устройство для подключения абонентов к общей магистрали

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ АБОНЕНТОВ К ОБЩЕЙ МАГИСТРАЛИ, содержащее два счетчика, три триггера, первый мультиплексор, схему сравнения, два элемента И, первый элемент ИЛИ, вход запроса устройства соединен с S-входом первого триггера, R-вход которого соединен с входом освобождения устройства, и R-входом второго триггера, D-вход которого подключен к первым входам первых элементов ИЛИ и И и к прямому выходу третьего триггера, S-вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого подключен к прямому выходу первого триггера, вход синхронизации устройства соединен со счетным входом первого счетчика, выход второго счетчика подключен к первому информационному входу первого мультиплексора, выход которого соединен с первым информационным входом схемы сравнения и с вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к шине данных устройства и к второму информационному входу схемы сравнения, выход переполнения счетчика соединен с C-входом второго триггера, прямой выход которого соединен с выходом прерывания устройства и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с шиной занятости устройства отличающееся тем, что в него введены два счетчика, регистр, второй мультиплексор, второй элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем вход освобождения устройства подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика, а третий вход - с выходом схемы сравнения, управляющий вход которого соединен со счетным входом второго и третьего счетчиков и с выходом второго мультиплексора, первый информационный вход которого подключен к выходу четвертого счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого счетчика, а вход сброса - с прямым выходом третьего триггера, с входами сброса второго и третьего счетчиков и с управляющим входом второго мультиплексора, второй информационный вход которого подключен к выходу третьего счетчика, выход второго элемента ИЛИ соединен с C-входом третьего триггера, второй информационный вход первого мультиплексора подключен к выходу регистра, шина занятости устройства соединена с входом сброса первого счетчика и через элемент НЕ с вторым входом второго элемента И.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в распределенных вычислительных системах, содержащих несколько активных источников информации, подключенных к общей магистрали.

Известно устройство для подключения источника информации к общей магистрали (1), содержащее два счетчика, регистр, два триггера, генератор, элементы И, ИЛИ, НЕ и шинные формирователи. Однако данное устройство характеризуется большим временем срабатывания, зависящим от числа абонентов, и времени распространения сигналов по общей магистрали.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является арбитр с децентрализованным кодовым управлением (2), содержащее два счетчика, три триггера, мультиплексор, два элемента И, два элемента И-НЕ, элемент ИЛИ.

Однако приведенное устройство обладает низкой производительностью из-за больших издержек на арбитраж, зависящих от времени распространения сигнала по общей магистрали и от числа абонентов.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства за счет уменьшения времени выдачи в канал приоритетных кодов абонентов, что в конечном итоге сказывается на производительности системы, которая может быть построена с использованием данного устройства.

Сущность изобретения заключается в следующем. Пусть устройства системы имеют жестко фиксированные коды приоритетов 00...00, 00...01, 00...10, ..., 11. . . 10, 11...11 и расположены на общей магистрали в этом же порядке. В прототипе время выдачи любого разряда кода приоритета в линию данных равно Т и определяется временем распространения электрического сигнала по магистрали. Однако при данных условиях время выдачи второго разряда приоритетного кода может составлять Т/2, третьего - T/4, четвертого - Т/8 и т.д., что приводит к повышению производительности устройства и системы.

Существенность отличий предлагаемого устройства определяется введением новых элементов и соответствующих связей, что приводит к приобретению устройством новых свойств неизвестных ранее.

Устройство для подключения абонентов к общей магистрали (фиг. 1) содержит два счетчика 1 и 2, три триггера 4-6, мультиплексор 7, схему сравнения 8, два элемента И 9 и 10, элемент ИЛИ 11, при этом вход запроса 12 устройства соединен с первым входом первого триггера 4, второй вход которого присоединен к входу освобождения 13 устройства и входу второго триггера 5, второй вход которого подключен к входу элемента ИЛИ 11, входу второго элемента И 10 и выходу третьего триггера 6, вход которого соединен с выходом первого элемента И 9, вход которого подключен к выходу первого триггера 4, вход синхронизации 14 устройства соединен с входом первого счетчика 1, первый выход второго счетчика 2 подключен к первому входу мультиплексора 7, выход которого присоединен к входу схемы сравнения 8 и к второму входу второго элемента И 10, выход которого подключен к линии данных 15 и второму входу схемы сравнения 8, второй выход второго счетчика 2 соединен с третьим входом второго триггера 5, выход которого соединен с выходом прерывания 16 устройства и вторым входом элемента ИЛИ 11, выход которого соединен с линией занятости 17.

Кроме того устройство содержит два счетчика 18 и 19, регистр 20, мультиплексор 21, элементы ИЛИ 22 и НЕ 23, при этом вход освобождения 13 устройства подключен к входу второго элемента ИЛИ 22, второй вход которого соединен с вторым выходом второго счетчика 2, а третий вход - с выходом схемы сравнения 8, третий вход которой присоединен к входам второго 2 и четвертого 19 счетчиков и выходу второго мультиплексора 21, первый вход которого подключен к выходу третьего счетчика 18, первый вход которого соединен с выходом первого счетчика 1, а второй его вход - с выходом третьего триггера 6, вторым входом второго счетчика 2, вторым входом четвертого счетчика 19 и вторым входом второго мультиплексора 21, третий вход которого подключен к выходу четвертого счетчика 19, выход второго элемента ИЛИ 22 присоединен к второму входу третьего триггера 6, второй вход первого мультиплексора 7 подключен к выходу регистра 20, линия занятости 17 соединена с вторым входом первого счетчика 1 и входом элемента НЕ 23, выход которого подключен к второму входу первого элемента И 9.

Устройство (фиг. 1) функционирует следующим образом. Начальная установка устройств, входящих в систему, осуществляется подачей импульса на вход освобождения 13 устройств, что приводит к обнулению триггера 4 и триггера 5 (по их R - входам). Задним фронтом этого импульса через элемент ИЛИ 22 обнуляется триггер 6 (по его С - входу). Ноль на выходе триггера 6 приводит к появлению нулей на линиях 15 и 17.

Запрос на предоставление магистрали поступает импульсом с входа 12 на S-вход триггера 4, переводя его в единичное состояние. Единица с выхода триггера 4 через элемент И 9 поступает на S-вход триггера 6, тем самым переводя его в состояние "логической 1". Единица с выхода триггера 6 разблокирует счетчики 2, 18, 19, мультиплексор 21 и поступает на D-вход триггера 5. Счетчики 1, 2, 18 и 19 в исходном состоянии обнулены сигналами нулевого уровня на выходе триггера 6 и линии 17. Логическая единица с триггера 6 через элемент ИЛИ 11 поступает на линию занятости 17, свидетельствуя о начале цикла арбитража, открывает элемент И 10 и приводит в рабочее состояние счетчик 1. Синхроимпульсы с входа 14 устройства через счетчик 1 поступает на синхровход счетчика 18, на выходах которого образуются последовательности импульсов, периоды которых относятся друг к другу как 2^n-1 : 2^n-2 : 2^n-3: .... : 4 : 2 : 1, где n - число разрядов информационного кода, требуемого для выполнения операции доступа к общей магистрали. Эти последовательности поступают на информационные входы мультиплексора 21, адрес коммутируемого входа которого определяется счетчиком 19. В исходном состоянии на выходе мультиплексора 21 появится последовательность (пауза и импульс), период которой наибольший. Импульсы с выхода мультиплексора 21 поступают на входы синхронизации счетчиков 19 и 2. Комбинация на выходе счетчика 2 определяет коммутируемый мультиплексором 7 разряд приоритетного кода устройства, находящийся в регистре 20 (в исходном состоянии это старший разряд кода). Этот разряд кода через элемент И 10 поступает на линию 15 и на вход схемы сравнения 8. Значение, находящееся на линии 15 (объединение выходов по "монтажному ИЛИ") поступает на второй вход схемы сравнения 8. Если состояние на линии 15 больше, чем на выходе мультиплексора 7, то сигналом единицы с мультиплексора 21 (т.е. во время следования импульса) инициируется появление импульса на выходе схемы сравнения 8 по заднему фронту которого через элемент ИЛИ 22 обнуляется триггер 6 (устройство переводится в пассивное состояние). Если нет, то по заднему фронту импульса на выходе мультиплексора 21 изменяется значение счетчиков 19 и 2. Изменение состояния счетчика 19 приводит к появлению на выходе мультиплексора 21 последовательности (пауза и импульс), период которой вдвое меньше предыдущей, а счетчика 2 - к появлению на выходе мультиплексора 7 следующего разряда приоритетного кода с регистра 20. Процесс продолжается до выдачи устройством со старшим приоритетом всего кода. При этом на выходе счетчика 2 этого устройства появляется импульс переноса, по переднему фронту которого устанавливается в единицу триггер 5 (по его С-входу), а по заднему фронту сбрасывается в ноль триггер 6. Единица с выхода триггера 6 поступает на выход прерывания 16 и поддерживает единичное состояние на линии 17. Для освобождения общей магистрали необходимо подать импульс на вход 13 устройства.

Данные, опубликованные в кн. Прангишвили И.В. и др. "Локальные микропроцессорные вычислительные сети". М.: Наука, 1984, позволяют оценить производительность данного устройства по отношению к прототипу. В прототипе время арбитража составляет

T_a= T log₂M , где Т - время выдачи любого разряда кода приоритета по линии данных, М - число абонентов системы, a- дополнение до наибольшего целого числа G.

В предлагаемом устройстве

T=T T. При M __

lim =2T.

Таким образом, при больших количествах абонентов

= , что свидетельствует о высокой эффективности предлагаемого технического решения.

Предлагаемое устройство может найти широкое применение для построения распределенных вычислительных систем управления, например, узлами связи.