УК (Электронный лекционный курс)

1. Назначение и состав УК.

1.1. Назначение УК.

УК предназначено для управления процессом обращения процессоров к общей памяти посредством внутреннего магистрального канала, управления конфигурацией модулей ЗУ и синхронизации работы всех устройств спецвычислителя.

Устройство управления каналом (УК) выполняет следующие функции:

• Приоритетное обслуживание обращения любого из 8 процессоров к общей памяти, состоящей из 15 блоков ЗУ (ОЗУ, ДЗУ), а также к собственным регистрам (РУК) посредством ВМК;

• Регламентирование времени загрузки ВМК процессорами;

• Управление конфигурацией модулей ЗУ (путем подмены неисправных модулей исправными);

• Управление обменом информацией с РТА (ЛТА);

• Синхронизация работы устройств СВ.

УК рассчитано на обслуживание 8-ми процессоров (типа ВчУ, УО), которым присваиваются номера 0…7, и 16-ти модулей ЗУ (типа РУК, ОЗУ, ДЗУ, ПЗУ), которым также присвоены общие номера 0…15. Каждый модуль ЗУ имеет физический адрес, который «прошивается» в УК. Логические номера модулей ЗУ и их физические адреса приведены в таблице №1.

Таблица 1.

1.2. Состав УК.

В состав УК входят следующие основные функциональные устройства:

• устройство приоритетного обращения (УПО);

• регистры УК (РУК);

• синхронизатор (С).

Все устройства УК выполнены на типовых элементах замены (ТЭЗах), которые размещены в одноярусном блоке с автономным стабилизированным источником питания.

2. Устройство приоритетного обращения.

2.1. Назначение и состав УПО.

УПО предназначено для обслуживания заявок ВчУ и УО на обращение к общей памяти и собственным регистрам (РУК) путем подключения их на время цикла обмена к внутреннему магистральному каналу.

В состав УПО входят следующие функциональные устройства:

• 8 конфигураторов занятости (КфЗан);

• 8 дешифраторов обращения (ДшОбр);

• 8 конфигураторов обращения (КфОбр);

• коммутатор обращения (КОбр);

• схема контроля сигналов занятости (КЗан);

• приоритетная схема 1 (ПС-1);

• приоритетная схема 2 (ПС-2);

• матрица связи (МС).

2.2. Структурная схема УПО.

В состав УПО входят:

• Схема контроля сигналов занятости (КЗан) - предназначена для синхронизации сигналов занятости (Зан-0…Зан-15) и контроля их длительности. Схема состоит из 16 схем контроля (по количеству модулей ЗУ);

• Дешифратор обращения - служит для селекции номера незанятого модуля ЗУ и формирования заявки на обращение к этому модулю;

• Конфигуратор обращения - производит подмену модулей (коммутацию сигналов обращения) в определенных парах модулей ЗУ;

• Коммутатор обращения - выделяет сигнал обращения к незанятому модулю ЗУ;

• Приоритетная схема 1 (ПС-1), - предназначена для обработки заявок процессоров ТрОбр-1-i (в режиме чтения) в соответствии с установленным приоритетом и выдачи сигналов, управляющих обращением процессоров к незанятым модулям ЗУ (сигнал ВдAi выдается на процессор, заявка которого на обращение к модулю ЗУ удовлетворена, сигнал Раз-i - управляет формированием сигнала Обр-i, который выдается в незанятый модуль ЗУ);

• Приоритетная схема 2 (ПС-2), - предназначена для обработки сигналов ТрОбр-2 (в режиме записи) и формирования сигнала ВдСi ,поступающего в процессор, заявка которого на обращение к незанятому модулю ЗУ удовлетворена;

• Матрица связи (МС), - служит для хранения кода связи «процессор-модуль ЗУ» на время обращения процессора к модулю ЗУ и формирования сигналов, управляющих работой процессора и модулей ЗУ в режимах чтения и записи информации (формирует сигнал ПрС в режиме чтения и сигнал Обр-2 в режиме записи информации).

Матрица связи в свою очередь состоит из:

• матрицы настройки (МН), - хранит код связи и управляет работой МПС и МОС.

• матрицы прямой связи (МПС), - для обработки сигналов ВдС с учетом кода связи и формирования сигнала Обр-2 (при записи информации в ЗУ).

• матрицы обратной связи (МОС), - для обработки сигналов ГОТ с учетом кода связи и формирования сигнала ПрС (при чтении информации из ЗУ).

2.3. Взаимодействие элементов по структурной схеме.

2.3.1. Логика работы УПО в режиме чтения информации (режим «чтение»).

При обращении процессора к общей памяти СВ УПО вначале производит анализ занятости модулей ЗУ, используя сигналы занятости (Зан) от каждого модуля, а затем (если требуемый модуль свободен) приоритетную обработку сигнала «Требование обращения 1» (ТрОбр-1). Требование процессора удовлетворяется в том случае, если нет обращения к свободному модулю ЗУ от более приоритетного процессора. В этом случае данный процессор получает сигнал «Выдача адреса» (ВдА), по которому процессор выдает в МА адрес обращения к памяти и снимает сигнал ТрОбр-1. УПО выдает сигнал «Обращение 1» (Обр-1) адресуемому модулю ЗУ, по которому этот модуль включается в работу. УПО с помощью матрицы связи, используя сигналы ВдА (выдается в процессор) и Обр-1 (выдается в ЗУ), запоминает код связи, представляющий собой номер процессора и номер модуля ЗУ, вступивших в сеанс связи. Вместе со считанным словом, которое поступает в МЧт, ЗУ выдает сигнал «Готов» (Гот), который совместно с кодом связи используется в УПО для распознавания процессора, ожидающего считанное слово. Распознавание заключается в выдаче процессору сигнала «Прием слова» (ПрС), по которому он принимает слово из МЧт.

Если требование процессора не может быть удовлетворено (либо занят модуль ЗУ, либо имеет место обращение более приоритетного процессора к свободному модулю ЗУ), то сигналы ВдА (для процессора) и Обр-1 (для модуля ЗУ) не формируются. В этом случае процессор сигнал ТрОбр-1 не снимает, а ожидает следующего цикла работы УК. Сигнал ТрОбр-1 процессор не снимает до тех пор, пока его требование не будет удовлетворено.

2.3.2. Логика работы УК в режиме записи информации (режим «модифицированная запись»).

В режиме записи информации в ячейку ОЗУ при обращении к выбранному модулю процессор выдает аналогичное требование, что и в режиме «Чтение», но вместе с выдачей адреса слова в МА, по специальной шине в ОЗУ выдается «Признак записи» (ПЗ). Сигнал ПЗ выдаётся процессором при получении от УК сигнала ВдA, а с приходом сигнала ПрС процессор дополняет свое требование сигналом ТрОбр-2, и, если нет подобного обращения (на запись) от более приоритетного процессора, УПО выдает процессору сигнал «Выдача слова» (ВдС), по которому процессор выдает информацию в магистраль записи и снимает сигнал ТрОбр-2. В модуль ЗУ УПО выдает сигнал Обр-2, по которому информация записывается в ячейку памяти выбранного модуля.

Обращение к памяти (за исключением РУК) может происходить при различной конфигурации модулей. При нулевой конфигурации обращение производится к модулю, номер которого соответствует обратному коду физического номера модуля ЗУ.

При конфигурации с подменой номер модуля задается кодом подмены. Код подмены в свою очередь определяется правилами подмены одних модулей другими. Правила подмены однозначно определяют номера подменяемых модулей ЗУ. Это дает возможность условно разделить все модули ЗУ на основные и резервные и при выходе из строя основного модуля обращаться к резервному. Реализуется такая подмена коммутацией сигналов Обр-1 (УПО  ЗУ) и сигналов Зан (ЗУ  УПО) в соответствии с кодом подмены.

2.4. Принцип работы УПО.

2.4.1. Дешифратор обращения.

Дешифратор обращения предназначен для селекции номера незанятого модуля ЗУ в данном цикле работы УК и формирования заявки процессора на обращение к этому модулю ЗУ.

Дешифратор обращения состоит из:

• дешифратора обращения к ОЗУ;

• дешифратора обращения к ДЗУ;

• схемы выработки сигнала заявки канала (3К) к незанятому модулю ЗУ.

На вход ДшОбр поступают сигналы:

• занятости (ЗАН) от 16 модулей ЗУ,

• 4-х разрядный адрес модуля (соответствует обратному коду физического адреса модуля) и

• сигнал ТрОбр-1 от процессора.

ДшОбр осуществляет дешифрацию всех сигналов, поступающих на его вход.

На выходе ДшОбр формируются сигналы не-конфигурированного обращения (đ_i), а также сигнал заявки канала к незанятому модулю (ЗК), а затем (если требуемый модуль свободен) в УПО (в ПС-1) производится приоритетная обработка сигналов ТрОбр-1.

При наличии сигнала ТрОбр-1 (нулевого уровня) и сигнала Зан (единичного уровня) от незанятого модуля ЗУ, к которому адресуется обращение, на соответствующем выходе ДшОбр ОЗУ или ДшОбр ДЗУ формируется сигнал неконфигурированного обращения низкого уровня (d_i), а на выходе схемы выработки заявки к незанятому модулю ЗУ образуется сигнал заявка канала (3К) также низкого уровня. Таким образом, ДшОбр производит анализ занятости модулей ЗУ. Требование процессора удовлетворяется в том случае, если нет подобного требования к незанятому модулю ЗУ от более приоритетного процессора. Работа ДшОбр описывается следующими функциями: