Файл: Каган Б.М. Цифровые вычислительные машины и системы учеб. пособие.pdf

Управляющее слово выбирается селекторным кана­ лом один раз в начале операции и содержится до окон­ чания всех предписанных действий в триггерных регист­ рах канала. Необходимые изменения текущих параметров операции производятся быстро с помощью соответ­ ствующих действий над содержимыми триггерных реги­ стров. Таким образом, все средства селекторного капала монополизируются на время операции одним периферий­ ным устройством; можно считать, что селекторный ка­ нал содержит только один подканал (рис. 9-1,6).

Вследствие отсутствия потерь времени па перезапоминание текущих параметров операции ввода-вывода селекторный канал обладает высокой степенью готов­ ности к обслуживанию пущенного им устройства и пред­

каналов задерживается до окончания монопольной опе­ рации и восстановления мультиплексного режима рабо­ ты. Наличие монопольного режима позволяет подсоеди­ нять быстродействующие периферийные устройства к мультиплексному каналу.

Каналы с прямым и косвенным доступом. В зависи­ мости от путей прохождения информации между ОЗУ и каналом различают каналы с прямым или с косвенным доступом к ОЗУ. Канал с косвенным доступом (рис. 9-1, в) не имеет непосредственной связи с ОЗУ и исполь­ зует для обращения к памяти соответствующие узлы процессора. Поскольку канал и процессор работают па­ раллельно, возможны одновременные обращения к па­ мяти как со стороны процессора, так и со стороны кана­ ла. Узел связи с ОЗУ в процессоре должен производить приоритетный выбор в случае одновременных обраще­ ний к ОЗУ. Обычно приоритетная схема строится так, что предпочтение отдается каналу, так как его обраще­ ния к памяти происходят, как правило, реже, а сроч­ ность исполнения запросов канала может быть более высокой.

506

Каналы с прямым доступом (рис. 9-1, а) имеют соб­ ственные магистрали связи и соответствующую аппара­ туру для адресации ячеек и возбуждения цикла обраще­ ния к памяти. Наличие в вычислительной системе кана­ лов с прямым доступом требует, чтобы в ОЗУ существо­ вало несколько входных магистралей и в него были встроены приоритетные схемы для разрешения конфлик­ тов между процессорами и каналами.

Автономные и встроенные' каналы. Канал в логичес­ ком отношении всегда выступает как отдельное устрой­ ство в вычислительной системе, однако в зависимости от физической реализации каналов их можно разделить на автономные и встроенные.

Автономный канал является отдельным устройством не только в логическом, но и в конструктивном отноше­ нии. Он имеет собственный набор триггерных регистров и схем управления, и если канал является мультиплекс­ ным, то он включает и собственную память для хране­ ния информации о подканалах. Автономный канал мо­ жет иметь как прямой, так и косвенный доступ к памя­ ти, и хотя в последнем случае он разделяет с процессо­ ром часть оборудования (узел связи с ОЗУ), доля этого совместного оборудования по сравнению с собственной аппаратурой канала обычно невелика. Обе представлен­ ные на рис. 9-1,е и г структурные схемы являются при­ мерами автономных каналов.

Встроенный канал не имеет собственной аппаратуры и реализует все свои функции с помощью регистров и управляющих схем процессора. Встроенный канал име­ ет только косвенный доступ к памяти. В вычислитель­ ных системах невысокой производительности каналы встраиваются в процессоры с целью экономии оборудо­ вания. Обычно в виде встроенных каналов реализуются только мультиплексные каналы. Селекторные каналы почти всегда выполняются как автономные устройства, либо они имеют очень небольшую степень совмещения оборудования с процессором. Примеры встроенных ка­ налов приведены на рис. 9-1, д и е.

Лишь небольшая часть оборудования (узел связи с интерфейсом) выделяется в случае встроенного канала специально для выполнения операций ввода-вывода. Этот узел следит за поступлением требований на обслу­ живание от периферийных устройств, формирует сигна­ лы, посылаемые в магистрали интерфейса, и принимает

507

приходящие из интерфейса порции информации. Когда узел связи с интерфейсом определяет необходимость в выполнении сеанса связи с периферийным устройством, выполнение текущей операции в процессоре временно приостанавливается, процессор переводится в режим канала и выполняет все необходимые операции по обме­

переключения процессора в режим канала может быть выбран различным образом: сразу же после окончания той микрооперации, во время которой обнаружена необ­ ходимость в связи с периферийным устройством, или только после окончания текущей команды процессора. В соответствии с этим можно выделить две разновидно­

на разрешение конфликтов между различными канала­ ми здесь не учитывается). Следовательно, канал с за­ держанным доступом является относительно медленным каналом и может быть использован для реализации главным образом мультиплексных режимов работы. До­

венным для программы. Поэтому, если для реализации функций канала использовать именно эти регистры, се­ анс связи с периферийными устройствами может произ­ водиться без предварительного запоминания и последу­ ющего восстановления содержимого регистров процес­ сора.

Канал с немедленным доступом может выполнять сеанс связи с периферийными устройствами в промежут­ ках между любыми микрооперациями процессора. За­ держка начала сеанса в максимальном случае равна

508

времени выполнения самой длинной микрооперации про­ цессора. Обычно за максимальную задержку в этом слу­ чае принимают длительность цикла обращения к ОЗУ. Однако в промежутках между микрооперациями содер­ жимое любого регистра процессора может оказаться важным для продолжения операции процессора. Поэто­ му в процессоре должно быть предусмотрено сохранение содержимого используемых в режиме канала регистров. В современных ЦВМ для этой цели часто используется имеющаяся в процессоре служебная память (так назы­ ваемая локальная память), имеющая более высокое быстродействие, чем ОЗУ.

В результате прогресса, достигнутого в области созда­ ния небольших быстродействующих ЗУ (особенно полу­ проводниковых ЗУ), каналы с немедленным доступом получают в современных машинах все более широкое применение и практически вытеснили каналы с задер­ жанным доступом.

Работа автономных каналов не связана с процеду­ рой выполнения команды в процессоре. Максимальная задержка, вносимая процессором в работу автономного канала, равняется длительности цикла памяти, если процессор успел обратиться к ОЗУ непосредственно пе­ ред тем, как это сделал канал. Поэтому можно условно считать, что автономный канал всегда является каналом с немедленным доступом.

Каналы с микропрограммным и схемным управлени­ ем. При проектировании каналов используются оба изве­ стных принципа построения схем управления: как мик­ ропрограммирование, так и схемное управление («запа­ янная» логика). В машинах небольшой вычислительной мощности часто используются микропрограммные встро­ енные каналы. В крупных вычислительных системах обычно применяют каналы со схемным управлением, обеспечивающие более высокое быстродействие.

9-5. С Т Р У К Т У Р А И О С Н О В Н Ы Е П Р О Ц Е Д У Р Ы РАБОТЫ М У Л Ь Т И П Л Е К С Н О Г О И С Е Л Е К Т О Р Н О Г О К А Н А Л О В

В настоящем параграфе рассматриваются более под­ робно примерные структурные схемы и основные про­ цедуры работы автономных мультиплексного и селек­ торного каналов с прямым доступом к памяти.

Мультиплексный канал (рис. 9-2). В состав мульти­ плексного канала входят следующие основные узлы.

509