Устройство для выбора работоспособной структуры вычислительного комплекса Советский патент 1983 года по МПК G06F11/18 H05K10/00 

Изобретение относится к автоматике и вы гислительной технике, и может быть применено при построении отказоустойчивых резервированных вычислительных систем повышенной нещежности. -.

Известно устройство для переключения резервированных блоков системы, содержащее коммутаторы, соеди-. ненные с выходами предьщущих и вхоДс1ми последующих резервных блоков системы, регистраторы фиксации исправных блоков, соединенные с .управляющими входами соответствующих коммутаторов, элемента И, ИЛИ, НЕ и регистры управления l.

Недостатками этого устройства является сложность и недостаточная надежность, кроме того, вследствие особенностей алгоритма его работы, не производится перебор всех вариантов включения резервных блоков в каналы системы,- так как приборы, входящие в найденные работоспособные каналы, из процесса переключения исключаются. Это приводит к снижению надежности системы в целом и исключает возможность полной,диагностической проверки систему.

V - . .

,

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является усттройство для организации структуры

.вычислительного комплекса, содержащее счетчик структур, соединенный с блоком переключателей питанияустройств комплекса, счетчик шагов, соединенные с входами дешифратора, выходы которого соответственно соединены, с блоком ансшиза готовности, цепью пуска, блоком сравнения, а также элемента И, -ИЛИ и регистр. Устройство осуществляет организацию структуры вычислительного комплекса изменяя содержание счетчика структур и осуществляя вьвдачу с него управляющих сигналов о включении конкретных приборов комплекса. Это устройство .осуществляет контроль .работоспособности сформированной структуры и при наличии в ней отказа переходит к рассмотрению следующей конфигурации вычислительного комплекса, т.е. осуществляется перебор всех возможных способов построения двухканального вычислительного комплекса и оперативная перестройка комплекса при возникновении отказов в его работе, кроме того, устройство

предусматривает возможность регламентной проверки всех способов организации комплекса 112.

Недостатком известного устройства является то, что результат регламентной проверки в нем не фиксируется, поэтому при возникновении отказя в оаботе комлпекса восстановление

его работоспособности прриз.водится без использования информации о работоспособности структур, внляв:ленной на регламенте, т.е. путем последовательного перебора всех воз.можных способов построения комплекса. Это ведет к существенному увеличению времени работоспособной структуры, комплекса, так как из рассмотрения не исключаются заведомо неисправные, структуры, в результате снижается готовность вычислительного комплекса.

Целью- изобретения является сокращение времени поиска работоспособной структуры, т.е. повышение готовности комплекса.

Указанная цель достигается тем, что в -устройстве для выбора работоспособной структуры ЦБК, содержащее блок переключателей питания, подключенный одними выходами к выходам

устройства, счетчик шагов,, соединенный первым и вторыми входами соответственно с первым входом устройства и выходом первого элемента ИЛИ, а выходами -- с соответствующими входами первого дешифратора, подключенного первым выходом через селектор к первому входу первого .элемента ИЛИкомпаратор, подключенный первыми входами к выходам регистра кода максимальной структуры, счетчик структур, выходы которого соединены соответственно со вторыми входами компаратора через коммутатор - с первым входом-блока переключателей питания, второй вход которого подключен к первому выходу- компаратора, а второй

вход комглутатора соединен с входом разрешения записи устройства, третий вход - с одним из выходов блока переключателей питания, а четвертый вход -- с вторым выходом первого дешиФратора... и с вторым входом первого элемента ИЛИ, третий выход первого дешифратора через первый эле мент И подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом компаратора, содержит четыре элемента И, элемент НЕ, шифратор, блок поиска старшей единицы, второй дешифратор

и рехистр структур, выходы разрядов которого соединены через блок поиска старшей единицы с соответствующими входами шифратора и первыми входами соответствующих разрядов регистра структур, выходы шифратора подключены к вторым входам счетчика структур, выходы которого соединены с входами второго дешифратора, первый и второй выходы селектора соответственно . соединены с первыми входами второго и третьего элементов И, второй выход второго элемента И соединен с третьим входом устройства. подключенным через элемента НЕк вт рому входу третьего элемента И, выход второго элемента И соединен с разрешающим входом блока поиска ста шей единицы и четвертым входом счет чика шагов, а выход третьего эле-, мента И соединен с вторым входом . второго дешифратора, второй выход компаратора соединен с первым входо четвертого элемента И, второй выход которого соединен с третьим входом устройства, а выход - с третьим вх дом счетчика шагов и первым входом счетчика структур, второй вход второго элемента ИЛИ соединен с выхода ми пятого элемента И, входы которого соответЬтвенно соединены с треть им входом устройства и вторым выходом селектора, другой вход регистра структур соединен с первым входом устройства. Включение в состав пер ечисленных функциональных узлов и их взаимосвязи с другими элементами обеспечи вает запоминание в регистре кодов исправных структур комплекса и в ра бочем режиме при возникновении отка за занесение в счетчик структур кода ближайщей работоспособной структуры комплекса, которая получается из отказавшей путем переключения на именьшего числа приборов; работ оспо . собность этой структуры ранее выявляется на регламентной проверке. На чертеже представлена блок-схе ма устройства для выбора работоспособной структуры вычислительного комплекса. Устройство содержит счетчик 1, структур, блок 2 управлений связями, блок 3 переключателей питания (блоки 2 и 3 выполнены на коммутаторах), первый элемент И 4, счет чик 5 шагов, первый дешифратор 6, шин.а 7 запуска, селектор 8, компара тор 9, первый элемент ИЛИ 10, регистр 11 кода максимальной структуры, входные шины устройства - шина 12 сигнала Готовность ЦВМ, шина 13 сигнала Регламент, вход СшднаЛ 14 разрешения записи, шина 15 сигнала Сброс, шифратор 16, блок 17 поиска старшей единицы, триг геры 18.1-18.N структур, регистр 19 структур, второй дешифратор 20, элемент НЕ 21, второй 22, третий 23, четвертый 24, пятый 25 И, второй элемент ИЛИ 26. Счетчик 1 структур через блок 2 iT.i: авления связями соединен с блоком переключателей питания устройств ВЕЛчислительного комплекса. Кроме того, выходы счетчика 1 структур соединены с входами дешифратора 20 и входами компаратора 9, на входы которого подключены также выходы регистра 11 кода максимальной структуры. Первый выход компаратора 9 соединен с блоком переключателей питания устройства комплекса, второй его выход соединен со входом элемента И 24, другой вход которого соединен с цепью сигнала Регламент 13, которая, кроме того, присоединена ко входу элемента НЕ 21 и пер.вым входом элементов И 4, 23 и ,25. Выход элемента И 24 соединен со счетчиком 5 шагов и входом счетчика 1 структур. Выходы счетчика 5 подключены к дешифратору 6, первый выход которого соединен шиной запуска комплекса 7 с блоками 2 .управления связями и элементом ИЛИ 10, выход которого соединен с входом счетчика 5 шагов, второй вход дешифратора 6 - со в-ходом селектора 8 и третий - с элементом И 4. Выходы селектора 8 соединены первый со входамиэлементов ИЛИ 10 и 23, второй со входами элементов И 23 и 25, Выход элемента И 25 соединен с первым входом элемента ИЛИ 26, второй вход которого соединен с выходом элемента И 4, а его выход соединен .с компаратором 9. Второй вход селектора 8 соединяется с шиной сигнала Готовность ЦВМ 12. В устройстве предусмотрена шина сигнала Сброс 15, которая подключена к счетчику 1 структур, счетчику 5 шагоВ и регистру 19.структур и шина 14 разрешения записи, соединенная с блоком 2 управления связями. Выходы регистра 19 структур подключены ко входам блока 17 поиска старшей единицы, выходы которой соединены со входами Ш1 4 ратора 16 и первыми вхо дами. соответствующих триггеров с 18,1 по 18.N структур, из которых состоит регистр 19 структур, вторые входы этих триггеров соединены с соответстцующими выходами дешифратора 20 (при этом входы первого триггера 18.1 структур соединены с первыми выходами дешифратора 20 и блока 17 поиска старшей единицы, выходы второго триггера 18.2 структур со вторами выходами дешифратора 20 и блока 17 поиска старшей единицы и т.д.). Выходы шифратора 16 соединены со входами счетчика 1 структур. Второй вход элемента И 22 соединен с выходом элемента НЕ 21, а его выход с разрешающим входом блока 17 поиска старшей единицы и четвертым входом счетчика 5 шагов. Выход элеента И 23 соединен с разрешающим входом дешифратора 20. Принцип работы устройства состот в том, что оно осуществляет выбор аботоспособной структуры двухканалього вычислительного комплекса, предтавляющего из себя двойной набор локов (ОЗУ, ПЗУ и т.д.) связанных собой двумя магистралями. Перебор и включение структур вычислительного комплекса осуществляется путем изменения содержания счетчика 1 структур и выдачи с него управляющих сигналов через блок 2 управления связями на переключатели соответствующих устройств вычислительного комплекса. Каждый разряд счетчика 1 структур обуславливает выбор определенного прибора вычислительгного .комплекса, при этом нулевое состояние данного разряда соответствует включению в комплекс блока цервого канала, а единичное значение приводит к вводу в структуру комплекса резервного блока из второго канала. Тем самым изменение содержания счетчика структур обеспечивается перестройкой конфигурации вычислительного комплекса. Устройство может работать в двух режимах в режиме регламентной проверки и в рабочем режиме.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания осуществляется начальный сброс устройства по шине Сброс 15. При этом уст-анавливается в О счетчик 5, что приводит в возбужденное состояние первый выход дешифратора б и приводит к выдаче сигнала,по шине запуска.комплекса 7 в блок 2 о пуске комплекса. В соответствии с кодом на счетчике достигается подключение питания к :. устройствам комплекса, импользуемым для построения данной структуры.

В регламентном режиме поиск работоспособной структуры начинается при нулевом значении счетчика 1, а перебор структур в этом режиме осуществляется путем последовательного увеличения содержимого счетчика 1 на единицу.. После установки структуры комплекс начинает выполнять программу самопроверки. При этом сигнал о пуске комплекса с дешифратора б через элемент ИЛИ 10 поступает на счетчик 5, обеспечивая увеличение fero содержимого на единицу, что влечет за собой включение через дешифратор б селектора 8 и его срабатывание. Сигнал о срабатывании прибавляет к содержимому счетчика 5 единицу, в возбужденное состояние приходит другой выход дешифратора 6, что приводит к включению определенного функционального узла устройства в соответствии с принятым алго- ритмом работы, т.е. счетчик 5, дешифратор б и элемент ИЛИ 10 выполняют в устройстве роль микропрограмного блока управления. Селектор 8 осуществляет анализ результатов самопроверки комплекса путем временной Селекции сигнала Готовность ЦВМ. При нормальной работе комплекса процессор включенной структуры

по программе самопроверки вырабатывает сигнал Готовность UBM, поступающий в устройство по шине 12, Временную селекцию момента прихода данного сигнала относительно синхросигнала с кварцевого генератора комплекса выполняет селектор 8. При отрицательном результате временной селекции, т.е. при несовпадении синхросигнала и сигнала Готовность ЦВМ, со второго выхода селектора 8 выдается сигнал черей элементы И. 25 и ИЛИ 26, являющийся для компаратора 9 сигналом разрешения сравнения.

Компаратор 9 выполняет сравнение кодов, поступающих в регистра кода максимальной (.последней) структуры 11 и кода текущей структуры со счетчика 1. Компаратор 9 при сравнении кодов по сигналу разрешения сравнения через элемент И 24 сбрасывает счетчик 5 и прибавляет к содержимому счетчика 1 единицу, чем обеспечивается включение следующей структуры вычислительного комплекса и выполнение им программы самопроверки. При равенстве кодов компаратор 9 выдает сигнал о снятии питания в блок 3 переключателей Цитния устройств комплекса, означающий в данном режиме окончание регламентной проверки (в рабочем режиме это означает отсутствие в вычислительном комплексе работоспособной структуры ).

При нормальной работе включенной структуры селектор 8 через эле- мент ИЛИ 10 увеличивает содержимое счетчика 5 на единицу, что переводит в возбужденное состояние третий выход дешифратора 6 и при регламентном режиме через элементы И 4 и ИЛИ 26 выдается сигнал разрешения сравнения на компаратор 9. Все это и обеспечивает реализацию режима регламентной проверки вычислительного комплекса, так как производится последовательное включение блоков вычислительного комплекса при всех возможных способах организации его структуры и независикю от результатов анализа работоспособности каждой отдельной структуры. Отличительной чертой работы устройства в регламентном режиме является то, что производится запоминание номера каждой структуры, работоспособность которой бьша подтверждена в ходе регламента Для этого в случае выполнения селекции селектор 8 через элемент И 23 выдает сигнал о разрешении дешифратора на дешифратор 20, входы которого подключены к выходам счетчика 1. При этом в регистре 19 устанавливается в единичное состояние один из триггеров 18vl-18.N, соответствуюций включенной структуре комплекса

в регистре 19 имеется N триггеров, количество которых соответствует числу возможных способов организации структуры комплекса). В случае неработоспособности включенной структуры сигнал о разрешении дешифрации не выдается. В результате этих действий после прохоясцения регламента состояние триггеров 18.118.N отражает состояние вычислительного комплекса - единичное состояние триггера структуры говорит о работоспособности структуры определяемой данным триггером, а нулевое о ее неисправности (перед началом работы все триггеры структур 18.118.N регистра 19 сбрасываются сиг-, налом с шины 15).

При отсутствии сигнала Регламент на шине 13,, т.е. в рабочем режиме, после начального сброса с шины 15 на блок 2 по шине 14 разрешения записи поступает сигнал, который обеспечивает занесение в счетчик 1 кода, соответствукнчегопер вой исправной структуре, работоспособность которой была выявлена на предыдущей регламентной проверке и которая была зафиксирована в блоке 3 устрюйств вычислительного комплекса на его релейных схемах.

Осуществив включение пуск данной структуры комплекса.селектор 8 выполняет контроль работоспособности выбранной структуры путем временной селекции сигнала Готовность ЦВМ и продолжает вести его в каждом последующем машинном цикле. При отрицательном результате селекции происходит перестройка вычислительного комплекса в целях поиска рабЬтоспособной структуры комплекса по отличной от регламентного режима методике. При отказе включенной структуры селектор 8 выдает по второму выходу сигнал, который через открытый в рабочем режиме элемент И 22 поступает как разрешающий.сигнал на вход блока 17, КОТОЕ ЛЙ по этому сигналу определяет старший разряд регистра 19, именнций единич ное значение и через шифратор 16 обеспечивает занесение в счетчик d кода струкгтуры комплекса, определяемой найденным триггером структуры 18.118,N, при этом данный триггер обнуляется в регистре 19. Этим достигается выбор ближайшей структуры комплекса, работоспособность которой выявлена на регламенте. Ближайшей считается работоспособная структура которая получается из отказавшей включенной структуры комплекса путем переключения наименьшего числа приборов ЦВК, так- как при переходе со структуры на структуру питание снимается с приборов, не вошедших в новую конфигурацию комплекса.

Таким образом, техническая эффективность, полученная в результате реализации изобретения,заключается в том, что оно позволяет зафиксировать в ходе регламента исправные структуры вычислительного комплекса а затем при возникновении отказов в работе комплекса использбвать результаты регламента и оперативно перестраивать на работоспособную структуру комплекса, не выполняя контроль работоспособности заведомо неисправных конфигураций вычислителного комплекса. Все это ведет к значительному снижению времени поиска исправной структуры, сокращает количество, переключений приборов и в конечном итоге обеспечивает повышение готовности двухканального вычислительного комплекса с холодным резервированием отдельных приборов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ KJBOPA РАБОТОСПОСОБНОЙ СТРУКТУРЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА, содержащее блок переключателей питания, подключенный одними выходами к выходам устройства, счетчик шагов, соединенный первым и вторым входами соответственно с первым входом устройства и выходом первого элемента ИЛИ, а выходами - с соответствукядими входами первого дешифратора, подключенного первым выходом через селектор к первому входу первого элемента ИЛИ, компаратор, подключенный первыми входами к выходам регистра кода максимальной структуры, счетчик структур, выходы которого соединены соответственно со вторыми входами компаратора и через коммутатор - с первым входом блока переключателей питания, второй вход которого подключен к первому выходу компаратора, а второй вход коммутатора соединен с входом разрешения записи устройства, третий вход - с одним из выходов блока переключателей питания, а четвертый вход - с вторым выходом первого дешфиратора и с вторым вхо- дом первого элемента ИЛИ, третий выход первого дешифратора через первый элемент И подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом компаратора, отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно- содержит четыре элемента И, элемент НЕ, шифратор, блок поиска старшей еди- , ницы, второй дешифратор и регистр структур, выхода разрядов которого соединены через блок поиска старшей единицы с соответствующими входами шифратора и первыми входами соответствующих разрядов регистра структур, выходы шифратора подключены к вторым входам счетчика структур, выходы которого соединены с входами S второго дешифратора, первый и второй выходы селектора соответственно W соединены с первыми входами второго и-третье-Го элементов И, второй выход второго элемента И соединен с третьим входом устройства, под ключенным через элемент.НЕ к второму входу третьего элемента И, выход второго элемента И соединен с разрешающим входом блока поиска старшей единицы и четвертым входом счетчика шагов, а выход третьего элемента И соединен с вторым -входом второго дешифратора, второй выход компаратора соединен с первым входом четвертого элемента И, второй выход .которого соединен с третьим входом устройства,, а выход - с третьим входом счетчика шагов и первым входом счетчика структур, второй вход второго элемента .ИЛИ соединен с выходами пятого элемента И, входы которого Соответственно соединены с третьим входом устройства и вторым выходом селектора, другой вход регистра структур соединен с первым входом устройства.