SU928340A1 - Коммутационный элемент - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычисли-. тельной технике и может быть использовано дл  построени  самонастраивающихс  коммутационных структур, а также дл  построени  однородных вычислительных и управл ющих структур.

Известен коммутационный регистровый элемент, содержащий  чейки пам ти , блок коммутации и управл ющий регистр. Настройка такого коммутационного элемента осуществл етс  путем занесени  в управл ющий регистр соответствующего управл ющего кода

1.

Недостатком .этого устройства  вл етс  то, что дл  образовани  в коммутационной регистровой структуре , состо щей из коммутационных элементов каналов св зи необходимо, настраивать каждый в отдельности коммутационный элемент, вход щий в структуру. Помимо этого, дл  настройки коммутационной регистровой структуры требуетс  сложна  внешн   система управлени .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  коммутационный регистровый элемент, содержащий  чейки пам ти, управл ющий регистр, блок коммутации, блок реализации функций распространени , блок формировани  местных функций фиксировани , блок формировани  вы- ходных функций фиксировани , блок формировани  выходных функций зан тости и блок местного управлени . Настройка коммутационной регистровой структуры, состо щей из коммутационных регистровых элементов на задан ные каналы св зи осуществл етс  автоматически, за счет подачи на все коммутационные регистровые элементы структуры вначале одинаковых сигналов .распространени , а затем одинаковых сигналов фиксировани . Работа коммутационного регистрового элемента распадаетс  на три этапа: этап настройки на построение дерева соединений , этап настройки на фиксирование каналов св зи и этап работы элемента в режиме передачи информации . При перенастройке коммутационной регистровой структуры на другую схему коммутации вводитс  дополнительный этап - этап сброса всех элементов в нулевое состо ние, при котором все входы и выходы каждого элемента разъединены t2J .

Недостатками такого устройства  вл ютс  низкое быстродействие при

работе на этапаис настройки на построение дерева соединений и фиксирование каналов св зи, обусловленное | задержкой сигналов распространени  дерева соединений и фиксировани  в элементе и невозможность передачи информации через коммутационный регистровый элемент при работе егс на этапах настройки на построение дерева соединений и фиксировани  каналов св зи.

Цель изобретени  - расширение . области применени  коммутационного элемента путем обеспечени  независимости режима передачи информации через элемент от других режимов работы элемента и повышени  быстродействи  элемента в режиме настройки на построени  канала св зи.

Поставленна  цель достигаетс  тем/ что коммутационный элемент, Содержащий  чейки пам ти, блок комму тации, управл ющий регистр, блок реализации функции распространени , дешифратор, блок формировани  выходных функций фиксировани , причем входы  чеек пам ти подключены к информационным входам элемента соответственно , а выходы - к ин ормацион ным входам блока коммутации, настроечный вход которого подключен к выходу управл ющего регистра, а выходы подключены к информационным выходам элемента соответственно, вход управл ющего регистра подключен к выходу де шифратора, информационные входы которого подключены ко входам сигналов фиксировани  каналов св зи и к информационным входам блеска формировани  выходных функций фиксировани  соответственно, выход которого подключен к выходу сигнала фиксирова- ни  каналов св зи элемента, управл ющий вход блока реализации функции распространени  подключен к управл ющему входу элемента; элемент содержит также блок формировани  местных функций зан тости и блок вь1бора ийформашюнного входа, информационные входы которого подключены к входам передачи сигналЬв раепространени  дерева соединени  элемента и к информа1ционным входам блока реализации функхщй распространени  соответственно, выход подключен к управл ющим входам дешифраTol a и блока фо1эми ровани  выходных функций фиксации , а управл квдий вход к выходу блока формировани  местнь1х функций зан тости, вход которого подключен к выходу управл ющего регистр а , выходы блока реализации функции распространени  подключены к выходам передачи сигнала распространени  дерева соединени  соответственно .

Блок -реализации функции распространени  содержит элементы И и ИЛИ, причем информационные входы блока подключены ко. входам элемента ИЛИ соответственно, выход которого подключен к пр мому входу элемента И, инверсный вход которого подключен к управл ющему входу блока, выход которого подключен к выходу элемента И. Блок формировани  выходных функций фиксировани  содержит элементы И и ИЛИ, причем информационные йэходы влока подключены ко входс1М элемента ИЛИ соответственно, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к первому выходу сигналов фиксировани  каналов св зи блока и к первому входу второго элемента И, выход которого подключен ко второму

выходу сигналов фиксировани  каналов св зи блока, втог де входы элементов И подключены к управл ющему входу блока.

Блок формировани  местных функций зан тости содержит элементы ИЛИ, входы которых подключены к входам блока, а выходы подключены к выходам блока соответственно.

Блок выбора информационного входа

содержит элементы И, причем пр мые входы первого и второго элементов И подключены к информационным входам блока соответственно,, первые инверсные входы первого и второго элементов И подключены к управл ющим входам

блока соответственно, выход первого элемента И подключен ко второму инверсному входу второго элемента И, выход которого подключен ко второму инверсному входу первого элемента И

выходы элементов И подключены к выходам блока соответственно.

Вспомогательные функции зан тости ,выбора информационного входа, распространени  и фиксировани , реализуемые в каждом коммутационном элементе, определ ютс  следх щим образом. Местные функции зан тости определ ют какие информационные .входы( зан ты построенными каналами

св зи. Функции зан тости f и f завис т от. составл ющих вектора управлени 

П УиУУ« fz YwVYii

Б диничное значение функции 1 (1 1,2) указывает i-тый инфор jaциoнный вход элемента, задействованный каналом св зи.

Функции выбора информационного d-i и -2, определ ют тот информационный вход, незан тый ранее построенными каналами св зи, со сто-

роны которого пришел первый из сигналов распространени 

Jvt-1 i-z-E : .

-г--rгJ,- ITz. ,

где г, и сигналы распространени дерева соединени , поотупающие от соседних элементов.

Функции распространени  дерева соединений 2 и z2 необходимы дл  автоматического построени  дерева соединений и завис т от сигналов г и г, поступающих от соседних элементов и внешнего управл ющего сигнала Р, сброса дерева соединений z, (г, V г)- Р z (г, V Г5,)-Р

Функции фиксировани  соединений выдел ют из дерева соединений, образованного сигналами распространени  лишь те соединени , которые соедин ют заданный вход коммутационной структуры с зсщанными выходами. При этом каналы св зи, соответствующие выделенным соединени м, фиксируютс  Эта операци  реализуетс  в коммутационном элементе следующими местным функци ми фиксировани 

УИ nfi-A , У21 п,.1.г.

LL г.- Угг. п. 1г где п и п - входные функции фик сировани , поступающие от последующих комутационных элементов через которые проход  образуемые каналы св зи .

Дл  настройК1 на фиксирование необходимых каналов св зи, предыдущих по отношению к данному коммутационных элементов в последние, передаютс  выходные функции фиксировани  т ( и т2., образуемые в данном элементе . Выходна  функци  фиксировани  зависит от входных функций фиксировани  п и rig и сигналов выбора информационного входа т (п V пг)- , mg (п V Пг).А2

Функции коммутации коммутационного элемента завис т от составл ющих вектора управлени 

У Ч1нЧгГХЛЧл Чг.гХг.

ЛРг.--Yii-Чгг V. W Yi2Угг-)i-2. Управл етс  коммутационный элемент с помощью внешних сигналов управлени  С и Р. Сигнал С приводит элемент в исходное состо ние, сигнал Р приводит блок реализации функций распространени  в нулевое.состо ние

Если ввести обозначение векторов Xg - вектор входной информации коммутационного элемента;

- вектор выходной информ . ции;

( - управл ю1ций вектор элемента;

TI - вектор входных сигналов распространени  соединений; J z - вектор выходных функций

распространени ; - вектор входных функций

фиксировани ;

- вектор выходных функций фиксировани ;

, вектор местных функций

- фиксировани ; ct.:ci.)i-2 - вектор функций выбора

информационного входа; f- iTi Tj- вектор функций зан то ти .

то функции распространени , фиксировани , зан тости и коммутации коммутационного элемента записываютс  в следующей компактной векторной форме:

(r,P) - функци  распространени ; (n,i-) -выходные функции фиксировани ; у-Ф(п,ч/) - местные функции фиксиро вани ;

А.Ф(гЛ) фуонкции выбора информационного входа;

(Y) - функции зан тости; (х,У) - функции коммутации.

На фиг.1 изображена функциональна  схема коммутационного элемента; на фиг.2 - структура передачи данных между блоками коммутационного элемента .

функциональна  схема коммутационного элемента (фиг.1) содержит  чейки 1 и 2 пам ти, блок 3 коммутации, управл ющий регистр 4, блок.5 реализации функции распространени , дешифратор 6, -блок 7 формировани  выходных функций формировани , блок 8 формировани  местных функций зан тости , блок 9 выбора, информационного входа, информационный вход 10, входы 11 и 12 дл  передачи сигналов

распространени  дерева соединени , управл ющие входы 13 и 14, информационный вход 15, выход 16 сигнала фиксировани  каналов св зи, выходы 17 передачи сигналов распространени  дерева соединени , информационный выход 18, входы 19 и 20 сигналов фиксировани  каналов св зи, информационный выход 21, выход 22 передачи сигналов распространени  дерева соединени  и выход 23 сигнала фиксирований каналов св зи. Коммутационный элемент имеет два информационных входа 10 и 15, по которым поступают информационные сигналы Х и Хо соответственно из соседних элементов

и два информационных выхода 18 и 21, по которым Передаваемые информационные сигналы J, и . соответственно направл ютс  в соседние элементы . В пространственном отношении

направлени  движени  информации Ю н 18, 15 и 21 взаимно перпендикул р ны. Кроме информационных входов и выходов коммутационный элемент имее два управл ющих входа 13 и 14. По входу 14 поступает сигнал С приведе ни  коммутационного элемента в исходное состо ние, при котором инфор мационные входы и выходы элемента разомкнуты. Сигнал Р на входе 13 сбрасывает блок реализации функций распространени  в нулевое состо ние . Входы 19 и 20 и выходы 16 и 23 предназначены дл  передачи от эл.емента к элементу сигналов фиксировани  каналов св зи, а входы 11 и 12 и выходы 17 и 22 предназначены дл  передачи сигналов распространени  дерева соединений. В  чейках 1 и 2 пам ти хранитс  подлежаща  коммутации информаци , котора  поступает в них из соседних элементов по информационным входам 10 и 15. Дл  образовани  сое динений информационных входов и выходов элемента предназначен блок 3коммутации входы которого соедииены с выходами  чеек .пам ти 1 и 2, а выходы соединены с информационным выходами элемента 18 и 21, и которы настраиваетс  на определенную коммутацию под воздействйем управл ю-щего вектора Y , хран щегос  в управл ющем регистре 4, выходы которо соединены с соответствующими входам блока 3. Входы управл ющего регистр 4соединены с выходами блока б формировани  местных функций фиксирова ни . Блок 5 реализации функций расп ростраиени , представл ющий собой последовательно соединенные двухвходовой элемент- ИЛИ и двухвходовой элемент И, служит дл  формировани  -ВЫХОДНЫХ сигналов распространени , передаваемых от данного элемента к соседним. Входы блока 5 .соединены с входами 11 и 12 элемента и управл ю щим входом 13, а выходы соединены с выходами 17 и 22 элемента. Блок 6 представл ющий собой дешифратор, со то щий из четырех двухвходовых элементов И, необходим дл  формироваВИЯ местных функций фиксировани , с помощью которых элемент настраивает с  на образование заданных каналов св зи.,Входы блока 6 соединены с входами 19 и 20 элемента и с выходами блока 9. На ВЕлсоде блока 6 вырабатываетс  соответствующий управл ющий вектор Sf / заносимый, в управл ющий регистр 4. Сигналы фиксировани  каналов св зи m ИШ, пере даваемые от элемента к соседним эле ментам, вырабатываютс  блоком 7 формировани  выходных функций фиксировани , представл ющего собой лвухвходовой элемент ИЛИ и последовательно соединенные с ним два двух входовых элемента И. На вход элет мента ИЛИ подаютс  сигналы с входов 19 и 20 элемента. На вторые входы элементов И подгиотс  сигнгшы с выхоЛов блока 9, Выходы элементов И соединены с выходами 1б и 23 элемента . Дл  формировани  сигналов зан тости, определ к цих зан тость инф.ормационных входов элемента,, служи т блок 8 формировани  местных функций зан тости, состо щий из двух двухвходовых элементов ИЛИ. На входы блока 8 подаютс  сигналы с выходов управл ющего регистра 4. Выход блока В соединен со входом блока 9 выбора информационного входа. На остальные входы блока 9 поступают сигналы свходов 11 и 12 элемента. Блок 9, содержащий два трехвходовых элемента И, на входы которых подаютс  сигналы в соответствии с функцией выббра информационного входа, определ ет тот из незан тых pasee построенными каналами св зи информационный вход элемента, со стороны которого пришел первый из сигналов распространени . Структура.передачи данных (фиг.2) Повтор ет схему коммутации с той лишь разницей, что вместо отдельных функций и переменных, использованных в последней, используетс  векторное представление всех величин в соответствии с ранее введенными обозначени ми векторов. .Коммутационный элемент, работает следующим образом. I В Исходном состо нии на управл ющий вход 13 блока 5 реализации функции распространени  подаетс  „единичный сигнал Р, который обеспечивает нулевое состо ние блока 5. В режиме нас ройки на построение канала св зи на .управл ющий вход 13 подаетс  нулевой сигнал. Одновременно на входы 11 и 12 элемента поступают сигналы распространени  г от соседних элементов или извне. ЕСУ1И до этого коммутационный элемент 6iin Настроен на определенную коммутацию, отличную от нулевой, то в регистре управлени  к данному моменту находитс  соответствующий управл ющий вектор )( . Блок б формировани  местных функций зан тости дешифрирует состо ние управл ющего регистра и формирует сигналы зан тости Ti и fy. Сигнал построени  дерева соединений Р и сигналы распЪостранени  г и г поступают на входы блока 5, который вырабатывает выходные сигналы распространени  соединений z и Z , направленные через выходы 17   22 в соседние элементы. Одновременно входные сигналы распространени  г и г, сигналы зан тости fj и Г поступают на

входы блока 9. Единичный сигнал по витс  на том выходе блока 9, который соответствует информационному входу, не зан тому ранее построенными каналами св зи, со стороны которого пришел первый из сигналов распространени  г, поступивших на входы R данного коммутгщионного эле.мента .

Входные сигналы фиксировани  п,и nj, поступающие на входы 19 и 20 ком мутационного элемента от соседних элементов (или извне), поступают на входы блока б формировани  местных функций фиксировани . На остальные входы блока б поступают сигналы с выходов блока 9. в результате блок 6 вырабатывает управл ющий вектор У, описывающий дополнительнуюкоммутацию элемента. Дополнительный управл ющий вектор заноситс  в регистр управлени , при этом он логически суммируетс  со старым управл ющим вектором Y , хран щимс  в регистре управлени  4. Новый вектор управлени  Y поступает на входы блока 3 коммутации, который формирует соответствующие каналы св зи между информационными входами и выходами элемента. Одновременно входные сигналы фиксировани  п и п,, и сигналы |блока 9 поступают на входы блока 7 формировани  выходных функций фиксировани , на выходах 16 и 23 которого формируютс  выходные сигналы фиксировани , причем единичный сигнал т; направлен в ту сторону, откуд пришел на данный элемент первый из сигналов распространени .

В течение всей этапов работы коммутационный элемент имеет возможность осуществл ть передачу информации от входов 10 и 15 к выходам 18 и 21, в соответствии с настройкой блока 3 коммутации. Дл  приведени  коммутационной структуры, состо щей из коммутационных элементов, в соето ние нулевой коммутации, что необходимо при перенастройке коммутационной структуры на другую схему коммутации , на вход 14 элементов подаетс  внешний управл ющий сигнал, привод щий все  чейки управл ющего регис тра 4 в нулевое состо ние..В результате все элементы коммутационной структур оказываютс  разомкнутыми и все каналы св зи ликвидируютс .

Рассмотрим работу коммутационной структуры, состо щей из данных коммутационных элементов.

В исходном состо нии На управл ющих входах 13 и 14-всех элементов структуры присутствуют единичные сигналы, обеспечивающие исходное состо ние регистров управлени  и блоков реализации функций распространени  всех элементов структуры. Перед началом работы на вход 14 всех элементов структуры подаетс  нулевой сигнал, разрешгиощий запись управл ющего BeitTopa в регистры управлени  4 коммутационных элементов. Дл  настройки структуры на необходимый канал св зи на вход Р элементов подаетс  нулевой сигнал. Одновременно источник информации формирует единичный сигнал распространени , поступающий на соответствующий вход 11 или 12 того, св занного с ним коммутационного элемента, информационный вход которого соединен с выходом источника информации. Единичный

сигнал распространени  приходит на выходы блока 5 и поступает на входы 11 и 12 соседних элементов. Одновременно блок 9 того же элемента формирует, на соответствующем выходе единичный сигнал, определ ющий со стороны какого информационного входа не зан того ранее построенными каналами св зи, поступил первый, из сигналов распространени  г на данный элемент. Одновременно с генерацией источником информации сигнала распространени , приемники инфоамации генерируют единичный сигнал фиксировани , поступающий на вход 19 или 20 тех коммутационных элемейтов, информационные выходы которых св заны с входами приемников информации. Как только сигнал распространени  достигнет элемента, на входах 19 или 20 которого присутствуют единичные сигналы фиксировани , блок б формирует дополнительный вектор управлени  у, который заноситс  в управл ющий регистр, где -логически суммируетс  с ранее хранимым векторо управлени . Блок 3 коммутгщии осуществл ет требуемую коммутацию ин-- формационных входов и выходов элемента . Одновременно блок 7 того же элемента формирует выходной единичный сигнал фиксировани  на тот соседний элемент, со стороны которого пришел первый из сигналов распространени . Очевидно сигнал фиксировани  не может поступить на элемент со стороны уже зан того информационного выхода, так как он направлен в сторону незан того ин- . формационного входа последующего коммутационного элемента канала, что означает, что и информационный выход, св занный с данным информационным входом, свободен.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 446059, кл. G Об F 7/00, 1975.

2.Авторское свидетельстве СССР 503235, кл. G 06 F 7/00, 1976 (прототип).