Способ и система одновременного распределенного управления упорядочением взаимодействия объектов цифровых систем Российский патент 2024 года по МПК H04L12/407 G06F9/50 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к способам и техническим средствам управления взаимодействием объектов распределенных цифровых систем.

Известны способы и системы, решающие близкие задачи, и опубликованные в патентах RU 2765835 Способ и система децентрализованной автономной синхронизации взаимодействия цифровых мобильных объектов и RU 2783067 Способ и система децентрализованного управления временем согласованного запуска действий распределенных групп цифровых устройств, первый из которых взят в качестве прототипа для предлагаемого патента.

В прототипе решается следующая задача. Цифровые объекты, объединенные каналом связи, переносящим оптические, радио или электрические сигналы, без помощи внешнего центра упорядочивают передачу сообщений по каналу. Для этого группа объектов выделяет из своего состава объект, выполняющий функции ретранслятора сигналов объектов и средства упорядочения передачи сигналов объектами.

Технический результат заключается в организации распределенного управления упорядочением взаимодействия объектов цифровых систем, одновременно для всех требующих его объектов.

Задача настоящего изобретения для способа состоит в разработке децентрализованного управления взаимодействием объектов распределенных цифровых систем, одновременно упорядочивающего взаимодействие объектов цифровых систем без применения ретранслятора сигналов. Это упрощает организацию системы, делает ее полностью однородной, содержащей только объекты и, по сравнению с прототипом, быстрее восстанавливает синхронизацию при потере ее, так как не требуется создавать новый ретранслятор при его отказе и определять время переноса сигналов между ретранслятором и каждым объектом.

Технический результат способа состоит в том, что объекты, и только они, участвуют в создании общего синхросигнала, переводящего асинхронно действующие объекты в синхронно взаимодействующую систему объектов, и одновременно устраняют группу возникающих при этом конфликтов.

Технический результат для способа распределенного управления упорядочением взаимодействия упорядоченных цифровых объектов, достигается тем, что при отсутствии принимаемых сигналов в пределах заданного интервала времени ожидания объекты посылают перекрывающиеся между собой сихросигналы с моментом их завершения, воспринимаемым как общий синхросигнал S^*, после получения синхросигнала S^* объекты передают сообщения, при этом, в случае осуществления поочередной передачи сообщений, в ответ на получение синхросигнала S^* первый из объектов посылает сообщение объектам, после ухода за пределы системы сигналов этого сообщения по завершении заданного объектам интервала времени Т, характеризующего время прохождения сигнала при наибольшей взаимной удаленности объектов, поочередно действуют аналогично второй и следующие объекты, при этом каждый из объектов начинает передачу сообщения с задержкой Δ=3iT, где i≥0 - номер объекта; в случае осуществления одновременной передачи сообщений, при получении синхросигнала S^* все объекты передают один разряд сообщения с разбросом во времени, не превышающем Т, после ухода за пределы системы сигнала этого сообщения по завершении заданного объектам интервала времени Т, все объекты аналогично передают следующий разряд сообщения.

Задача настоящего изобретения для системы устройств состоит в создании структуры системы, состоящей из технических устройств для выполнения способа одновременного распределенного управления упорядочением взаимодействия объектов цифровых систем.

Технический результат для системы устройств состоит в том, что в отличие от прототипа она обеспечивает выполнение действий предлагаемого в настоящем патенте способа.

Технический результат для системы устройств достигается тем, что объекты имеют устройства, связанные между собой каналами связи, позволяющими обмениваться сигналами в соответствии со способом распределенного управления упорядочением взаимодействия упорядоченных цифровых объектов, раскрытом в п. 1, причем каждое устройство содержит источник и приемник сигналов синхронизации, источник и приемник сигналов сообщений и блок управления, управляющий взаимодействием с внешними объектами и с внутренними цифровыми управляющими и вычислительными средствами объекта.

Техническая сущность и принцип действия предложенной системы устройств поясняется чертежом.

На чертеже - структура технических средств.

Приведенное на чертеже устройство следует рассматривать как примеры технической реализации предлагаемого в патенте устройства.

Краткое описание предлагаемого способа. Для выполнения одновременного распределенного управления упорядочением взаимодействия объектов цифровых систем в способе объекты определяют возможность начала синхронизации взаимодействия объектов, формируют синхросигнал взаимодействия и организуют одновременную или упорядоченную поочередную передачу сигналов объектов.

Краткое описание предлагаемой системы устройств. Для выполнения одновременного распределенного управления упорядочением взаимодействия объектов система содержит объединенные каналом связи находящиеся в каждом объекте средства обнаружения отсутствия прихода к объекту сигналов других объектов, средства формирования сигнала синхронизации начала взаимодействия объектов, средства обнаружения момента завершения общего для всех объектов синхросигнала, средства одновременной или упорядоченной поочередной передачи сигналов объектов и средства обмена сигналами между данной системой и компьютером объекта.

Подробное описание предлагаемого способа.

Способ одновременного распределенного управления - упорядочением взаимодействия объектов цифровых систем состоит из процесса начала синхронизации взаимодействия объектов и процесса синхронного поочередного или одновременного обмена сообщениями.

Процесс начала синхронизации - создание объектами синхросигнала S^*.

Рассмотрим три объекта О_i, О_k, О_m и создающие их синхросигналы S_i,k,m. Объекты O_i, O_k, О_m при отсутствии приходящих к ним сигналов других объектов посылают свои синхросигналы S_i,k,m, которые принимают все объекты как общий синхросигнал S. Он начнется с приходом к объектам, например, сигнала S_i, посланного объектом O_i раньше других объектов, и завершится в конце сигнала S_m, посланного объектом О_m и завершенного позже других объектов. Момент завершения сигнала S для объектов будет синхросигналом S^*. Длительность S≥Т, где Т - время прохождения сигнала при наибольшей взаимной удаленности объектов. Это гарантирует единственность синхросигнала S^*, так как при меньшей длительности сигналов S_i,k,m в течение интервала времени Т может появиться несколько сигналов S и, следовательно, несколько синхросигналов S^*, что может привести - к нарушению синхронизации, из-за наложения разноименных соседних разрядов сообщений разных объектов при одновременной их передаче.

Процесс одновременного устранения конфликтов для поочередной передачи сообщений.

После получения синхросигнала объекты должны поочередно передать сообщения. Для этого упорядочим объекты, присвоив им порядковые номера. При получении сигнала S^*, первый по порядку объект передает сообщение. Так как объекты расположены произвольно, то первый объект с порядковым номером ноль может получить сигнал S^* в пределах интервала Т. Сообщение объекту разрешено начать передавать на высокой скорости в пределах интервала Т, еще через интервал Т сообщение покинет пределы системы. Начиная с этого момента, может начать передачу второй объект и т.д, что обеспечит объектам бесконфликтную передачу сообщений. Отсюда следует, что объекты должны начинать передачу с задержкой Δ=3iT, где i≥0 - номер объекта.

Таким образом, после получения единственного сигнала S^* все объекты поочередно передают сообщения.

Процесс одновременной передачи сообщений, состоящих из одного разряда.

В этом случае объекты действуют иначе. При получении сигнала S^* все объекты без задержки передают разряд - сообщение. Как и при последовательной передаче сообщений, объекты передадут разряд с задержкой в пределах интервала Т. Затем разряд будет передан на высокой скорости за время τ<Т. После чего через интервал Т сигнал покинет систему и все объекты аналогично передадут следующий разряд - сообщение и т.д. Если полное сообщение должно состоять из n разрядов, то оно будет передано за время Δ₁=n(2Т+τ), не зависящее от количества объектов.

Пример применения процесса одновременной передачи сообщений.

Одновременная передача разрядов группы сообщений требуется для выполнения операций, в которых одновременно участвует группа операндов. Рассмотрим в качестве примера таких операций реакцию на появление аномального состояния объектов.

Рассмотренная выше поочередная передача сообщений подобна обычному сканированию состояния всех объектов, с существенным отличием - здесь объекты само сканируются и при нарушении этого процесса объекты создают сигнал S^*, и процесс восстанавливается. Пусть теперь дополнительно требуется без очереди дать объектам право срочной передачи объектами данных о наличии нестандартной ситуации.

Выделим после появления S^* интервал времени 3Т для срочной передачи объектами данных о наличии аномальной ситуации. Такие объекты передадут данные в указанном интервале на высокой скорости. Если в указанном интервале не было сигналов, то выполняется поочередное сканирование объектов. Если передачу выполнил единственный объект, то данные без искажений поступят ко всем объектам. Если объектов было более одного, то в зависимости от ситуации выполняется переход к режиму сканирования или продолжается устранение возникшего конфликта с использованием, одновременной передачи разрядов.

Объекты для этого используют двоичные порядковые номера объектов и поочередно выявляют номера критичных объектов. Пусть требуется вначале выделить такой объект с максимальным порядковым номером. Тогда в первом одноразрядном сообщении все объекты передают старший разряд своего номера. Если объекты обнаруживают наличие единицы в одноразрядном сообщении, то следующее сообщение передадут только объекты, передавшие единицу. После передачи таким способом всех разрядов порядковых номеров будет определен первый из требующих внимания объектов, который получает возможность срочно сообщить о своем состоянии, и т.д.

Подробное описание предлагаемой системы. Система устройств организована с учетом требований предложенного в патенте способа. Состав устройств системы и структура связей между ними показаны на чертеже.

На чертеже показано устройство 2, содержащее источник 5 синхросигнала объекта, приемник 4 синхросигналов объектов и общего синхросигнала S^*, источник 6 сигналов сообщений, приемник 7 сигналов сообщений, блок управления 3, связывающий его с блоками 3, 4, 5, 6, 7, находящимися в устройстве 2, а также связанный каналом 1 с компьютером или другим управляющим и вычислительным устройством объекта. Входящий в состав устройства 2 источник 5 связан с принимающим его сигналы приемником 4 в любом аналогичном устройству 2 устройстве, например, в показанном на фиг. 1 устройстве 8. Подобные связи выполнены для пар блоков устройств 2 и 8 с номерами 5 и 4, 6 и 7.

Приведенные на чертеже устройство 2 и структура его связей с объектом и другими объектами позволяет выполнить действия способа патента.

Группа изобретений относится к области вычислительной техники и может быть использована для управления взаимодействием объектов распределенных цифровых систем. Техническим результатом является организация распределенного управления упорядочением взаимодействия объектов цифровых систем. Способ содержит этапы: при отсутствии принимаемых сигналов в пределах заданного интервала времени ожидания объекты посылают перекрывающиеся между собой синхросигналы с моментом их завершения, воспринимаемым как общий синхросигнал S^*, после получения которого объекты передают сообщения, при этом, в случае осуществления поочередной передачи сообщений, в ответ на получение синхросигнала S^* первый из объектов посылает сообщение объектам, после ухода за пределы системы сигналов этого сообщения по завершении заданного объектам интервала времени Т, характеризующего время прохождения сигнала при наибольшей взаимной удаленности объектов, поочередно действуют аналогично второй и следующие объекты; в случае осуществления одновременной передачи сообщений при получении синхросигнала S^* все объекты передают один разряд сообщения с разбросом во времени, не превышающем Т, после ухода за пределы системы сигнала этого сообщения по завершении заданного объектам интервала времени Т все объекты аналогично передают следующий разряд сообщения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ распределенного управления упорядочением взаимодействия упорядоченных цифровых объектов, характеризующийся тем, что при отсутствии принимаемых сигналов в пределах заданного интервала времени ожидания объекты посылают перекрывающиеся между собой синхросигналы с моментом их завершения, воспринимаемым как общий синхросигнал S^*, после получения синхросигнала S^* объекты передают сообщения, при этом, в случае осуществления поочередной передачи сообщений, в ответ на получение синхросигнала S^* первый из объектов посылает сообщение объектам, после ухода за пределы системы сигналов этого сообщения по завершении заданного объектам интервала времени Т, характеризующего время прохождения сигнала при наибольшей взаимной удаленности объектов, поочередно действуют аналогично второй и следующие объекты, при этом каждый из объектов начинает передачу сообщения с задержкой Δ=3iT, где i≥0 - номер объекта; в случае осуществления одновременной передачи сообщений при получении синхросигнала S^* все объекты передают один разряд сообщения с разбросом во времени, не превышающем Т, после ухода за пределы системы сигнала этого сообщения по завершении заданного объектам интервала времени Т все объекты аналогично передают следующий разряд сообщения.

2. Система распределенного управления упорядочением взаимодействия упорядоченных цифровых объектов, характеризующаяся тем, что объекты имеют устройства, связанные между собой каналами связи, позволяющими обмениваться сигналами в соответствии со способом распределенного управления упорядочением взаимодействия упорядоченных цифровых объектов, раскрытым в п. 1, причем каждое устройство содержит источник и приемник сигналов синхронизации, источник и приемник сигналов сообщений и блок управления, управляющий взаимодействием с внешними объектами и с внутренними цифровыми управляющими и вычислительными средствами объекта.