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

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

необходимую последовательность операций ввода-выво­ да, проверку ненормальных ситуаций в периферийных устройствах и т. п. Это в общем несколько снижает про­ изводительность системы и приводит к удорожанию периферийных устройств. Поэтому объединенный интер­ фейс получил распространение главным образом в ма­ лых машинах (мини-ЦВМ), где объем периферийного оборудования невелик и невысоки требования к общей производительности системы. В то же время унифика­ ция всех связей между устройствами дает определенные преимущества, позволяя при программировании адресо­ вать и обрабатывать информацию в регистрах перифе­ рийных устройств так же, как и в ячейках ОЗУ.

Рассмотрим основные особенности объединенного ин­ терфейса на примере системы связи Unibus, приме­ ненной в малой машине PDP-11. Упрощенная структур­ ная схема объединенного интерфейса приведена на рис. 10-23. Тонкими линиями на рисунке изображены одиночные шины, жирными — группы шин.

Шины интерфейса проходят через процессор, модули ОЗУ и периферийные устройства. Большинство шин яв­ ляется двунаправленными, т. е. по одной и той же шипе сигнал может поступать в устройство и выходить из него. На рисунке показано в качестве примера, что в процес­ соре к двунаправленной шине присоединены как вход­ ной усилитель, принимающий сигналы из интерфейса, так и выходной формирователь, посылающий сигнал в другие устройства.

В каждый момент времени одно из устройств, присо­ единенных к интерфейсу, выступает в роли ведущего устройства, и одно из устройств играет роль исполни­ тельного устройства. Все устройства, кроме модулей ОЗУ, могут выступать в качестве ведущих. Модули ОЗУ могут быть только исполнительными устройствами. Ведущее устройство получает интерфейс в свое распоря­ жение на определенный промежуток времени.

Роли устройств в интерфейсе в процессе работы ма­ шины непрерывно меняются. Устройства, обнаружив­ шие необходимость передачи информации, соревнуются за право получения магистралей интерфейса и пооче­ редно могут становиться ведущими или исполнитель­ ными устройствами. Например, при выборке операн­ да из памяти процессор является ведущим устройством и организует связь с модулем ОЗУ. Во время получения

560

сигнала прерывания процессор является исполнительным

ны, обеспечивающие выбор ведущего устройства.

Для передачи информации используются следующие шины:

а) набор шин данных, по которым между ведущим и исполнительным устройствами передаются данные параллельным кодом (например, параллельно переда­ ется 16-разрядное слово);

б) набор шин адреса, на которых ведущее устройст­ во устанавливает код адреса, выбирая тем самым испол­ нительное устройство. Система адресации в PDP-11 строится таким образом, что старшие 4 096 адресов от­ носятся не к ячейкам памяти, а к регистрам периферий­ ных устройств. Таким образом, адресные шины интер­ фейса обеспечивают ведущему устройству возможность

щаться, минуя процессор, к любому модулю ОЗУ или любому другому периферийному устройству. Последнее свойство позволяет организовать в объединенном ин­ терфейсе автономный обмен информации между двумя периферийными устройствами (например, перепись ин­ формации на разные носители), не привлекая для этой работы процессор;

в) набор шин управления для передачи сигналов, определяющих вид операции и направление движения информации, а также синхронизирующих передачу. Для

нительного устройства. Эта пара сигналов обеспечива­ ет передачу параллельных кодов по шинам интерфейса, используя метод передачи с квитированием.

Выбор ведущего устройства производится на основе сравнения приоритетов, присвоенных устройствам. Когда от периферийных устройств нет запросов на за­ нятие интерфейса, ведущим устройством является про­ цессор, регулярно связывающийся с ОЗУ для получения команд и операндов. Процессор при выполнении разных

т

программ может иметь различный приоритет, устанав* ливаемый в слове состояния при пуске программы.

Периферийное устройство при необходимости занять интерфейс посылает сигнал по одной из шин запроса (на рис. 10-23 для простоты показано только 3 шины запроса, хотя в реальных системах их может быть больше).

Каждой шине запроса соответствует свое значение приоритета. В зависимости от типа и технических ха­ рактеристик устройства или от важности предстоящей операции ввода-вывода устройства используют шины запроса с разными приоритетами. На одну шину запро­ са могут поступать (по схеме ИЛИ) сигналы от несколь­ ких устройств; в этом случае приоритет между ними определяется порядком присоединения их к интерфейсу.

Процессор игнорирует запросы от шин с приорите­ тами, меньшими, чем текущий приоритет процессора. При поступлении запроса с более высоким приоритетом процессор начинает процедуру передачи управления интерфейсом запросившему устройству (рассматриваеемая дисциплина обслуживания подобна методу «псев­ донумерации», см. § 8-3).

В ответ на принятый запрос процессор посылает сигнал по соответствующей данному запросу шине раз­ решения. Шины разрешения отличаются от всех других шин интерфейса тем, что являются однонаправленными и последовательно обходят все периферийные устройст­ ва системы (подобно шине ВБР-К в интерфейсе пери­ ферийных устройств, см. выше § 10-5).

Первое из устройств на пути распространения сигна­ ла разрешения, пославшее ранее запрос соответствую­ щего приоритета, прекращает распространение сигнала разрешения и становится кандидатом в ведущие уст­ ройства.

Это устройство фактически станет ведущим устрой­ ством после того, как получит от старого ведущего устройства сигнал об освобождении им интерфейса. Таким образом, процедура выбора следующего ведуще­ го устройства совмещается во времени с работой пред­ шествующего ведущего устройства.