Инициализация. Функционирование

Работа СПВВ может начаться только после того, как он будет инициализи­рован. Для этого ЦП должен подготовить необходимое сообщение, после чего запустить инициализацию путем выдачи сигнала СА. Инициализация включает две стадии: начальную инициализацию СПВВ и инициализацию каналов СПВВ, т.е. выдачу команды каналам.

Обычно первая после инициализации команда предписывает СПВВ начать выполнение программы канала. В дальнейшем, управляя действиями каналов, ЦП подготавливает сообщение с командами приостановки и возобновления работы канала, начала выполнения другой программы и т. д.

Функционирование СПВВ имеет свои особенности в зависимости от спосо­ба его включения в систему. В местной конфигурации он использует шины совместно с ЦП (см. рис. 29, а), управление доступом осуществляется по линии . В удаленной конфигурации СПВВ имеет отдельную шину вво­да - вывода, которую он может использовать монопольно или совместно с дру­гими СПВВ ВМ89, подключенными к этой шине: линия используется для управления доступом к ШВВ между ВМ89. Различие в использовании линии указывается при начальной инициализации.

Инициализация процессора ввода - вывода. Сообщение, которое готовит ЦП до начала инициализации СПВВ, формируется в виде связанного списка из четырех управляющих блоков: указателя конфигурации системы, конфигура­ции системы, управления каналами и параметров (рис. 37).

Блок указателя конфигурации системы (SCPB) обязательно размещается с фиксированного адреса FFFF6H системной памяти и состоит из трех слов. Младший байт SYSBLJS определяет физическую ширину системной шины.

Следующие два слова содержат сегментный и относительный компоненты адреса блока конфигурации системы.

Блок конфигурации системы (SCB) может быть сформирован по любому адресу (SSSSS), но обязательно в системном пространстве. Младший байт SOC определяет физическую ширину шины ввода - вывода и режим использо­вания линии :

SOC = 0, 8-битовая ШВВ, стандартный режим, SOC = 1, 16-битовая ШВВ, стандартный режим, SOC = 2, 8-битовая ШВВ, модифицированный режим, SOC = 3, 16-битовая ШВВ, модифицированный режим.

(Модифицированный режим линии используется для управления до­ступом несколькими процессорами ВМ89.)

Следующие два слива содержат сегментный и относительный компоненты адреса блока управления каналами.

Блок управления каналами (СВ) может быть сформирован но любому адресу (LLLLL), но обязательно и системном пространстве. Для каждого канала формируется свой блок: для канала 1 - с адреса LLLLL+0: для кана­ла 2 - с адреса LLLL+8.

Рисунок 37 - Структура сообщения для инициализации СПВВ и его каналов

Рисунок 38 – байт управления каналом

Первый байт CCW называется байтом управления каналом и имеет управ­ляющие поля, представленные на рис. 37. Поле СF кодируется следующим образом:

CF = 000 - модификация PSW,

CF = 001 - запуск программы канала в пространстве ввода - -вывода (TAG = 1);

CF = 010 не используется:

CF = 011 - запуск программы канала в системном пространстве (TAG = 0);

CF = 100 не используется, CF = 101 возобновление работы канала,

CF = 110 - приостановка работы канала, CF = 11I - остановка работы канала.

Поле управления прерыванием ICF кодируется следующим образом:

ICF = 00 не используется;

ICF = 01 -снять запрос прерывания, прерывание подтверждается;

ICF = 10 - разрешить прерывания;

ICF = 11 -запретить прерывания.

ПолеВ = 1 устанавливает режим предела загрузки шины.

Поле Р определяет приоритет канала.

Второй байт BUSY определяет состояние канала: BUSY = FFH - канал занят, BUSY = 00H - канал свободен.

Следующие два слова содержат сегментный и относительный компоненты адреса блока параметров.

Блок параметров (РВ) может быть сформирован по любому адресу (ХХХХХ для канала 1, YYYYY для канала 2), но обязательно в системном пространстве. В первых двух словах блока содержатся сегментный и относи­тельный компоненты начального адреса программы канала. Остальная часть РВ не ограничена по числу слов и служит для передачи исходных параметров программе канала.

Начальная инициализация СПВВ ВМ89 начинается после системного сброса по сигналу запроса готовности канала СА. Этот сигнал формируется с помощью дешифратора, подключенного к системной шине адреса ЦП, без использования линии АО. Когда ЦП выставит адрес AADR, выбранный для обращения к СПВВ, на выходе дешифратора сформируется сигнал СА. Значе­ние адреса ADDR может быть выбрано произвольно. Каждый запрос готовно­сти СА сопровождается выдачей сигнала SEL, для формирования которого используется линия АО системной шины адреса ЦП. Таким образом, адрес ADDR, выставленный ЦП, воспринимается как СА = 1, SEL = 0, а адрес ADDR+1 – как СА = 1, SEL = 1. Сигнал SEL выполняет разные функции на двух стадиях инициализации. При инициализации, которая начинается по первому (после системного сброса) сигналу СА, значение SEL определяет статус СПВВ:

SEL = 0 назначает СПВВ ВМ89 ведущим шины, т.е. распоряжается ши­ной и предоставляет ее другим ВМ89 по сигналу запроса по линии ;

SEL = 1 назначает ВМ89 ведомым, т.е. он получает шину от ЦП ВМ86 или другого СПВВ ВМ89, выставляя сигнал запроса на линию .

При инициализации каналов СПВВ, которая начинается по второму и по­следующим сигналам СА (вплоть до перезапуска системы сигналом RESET), значение SEL определяет номер инициализируемого капала:

SEL = 0 - команда выдается в канал 1;

SEL = 1 - команда выдается в канал 1.

Для выполнения начальной инициализации СПВВ программа ЦП должна выполнить следующие действия:

1) сформировать управляющие блоки SCPB и SCB;

2) установить в блоке СВ байт BUSYI = FFH, BUSY2 = 00H;

3) выдать сигнал СА, т.е. выполнить любую команду (обычно OUT), которая связана с выставлением адреса ADDR (если СПВВ определяется как ведущий) или ADDR+1 (если СПВВ определяется как ведомый);

4) ожидать установки байта BUSY 1 в нуль. По срезу сигнала СА процессор ввода - вывода автоматически выполняет следующие действия: 1) вводит байт SYSBLIS из адреса FFFF6H и настраиваете на заданную ширину СШ; 2) формирует адрес SSSSS блока SCB из указателя, размещенного в FFFF8H и FFFFAH; 3) вводит байт SOC и SCB, определяя ширину ШВВ и режим линии ; 4) формирует адрес LLLLL блока СВ из указателя, размещенного l SSSSS и SSSSS+2, и запоминает его в регистре СРР общего УУ; 5) устанавливает байт BUSY1 в нуль; 6) ожидает от ЦП следующего запроса готовности СА. На этом заканчивается начальная инициализация СПВВ. При наличии 1 системе нескольких СПВВ центральный процессор инициализирует их по очереди, пользуясь той же процедурой инициализации и теми же областями памяти для блоков SCPB и SCB. Естественно, перед начальной инициализацией каждого СПВВ центральный процессор должен модифицировать блок SCB, так как каждый СПВВ должен иметь свой блок СВ управления каналами, возможно, свои ширину ШВВ и статус.

В результате начальной инициализации СПВВ получает информацию) физической ширине СШ и ШВВ, запоминает адрес своего управляющего блока (LLLLL на рис. 37), определяет свой статус и переходит к режиму ожидания команды каналам, называемому режимом простаивания.

Для выполнения инициализации каналов СПВВ ЦП должен выполнить следующие действия.

1. Сформировать блоки СВ управления каналами. Поместить сегментный 1 относительный компоненты адреса блока параметров по адресу LLLLL+2,.LLLL+4 для канала 1 или LLLLL+А, LLLLL+С для канала 1. Загрузить 1айт CCWI командой для канала 1 или CCW2 командой для канала 1.

1. Подготовить блок параметров РВ для соответствующего канала. В первые два слова РВ поместить сегментный и относительный компоненты начальнoгo адреса программы канала. В последующую область - параметры, необхо­димые для выполнения программы. Параметры канала определяются пользователем и могут содержать либо значения параметров, либо их адреса в памяти в виде сегментного и относительного компонентов).

3. Если байт CCW инициализируемого канала содержит команду»запустить» программу канала, то ЦП должен ожидать сброса байта BUSY, прежде чем перейти к следующему действию.

4. Выдать СА, т.е. выполнить любую команду, которая связана с выставлением адреса ADDR (если инициализируется канал 1) или ADDR+1 (если инициализируется канал 2).

По срезу сигнала СА процессор ввода - вывода выполняет следующие действия:

1) анализирует сигнал SEL и устанавливает байт BUSYI = FFH (при SEL = 0) или BUSY2 = FFH (при SEL - 1);

2) загружает байт CCWI из адреса LLLLL+0 (при SEL = 0) или:CW2 из адреса LLLLL+8 (при SEL = 1);

3) декодирует байт управления каналом и начинает выполнять действия 1 соответствии с кодами управляющих полей.

Использование СПВВ в местной и удаленной конфигурации имеет свои особенности.

В местной конфигурации (рис. 39) процессоры ВМ86 и ВМ89 совместно используют общую шину, причем ВМ89 имеет статус ведомого и каждый раз, когда необходимо выполнить цикл шины, он запрашивает шину по линии . Временные диаграммы, поясняющие использование сигнала RQ/GT для запроса/предоставления шины, приведены па рис. 40. Когда один из процессоров использует шину, другой переводит свои выходы состояния и адреса/данные в высокоомное состояние. Формирование шины управления, адреса и данных осуществляется схемой шинного интерфейса, состоящей из системного контроллера К1810ВГ88, трех фиксаторов адреса К580ИР82 и двух шинных формирователей К1810ВА86.

В местной конфигурации используется общий генератор тактовых импуль­сов К1810ГФ84, который осуществляет синхронизацию работы процессоров, формирует сигналы их начальной установки и синхронизирует сигналы готовности от внешних устройств. Для формирования сигнала запроса готовности СА используется дешифратор адресных линий А15 - А1, срабатывающий по команде OUT ADDR или OUT ADDR+1, где ADDR - адрес, выделенный для ВМ89.

Значение сигнала SEL формируется на адресной линии А0. Времена уста­новки и удержания сигнала SEL по отношению к срезу сигнала СА показаны на рис. 41, а. Сигналы запросов прерываний с выходов SINTR1, SINTR2 про­цессора ВМ89 подаются на вход INTR ВМ86 через программируемый кон­троллер прерываний. На рис. 41,б показана задержка сигналов SINTR1, SINTR2 по отношению к срезу сигнала CLK.

Сигналы запросов прямого доступа DMQ от внешних устройств, участвую­щих в ПДП-пересылках, подаются непосредственно на входы DRQ1, DRQ2 процессора ВМ89. Если устройств, запрашивающих ПДП, более двух, их выходы DMQ могут быть объединены на схеме ИЛИ. Аналогично, сигналы INT, требующие окончания ПДП-пересылки, подключаются ко входам ЕХТ1, ЕХТ2 процессора ВМ89. Времена установки сигналов DRQ1, DRQ2 и НХТ1, ЕХТ2 (рис. 41, в, г) устанавливаются такими, чтобы они распознавались устройством управления вводом - выводом в следующем такте СLК.

Рисунок 39 - Схема включения СПВВ в местной конфигурации

Рисунок 40 - Временная диаграмма сигнала TO/GT

Рисунок 41 - Временные диаграммы управляющих сигналов СПВВ (а) и его каналов (б - г)

Схема включения СПВВ в местной конфигурации, показанная на рис. 39, не является единственной. Поскольку ЦП ВМ86/ВМ86 имеет две линии . Временные диаграммы, поясняющие использование сигнала для запроса/предоставления шины, приведены па рис. 40. Когда один из процессоров использует шину, другой переводит свои выходы состояния - и адреса/данные в высокоомное состояние. Формирование шины управления, адреса и данных осуществляется схемой шинного интерфейса, состоящей из системного контроллера К1810ВГ88, трех фиксаторов адреса К580ИР82 и двух шинных формирователей К1810ВА86. К нему можно непосредственно подключить более одного сопро­цессора. На рис. 42 показана местная конфигурация, включающая сопро­цессор ВМ87 и СПВВ ВМ89, которые совместно с ВМ86 используют общую шину. Так как линия ВМ86 имеет приоритет по отношению к , то при одновременных запросах шины от ВМ89 и ВМ87 предпочтение отдается процессору ВМ89. Но если в момент запроса шину использует сопроцессор ВМ87, то запрос ВМ89 не будет подтверждаться до освобождения шины ВМ87. На рис. 42 (штриховой линией) показан вариант включения второго СПВВ ВМ89, линия которого подключена к линии сопроцессора ВМ87. При таком включении запрос шины от ВМ89 заставит ВМ87 освободить ее после текущего цикла, если даже ему требуется еще несколько циклов шины для завершения текущей команды.

Достоинство использования СПВВ в местной конфигурации заключается в том, что появляется возможность осуществлять в системе»развитые» ПДП-пересылки при минимальных дополнительных затратах (достаточно под­ключить один ВМ89). Недостатки местной конфигурации - ограничение воз­можности параллельной работы ВМ86 и ВМ89. Действительно, параллельная обработка возможна только в те периоды времени, когда ВМ86 выполняет команды из своей очереди, не требующие использования шины.

Рисунок 42 - Схема включения четырех процессоров в местной конфигурации

В удаленной конфигурации (рис. 43) СПВВ ВМ89 может использовать системную шину, которая является общей для всех процессорных модулей системы. Обращения ВМ89 к СШ управляются арбитром шины К1810ВБ89, связанным с арбитрами других модулей по шине арбитража. Кроме системной шины СПВВ всегда доступна локальная шина (ЛШ), которая физически отде­лена от СШ. В удаленной конфигурации СПВВ может обращаться к УВВ и па­мяти, подключенным к ЛШ, не»отвлекая» ВМ86, который использует для этого СШ. Наибольшая независимость СПВВ от ЦП достигается, когда программы канала размещены в локальной памяти (подключенной к ЛШ) и при извлече­нии команд ВМ89 также не отвлекает ВМ86. В системной памяти в этом случае располагается только список из четырех управляющих блоков SCPB, SCB, СВ и РВ. Таким образом, в удаленной конфигурации можно реализовать дей­ствительно параллельную работу ВМ89 и ВМ86, что существенно увеличивает производительность системы.

Рисунок 43 - Схема включения СПВВ в удаленной конфигурации

В схеме рис. 43 используется две схемы шинного интерфейса: для обра­щения СПВВ к СШ и к ЛШ. Схема шинного интерфейса СШ включает систем­ный контроллер К1810ВГ88, три фиксатора адреса К580ИР82 и два шинных формирователя К1810ВА86. Схема шинного интерфейса ЛШ идентична, но содержит два фиксатора адреса, так как пространство адресов ЛШ соответ­ствует пространству ввода - вывода и ограничено емкостью 64 К. Для разде­ления адресов системного пространства и пространства ввода - вывода ис­пользуется сигнал CEN, который вырабатывается дешифратором адресов и по­ступает на управляющий вход системных контроллеров, как показано на рис. 43. Когда ВМ89 выставляет адрес, относящийся к пространству ввода - вывода, соответствующий контроллер обеспечивает доступ к ЛШ, поскольку на его входе = 0. Когда ВМ89 требует доступа к СШ, то соответствующий контроллер предоставляет его только в том случае, если арбитр К1810ВБ89 сформирует сигнал = 0.

Когда ВМ89 осуществляет ПДП-пересылку, требующую монопольного использования СШ (например, обращения к общей базе данных), сигнал обеспечивает такую возможность. Временные характеристики сигнала представлены на рис. 44.

Включение СПВВ в удаленной конфигурации не исчерпывается схемой рис. 43. Она может быть дополнена удаленными процессорными модулями двух СПВВ, осуществляющими локальный арбитраж шин по линии (рис. 45) и обслуживающими УВВ, размещенные в пространстве ввода - вывода, недоступном ЦП. В свою очередь, ЦП может через схемы шинного интерфейса обращаться в пространство ввода - вывода, недоступное СПВВ.

На рис. 46 представлена схема с двумя процессорами ВМ86, где один СПВВ используется в местной конфигурации с одним ВМ86 и в удаленной по отношению к другому. Местный ВМ86 играет вспомогательную роль, выполняя всевозможные вычислительные программы для ВМ89, в том числе обработку прерываний без снижения производительности основного ВМ86.

Рисунок 44 – Временные характеристики сигнала

Независимо от того, в какой конфигурации используется СПВВ, формиро­вание сигналов управления, адресов и данных соответствует той же структуре шины, что и у ЦП ВМ86/ВМ88. Временные диаграммы, описывающие работу ВМ89, приведены на рис. 47. Адреса мультиплексируются с данными на пер­вых 16/8 линиях AD15 - ADO/AD7 - ADO. Адреса А19 - А16 мультиплекси­руются во времени с сигналами состояний S6 - S3. Во время циклов работы ВМ89 сигналы S4 и S3 определяют, какой из каналов выполняет ПДП-пересылку, а сигналы S6S5 = 11 позволяют определить, что цикл шины выполняет ВМ89, а не ВМ86/ВМ87/ВМ88. Первые три сигнала состояния - ис­пользуются контроллером К1810ВГ88 и арбитром К1810ВБ89 для управления ЛШ и СШ. ПДП-пересылка требует, по крайней мере, два цикла шины, каж­дый из которых занимает не менее четырех тактов (в случае необходимости добавляются такты ожидания TW). Подобный подход (с двумя циклами) зна­чительно облегчает требования к временным соотношениям между сигналами.

На рис. 47 показаны также сигналы, вырабатываемые генератором так­товых импульсов К1810ГФ84 и контроллером К1810ВГ88 в режимах чтения и записи. При использовании 8-битовой физической шины данных сигналы А15 - А8 не мультиплексируются с данными при записи и не переходят в высокоомное состояние при чтении. В отличие от ВМ86, в котором сигнал мультиплексируется с сигналом S7, сигнал ВМ89 не мультиплексируется и не требует записи в фиксаторы адреса.

Рисунок 45 - Включение двух СПВВ в удаленной конфигурации

Рисунок 46 - Использование вспомогательного ЦП ВМ86 в удаленной конфигурации

Рисунок 47 - Временные диаграммы работы СПВВ ВМ89

7 Контроллер системной шины ВГ 88. Назначение. Функционирование

Контроллер системной шины К1810ТВГ88 предназначен для работы в со­ставе микропроцессорной системы на базе МП K1810BM86. В зависимости от состояния МП контроллер управляет обменом данными между локальной шиной (ЛШ) процессора и системной шиной (СШ) при наличии доступа к уп­равлению шинами МП, а также между локальной шиной и шиной ввода - вывода или резидентной шиной. Контроллер шины (КШ) синхронизируется тактовым генератором МП и осуществляет управление шинными формировате­лями, регистрами, фиксаторами адреса, устройствами ввода - вывода и па­мятью. Структурная схема контроллера шины приведена на рис. 48, а его условное графическое обозначение - на рис. 49.

Рисунок 48 - Структура контроллера системной шины ВГ88

Рисунок 49 - Условное графическое изобра­жение ИС ВГВ8

Поиск по сайту: