Мультиплексный канал многопроцессорной вычислительной системы

/ /

i !

;ЛФ . (6A ф

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

О П И С А Н И Е („)5 155В

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено16.07.73,(21) 19422 15/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликованс! 15.07.76.Бюллетень № 26 (51) Я, Кле

Q 06 F 3/04

G 06 F 15/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изооретеннй н открытий (53) УДК 681.326 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 17.09.76 К. К, Буряченко, А. Д. Доля и В. А. Чистяков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МУЛЬТИПЛЕКСНЫЙ КАНАЛ МНОГОПРОЦЕССОР1! ОИ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Изобретение относится к вычислительной технике.

Известны мультиплексные каналы, используемые в многопроцессорных вычислительных системах, содержащие блок сопряжения с центральным процессором, первые вход и вылод которого соединены соответственно с первыми входом и выходомканала, блок сопряжения с центральной оперативной памятью, первый и второй входы которого подключены !О", соответственно к второму и третьему входам канала, а первый и второй выходы соединены соответственно с вторым и третьим выходами канала, первый блок сопряжения с внешними устройствами, первые вход и вы- !5: ход. которого. подключены соответственно к четвертым входу и выходу канала, регистр подканала, первый вход которого соединен с вторымвыходомблока сопряжения с центральным . процессором, блок местной памя- 20 ти, первый вход которого соединен с вторым входом блока сопряжения с центральным процессором и выходом регистра подканала, регистр информации, первый вход которого подключен к третьему выходу блока сопряжения М с центральной оперативной памятью, второй вход соединен с выходом блока местной памяти, первый выход подключен к третьему входу блока сопряжения с центральной оперативной памятью и второму входу блока местной памяти, регистр управления, первый вход которого соединен с выходом блока местной памяти, второй вход подключен к третьему выходу блока сопряжения с центральной оперативной памятью, первый выход соединен с вторым входом блока местной памяти, блок модификации, вход которого подключен к первому выходу регистра управления, выход соединен с четвертым входом блока сопряжения с центральной оперативной памятью, триггер монопольного режима, вход которого подключен к второму выходу первого блока сопряжения с внешнимн устройствами.

В многопроцессорных вычислительных системах, создаваемых с целью повышения живучести и эффективности использования вычислительных средств, возникает необходимость в общем цоле устройств ввода/вывода (общей памяти) с доступом от любого

52155Г

3 центрального процессора многопроцессорной системы.

В известных вычислительных системах укаэанная воэможность реализуется во внешних устройствах (например, в устройстве со6 пряжения с накопителями на магнитных дисках или на магнитных лентах), имекэших возможность подключения к двум каналам интерфейса, ввода/вывода. Для обеспечения перекл1очения устройстМа при работе с канаЮ

IIoM испОльзуются команды реэервирОВание и "разъединение . Подавляющее же большин.ство устройств ввода/вывода этих систем имеиэт Возможность подключения тОлько к одному каналу и не отражают специфики мно<6 гопроцессорных систем. Создание общего поля для нескольких процессоров иэ таких энешних устрОйстВ ВрВ BpHMQBeíèè стандартных каналов требует разработки специальных устройств сопряжения.

Недостатками известного технического

М решения, ориентированного только на повышении надежности, Являются: необходимость установления конфигурации системы (связей определенных внешних устройств с определенными каналами ввода/Вывода) с помощью

И специальной команды до начала работы внешних устройств по обмену данными, т.е, статической настройки системы, что требует наличия в центральном процессоре, канале и самой аппаратуре соответствуюших воэможностей; распределение Внешних устройств между каналами ввода/вывода (и далее центральными процессорами) возможно только с дискретностью до интерфейса ввода/вывода, т.е. нескольких Внешних устройств, поэтому все устройства, подключенные к данному интерфейсу Ввода/вывода, доступны только ка .Малу„в конфигурацию которого он в зтот мо- мент входит, поэтому некоторые внешние устройства могут быть не загружены {или вообще не работать), но другому каналу до изменения конфигурации они не доступны; изменение конфигурации при отказе внешнего устройства возможно только по команде центрального процессора, который делает выМ водоб исправности . Внешних устройств и реконфигурирует систему.

Цель изобретения - повышение степени испОльзОВания ОборудоВ&ния мультиплекснОГО канала, бО

Зто достигается тем, что в канал введены регистр признака работы, первый вход которого соединен с Вторым выходом блока сопряжения с центральным процессором, втьрой вход подключен к выходу блока местной бб памяти, регистр неисправности центральной оперативной памяти, вход которого соединен с четвертым выходом блока сопряжения с центральной оперативной памятью, блох сощ>ижения с вторым каналом, первый вход и О выход которого подключены соответственно к пятым Входу и выходу канала, второй блок сопряжения с Инеи.ними устройствами, пер-. вый вход и выход которого соединены. соответственно с шестым входом и выходом канала, блок коммутации входной информации, первый вход которого подключен к третьему выходу первого блока .сопряжения с внешними устройствами, второй вход соединен с

Вторым выходом второго блока сопряжения с внешними устройствами, а выход подключен к второму входу регистра подканала, третьему входу регистра информации и второму входу блока сопряжения с вторым каналом, блок коммутации выходной ия эормации, первые четыре входа которого соединены соответственно с BTopbIM выходом регис« тра управления, вторь|м выходом регистра информации, abIxopqM регистра подканала и вторым выходом блока сопряжения с вторым каналом, выход подключен к третьему входу регистра подканала, второму входу первого блока сопряжения с внешними устройствами и второму входу второго блока сопряжения с Внешними устройствами, блок выдачи последовательности сигналов занятого внешнего устройства, три входа которого соединены соответственно с вторым выходом регистра управления, выходом триггера монопольного режима и выходом регистра подканала, выход подключен к третьему входу блока коммутации входной информации, л блок определения приоритетов, четыре первых входа которого подключены соответственно к второму ьыходу первого блока сопряжения с внешними устройствами, третьему выходу второго блока сопряжения с внешними устройстеами, третьему выходу блока сопряэкения с центральным процессором и третьим выходом блока сопряжения с вторым каналом, пятый вход соединен с выходами регистра признака работы и регистра неисправности централь» ной оперативной памяти, выход подключен к третьему входу блока сопряжения с центральным процессором, третьему входу блока сопряжения с Вторым каналом, четвертому йходу: блока коммутации входной информации и пятому входу 4пока коммутации выходной информации.

Это позволяет без применения специальных команд {требующих доработки центрального процессора} распределять внешние ус ройства общего поля между центральными процессорами и дискретностью до внешнего устройства.

На фиг. 1 показана структурная схема мультиплексного канала (канал J или каналЯ) многопроцессорной вычислительной системы; на фиг. 2 — структурная схема общего поля устройств ввода/вывода {внешней памяти) 5О 1 многопроцессорной систе, мы, ОбраэОВаннОГО с применением мультиплексного канада, на которых обозначены: 1 - шины связи канала с центральным процессором; 2 - шина сигнала неисправности центральной оперативной памяти; 3 - выходные шины адреса ячейки центральной оперативной памя и;

4 - выходные шины информации., поступа ошей от центральной оперативной; памяти;

5 - выходные шины информации, передаваОМОЙ в центральную Оперативную память

6 - интерфейс ввода/вывода сопряжения с каналом и; 7 - интерфейс ввода/вывода сопряжения с внешними устройствами канала.ц, °

Р

8 - интерфейс ввода/вывода для подключения внешних устройств канала 1

Структурная схема мультиплексного канала (фиг, 1) содержит блок 9 сопряжения с центральным процессором," бдок 10 сопряжения с центральной оперативной памятьв1 .регистр 11 подканала; регистр 12 признака работы; регистр 1 3 неисправности централ&ной оперативной памяти (или канала К, кроме схем сопряжения с каналомЯ ), сигнал неиспраВнОсти НОстуцает ПО шине 2 и выра батывается в канале; триггер 14 монопольного режима; блок 15 выдачи последовательности сигналов занятого внешнего устройства; регистр 16 информации„блок 17 коммутации входной информации; блок 18 сопряжения с вторым каналом; регистр 19 управления, фиксирующий ключ защиты, адрес управляющего слова канала (адрес данных), иод операции, флажки„счет данных; блок 20 коммутации выходной информации; блок 21 модификации; блок 22 определения приоритетоп, @ которые распределены следующим образом: требование абонента на обслуживание от собственных внешних устройств канала Е, ННС рукция от собственного центрального процессора, инструкция от второго центрального процессора через канал Ц; блок 23 сопряжения с внешними устройствами; блок 24 местной памяти; блок 25 сопряжения с внешними устройствами. йля получения общего поля внешних устройств {фиг. 2) два мультиплексных канала26

{Один из которых условно назван канал, другой — канал Ц ) соединяются с помощью интерфейсов 6 и 7 ввода/вывода между собой, к интерфейсу 8 ввода/вывода подключены внешние устройства 27 и устройства 28 управления внешними устройствами.

Мультиплексный канал управляется инсФ-. рукциями и выполняет все операции по вводу/выводу информации, определяемые коман- @ дами единой системы электр"чных вычислительных машин {ЕС-ЭВМ).

Инструкция состоит из 32 разрядов 0-31 (раэрядыО-7- код инструкции, разряды

16-18 - адрес канала, разряд 23 (24) — @

6 признак работы с внешним устройством второго канала, разряды 24-31 — адрес внешнего устройства).

Адресное слово канала содержит 32 разряда 0-31 (разряды 0-3 - ключ зашиты, разряды 8-31 адрес управляющего слова канала).

Управляющее слово канала состоит из 64 разрядов 0-63 (разряды 0-7 — код операции, разряды 8 31 - адрес данных, раэрядь1 32-36 - флажки, разряды 47-63счет данных), Работа канала с внешним устройством начинается по инструкции "начать ввод/вывод, поступавшей от центрального процессора в блок 9 сопряжения с центральным процессором через:шины 1, Инструкция фиксируется в блоке 9 и прн отсутствии сигналов более высокого приори«. тета на входе блока 22 определения приоритетов, адрес внешнего устроиства переписывается на регистр 11 подканала, а признак работы с внешним устройством канала Ц на регистр 12.

При отсутствии на регистре 12 признака работы с внешним устройством канала Н по адресу на регистре 11 начинается выборка управляющей информации из блока 24 местной памяти на регистр 19 управления. При

ОтсутстВии В управляющей информации признака раооты данного внешнего устройства начинается его начальная выборка: адрес внешнего устройства через блок 20 комму танин ВыходнОЙ информации Выдается B блОК

25 сопряжения с внешними устройствами.

Блок 25 осуществляет выборку, получает m ветный адрес по шинам 8 интерфейса авода/ вывода, сравнивает его. Параллельно в цен тральную оперативную память выдается на шины 3 адрес ячейки центральной оперативной памяти, формируемый блоком 10 соцряжения с центральной оперативной памятью.

По этому адресу на регистр Т9 прочитывается адресное слово канала и далее rto этому адресу управляющее слово канала. Изменение,адресов цроиэводится блоком 21 модификации. В процессе фиксации на регистре

19 управляющей информации последняя записывается в блок 24 местной памяти в зону, отведенную для ее хранения. Команда с регистра 19 выдается через блок 20 в блок25 и далее внешнему устройству. Полученный от внешнего устройства нулевой байт состояния анализируется блоком 25, соответствующий сигнал через блок 22 выдается в блок 9, где используется для формирования и выда чи в центральный процессор по шинам 1 кода условия начала и продолжения операции.

Если на регистре 12 зафиксирован признак работы с внешним устройством II, означакший, что инструкция адресуется внешнему устройству канала И, то по сигналу из блока 22 через блок 20 адрес пересылается в блок 23 сопряжения канала с внешними устройствами. Далее процесс установления связи канала с внешним устройством канала!ц не отличается от описанного выше. Только в разряде эоны блока 24 местной памяти мультиплексного канала, отведенной для фик-, сации состояния регистра 12, записывается

lO признак работы с внешним,устройством канала и

Сигнал начальной выборки с адресом внешнего устройства, приходящий в блок 18 сопряжения с вторым каналом из интерфейса 6,," воспринимается как поступление команды (инструкции) от канала If, направленной к внешним устройствам канала 1 . Анализируется состояние триггера 14 монопольного регистра и при наличии монопольного режима блоком 15 выдачи последовательности ® сигналов занятого внешнего устройства выдается через блок 17 и блок 18 в канал jf по интерфейсу 6 байт состояния "Внешнее устройство занято". При отсутствии на входе блока 22 сигналов с высшим приоритетом З из блока 24 выбирается управляющая инфор- мация адресуемого подканала и подканал анализируется на занятость. Если подканал (внешнее устройство) ееннт, то бпон 15 не рез блоки 17 и 18 и интерфейс 6 выдает байт состояния "Внешнее устройство занято каналу П . Если подканал не занят, адрес внешнего устройства и сигнал начальной выборки блоком 20 транслируется в блок 25 и далее во внешнее устройство. Поступающие ® от внешнего устройства сигналы через интер- фейс 8 ввода/вывода, блоки 25 и 17 транслируются в блок 18 и далее в канал Я без анализа их в канале I

46

При поступлении в блок 25 и далее на вход блока 22 требования от абонента на обслуживание блок 25 осуществляет выборку1 адреса этого абонента. Адрес абонента через блок 17 заносится нв регистр 11 подканала. М

Из блока 24 считывается управляющая информация цодканала на регистры 19, 12.

При отсутствии на регистре 12 признака ра боты с внешним устройством канала If, на регистре 13 признака неисправности каналвЦ60 (центральной оперативной памяти) и наличии нв регистре 19 команды определяется, что данное внешнее устройство работает с кана- лом I . Дальнейшая работа записи (или считывания) данных ведется каналом If . В со 55 ветствии с управляющей информацией подканала байты данных при операции "Записать из регистра 16 информации через блоки 20 и 25 пересылаются внешнему устройству.

При операции Считать" байты данных из 60 блока 25 через блок 17 поступают на регистр 16. После сформирования полного сло- ва (или пересылки его внешнему устройству) следует модификация адреса блоком 21 модификации и запись (чтение) нового слова в (иэ) центральной оперативной памяти. Вайт состояния и прерывание при работе внешнего устройства нв канал 1 выдаются в этот канал.

При наличии на регистре 12 признака работы с каналом Ц, или на регистре 13 признака неисправности канала If (центральной оперативной памяти) и отсутствии на регистре 19 команды, требование абонента из блока 25 транслируется через блоки 17 и 18 в канали.

По сигналу выборки адрес через блоки 17 и

18 также выдается в канал II . Обмен дальнейшей информацией; в том числе и прием байтов состояния через блоки 25„17 и 18 (или блоки 18, 20 и 25 в зависимости от направления передачи информации) идет между внешними устройствами канала I и каналом П.

Требование. абонента на обслуживание, поступающее от канала П через блок 23 начинает отрабатываться при отсутствии на входе блока 22 сигнала запроса абонента на обслуживание своего комплекта внешних устройств. В блоке 23 формируется последовательность сигналов выборки и выдается в канал 5 через интерфейс ввода/вывода 7, Псьлученный блоком 23 адрес через блок 17 пересылается нв регистр 11 и из блока 24 выбирается управляющая информация. При наличии на регистре 12 признака работы с внешним устройством канала И организуется через блок 17 (или блок 20) обмен данными между регистром 16 и блоком 23, Посту-. пивший байт состояния и сигнал прерывания из блока 23 через блок 17 выдается в опе ративную память и центральный процессор, с которым работает внешнее устройство.

Следует заметить, что каналы позволяют организовать два независимых потока обмена информацией в следующих, двух случаях: первый центнральййй йроцессор (оперативная память) — каналЧ - внешние устройства канала1 и второй центральный процессор (оперативная память} - канал If - внешние устройства канала If; первый центральный процессор (оперативная память) - канал Х - канал Ц - внешние устройства канала If и второй центральный процессор (оперативная память)» канал Цканал 1 - внешние устройства канала 7

При работе же одного из качалов с общим полем внешних устройств суммарное количество используемых устройств не должно превосходить числа подквналов канала, а суммаркая производительность одновременно работающих устройств не должна превышать производительности работающего канала.

521559

Формула изобретения

Мультиплексный канал многопроцессорйой вичислительной системы, содержащий блок сопрям ения с центральным процессором, первые вход и выход которого соединены соответственно с первыми входол1 и выходом канала, блок сопряжения с центральной оперативной памятью, первый и второй входы которого подключены соответственно к второму и тре".ьел у входам канала, первый и второй ©

1Ф выходы соединены соответственно с вторым н третьим выходами канала, первый блок со пряжения - с внешними устройствами, первые вход и выход которого подключены соответственно к четвертым входу н выходу канала, регистр подканвлв, первый вход которого

)Ь соединен с вторым выходом блока сопражения с центральным процессором, блок местной памяти, первый вход которого соединен с вторым входом блока сопряжения с централь ным процессором и выходом регистра подкв нала, регистр информации, первый вход к<м торого подключен к третьему выходу блока сопрюкения с центральной оперативной пв мятью, второй вход соединен с выходом блока местной памяти, первый выход подI ключен к третьему входу блока сопрюкения с центральной оперативной памятью и второму входу блока местной памяти, регистр управления, первый вход которого соединен с выходом блока местной памяти, второй Э вход подключен к третьему выходу блока сопряжения с центральной оперативной па1 мятью, первый выход соединен с вторым

° входом блока местной памяти, блок модификации, вход которого подключен к первому выходу регистра управления, выход соединен с четвертым входом блока сопряжения с центральной оперативной памятью, триггер монопольного режима, вход которого подключен к второму выходу первого блока сопряжении с внешними устройствами, о вличающийся тем,что,сцелью повышения степени использования оборудо вания, в него введены регистр приэнака работы, первый вход которого соединен с

:вторым выходом блока сопряжения с центральным процессором, второй вход подключен к выходу блока местной памяти, регистр неисправности центральной оперативной

60 памяти, вход которого соединен с четвертым выходом блока сопрюкения с центральной оперативной памятью, блок сопряжения со вторым каналом, первый вход н выход кото рого подключены соответственно к пятым входу и выходу канала, второй блок соцря

: жения с внешними устройствами, первый вход н выход которого соединены соотвеъственно с шестым входом и выходом канада, блок коммутации входной информации, первый вход которого подключен к третьему выходу . первого блока сопряжения с внешнимн уст ройствами, второй вход соединен с вторым выходом второго блока сопряжения с внешними устройствами, выход подключен к второму входу регистра подканвла, третьему . входу регистра информации и второму входу блока сопряжения. с вторым каналом, блок кол мутации выходной информации„первые четыре входа которого соединены соответст венно с вторым выходом регистра управления, вторым выходом регистра информации, выходом регистра подканала и вторым выходом блока сопрюкения, с вторым каналом, выход подключен к третьему входу регистра подканала, второму входу первого блока сопряжения с внешними устройствами и второ му входу второго блока сопряжения с внешними устройствами, блок выдачи последовательности сигналов занятого внешнего устройства три входа которого соединены соответственно с вторым выходом регистра упраВления, s ходом триггера монопольного режима и г ьлиъ» дом регистра подканвла, выход подключе " к третьему входу блока коммутации входной информации, и блок определения приоритетов, четыре первых входа которого подключены соответственно к второму выходу первогс блока сопрюкення с внешними устройствами, третьему выходу второго блока сопряжения с внешними устройствами, третьему выходу второго блока сопряжении с внешними уст ройстввми, третьему выходу блока сопряже ния с центральным процессором и третьему выходу блока сопряжения с вторым каналом, пятый вход соединен с, выходами регистра признака работы и регистра нейсйравйос и центральной оперативной йамяти, выход подключен к третьему входу блока сопряжении с центральным процессором, третьему входу блока сопряжения с вторым каналом, четвер тому входу блока коммутации входной информации н пятому входу блока коммутации ви-. ходной информации.

Фиа 1

Составитель А. Жеренов

Техред.О. Луговая Корректор Д. Мельниченко ./

Редактор Н. Каменская, Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 4781/527 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПЫ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4l5