устройства, выход которого соединен с прямым входом первого триггера, инверсный выход второго триггера соединен с первым входом первого элемента И устройства, прямой выход первого триггера соединен с первым входом второго элемента И устройства, а инверсный вход первого триггера соединен с выходом третьего элемента ИЛИ устройства, второй выход каждого блока контроля времени, кроме N-го, соединен с инверсным входом триггера своего канала, информационный вход каждого канала соединен с первым входом своего блока контроля времени, выход каждого канала соединен с вторым входом блока контроля времени, вход выбора режима устройства соединен с вторым входом элемента И-НЕ каждого канала, кроме N-го, и с прямым выходом второго триггера.

В блоке контроля частоты опроса группа выходов первого счетчика объединена элементом ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входами управления первого и второго триггеров задержки и входами сброса второго и третьего счетчиков, выходы которых соединены с информационными входами первого и второго триггеров задержки соответственно, выходы этих триггеров соединены с первым и вторым входами дешифратора соответственно, первый и второй выходы дешифратора соединены с входами управления первого и второго делителей частоты соответственно, выходы делителей частоты объединены элементом И, первый вход блока контроля частоты опроса через элемент задержки соединен с входом сброса первого счетчика, второй вход блока контроля частоты опроса соединен с счетными входами второго и третьего счетчиков, третий вход блока контроля частоты опроса соединен со счетным входом первого счетчика и через элемент НЕ с информационными входами первого и второго делителей частоты, выход блока контроля частоты опроса соединен с выходом элемента И этого блока.

Изменение режима обслуживания запросов в предлагаемом устройстве производится автоматически. Моменты времени изменения режима обслуживания выбираются автоматически таким образом, чтобы время задержки в обслуживании запроса не превышало некоторых значений, установленных для каждого канала отдельно, в зависимости от его приоритета.

Изменение частоты тактовых импульсов опроса в предлагаемом устройстве производится автоматически. Моменты времени изменения частоты тактовых импульсов опроса выбираются самим устройством автоматически таким образом, чтобы обеспечить непрерывную работу устройства в режиме нормального функционирования.

Благодаря дополнительно введенным элементам и блокам предлагаемое устройство автоматически осуществляет выбор режима обслуживания запросов и частоты тактовых импульсов опроса, необходимой для нормальной работы устройства при различной интенсивности потока запросов, поступающих на информационный вход любого из каналов, поэтому имеющиеся в устройстве вход 13 опроса и вход 14 выбора режима устройства не используются.

Функциональная схема адаптивного устройства приоритета приведена на фиг. 1, а функциональная схема блока 55 контроля частоты опроса приведена на фиг. 2.

Устройство содержит элемент И-НЕ 1, элемент И 2, элемент НЕ 3, элемент ИЛИ-НЕ 4, элемент ИЛИ 5, элемент НЕ 6, элемент ИЛИ 7, элемент 8 задержки, триггер 9, каналы 10 устройства, информационный вход 11 канала, выход 12 канала, вход 13 опроса устройства, вход 14 выбора режима устройства, вход 15 сброса триггеров устройства, элемент ИЛИ 16, элемент И 17, счетчик 18, элемент ИЛИ 19, элемент ИЛИ 20, блоки 21 контроля времени, вход 22 блока 21 контроля времени, вход 23 блока 21 контроля времени, вход 24 блока 21 контроля времени, вход 25 блока 21 контроля времени, вход 26 блока 21 контроля времени, выход 27 блока 21 контроля времени, выход 28 блока 21 контроля времени, элемент ИЛИ 29, элемент ИЛИ 30, триггер 31, элемент И 32 с одним инверсным входом, триггер 33, элемент 34 задержки, элемент 35 задержки, элемент И 36 и генератор 37 тактовых импульсов, элемент ИЛИ 38, вход 39 блока контроля частоты опроса, вход 40 блока контроля частоты опроса, вход 41 блока контроля частоты опроса, выход 42 блока контроля частоты опроса, счетчик 43, счетчик 44, счетчик 45, элемент ИЛИ-НЕ 46, триггер 47 задержки, триггер 48 задержки, элемент НЕ 49, дешифратор 50, делитель частоты 51, делитель частоты 52, элемент И 53, элемент 54 задержки и блок 55 контроля частоты опроса.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 6 всех каналов сброшены сигналом логической "1", который подается на вход 15 сброса. На входе 13 опроса действует логическая "1", а на выходах 12 каждого канала 10 логический "0".

Устройство имеет два режима работы: режим циклического опроса источников запросов и режим приоритетного обслуживания. Выбор режима определяется состоянием входа 14.

Режим приоритетного обслуживания. В данном режиме на входе 14 выбора режима действует логический "0", который запирает в каждом канале элемент И 1, подавая разрешение на вход элемента И 2. При возникновении запроса от источника по входу 11 i-го канала 10 элемент И 2 откроется и подаст "1" на вход элемента ИЛИ 5 и "0" на вход И 4.

При подаче сигнала опроса на вход 13 в виде логического "0" он последовательно распространяется через элементы ИЛИ 5 до i-го канала, одновременно запрещая прохождение вновь поступивших запросов от источников с более высоким приоритетом через элементы И 2, что обеспечивает помехоустойчивость схемы. Одновременно во всех каналах 10, предшествующих i-му каналу, этот сигнал установит триггеры 9 в состояние "1" по цепи элементов НЕ 6, ИЛИ 7 и элемента задержки 8. В i-м канале 10 сигнал опроса закроет элемент ИЛИ-НЕ 4, в результате чего на выход 12 этого канала поступит "1". Кроме того, сигнал на выходе ИЛИ-НЕ 4 установит в i-м канале 10 триггер 9 в "1". Таким образом, триггеры 9 обеспечивают запоминание опрошенные каналов 10, блокируя прохождение новых запросов на выходы элементов И 2.

Однако, поскольку на входе 14 действует логический "0", состояние триггеров не оказывает влияния на работу устройства, которая осуществляется по приоритетному принципу, причем приоритет каналов убывает с возрастанием номера канала 10.

Режим циклического опроса. В данном режиме на вход 14 устройства поступает логическая "1", в результате чего элемент И 1 действует как инвертор по отношению к сигналу на прямом выходе триггера 9. Если триггер 9 находится в состоянии "1", т. е. данный канал 10 опрашивался в предыдущем цикле, на выходе элемента И-НЕ 1 действует логический "0", который блокирует прохождение сигнала от источника 11 запросов. Если триггер 9 находится в нулевом состоянии, то в данном канале 10 разрешается прохождение запроса на выход 12 канала 10. После приема запроса триггер 9 устанавливается в "1" через элемент ИЛИ 7. При этом элемент 8 задержки обеспечивает необходимую длительность сигнала на выходе 12 данного канала 10.

Таким образом, во всех каналах 10 с 1-го по i-й триггеры 9 установлены в состояние "1" и опрос этих каналов сигналом опроса запрещается.

После того, как запрос на i-м канале будет обслужен, нулевой сигнал опроса пройдет на выход его элемента ИЛИ 5 к последующим каналам 10. При опросе N-го последнего канала 10 сигнал логической "1" со схемы ИЛИ 7 и ИЛИ 16 обеспечит сброс триггеров 9 во всех каналах 10 и подготовит устройство к следующему циклу работы.

Режим приоритетного обслуживания является основным. Работа по приоритетному принципу осуществляется сразу после приведения устройства в исходное состояние подачей сигнала логической "1" на вход 15 сброса триггеров устройства. В этом режиме с инверсного выхода триггера 33 на первый вход элемента И 36 подается "1", разрешая прохождение тактовых импульсов от генератора 37 через этот элемент на второй вход элемента И 17 каждого блока 21 контроля времени. При возникновении запроса от источника на информационном входе 11 i-го канала 10 элемент И 17 i-го блока 21 контроля времени откроется и тактовые импульсы с выхода элемента И 36 поступят на вход счетчика 18. Число счета счетчика 18 каждого блока 21 контроля времени устанавливается различным и зависит от приоритета соответствующего канала 10, причем число счета минимально у счетчика 18 первого блока 21 контроля времени и увеличивается с возрастанием номера блока 21 контроля времени, так как при обслуживании запроса от более приоритетного источника допустимое время задержки, определяющееся периодом работы счетчика 18, должно быть меньше, чем при обслуживании запроса от менее приоритетного источника. При обслуживании запроса на i-м канале 10 с выхода 12 этого канала через элемент ИЛИ 20 i-го блока 21 контроля времени "1" поступает на вход сброса счетчика 18 i-го блока 21 контроля времени, т.е. если запрос уже обслуживается, время его задержки на информационном входе 11 i-го канала 10 больше не контролируется. Если время задержки на информационном входе 11 i-го канала 10 превысит установленное заблаговременно допустимое значение, то устройство автоматически изменит режим своего функционирования с приоритетного режима на режим циклического опроса.

Происходит это следующим образом.

Счетчик 18 производит подсчет тактовых импульсов и при переполнении с его выхода на первый вход элемента ИЛИ 19 и на один из входов элемента ИЛИ 29 поступит "1", что обеспечит сброс в "0" триггера 9 соответствующего канала 10 и установку триггера 31 в "1". На следующем цикле работы при поступлении сигнала опроса на вход 13 элемент И 32 откроется, с выхода триггера 31 "1" поступит на прямой вход триггера 33 и через элемент 35 задержки, элемент ИЛИ 30, на инверсный вход триггера 31, для сброса этого триггера в "0". С выхода элемента И 32 "1" через элемент ИЛИ 38 и элемент ИЛИ 20 каждого блока 21 контроля времени поступит на входы сброса счетчика 18 каждого блока 21 контроля времени, и все счетчики 18 будут сброшены в "0".

Элемент 35 задержки обеспечивает необходимую длительность сигнала с уровнем логической "1" на прямом входе триггера 33 в течение времени, необходимого для установки этого триггера в "1". Так как необходимая подготовка устройства к режиму циклического опроса должна произойти до начала следующего цикла работы, даже если сигнал опроса на вход 13 опроса поступит в момент опрокидывания триггеров 31 и 33, элемент 34 задержки обеспечивает задержку сигнала на время, достаточное для установки триггера 33 в "1", а триггера 31 в "0". Следовательно, время задержки элемента 34 задержки должно быть больше суммарного времени задержки цепочки элементов: элемента И 32, элемента 35 задержки и элемента ИЛИ 30. Сразу после того, как триггер 33 установится в "1", начнется режим циклического опроса.

В режиме циклического опроса содержимое счетчика 18 каждого блока 21 контроля времени остается равным "0", т.к. с инверсного выхода триггера 33 на первый вход элемента И 36 поступает сигнал с уровнем логического "0", этот элемент закрыт и не пропускает тактовые импульсы от генератора 37 тактовых импульсов. Режим циклического опроса будет длиться в течение одного цикла работы устройства, после чего установится режим приоритетного обслуживания, при поступлении сигнала с уровнем логической "1" с входа сброса триггеров устройства, через элемент ИЛИ 38 и элемент ИЛИ 20 на вход сброса счетчика 18 каждого блока 21 контроля времени к с выхода элемента ИЛИ 16 на инверсный вход триггера 33, через элемент ИЛИ 30 на инверсный вход триггера 31 и на второй вход элемента ИЛИ 19 каждого блока 21 контроля времени. При этом триггеры 8 всех каналов 11 находятся в состоянии "0", на входе опроса действует логическая "1", а на выходах 12 каждого канала 10 логический "0", т.е. устройство приведено в исходное состояние.

Рассмотрим математическую модель предлагаемого устройства, которая в целях упрощения содержит всего два канала, имеет два входа и два выхода. Будем считать, что частота поступления запросов и время обслуживания каждого запроса на каждом входе одинаковы и модель предложенного устройства функционирует нормально. Приоритет первого канала выше, чем у второго, так как сигнал опроса поступает на него в первую очередь. Следовательно, при одновременном поступлении заявок вероятность того, что заявка, поступившая на информационный вход первого канала будет обслужена в первую очередь, выше. Вероятности, отражающие приоритет каналов, имеют постоянное значение для каждого канала и играют роль весовых коэффициентов. Обозначим их через ₁ и ₂ для первого и второго каналов соответственно, причем Обозначим через p₁ и p₂ вероятность того, что заявка на соответствующем канале будет обслужена в течение некоторого промежутка времени, причем p₂= 1-p₁. Заметим, что p₁ и p ₂ принимают разные значения в зависимости от режима функционирования устройства, т.е. при установке определенного режима обслуживания запросов устройство имеет определенные характеристики p₁ и p₂. Очевидно, что при длительном функционировании устройства в режиме циклического опроса p₁=p₂=0,5, т.к. приоритеты каналов (₁ = ₂) не имеют значения, а в режиме приоритетного обслуживания возможна ситуация, когда будут обслуживаться только заявки, поступающие на вход первого канала: p₁=1, p₂=0. Все это существенно снижает эффективность функционирования устройства.

Необходимо ввести ограничения:

₁ > ₂; p₁, p₂ 0

Обозначим через критерий эффективности функционирования устройства.

Справедливо равенство:



где l отражает нелинейный характер зависимости и имеет некоторое постоянное значение в интервале 0<l<1.
= ₁p²₁ + ₂p^l₂

Для простоты примем l=1/2

Тогда:



С учетом принятых допущений, найдем значения p₁ и p₂, при которых max.

p₂ 1-p₁.

Пусть:

Тогда:

Таким образом, математическая модель предлагаемого устройства показывает, что при автоматическом изменении режима обслуживания запросов эффективность функционирования устройства повышается.

Как было отмечено выше, устройство функционирует нормально при условии, что средняя частота поступления запросов на информационный вход 11 любого из каналов 10 будет больше частоты сигналов опроса:



Нужно отметить, что при



некоторые счетчики 18 блоков 21 контроля времени будут переполняться за время, меньшее, чем период тактовых импульсов опроса (Т_{ти опроса}). Следовательно, возможна ситуация, когда устройство будет постоянно переключаться из одного режима в другой режим при поступлении каждого тактового импульса опроса.

При

теряет смысл выбор режима функционирования устройства, так как заявка, поступившая на информационный вход 11 любого из каналов 10, будет обслужена без задержки независимо от приоритета этого канала.

Чтобы не происходил выход устройства из режима нормального функционирования, т. е. возникновение ситуаций (2) и (3), в устройстве реализован алгоритм постоянного удерживания устройства в режиме нормального функционирования в течение всей работы устройства, обеспечивающий, таким образом, выполнение условия (1). Контролировать выполнение условия (1) можно, взяв за критерий число переключений из одного режима функционирования в другой режим в течение определенного промежутка времени t Так как средняя частота поступления запросов на информационный вход 11 любого из каналов 10 может изменяться случайным образом, для выполнения условия (1) необходимо осуществлять постоянную корректировку значения частоты тактовых импульсов опроса, повышая или понижая ее значение в нужный момент времени. При этом не должна прерываться работа устройства.

Очевидно, что для f_{ти опроса} существует строгий верхний предел, так как период тактовых импульсов опроса не должен быть меньше длительности обслуживания одного запроса:

T_{ти опроса обсл}

Естественно предположить наличие и некоторого нижнего предела, что определяется максимально возможным интервалом времени между запросами, поступающими на информационный вход 11 любого из каналов 10.

Т.о. имеется f_{ти опроса min} и f_{ти опроса max}.

Очевидно, что условие (1) будет выполняться, если значение f_{ти опроса} будет находиться в интервале:

f_{тиопросаmin} < f_{ти опроса} < f_{тиопросаmax}

В пределах этого интервала выберем три значения частоты f_{ти опроса}: f₁, f₂, f₃.

Причем f_{тиопросаmin} < f₁ < f₂ и f₂ < f₃ < f_{ти опроса max}.

Нетрудно заметить, если автоматически переключать f_{ти опроса} с одного значения на другое в моменты времени, определяемые самим устройством также автоматически, можно постоянно удерживать устройство в режиме нормального функционирования при различной интенсивности потока запросов, поступающих на информационный вход любого из каналов.

Блок 55 контроля частоты опроса функционирует следующим образом.

Счетчик 43 задает длительность промежутка времени t, в течение которого будет осуществлять контроль соблюдения условия (1). Счетчики 44 и 45 при их переполнении в "0" не сбрасываются и до окончания этого промежутка времени сигнал с уровнем логической "1" с выхода переполнившегося счетчика поступает на вход соответствующего триггера задержки.

После окончания промежутка времени t счетчик 43 самостоятельно сбрасывается в "0", при этом по переднему фронту сигнала с уровнем логической "1" с выхода элемента ИЛИ-НЕ 46 изменяют свое состояние триггеры 47 и 48, а по заднему фронту этого же сигнала сбрасываются в "0" счетчики 44 и 45. В течение промежутка времени t счетчики 44 и 45 производят подсчет числа переключений устройства из одного режима функционирования в другой режим, причем число счета (разрядность) у счетчика 45 больше, чем у счетчика 44. Триггеры 47 и 48 задержки хранят информацию о состоянии счетчиков 44 и 45 в конце предыдущего промежутка времени t и изменяют ее, если к концу текущего промежутка времени t состояние счетчиков 44 и 45 изменилось. При этом соответственно будет изменяться частота сигналов опроса с уровнем логического "0" на выходе 42 блока 55 контроля частоты опроса. Она определяется тем, какой из делителей частоты будет подключен к элементу И 53. Коэффициент деления делителя частоты 52 больше, чем у делителя частоты 51. Если же оба делителя частоты будут отключены, то с выхода элемента НЕ 49 на входы элемента И 53 будут поступать тактовые импульсы с частотой, которую задает генератор 37 тактовых импульсов. Очевидно, что можно принять это значение частоты как f₃ с учетом всех указанных выше ограничений. Тогда значение частоты тактовых импульсов опроса, соответствующее f₂, будет в том случае, если подключен делитель частоты 52, а значение частоты, соответствующее f₁, если подключен делитель частоты 51. Состояния входов и выходов дешифратора можно представить в виде таблицы.

Сигнал с уровнем логической "1" на одном из выходов означает, что соответствующий делитель частоты подключен к входу элемента И 53, т.е. установлено одно из трех значений частоты тактовых импульсов опроса.

Предлагаемое устройство выполнено на логических элементах, счетчиках, делителях частоты, триггерах и генераторе тактовых импульсов прямоугольной формы. Принципы построения этих элементов и узлов общеизвестны и приведены, например, в справочнике Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. М. Радио и связь, 1987, 352 с.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает два режима обслуживания: приоритетный и циклический, осуществляет автоматическое изменение режима обслуживания запросов, а также автоматическое изменение частоты тактовых импульсов опроса в моменты времени, которые определяются устройством также автоматически в зависимости от интенсивности потока запросов, поступающих на информационный вход любого из каналов, что существенно расширяет функциональные возможности и повышает эффективность функционирования устройства.

Предлагаемое устройство предполагается использовать в распределенных системах обработки информации для организации обмена между центральной ЭВМ и абонентами по общей магистрали.