книги из ГПНТБ / Каган Б.М. Цифровые вычислительные машины и системы учеб. пособие

при совпадении кода из канала с присвоенным устрой­ ству номером.

При обращении периферийного устройства к кана­ лу имитируется поступление из интерфейса на вход платы кода номера, состоящего из всех единиц; при этом на выходе платы образуется код, соответствующий

Рис. 10-18. Нумерация периферийных устройств с помощью коммутационной платы.

номеру данного устройства, который и посылается че­ рез интерфейс в канал.

Для изменения номера необходимо изменить мон­ таж коммутационной платы.

Если несколько периферийных устройств обслужи­ вается одним общим устройством управления, то рас­ шифровка или формирование номера могут быть вы­ полнены двумя ступенями: устройство управления

550

периферийного устройства расшифровывает (или форми­ рует) старшие разряды номера, общие для группы пери­ ферийных устройств, а каждое из периферийных уст­ ройств расшифровывает или формирует младшие раз­ ряды номера, относящиеся только к нему. Устройства, связанные с несколькими каналами, должны в общем случае иметь соответствующее количество систем нуме-

Рис. 10-19. Основные шины интерфейса периферийных устройств.

рации, так как в разных интерфейсах данному устрой­ ству могут быть присвоены разные номера.

Следует также иметь в виду, что в современных вы­ числительных системах нумерация периферийных уст­

551

2) шины обратной передачи (из периферийного уст­ ройства в канал), по которым могут передаваться вво­ димый слог (байт) информации, байт состояния и номер периферийного устройства. Для обозначения перифе­ рийного устройства, связанного с каналом через интер­ фейс, часто используется термин «абонент»; соответст­ венно сигналы, поступающие в канал из интерфейса, именуют сигналами абонента.

Информация, передаваемая по каждой группе ин­ формационных шин, обычно контролируется по нечет­ ности. Для этого в каждой группе шин отводится до­ полнительная шина для передачи контрольного разряда. (Вопросы контроля передач информации рассматрива­ ются в гл. 12.)

Смысл информации на шинах прямой и обратной передач и промежуток времени, в течение которого ин­ формация на шинах имеет тот или иной смысл, опреде­ ляются служебными сигналами, называемыми сигнала­ ми идентификации.

Обычно в интерфейсе периферийных устройств к каждой группе информационных шин относятся три сигнала идентификации и соответствующие им шины: «адрес», «управление» и «информация». Сигналы иден­ тификации от канала, относящиеся к шинам прямой пе­ редачи, обозначим АДР-К, УПР-К и ИНФ-К. Сигналы идентификации от абонента, относящиеся к шинам

номер ПУ (по шинам прямой передачи); номер ПУ (по шинам обратной передачи); приказ (по шинам прямой передачи);

байт состояния (по шинам обратной передачи).

Во время процедуры обслуживания периферийного устройства по информационным шинам последователь­ но передается:

номер ПУ (в мультиплексном режиме по шинам об­ ратной передачи);

байт (или байты) данных (по шинам обратной пе­ редачи при операции ввода или по шинам прямой пе­ редачи при операции вывода);

байт состояния (по шинам обратной передачи при окончании операции или при обнаружении особых ус­

552

Сигналы АДР-К, УПР-К и ИНФ-К используются для идентификации появления на шинах прямой передачи соответственно номера ПУ, приказа или байта данных; сигналы АДР-А, УПР-А и ИНФ-А служат для иденти­ фикации появления на информационных шинах обрат-

Лосредмее

âö/ffüprta псрс/фериа-

принята ѵоеpcm pffucm tfff

\

'Фрисритсту

Уса/tu-, темf n

äü/fiopKCt

лр£///р/7?а

Р и с . 10-20. Ц е п ь в ы б о р к и .

ной передачи соответственно номера ПУ, байта состоя­ ния или байта данных.

Кроме указанных шин и сигналов в интерфейсе ис­ пользуются также следующие шины и сигналы управ­ ления:

шина и сигнал «Работа канала» (РАБ-К). Сигнал РАБ-К передается от канала к подсоединенным пери­ ферийным устройствам и используется для разрешения подключения ПУ к каналу. Сброс сигнала РАБ-К вы­ зывает сброс всех сигналов абонентов и прекращение всех операций, выполняемых в это время через интер­ фейс;

шина и сигнал «Работа абонента» (РАБ-А). Шина соединяет все ПУ с каналом. Сигнал РАБ-А указывает каналу, что периферийное устройство с требуемым ад­ ресом (номером) подключилось к каналу. Сигнал РАБ-А должен сохраняться, пока требуемая в сеансе

553

связи передача информации между каналом и ПУ не будет завершена;

шина и сигнал «Требование абонента» (ТРБ-А). Шина ТРБ-А соединяет все периферийные устройства с каналом. Сигнал ТРБ-А используется для сигнализации каналу о том, что периферийному устройству требуется установить связь с каналом для передачи данных или байта состояния ПУ. Сигналы требования могут возбу­ дить несколько периферийных устройств в одно и то же время. Обычно сигнал ТРБ-А, выданный данным пери­ ферийным устройством, сбрасывается после выдачи этим ПУ сигнала РАБ-А;

шины и сигналы «Выборка канала» (ВБР-К) и «Вы­ борка абонента» (ВБР-А). Шины ВБР-К и ВБР-А об­ разуют замкнутую цепь (рис. 10-20), которая выходит из канала (шина ВБР-К), последовательно проходит че­ рез все периферийные устройства, начиная с устройства с высшим приоритетом и кончая устройством с младшим приоритетом, после чего возвращается в канал в виде шины ВБР-А. Замкнутая цепь выборки используется для сканирования подсоединенных к интерфейсу периферий­ ных устройств.

Каждое периферийное устройство может выдать сигнал РАБ-А только при наличии на входе сигнала ВБР-К- В случае, если данное периферийное устройство не участвует в выборке, оно пропускает сигнал ВБР-К на следующее устройство, после чего данное периферий­ ное устройство не может выдать сигнал РАБ-А до сле­ дующего поступления сигнала ВБР-К. Сброс сигнала ВБР-К разрешает сброс сигнала РАБ-А.

Сигнал ВБР-К является единственным сигналом, ко­ торый недоступен сразу всем абонентам. Поступление в канал сигнала ВБР-А во время выполнения процеду­ ры начальной выборки ПУ свидетельствует об отсутст­ вии или неисправности адресуемого периферийного уст­ ройства.

Набор шин интерфейса, представленных на рис. 10-19, является упрощенной интерпретацией интерфейсов реальных вычислительных систем. В действительности обычно имеются дополнительные шины и сигналы уп­ равления (разрешение выборки и блокировка), а также группа шин и сигналов для управления измерением вре­ мени и сменой состояния периферийных устройств (из­ мерение от канала, от абонента, смена состояния).

554

Сигналы «Разрешение выборки» (РВБ-К) и «Блоки­ ровка» (БЛК-К) передаются от канала к ПУ. Сигнал РВБ-К воспринимается периферийным устройством как разрешение на использование сигнала ВБР-К. Исполь­ зование сигнала РВБ-К позволяет существенно сокра­ тить время сброса сигнала на шине ВБР-К, так как в отличие от шины ВБР-К, проходящей последовательно через все ПУ, к шине РВБ-К все ПУ присоединяются

Рис. 10-21. Временная диаграмма пуска периферий­ ного устройства в селекторном режиме.

параллельно. Сигнал БЛК-К применяется как самосто­ ятельно, так и вместе с сигналами идентификации кана­ ла и выдается для обеспечения специальных функций, таких как блокировка данных, блокировка состояния, селективный сброс. Шины и сигналы измерения времени (ИЗМ-К и ИЗМ-А) используются для включения и вы­ ключения счетчиков времени в тех или иных устройст­ вах для подсчета числа часов работы оборудования.

Сигнал «Смена состояния» (CMC-К) передается от канала к подсоединенным ПУ. Сигнал использу­ ется в целях блокировки отключения или включения устройств.

Основные процедуры интерфейса. Рассмотрим в ка­ честве примера работу интерфейса при начальной вы­ борке периферийного устройства для пуска операции ввода-вывода в селекторном режиме (рис. 10-21).

555

Вработе интерфейса выделим следующие этапы:

1.Канал выдает на шины прямой передачи адрес (номер) периферийного устройства и возбуждает сиг­

нал АДР-К. Каждое периферийное устройство, подсое­ диненное к каналу, дешифрирует номер, но только одно устройство опознает его как свой номер.

2. Канал выдает сигнал ВБР-К, который проходит последовательно по периферийным устройствам до тех пор, пока не достигает адресуемого устройства. В слу­ чае его отсутствия или неисправности в канал поступает сигнал ВБР-А.

3.Периферийное устройство, обнаружившее совпа­ дение номеров, блокирует дальнейшее распространение сигнала ВБР-К и выдает в канал сигнал РАБ-А.

4.После прихода в канал сигнала РАБ-А канал

сбрасывает сигнал АДР-К.

5.После снятия сигнала АДР-К периферийное уст­ ройство выдает на шины обратной передачи свой номер

исигнал идентификации АДР-А.

6.Получив сигнал АДР-А, канал проверяет полу­ ченный им номер ПУ и при совпадении этого номера с заданным выдает на шины прямой передачи байт, пред­ ставляющий собой приказ для периферийного устройства, после чего возбуждает сигнал идентификации УГІР-К.

7.Выбранное периферийное устройство принимает приказ в свой регистр и сбрасывает сигнал АДР-А.

8.В ответ на сброс сигнала АДР-А канал сбрасыва­ ет сигнал УПР-К.

9.После снятия сигнала УПР-К периферийное уст­ ройство выдает на шины обратной передачи байт состо­ яния и формирует, сигнал идентификации УПР-А.

10.Получив сигнал УПР-А, канал анализирует байт состояния периферийного устройства. В случае, если байт содержит нули во всех разрядах (кроме контроль­ ного разряда), что указывает на готовность ПУ, канал

отвечает сигналом ИНФ-К.

11.В ответ на выдачу сигнала ИНФ-К периферий­ ное устройство сбрасывает сигнал УПР-А.

12.После снятия сигнала УПР-А канал сбрасывает

сигнал ИНФ-К, завершая этим последовательность сиг­ налов начальной выборки ПУ при пуске операции в се­ лекторном режиме.

Информация, поступающая с шин прямой передачи, воспринимается как адрес ПУ в промежутке времени

556

между передними фронтами сигналов АДР-К и РАБ-А и как приказ ГІУ в промежутке времени между перед­ ним фронтом сигнала УПР-К и задним фронтом сигна­ ла АДР-А. Информация, поступающая с шин обратной передачи, воспринимается как адрес ПУ в промежутке времени между передними фронтами АДР-А и УПР-К и как байт состояния ПУ в промежутке времени между

Б а й т д а н н ы х пр и Вводе

Рис. 10-22. Временная диаграмма ввода информации из пе­ риферийного устройства в мультиплексном режиме.

передними фронтами сигналов УПР-А и ИНФ-К. В ос­ тальное время информация на указанных шинах не име­ ет смысла.

При работе канала в мультиплексном режиме после начальной выборки сеанс связи с периферийным уст­ ройством заканчивается (канал снимает сигнал ВБР-К, а устройство — сигнал РАБ-А). Канал освобождается и может начинать процедуру начальной выборки других устройств. В селекторном режиме после завершения на­ чальной выборки начинается передача данных между периферийным устройством и каналом.

557

Рассмотрим процедуру обслуживания периферийно* го устройства в мультиплексном режиме при вводе дан­ ных из ПУ в канал. Временная диаграмма такого режи­ ма работы приводится на рис. 10-22. В этом случае в ра­ боте интерфейса выделяют следующие этапы:

1.Периферийное устройство после того, как оно го­ тово к передаче информации, возбуждает сигнал ТРБ-А.

2.Канал после того, как сеанс по требованию пери­ ферийного устройства окажется возможным, посылает сигнал ВБР-К (в этом режиме работы канал осущест­ вляет выборку ПУ без выдачи номера периферийного устройства на шины прямой передачи и без формирова­

ния сигнала идентификации АДР-К).

устройства признаком, отличающим процедуру началь­ ной выборки (адресации) от процедуры обслуживания (идентификации).

Сигнал ВБР-К проходит последовательно по всем периферийным устройствам до тех пор, пока не достиг­ нет первого устройства, пославшего сигнал ТРБ-А и ждущего сеанса связи. На этом распространение сигна­ ла ВБР-К прекращается.

3.Выбранное периферийное устройство выдает сиг­ нал РАБ-А.

4.Периферийное устройство выдает на шины обрат­ ной передачи свой номер и возбуждает сигнал иденти­ фикации АДР-А.

Этапы работы интерфейса 5—7 в данной процедуре протекают так же, как и этапы 6—8 на временной диаг­ рамме рис. 10-21. Отличие состоит в том, что формиро­ вание каналом сигнала УПР-К означает не выдачу бай­ та приказа ПУ на шины прямой передачи, а указание периферийному устройству продолжать работу, связан­ ную с текущей операцией ввода-вывода. Кроме того, в этапе 5 канал после получения сигнала АДР-А снимает сигнал ВБР-К; в этапе 6 проверка номеров отсутствует, а вместо этого из памяти подканалов выбирается управ­ ляющая информация о текущих параметрах подканала. Этапы работы интерфейса 8—11 рассматриваемой вре­ менной диаграммы соответствуют этапам 9—12 на вре­ менной диаграмме рис. 10-21. Отличие состоит в том, что на шины обратной передачи выдается не байт состо­ яния, а байт информации и вместо сигнала идентифика­

558

ции УПР-А формируется сигнал ИНФ-А. Кроме того, в этапе 10 наряду со снятием сигнала ИНФ-А гасится сигнал РАБ-А. На этом последовательность передачи данных через интерфейс в мультиплексном режиме за­ вершается.

Временная диаграмма для процедуры обслуживания периферийного устройства при выводе из канала дан­ ных отличается от рассмотренной диаграммы только тем, что байт данных передается по шинам прямой передачи, причем эта передача производится в интервале времени между передним фронтом сигнала ИНФ-К и задним

фронтом сигнала ИНФ-А (показано пунктиром на рис. 10-22).

Отметим, что, как это следует из рассмотренных ди­ аграмм, некоторые сигналы идентификации в ряде эта­ пов работы интерфейса используются не по прямому на­ значению, а в качестве квитирующих сигналов.

10-6. ОБЪЕДИНЕННЫЙ ИНТЕРФЕЙС

Наряду с тенденцией соединять устройства вычисли­ тельной системы с помощью нескольких различных ин­ терфейсов (интерфейс ОЗУ, интерфейс ПУ и др.), в сов­ ременной вычислительной технике развивается и другое направление: использование одной общей для всех ви­ дов устройств системы связи. Такой способ соединения устройств может быть назван объединенным интер­ фейсом.

В случае объединенного интерфейса один и тот же набор шин связывает процессор, оперативные запомина­ ющие устройства и периферийные устройства. Для всех возможных видов передач информации между этими уст­ ройствами используется одна и та же совокупность стандартных сигналов и общие временные диаграммы. Все передачи информации выполняются в режиме разде­ ления во времени общих шин интерфейса.

Отсутствие отдельного интерфейса периферийных устройств приводит к тому, что в состав вычислительной системы не включаются каналы ввода-вывода, а их функции распределяются между процессором и самими периферийными устройствами. При этом периферийные устройства должны обеспечивать адресацию ячеек об­ ласти ввода-вывода в ОЗУ и подсчет количества переда­ ваемых слов (байтов). Процессор должен обеспечивать

559