Устройство для контроля хода программ Советский патент 1984 года по МПК G06F11/28 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к цифр вым вычислительным машинам (ЦВМ), работающим в мультипрограммном режиме в реальном масштабе времени в автоматизированных системах управле ния объектами. Известно устройство для контроля хода программ, содержащее счетчик, триггер, элемент И, осуществляющие контроль с использованием запуска и блокировки сигнала ошибки при авторазрыве программ, т-,§. при прерывании выполняемой программы и пер ходе на новую программу по сигналам извне. Контроль перехода программь авторазрыва осуществляется следуюш.и образом: по сигналу авторазрыва взв дится триггер сигнала ошибки, а в первой ячейке программы авторазрыва располагается команда блокировки си нала ошибки. В случае, если ЦВМ не выходит на программу авторазрыва че рез определенное время,, формируется сигнал ошибки и хода программы ЦВМГ Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не позволяет осуществлять контроль кода правильности программы в случае зацикливания программы авторазрыва. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для контроля хода программ, содержащее два счетчика, генератор импульсов, три дешифратора, регистры, элементы И и Или, осуществляющее временной контроль хода программы. В счетчик перед выполнением программы заносится по специальной команде программы код максимально допустимого времени выполнения программы, а число регистров хранения оставшегося времени выполнения программ равно глубине пр рывания программ. При мультипрограм мном режиме работы возможно прерывание текущей программы программой более высокого приоритета с перезаписью со счетчика кода оставшегося времени выполнения программ на регистр хранения кода и занесением на Счетчик максимального времени выполн ния новой программы. При нормальном коде программы переполнения счетчика не происходит и после выполнения про граммы содержимое с регистра хранекия кода оставшегося времени выполне ния программы переписывается обратно счетчик. Если время выполнения прогр 31 2 мы превосходит максимально допустимое, то сигнал переполнения счетчика поступает в систему прерывания ЦВМ,сигнализируя о неправильном ходе программы . Недостатки известного устройства заключаются в том, что оно не позволяет осуществить контроль хода программы в случае зацикливания программы на командах, в число которых входит команда посылки кода на счетчики. В этом случае в счетчике будет циклические восстанавливаться началы ное значение кода максимального времени выполнения программы, сигнал переполнения счетчика не сформируется и не поступит в систему прерывания, в данном устройстве отсутствует защита от случайного останова ЦВМ в случае сбоя кода операции с выходом на команду Останов. Кроме того, в известном устройстве значительный обьем оборудования, а также не реализуется автоматический пуск ЦВМ при включении питания. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения контроля при зацикливании и непрограммном останове.; Поставленная цель достигается тем, что. устройство для контроля хода программ, содержащее счетчик времени, генератор импульсов, дешифратор, четыре элемента И и два элемента ИЛИ, причем информационный вход счетчика времени является входом кода допустимого времени работы программы устройства, выход переполнения счетчика времени является выходом метки времени устройства, выход генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика времени, введены счетчик признаков, триггер блокировки, триггер окраски запуска, причем выход триггера блокировки соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых являются соответственно вьгходом неисправности программы и перезапуска программы устройства, вход блокировки устройства соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом начальной установки счетчика признаков, первый и второй информационные выхо3ды счетчика времени соединены с тре ими входами первого и второго элементов И, вход кода команды устройства соединен с входом дешифратора, первый выход которого соединен с пе вым входом триггера окраски запуска со счетным входом счетчика признаков, с первым входом триггера блоки ровки, второй выход дешифратора сое динен с первым входом третьего элемента И, выход которого является признаком начального пуска устройст ва, выход триггера окраски запуска соединен с вторым входом третьего элемента И, вход общего сброса устройства и вход.Питание включено соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом триггера окраски за пуска, вторым входом триггера, блоки ровки, вторым вхс)дом первого элемента ИЛИ и с входом начальной ycTa новки счетчика времени, выход переполнения счетчика времени соединен третьим входом триггера блокировки, и с вторым входом четвертого элемен И, выход которого соединен с третьи входом первого элемента ИЛИ, выход переполнения счетчика признаков сое динен с четвертым- входом триггера блокировки и с вторым входом четвер того элемента И. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для контроля хода программ; на фиг. 2 - вре менная диаграмма работы устройства для контроля хода программ при нормальной последовательности выполнен программ и при невыходе ЦВМ на программу обработки прерывания по метке реального масштаба времени; на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства для контроля хода програ при зацикливании ЦВМ на командах, в состав которых входит команда выдачи признака работы. I Устройство содержит счетчик 1 времени, счетчик 2 признаков, генератор 3 импульсов, триггер 4 блокировки, триггер 5 окраски запуска, элементы И 6 - 9, элементы ИЛИ 10 и 11, дешифратор 12, вход 13 блокировки, вход 1А общего сброса, вход 15 Питание включено, вход 16 кода допустимого времени работы программ устройства, вход 17 кода команды устройства, выход 18 неисправности 314 программы, выход 19 перезапуска программы, выход 20 Метки времени, выход-21 признака начального пуска устройства, выход 22 счетчика 1, выход 23 счетчика 1, выход 24 счетчика 2 принудительной установки, выход 25 дешифратора 12, выход 26 дешифратора 12, выход 27 элемента ИЛИ 11 начальной установки, вход 28 установки в О счетчика 2, счетный вход 29 счетчика 1. Устройство для контроля хода программы работает следующим образом. Информационный вход счетчика 1 времени в зависимости от построения системы автоматического управления объектами подключается к информационной магистрали 16 ЦВМ или внешнего абонента, по которой поступает код времени, запоминаемый счетчиком 1. Темп решения задач в реальном масштабе времени может меняться с темпом выдачи кода по информационной магистрали 16. Импульсы с генератора 3 поступают на счетный вход 29 и подсчитываются счетчиком 1 времени. При достижении переполнения счетчика 1 на выходе 20 формируется сигнал метки времени, который поступает в узел прерывания ЦВМ и внешнему абоненту, устанавливает триггер 4 блокировки в 1 и осуществляет по входу 28 сброс фиксатора 2 заданного количества признаков работы посредством прохождения сигнала через открытый элемент И 9 и элемент ИЛИ 10. ЦВМ по. сигналу метки времени вькодит на программу обработки прерывания.Одна из команд этой программы выдает в устройство для контроля кода программ определенный код адреса, который выделяется дешифратором 12 адресной магистрали ЦВМ на выходе 25 и является сигналом Признак работы. Сигнал Признак работы устанавливает в О триггер 4 блокировки, устанавливает в О триггер 5 окраски запуска, а также подсчитывается счетчиком 2 заданного количества признаков. При правильном ходе программ в ЦВМ триггер 4 блокировки сигналом Признак работы устанавливается в О до; того, как сформируются на счетчике 1 на выходах 22 и 23 сигналы синхронизации неисправности программы и перезапуска программы. Таким образом, на выходах 18 и 19 устройства сигналы неисправности и перезапуска программы не 4юрмируютcHj так как элементы И 6 и И 7 зак ты нулевым состоянием триггера 4 бл кировки (фиг. 2). Работа устройства для контроля хода программы при переходе ЦВМ в неуправляемое состояние включает зацикливание ЦВМ на любом участке программы или случайньй останов ЦВМ работающей в реальном масштабе времени. При нарушении хода программ в ЦВМ, обусловленном тем, что ЦВМ не выходит на программу обработки прерыванИя метки времени по причине, например, случайного ост&нова ЦВМ при сбое, когда в коде операции ЦВМ формируется код команды Останов, или зацикливании ЦВМ на коман дах маскирования прерывания, програ ма ЦВМ не вьщает команду с признаком работы и соответственно сигнал Признак работы не формируется. В этом случае состояние триггера 4 блокировки сохраняется единичным после прохождения сигнала метки реального масштаба времени и,разрешает элементам И 6 и И 7 формироват сигналы неисправности и перезапуска программы и пуск ЦВМ. Сигнал неиспр ности программы приводит все регистры ЦВМ в начальное состояние без обнуления, оперативного запоминающего устройства. Сигнал перезапуска программы заносит на счетчик команд ЦйМ фиксированный начальный адрес программы. По окончании сигнала Перезапуск ЦВМ начинает работу по программе пуска с этого адреса. В этой программе ЦВМ командой, опрагиивает триггер 5 окраски запуска посредством дешифратора 12 адресной магистрали ЦВМ, на вькоде 26 которо вьщеляется сигнал опроса триггера окраски запуска, поступающий на зле мент И 8. С выхода 21 устройства в информационную магистраль ЦВМ выдается признак начального пуска или . подзапуска. Нулевое состояние триггера 5 окраски запуска, установленнов сигналами Признак работы, опр деляет режим подзапуска и сообщает программе пуска, что ЦВМ уже работала по программе управления объектами в реальном масштабевремени и произошло нарушение хода программы (фиг. 2). В этом случае программа п ка не проводит начальной очистки ЦВ ,а переходит на программу восстановления управления объектами в реальном масштабе времени, используя массив данных Об объектах управления, находящийся в ОЗУ, накопленный в процессе работы. При нарушении кода программы ЦВМ« обусловленном тем, что ЦВМ зацикливается на куске программы, например, в случае появления ошибочного кода на индексном регистре при модификации адресов команд программы, в состав которой входит команда ..выдачи признака работы, на выходе 25 дешифратора 12 формируется сигнал Признак, работы с частотой более высокой, чем частота сигнала метки реального масштаба времени. Сигналы Признак работы поступает на счетчик 2, и при количестве признаков- работы равном трем и больше за время между двумя метками реального масштаба времени на выходе 24 счетчика 2 формируется сигнал принудительной установки триггера 4 блокировки в состояние 1, который запрещает прохождение сигнала метки реального масштаба времени через элемент И 9 и элемент ИЛИ 10 на обнуление счетчика 2. Единичное состояние триггера 4 блокировки разрешает формирование элементами И 6 и И 7 сигналов неисправности и перезапуска. Сигнал Пуск ЦВМ обнуляет счетчщ 2 признаков работы и, как следствие этого, на выходе 24 счетчик 2 снимает сигнал принудительной установки триггера 4 (фиг. 3), По окончании сигнала Пуск, ЦВМ начинает работать по программе аналогично, без начальной очистки ОЗУ с выходом на программу восстановления. При начальном пуске ЦВМ с пульта оператора посредством нажатия кнопки. Общий сброс на вход 14 устройства для контроля хода программ приходит, сигнал .o6tti;eго сброса, по которому через элемент РШИ 11 выход 27 посредством сигнала начальной установки в нулевое состояние устанавливается триггер 4 блокировки, в единичное состояние - триггер 5 окраски запуска, в О - счетчики 1 и 2. По окончании сигнала начальной установки триггер 4 блокировки устанавливается в единичное состояние сигналом метки реального времени, которое разреает формирование сигналов Сброс и Пуск ЦВМ. Программа начального

пуска опрашивает состояние триггера 5 окраски запуска посредством сигнала Опрос на выходе 26 дешифратора 12 и элемента И 8. С выхода устройства 21 выдается признак начального пуска или подзапуска. Единичное состояние триггера 5 окраски запуска определяет режим начального пуска и ЦВМ выходит на программу начальной очистки ОЗУ и в дальнейшем на программу управления объектами в реальном масштабе времени с накоплением и формированием массива данных.

Автоматический пуск ЦВМ при включении первичного напряжения осуществляется по сигналу Питание подано с блока памяти, который поступает на вход 15 устройства. До установления номинальных значений вторичных напряжений сигнал Цитание подано вьщается уровнем ноля вольт, что является логическим нулем. После установления номинальных значений вторичных напряжений сигнал Питание пода- но вьщается уровнем логической единицы. Работа устройства для контроля

7J 75

хода программ по сигналу Питание включено подано через элемент ИЛИ 11 проходит аналогично как по сигналу Общий сброс. Таким образом,при восстановлении напряжения в первичной сети, ЦВМ выходит на программу начального пуска с очисткой ОЗУ и программу управления объектами в реальном масштабе времени автоматически без вмешательства оператора и потери времени.

Оператор при необходимости может заблокировать по входу 13 устройство контроля хода программы сигналом блокировки сброса и пуска ЦВМ с пульта и осуществить сброс, пуск ЦВМ с помощью соответствующих кнопок.

Таким образом, устройство для контроля хода программ позволяет защитить выполнение функций управления объектами в реальном масштабе времени в автоматизированных системах от неуправляемых состояний ЦВМ, в том числе от зацикливания и остановов ЦВМ, автоматизировать пуск ЦВМ при включении первичного питания.

1 о I

/7 W /5

Фиг 1

fPi/z.2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ХОДА ПРОГРАММ, содержащее счетчик -времени, генератор импульсов, дешифратор, четыре элемента И и два элемента ИЛИ, причем информационньй вход счетчика времени является входом кода допустимого времени работы программы устройства, выход переполнения счетчика времени является выходом метки времени устройства, выход генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика времени, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения контроля при зацикливании и непрограммном останове, в устройство введены счетчик признаков, триггер блокировки, триггер окраски запуска, причем выход триггера блокировки соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых являются соответственно выходом неисправности программы и перезапуска программы устройства, вход блокировки соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выход второго элемента И соединен с вторым входом первого элемен а ИЛИ, выход которого соединен с входом начальной установки счетчика признаков, первый и второй информационные выходы счетчика времени соединены с третьими входами.первого и второго элементов И, вход кода команды устройства соединен с входом дешифратора, первьй выход которого соединен с первым входом триггера окраски запуска, со счетным входом счетчика признаков, с первым входом триггера блокировки, второй выход дешифратора соединен с первым входом третьего элемента И, @ выход которого является признаком (Л начального пуска устройства, выход триггера окраски запуска соединен с вторым входом третьего элемента И, вход общего сброса устройства и вход Питание включено соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом григгера окраски запуска, вторым входом триггера блокировки, вторьм входом перэо вого элемента ШШ и с входом началь;х) ной установки счетчика времени, выход переполнения счетчика времени соединен с третьим входом триггера блок ировки и с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ШШ, выход переполнения счетчика признаков соединен с четвертым входом триггера блокировки и с вторым входом четвертого элемента И.