Устройство для сопряжения нескольких ЦВМ Советский патент 1984 года по МПК G06F3/04 

довым входом-выходом устройства, второй выход блока настройки и выход элемента ИЛИ через второй элемент И соединены с входом блокиров ки блока настройки и с входом отказа блока коммутации.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ НЕСКОЛЬКИХ ЦВМ , содержащее блок коммутации, вход системных сигналов и вход настройки которого, соединены соответственно с первымвыходом дешифратора адреса регистра и с первым выходом блока настройки, регистр состояния, регистр синхронизации, блок передачи и блок прерывания, причем вькод коДа настройки блока коммутации соединен с вторым информационным входом блока настройки и с информационньм входом блока передачи, выход признаков настройки блока коммутации соединен с первым информационным входом регистра состояния, с входом очистки регистра синхронизации, с вторым управляющим входом блока передачи и с первым запросным входом блока прерывания, кодовый входвыход устройства соединен с первым информационным входом блока настройки, с первым информационным входом регистра синхронизации, с входом-выходом блока прерывания, с выходами блока передачи и регистра состояния, с информационным входом блока коммутации, с входом дешифратора адреса регистра, второй-пятый выходы которого соединены соответственно с первым управляющим входом блока настройки, с вторым информационным входом регистра синхронизации, с вторым управляющим входом блока передачи, с управляющим входом регистра состояния, второй выход блока настройки соединен с вторым информационным входом регистра состояния; вход-выход отказа, управлякнций вход-выход и информационный вход-выход блока коьмутации являются соответственно входом-выходом отказа устройства, управляю(Л щим входом-выходом устройства и информационным входом-выходом устройства, отличающееая тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, оно содержит триггер разрешения диагностики, триг гер отказа, интегрирующий элемент, выход которого соединен с входом порогового элемента, два элемента И, элемент ИЛИ, причем шестой выход Ot) дешифратора адреса регистра и выход отказа блока коммутации соеди нены соответственно с первым- и 4 вторым входами триггера отказа, вы:о ход которого и выход триггера разре шения диагностики через первый элесо мент И соединены с вторьм запросным входом блока прерывания, кодовый вход-выход устройства и седьмой выход дешифратора адреса ре,гистра соединены соответственно с первым и вторь 4 входами трпгТера разрешения диагностики, восьмой выход дешифратора соединен с входом интегрирующего элемента, выход порогового элемента соединен с первым входом элемента ИЛИ, вто,рой вход которого соединен с ко

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для объединения нескольких ЭВМ в однородную вычислительную систему с общей шиной.

Известно устройство для сопряжения нескольких ЭВМ, содержащее блок коммутации, блок управления, блок передачи и блок настройки tl.

Недостатком данного устройства являются низкое быстродействие изза необходимости останова вычислений, связанного с ним процесса при выполнении операции системного обмена, и низкая надежность системы из-за отсутствия средств оперативного контроля с последующим оповещением системы о выходе из строя ЭВМ.

Известно также устройство для сопряжения нескольких процессоров, содержащее блок коммутации, блок настройки, блок управления и блок передачи Г2.

Недостатком такого устройства является -низкая надежность системы из-за отсутствия средств оперативного контроля с последующим оповещением системы о выходе из строя ЦВМ.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для сопряжения нескольких ЭВМ, содержащее блок коммутации блок настройки, состоящий из регистра кода настройки, дешифратора кода настройки и первого элемент ИЛИ, блок передачи, состоящий из регистра обмена и второго элемента ИЛИ, дешифратор адреса регистра, регистр синхронизации, третий элемент ИЛИ, регистр обобщенного безусловного перехода, блок прерьшания, регистр состояния 3.

Недостатком известного устройст ва является низкая надежность из-за отсутствия средств оперативного конроля с последующим оповещением системы о выходе из строя ЦВМ.

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сопряжения нескольких U3M, содержащее блок коммутации, вход системных сигналов и вход настройки которого соединены ссютветственно с первым выходом дешифратора адреса регистра и с первым входом блока настройки регистр состояния, регистр синхронизации, блок передачи и блок прерывания, причем выход кода настройки блока коммутации соединен с вторым информационным входом блока настройки и с информационным входом блока передачи, выход признаков настройки блока коммутации соединен с первым информационным входом регистра состояния, с входом очистки регистра синхронизации, с вторым управляющим входом блока передачи и с первым запросным входом блока прерывания, кодовый вход-выход устройства соедин с первым информационным входом блока настройки, с первым информационным входом регистра синхронизации, с входом-выходом блока прерьшания, с выходами блока передачи и регистра состояния, с информационным входом блока коммутации, с входом дешифратора адреса регистра, второй-пятый выходы которого соединены соответственно с первым управляицим входом блока настройки, с вторым информационным входом регистра синхронизации, с вторым управлякхдим входом блока передачи, с управлякяпим входом регистра состояния, второй выход блока настройки соединен с вторым информационным входом регистра состояния, вход-выход отказа, управляющий вход-выход и информационный вход-выход блока коммутации являются соответственно входом-выходом отказа устройства, управляющи)м входом-выходом устройства и информационным входом-выходом устройства, введены триггер разрешения диагностики, триггер отказа, интегрирующий элемент, выход которого соединен с входом порогового элемента, два элемента И, элемент ИЛИ, причем шестой выход дешифратора адреса регистра и выход отказа блока коммутации соединены соответственно с первым и вторым входами триггера отказа, выход которого и выход триггера разрешения диагностики через первый элемент И соединены с вторым запросным входом блока прерывания, кодовый вход-выход устройства и седьмой выход дешифратора адреса регист ра соединены соответственно с первым и вторым входами триггера разрешения диагностики, восьмой выход дешифратора адреса регистра соедииен с входом интегрирующего элемента, выход порогового элемента соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с кодовым входом-выходом устройства, второй выход блока настройки и выход элемента ИЛИ через второй элемент И соединены с входом блокировки .блока настройки.и с входом отказа блока коммутации. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 то же блока коммутации; на фиг.З то же блока настройки; на фиг. 4 то же блока передачи на фиг.5 - то же формирователя сигнала отказа. Устройство для сопряжения нескольких ЭВМ содержит (фиг.1) блок коммутации 1, блок настройки 2, дешифратор адреса регистра 3, резгистр синхронизации 4, блок передачи 5, регистр состояния 6, блок прерывания 7, первый элемент И 8, триггер отказа 9, триггер разрешения диагно тики 10, элемент ИЛИ 11, формирователь сигнала отказа 12, второй элемент И 13, вход-выход 14 сигнала от каза, управлягаций вход-выход 15, информационный вход-выход 16, выход 17 признаков настройки блока коммутации, выход 18 кодов настройки бло коммутации, выход 19 сигнала отказа блока коммутации, вход 20 настройки блока- коммутации, вход 21 синхро низации блока коммутации, вход 22 сигнала отказ-а блока коммутации, ин формационный вход -23 блока коммутации, вход системных сигналов 24 блока кокмутации, первый информационный вход 25 блока настройки, второй информационный вход 26 блока настройки, вход 27 блокировки блока настройки, первый управляющий вход 28 блока настройки, второй управляю щий вход 29 блока настройки,первый 30 и второй 31 выходы-блока настрой ки, информационный вход 32 блока пе редачи, первый 33 и второй 34 управ лякщие входы и выход 35 блока перед чи, вход 36 и выхся 37 формировател сигнала отказа, первый.38, второй 3 третий 40, четвертый 41, пятый 42, шестой 43, седьмой 44 и восьмой 45 выходы дааифратора адреса регистра, первый 46 и второй 47 информационны входы, управляющий вход 48 и выход 49 регистра состояния, первый 50, второй 51 запросные входы и входвыход 52 блока прерывания, кодовый вход-выход 53 устройства, первый 54, второй 55 информационный входы, вход 56 очистки и выход 57 регистра синхронизации. БЛОК коммутации может быть выполнен в виде (фиг.2) элементов И-НЕ 58 - 63, элементов И 64 - 66, Элементов ИЛИ-НЕ 67 - 73, элемента ИЛИ 74. Блок настройки может быть выполнен в виде (фиг.З) дешифратора 75, элемента 2И-ИЛИ-НЕ 76, элемента ИЛИ 77, Ь-триггера 78, элемента НЕ 79, элемента И 80. Позициями 81 и 82 обозначены выходы дешифратора. Блок передачи может быть выполнен в виде (фиг.4) D -триггера 83, элементов И-НЕ 84 - 86, элемента ИЛИ 87, D-триггеров 88 и 89. Формирователь сигнала отказа может быть выполнен в виде (фиг.5) интегрирующего элемента 90 и порогового элемента 91. Интегрирующий элемент 39 выполнен таким образом, что его постоянная заряда намного Меньше постоянной разряда. На вход интегрирующего элемента 90 поступают импульсы, на его выходе образуется ступенчатое напряжение, увеличение которого производ 1тся каждым входным импульсом. Это напряжение подается на вход порогового элемента 91, где сравнивается с пороговым напряжением. Когда выходное напряжение интегрирующего элемента превысит напряжение на выходе порогового элемента 91, появится логическая единица. Если число входных импульсов в серии меньше определенной величины, на то на выходе формирователя сигнала отказа 12 устанавливается напряжение логической единицы. В случае прекращения входных импульсов, через время задержки, определяемое постоянной разряда интегрирующего элемента, на выходе формирователя сигнала отказа 12 устанавливается напряжение логического нуля. В однородной вычислительной системе, с общей шиной, построенной с использованием устройства сопряжения, выполняется следующий системных операций: настройка, синхронизация, обмен, обобщенный безусловный переход и диагностика отказов. Операция настройки состоит в подключении устройства сопряжения через блок коммутации 1 к общей шине системы. Для настройки устройства сопряжения необходимо за-нести 1|астроечную информацию в блок настройки 2. Настроечная информация в блок настройки 2 може поступить из .ЭВМ, связанной с данным устройством сопряжени по каналу ЭВМ (вход 53), или из другой ЭВМ по общей шин.е однородной вычислительной системы. Настройка собственного устройства сопряжения производится следующим образом, Ироцессор по входу 53 по адресу, соответствующему настройке собственного ус ройства, передает логическую единицу на вход 25 блока настройки 2. При этом на входы 25 и 28 блока настройки 2 поступают сигналы логической единицы с входа 53 (из канала ЭВМ) и с выхода 39 дешифратора адреса регистра 3 соответственно. С выхода элемента 2И-ИЛИ-НЕ 76 (фиг.З Hat)-вход триггера 78 поступает логический нуль, а с выхода элемента ИЛИ 77 на С-вход триггера 78 логическая единица. При этом триггер 78 (его инверсный выход) устанавливается в единичное состояние. Еди ница с выхода 31 блока настройки 2 поступает в регистр состояния 6, в случае опроса которого ЭВМ информируется о настройке своего устройства сопряжения, и через злемент И 80 поступает на выход 30 блока настрой ки 2. Снятие настройки устройства производится аналогично, но на вход 25 блока настройки 2 необходимо подать логический нуль. С выхода 30 блока 2 настройки на вход 20 настройки блока коммутации 1 поступает логическая единица, разрешающая прохождение данных через блок коммутации 1 на выход 16 и далее в общую шину системы и обратно. Настройка устройств сопряжения по общей шине системы производится следукадим образом. Настраиваквдая ЭВМ (ею может быть только ЭВМ с настроенным устройством сопряжения) по адресу, соответствующему системной операции Настройка, пере дает настроечное слово, в котором кодируются адрес и информация о настройке настраиваемых ЭВМ системы. При этом по каналу ЭВМ на вход 53 и на вход 23 блока коммутации 1 (первые входы элементов И-НЕ 58 на фиг.2) поступает настроечное слово, а с выхода 38 дешифратора адреса регистра 3 на вход 24 систем инк сигналов (цепь настройка) и пер вые входы элементов И-НЕ 59-61 и элемента ИЛИ 74 (фиг.2) импульсный сигнал логической единицы, по которому на информационный входвыход 16 устройства сопряжения поступ ет настроечное слово, а на управляю щий вход-выход 15 устройства-сигнал Настройка. На все устройства со пряжения из общей шины системы пост пает сигнал Настройка, который через элемент ИЛИ-НЕ 69 поступает на управлягаций выход 17 блока комму та ции 1, и настроечное слово, которое через элементы ИЛИ-НЕ 70 поступает на информационный выход 18 блока коммутации Л. Сигнал Настройка поступает на второй вход управления 29 блока настройки 2 (управляющий вход дешифратора 75, на фиг.З), а настроечное слово - на второй информационный вход 26 блока настройки 2 (информационный вход дешифратора 75 на фиг.З). Дешифратор 75 работает следующим образом. Если на его управлянадий вход поступает сигнал Настройка, а адресная часть настроечного слова, поступающего на его информационные входы, соответствует адресу данного устройства сопряжения, то сигнал настройки проходит на управляющий выход 82 дешифратора 75 (импульс логической единицы). При этом на информационном выя:оде 81 дешифратора 75 появляется либо сигнал логической единицы (настройка), либо сигнал логического нуля (снятие настройки), что определяется информационной частью настроечного слова. Сигнал с информационного выхода дешифратора 75 через элемент 2И-ИЛИ-НЕ 76поступает на D-вход триггера 78 а сигнал с управляющего выхода 82 дешифратора 75 через элемент ИЛИ 77на С-вход триггера 78, устанавливая или очищая его в зависимости от информации на D-входе. После настройки всех устройств сопряжения связанные с ними ЭВМ образуют подсистему и переходят к выполнению параллельной программы. В процессе выполнения подсистемой параллельной программы ЭВМ обмениваются информацией. Данное устройство сопряжения позволяет осуществлять трансляционный обмен, т«е. когда одна ЭВМ передает, а остальные ЭВМ (входящие в подсистему) принимают информацию. Операции обмена предшествует операция синхронизации, которая выполняется следующим образом. ЭВМ, готовая к обмену, устанавливает регистр синхронизации 4 по каналу ЭВМ и при разрешении с выхода 40 дешифратора 3 переходит на опрос соотве ствуюдего разряда регистра состояния б. С выхода регистра 4 на вход синхронизации 21 блока коммутации 1 (первый вход элемента И 63 ка фиг.2) поступает сигнал частичной синхронизации, который через элементы И-НЕ 63, 62 поступает на соответствующую цепь управляющего входа-выхода 15. Когда регистры 4 всех устройств сопряжения подсистемы установлены, в блоках коммутации 1 (соответствующие элементы ИЛИ-НЕ 71-73, И 64 66) вырабатывается сигнал системной синхронизации, который пбступает с управляющего выхода 17 блока коммутации 1 и заносится в соответствунадий разряд регистра состояния

ЭВМ, в программе которой предусмотрено выполнение передачи в системной операции обмена, посылает по каналу ЭВМ в дешифратор 3 код соответствующий операции передачи, при этом с выхода 38 дешифратора 3 на вход 24 блока коммутации 1 поступает сигнал Передача (первый и второй входы элементов И-НЕ 60, ИЛИ 74 соответственно) .. Информационное слово из оперативной памяти по каналу ЭВМ поступает на информационный вход 23 блока коммутации 1 и по информационному входу-выходу устройства 16 совместно с сигналом Передача , поступающим на. управляющий вход-выход устройства 15, в общую шину системы.

В устройства сопряжения, связанные с ЭВМ, ВЫПОЛНЯК1ДИМИ прием системной операции обмена из общей шины системы, поступает информация по информационному входувыходу 16, сопровождаемая сигналом Передача, поступающим из общей шины системы по управляющему входу-выходу устройства 15. Информация через блок коммутации 1, информационный выход 18 поступает на информационный вход 32 блока передачи 5 (р-входы.триггеров 83, 88 и 89), а сигнал передачи через блок коммутации 1, управляющий выход 17 на второй вход управления 34 блока передачи 5 (нижний вход элемента ИЛИ 87), разрешая запись информации в блок передачи 5. Одновременно сигнал : Передача,. поступая на первый вход 46 регистра состояния 6, устанавливает соответствующий окончанию приема разряд регистра б и, поступая на вход очистки 56 регистра синхронизации 4, очищает его. Из регистра состояния 6 информация по каналу ЭВМ считывается в ЭВМ, которая, проанализировав разря ды регистра 6, определяет, что устройством сЬпряжения выполнена операция приема, и считывает информацию из блока передачи 5 через его выход 35 и канал ЭВМ, для чего с выхода 41 дешифратора адреса регист.ра 3 на вход управления 33 блока . передачи 5 (вторые входы.элементов И-НЕ 84 - 86) поступает сигнал логической единицы.

Операция обобщенного безусловного перехода состоит в том, что одна из ЭВМ подсистемы вызывает прерывание всех ЭВМ подсистемы.

ЭВМ, в программе которой предусморена инициализация операции обобщенного безусловного перехода, посылает по каналу ЭВМ в дешифратор 3 код, соответствующий операции. Обобщенный безусловный переход, при этом с выхода 38 дешифратора 3 на вход 24 блока коммутации 1 постпает сигнал ОБП (обобщенный безусловный переход). Информационное слво из оперативной памяти по каналу ЭВМ поступает на информационный вход 23 блока коммутации 1 и по информационному входу-выходу устройства 16 совместно с сигналом ОБП, поступающим на управляющий вход-выход устройства 15, в общую шину системы.

В устройства сопряжения всех ЭВМ подсистемы из общей шины системы поступает информация по информационному входу-выходу 16, сопровождаемая сигналом ОБП, поступающим из общей шины системы, по входу-выходу-устройства 15. Информация через блок коммутации 1, информационный выход 18 поступает на информационный вход 32 блока передачи 5, а сигнал ОБП через блc5 коммутации 1, управляющий выход 17 на второй вход управления 34 блока передачи 5 (верхний вход элемента ИЛИ 87), разрешая запись информации в блок передачи 5. Одновременно сигнал ОБП поступает на второй запросный вход 51 блока прерывания 7. При этом блок прерывания 7 посылает через свой входВЕЛХод 52 в канал ЭВМ сигнал ТПР (требование прерывания). ЭВМ разрешает прерывание, посылает в блок прерывания 7 сигнал ППР ( предоставление прерывания). При этом блок прерывания 7 посылает в канал ЭВМ адрес вектора прерьшания, соответствукщий операции обобщенного безусловного перехода. ЭВМ переходит на выполнение подпрограммы обслуживания обобщенного безусловного перехода, при выполнении которого может использовать информацию, записанную в блоке передачи 5 и уточняющую действия ЭВМ при ойерации обобщенного безусловного перехода.

Устррйство сопряжения позволяет производить оперативную диагностику отказа в системе. Диаг;ностируются два вида отказов: отказ источника-питания ЭВМ и выход ЭВМ по той или иной причине из программного режима работы в режим связи с пультовым терминалом. Любой из этих отказов может привести к зависанию системы при выполнении операции синхронизации-, так как все ЭВМ будут ждать частного условия синхронизации отказавшей ЭВМ.

Диагностика осуществляется еледующим образом.

В устройствах сопряжения, связанных с ЭВМ, которым поручено следить за состоянием системы, устанавливается триггер разрешения диагностики 10,- сигнал с выхода которого, поступая на второй вход элемента И 8, разрешает прохождение сигнала с выхода триггера отказа 9 через первый вход и выход элемента И 8 на первый вход управления блока прерывания 7. Установка и очистка триггера разрешения диагностики 10 осуществляется ЭВМ, для чего по каналу ЭВМ на информационный вход триггера 10 поступает соответствующая информация при разрешении, поступающим на вход синхронизации триггера 10 с выхода 44 дешифратора адреса регистра 3.

При переходе ЭВН из программного режима в режим связи с пультовым терминалом она начинает обращаться по его адресу. При этсал с выхода 4 5 дешифратора адреса регистра 3 на вход 36 формирователя сигнала отказа 12 поступает серия сигналов, на выходе фогжлирователя 12 появляется сигнал, который поступает на второй вход элемента ИЛИ 11, на выходе которого появляется сигнал, который поступает при настроенном устройстве сопряжения (на втором входе элемента И 13 сигнал логической единицы) через элемент И 13 на вход сигнала отказа 22 блока коммутации 1 (вход элемента ИЛИ-НЕ 67 на фиг.2) и через блок- коммутации 1 (выход элемента И-НЕ 67 на фиг, 2) в общую шину систе-i мы через вход-выход сигнала отказа 14, Одновременно сигнал с выхода элемента И 13 поступает на вход блокировки 27 блока настройки 2 (вход элемента НЕ 79 на фиг.З). При этом устройство сопряжения, .связанное с неисправной ЭВМ, исключается из подсистемы (на входе элемента И 80 устанавливается сигна логического нуля).

. При отказе источника питания ЭВМ формируется сигнал ПИТ, который по каналу ЭВМ поступает на первый вх ад элемента ИЛИ 11 и производит те же действия, что и сигнал с выхода формирователя 12. Во все устройства сопряжения Подсистемы поступает сигнал отказа, который, проходя с входа-выхода сигнала отказа 14 через блок коммутации 1 (элемент ИЛИ-НЕ , 68 на фиг. 2), выход сигнала отказа 1 блока коммутации 1, поступает на вход установки триггера отказа 9, устанавливая триггер 9. В устройствах сопряжения, связанных с ЭВМ, которым поручено следить за состоянием системы, сигнал -с выхода триггера 9 через элемент И 8 поступает на первый запросный вход 60 блока прерывания 7. При этом блок прерывания 7 посылает через свой вход-вы5 ход 52 в канал ЭВМ сигнал ТПР (требование прерывания). ЭВМ разрешает прерывание и посылает в блок прерывания 7 сигнал ППР (предоставление прерывания). При этом блок пре0 рывания 7 посылает в канал ЭВМ адрес вектора прерывания, ссответствуиадий операции диагностика отказов . ЭВМ переходит на выполнение подпрограммы диагностики отказов. 5

Подп|рограмма диагностики отказов осуществляет идентификацию отказавшей ЭВМ и производит реконфи гурацию подсистемы (например, вмес0 то выбывшей ЭВМ включается в работу резервная) и запускает новую подсистему в работу. Все ЭВМ подсистемы перед началом работы производят очистку триггера отказа 9, 5 для чего ЭВМ посылает по каналу ЭВМ в дешифратор адреса регистра 3 код, соответствующий очистке триггера отказа 9, при этом с выхода 43 дешифратора 3 на вход очистки триггера отказа 9 поступает сиг0

нал, который очищает триггер отказа 9. Очистка триггера отказа 9 должна производиться всякий раз при запуске подсистемы в работу.

Исключение отказавшей ЭВМ из подсистемы производится снятием настройки соответствующего устройства

сопряжения. При этом с выхода 31 блока настройки 2 на второй вход

элемента И 13 поступает логический нуль, запрещается прохождение сигнала отказа в общую шину системы. Введение в устройство сопряжения формирователя сигнала отказа,

триггеров отказа и разрешения диагностики, элементов И и ИЛИ позволяет осуществлять оперативный контроль и оповещать систему о выходе из строя ЭВМ, а следовательно

исключать из системы неработающую ЭВМ, перекладывая ее функции на оставшиеся исправные ЭВМ системы, что повышает надежность.

Для системы без средств диагностики, состоящей из 20 ЭВМ, наработка на отказ равна , где Т наработка на отказ одной ЭВМ. В случае системы с использованием изобретения, состоящей из 20 ЭВМ и деградирующей до 10 ЭВМ, наработка на

отказ равна TKy °Tfl4o V g --.+ /iii-/ii) Таким образом, время наработки на отказ системы увеличивается в

T/mSa Т(%«Лйч+-- ; .(. ..яуй 5 раз.

W

л

v r

30

32

JJ

35

ФигЛ