книги из ГПНТБ / Дроздов Е.А. Основы построения и функционирования вычислительных систем

информационного слова в оперативную память системы или в схемы внешнего устройства должен увеличиваться на единицу, а код количества слов — уменьшаться на единицу. Поэтому первый из них размещается в сум­ мирующем счетчике, а второй — в вычитающем счетчике. Комплекс из двух регистров и двух счетчиков, служа­ щий для размещения частей УСК, называют регистром управляющего слова.

Код ИСК из ОЗУк

1

УС,

Код УСк'6 ОЗУк

Рис. 4-5. Схема преобразования и модификации управляющего сло­ ва канала.

счетчика па единицу. Два младших разряда Сч\ пред­ ставляют собой счетчик байтов и управляют работой дешифратора Дш, который обеспечивает распределение принимаемых от ВнУ байтов информации по группам разрядов 32-разрядного регистра информационных слов ОУК, а также выдачу во ВнУ байтов из определенных групп разрядов этого регистра. Содержимое основных разрядов СЧІ изменяется на единицу после каждых че­ тырех сеансов связи с заданным внешним устройством, когда оказывается полностью сформированным 32-раз-

160

рядное информационное слово при выполнении операции записи в ОЗУ системы или когда информационное слово полностью передано во ВнУ при выполнении операции

или его выборки с последующим размещением в ячейке

рис. 4-5 условно показано, что на Сч2 подаются управ­ ляющие сигналы УС4 которые обеспечивают передачу очередных новых адресов информационных слов в опе­ ративную память системы.

В ходе одного сеанса связи с ВнУ управляющее сло­ во обязательно модифицируется; три последовательных

После завершения сеанса модифицированное управляю­ щее слово УСК' из регистра РгУСК через группу венти­

принимается управляющее слово, относящееся к тому ВнУ, которое является текущим по очереди обслужива­ ния заявок.

Цикл работы канала по обеспечению обмена инфор­ мацией с одним ВнУ определяется быстродействием его ОЗУК и ОУК, а также характеристиками линий связи с внешними устройствами. Мультиплексные каналы си­ стем высокой производительности осуществляют переда­ чу одного байта за время порядка 20—30 мксек, но при оценке среднего быстродействия канала необходимо еще учитывать время, расходуемое на передачу служебной и управляющей информации. Действительно, после реа­ лизации данного УСК может быть задано для реализа­ ции новое УСК очередной командой ввода или в соот­ ветствии со специальным признаком выполненного управляющего слова; это вызывает необходимость пере­ дачи между ЦП, ОЗУ системы и каналом командных и служебных слов с приостановкой обслуживания внеш­ них устройств; сигнал же о полной реализации данного УСК обычно вырабатывается в ОУК схемой анализа

СхА на нуль содержимого счетчика слов (Сч2 на рис. 4-5). Выявление состояний отдельных внешних устройств, формирование слов состояний также вызывают потери рабочего времени капала.

Общие принципы построения и работы мультиплекс­ ных каналов рассматривались применительно к однород­ ным МК с прямым доступом к оперативной памяти си­

центрального ядра системы, увеличивается или умень­ шается аппаратурный состав самого МК. Если в состав МК включается селекторный канал, то при возбуждении этого канала основной канал, т. е. мультиплексный, ра­ ботает практически в режиме селекторного канала.

4-3 С Е Л Е К Т О Р Н Ы Е КАНАЛЫ

Селекторные каналы используются, как правило, в системах общего назначения и служат для обмена ин­ формацией между оперативной памятью системы и бы­ стродействующими внешними устройствами типа нако­ пителей на магнитных барабанах и дисках. В -большин­ стве случаев они работают автономно, но могут вклю­ чаться и в состав неоднородных мультиплексных кана­ лов. Основные функции селекторных каналов, как и мультиплексных, сводятся к обеспечению выполнения операций ввода-вывода и контролю состояний всех под­ ключенных к ним внешних устройств. Однако такие ка­ налы могут иметь более простую структуру вследствие того, что они обслуживают внешние устройства в так называемом монопольном режиме, т. е. без разделения времени внутри цикла обслуживания между отдельными внешними устройствами. Иначе говоря, обслуживание заданного командой ввода-вывода внешнего устройства не прерывается до окончания обмена информацией меж­ ду ним и оперативной памятью системы.

Поскольку для селекторных каналов основным является монопольный режим работы, то нет необходи­ мости иметь в их составе специальные запоминающие устройства и устройства анализа запросов; оказывается достаточным включение в их состав только операцион-

162

ных устройств и устройств управления. Операционное устройство селекторного капала составляется из реги­ стров, счетчиков и других узлов и служит для преобра­ зования и временного хранения символьной информации, необходимой для организации обмена между ВнУ и ОЗУ системы и получаемой в ходе обмена. Устройство управ­ ления канала обеспечивает выработку всех управляющих сигналов, необходимых для выполнения заданной коман­ ды ввода-вывода.

Упрощенная структурная схема селекторного канала

каналом и оперативной памятью системы осуществляет­ ся по кодовым шинам чисел КШЧ и кодовым шинам

адресов КША. Количество ординарных шин в системах КШЧ и КША определяется разрядностью чисел и адре­ сов; так если полное число (слово) состоит из четырех байтов, то в системе КШЧ должны быть 32 ординарные шины. Обмен информацией между каналом и внешними устройствами производится по шинам прямой передачи

восьмиразрядными двоичными байтами.

Организация выполнения заданной команды вводавывода в селекторном канале, как и в мультиплексном, осуществляется в соответствии с управляющим словом канала УСК. Поэтому в системе операционного устрой­ ства канала центральное место занимает комплексный регистр УСК. В состав этого регистра включаются узлы

то для их размещения используются регистры Рг\ и Ргг

превышает предельный формат машинных слов, то груп­ па вентилей Bt разбивается на части, отвечающие ча­ стям УСК, передаваемым раздельно по кодовым шинам чисел КШЧ. При разделении Вх на части соответственно увеличивается количество управляющих сигналов, по которым осуществляется ввод УСК в комплексный ре­ гистр канала.

Код команды канала и код признаков выдаются из РгУСК в устройство управления канала через группы вентилей В2 и В^, эти коды непосредственно использу­ ются в УУК для организации формирования необходи­ мых наборов управляющих сигналов. К двум младшим разрядам счетчика Счі, которые выполняют функции счетчика байтов в передаваемом полноразрядном слове,

164

шается на единицу; поэтому, когда будет передано за­ данное количество слов в ОЗУ системы или во внешнее устройство, этот счетчик устанавливается в нулевое со­ стояние. Схема анализа СхА при установке Счг в нуле­ вое состояние выдает сигнал о завершении передачи за­ данного количества слов в устройство управления кана­ ла. По этому сигналу УУК прекращает формирование наборов управляющих сигналов и посылает в централь­

ных слов, передаваемых из внешних устройств в опера­ тивную память системы, а также для разбиения слов на

отвечает четырем байтам, то к ШОП подключается четы­ ре группы вентилей, как это показано на рис. 4-6. Оче­ видно, что управляющие сигналы УСѴ, УCi2, УСѴ и УСѴ должны подаваться на соответствующие группы венти­ лей поочередно. Четыре группы вентилей В21, В22, Bz3, В^ обеспечивают разделение слова, передаваемого из ОЗУ системы в выбранное внешнее устройство, на байты; че­ рез эти группы вентилей регистр Рг3 связан с шинами прямой передачи ШПП.

Регистры Рг^ и Рг% в отличие от регистров Рг3 и РгУСК, не принимают участия в преобразовании инфор­ мации и служат только для хранения соответствующих кодов. В регистре Рг4 размещается адресное слово кана­ ла АСК. Оно принимается из КШЧ через группу вход-

165

Регистр Ргъ служит для хранения слова состояния ка­

ла. Выдача слова состояния канала производится непо­ средственно в центральный процессор ЦП.

Устройство (узел) управления канала представляет собой преобразователь первичной командной информации, задаваемой кодами команд и признаков, во вторичную командную информацию, которая выражается соответ­ ствующими наборами управляющих сигналов. Из цент­ рального процессора УУК получает код операции ввода-

ров байтов, вырабатываемые в процессе формирования информационных слов, а также при их разделении на байты в Рг-і, подаются в устройство управления канала непосредственно с выходов ДиіБ. По финишному сигна­ лу от схемы анализа УУК вырабатывает общий финиш­ ный сигнал, передаваемый в центральный процессор.

Рассмотрим работу селекторного канала по выполне­ нию операции ввода-вывода, код которой совместно с номером внешнего устройства поступает в УУК из цент­ рального процессора. По заданному номеру УУК обес­ печивает подготовку соответствующего внешнего устрой­ ства к работе, посылая командную информацию по це­ пям, не показанным на рис. 4-6. Вся работа канала на­ чинается с поступлением из ЦП стартового управляюще­ го сигнала. С поступлением УСС устройство управления канала последовательно формирует управляющие сигна­ лы УС-;, УС% и УCi. По УСі происходит прием адресного слова канала, отвечающего заданной операции вводавывода, в регистр Рг±. По УС8 адресное слово канала выдается в КША, что обеспечивает выборку УСК из оперативной памяти системы. Управляющее слово кана­ ла по УCi вводится в комплексный регистр РгУCK; если формат УСК превышает предельный формат машинного слова, то вместо УСі устройство управления канала

166

формирует соответствующее количество управляющих сигналов, подаваемых на входную группу вентилей Ві.

Пусть задана для выполнения операция выдачи груп­ пы машинных слов из оперативной памяти системы в не­ которое внешнее устройство, а управляющее слово ка­ нала в качестве КА содержит код 110101000000, а в каче­ стве ККС— код 11000000. Это означает, что в данном сеансе связи с заданным ВнУ в это устройство из оператив­ ной памяти системы необходимо передать 192 машинных слова, располагающихся в ячейках ОЗУ, начиная с ячей­ ки, имеющей восьмеричный номер 6500; считается, что каждое машинное слово в общем случае разделяется на

обеспечивается посылкой управляющих сигналов УС2 и УС4 на группы вентилей В2 и B,t. Передачей кодов КК и КП в устройство управления канала завершается пред­ варительный этап выполнения операции вывода из ОЗУ системы в заданное ВнУ группы машинных слов. Собст­ венно передача машинных слов начинается с момента выработки управляющего сигнала УС3, по которому производится выдача из счетчика Сч\ адреса первого ма­ шинного слова в ОЗУ системы. Далее вырабатывается УС5, обеспечивающий ввод в регистр Рг3 первого машин­ ного слова, выбранного из ОЗУ системы. Одновременно с УСь вырабатывается управляющий сигнал УСю, пода­ ча которого на вход Сч2 вызывает уменьшение содержи­ мого этого счетчика на единицу; очевидно, что после вы­ борки первого слова из ОЗУ системы в Сч2 будет содер­ жаться код 10111111.

ступает в устройство управления канала с первого выхо­

щий сигнал УСЭ, устанавливающий в двух младших раз­ рядах этого счетчика код 01. В соответствии с этим ко-

167

дом устройство управления канала формирует управляю­ щий сигнал УС22; на вход Счі посылается очередной УС9 . На ШПП выдается второй байт информационного сло­ ва, а в двух младших разрядах Счі устанавливается код

вается первый цикл работы канала, отвечающий переда­ че из ОЗУ системы во внешнее устройство первого ин­ формационного слова.

Очередной цикл работы канала, как и первый, начи­ нается с выработки управляющего сигнала УС3, по ко­ торому очередной адрес из СЧІ передается в ОЗУ систе­ мы. В рассматриваемом примере второй цикл работы канала начинается с отсылки в ОЗУ системы восьмерич­ ного адреса 6501, так как в конце первого цикла в ос­ новной части Счі фиксируется двоичный код 110101000001.

рассматриваться как предварительный. Схемы УУК продолжают выработку управляющих сигналов и после выдачи на группу вентилей В^ сигнала УС2 4 формируют результирующий финишный сигнал, посылаемый в цент­ ральный процессор.

Работа канала при выполнении операции по передаче информации из заданного внешнего устройства в ОЗУ системы также осуществляется по циклам, отвечающим передаче одного слова. Но каждый цикл начинается с выработки последовательности управляющих сигналов УСі\ УС-?, УСі3, УС^, по которым в Рг3 формируется полноразрядное информационное слово. Далее одновре­ менно формируются УСз, УСъ и УСю, что обеспечивает

производится запись в ОЗУ системы следующего инфор­ мационного слова.

168

4-4. МУЛЬТИПЛЕКСНЫЕ КАНАЛЫ УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ

Управляющие вычислительные системы, в отличие от

кущим и прогнозируемым положением или состоянием объекта. Такие ВС могут включать в свой состав муль­ типлексные и селекторные каналы общего назначения, т. е. каналы, обеспечивающие обмен информацией меж­ ду ОЗУ системы и различными абонентами в алфавит­ ной форме; однако они всегда должны иметь устройства, позволяющие в необходимой последовательности при­ нимать информацию от объекта и передавать на него управляющие воздействия. Организация необходимых по­ следовательностей информационных и управляющих слов между центральным ядром системы и преобразова­ телями информации обеспечивается специальными муль­ типлексными каналами, которые называют еще устрой­ ствами обмена или устройствами сопряжения с управ­ ляемыми объектами. В общем случае мультиплексные каналы управляющих систем реализуют команды ввода-

к кодовым шинам центрального ядра системы. Количе­

Пусть для управления некоторым объектом необхо­ димо формировать управляющие воздействия по п це­ пям в виде аналоговых величин (напряжений, токов, вре­ менных интервалов и т. п.). Информация о положении или состоянии объекта выдается п датчиками аналого­ вых величин, размещаемыми непосредственно на объекте управления. Если невозможно совмещение во времени работы соответствующих преобразователей, то мульти­ плексный канал должен обеспечивать обслуживание в рассматриваемом случае 2п преобразователей по ко­ мандам, получаемым от центрального процессора; если же совмещение возможно, то количество преобразовате-

169