Устройство управления для устройства сопряжения однородной вычислительной системы Советский патент 1984 года по МПК G06F3/04 

n

соединены с четвертым входом блока выбора направления обмена и через первый элемент НЕ - с первым входом .первого элемента И, выходом соединенного с первыми входами второго и третьего элементов И, выход второго элемента И-НЕ соединен с вторым входом второго элемента И и череэ второй элемент НЕ - с входом пус ка формирователя импульса, входом элемента задержки и вторым входом

12360

третьего элемента И, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходам элемента задержки и формирователя импульсов, входом сброса соединенного с выходом второго элемента И, вторые входы первых элемента И и элемента И-НЕ и выход третьего элемента И являются соответственно вторым и пятым входами и вторым выходом блока выбора направления обмена.

УСТРОЙСТВО УПРАШ1ЕИИЯ ДЛЯ УСТРОЙСТВА СОПРЯЖЕНИЯ О/иЮРОДИОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, содержащее группу блоков вибора направления обмена, первые входы и которых образуют соответственно группы входов поиска и выходов поиска устройства, вторые выходы и входы соединены соответственно с группой выходов признаков синхронизации устройства и с группой выходов дешифратора, группа входов которого является группой информационных входов устройства, третьи зходы блоков выбора направления обмена группы образуют группу контрольных входов устройства, причем каждь й блок выбора направления обмена группы включает первую группу элементов H-HF2, первые входы которых образуют первый вход блока выбора направления обмена, первый элемент И-НЕ, первый вход которого соединен с вторым входом блока выбора направлеггия обмена вторую группу элементов И-НЕ, иторой элемент и первый элемент НЕ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат устройства, в него введены блок формирования рельефа, состоящий из групгсы фор миро вячел eft импульса, выходами соединенных с группой входов элемента ИЛИ-НЕ, и элемент ИЧ1Е перестроения, а в каждый блок выбора направления обмена групп - три элемента И, второй элемент НЕ, формирователь импульса и элемент задержки, причем входы формирователей имгЕульса группы и выход элемента ИЛИ-НЕ блока формирования рельефа соединены соответственно с группой контрольных входов устройства и с выходом перестроения устройства и первым входом элемента И-НЕ перестроения, второй вход которого подключен к входу управлемшя режи(Л мом устройства и четвертым входом блоков выбора направления обменом с группы, пятые входы которых соединены с входом индивидуального признака сшгхронизации устройства, выход элемента И-НЕ перестроения подключен к шестому входу одного из блоков выбора направления обмена группы, ггричем в каждом блоке выбора направления обмена группы выход перSD вого элемента И-НЕ соединен с перСО ьым входом второго элемента И-НЕ, группа входов и второй вход котороо го соединены соответственно с первым и шестым входами бпока ныбора напоавления обмена, а выход - с вторыми входами элементов И-НЕ первой группы, выходы которых образуют первый выход блока направления обмена, а третьи входы подключены к выходам соответствующих элементов И-НЕ втоpoii группы, п(:.п)ые входы которых образуют третий вход блока выбора направления обмена, а вторые входы

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для организации однородных вычислительных систем. Известны систе децентрализован ного обмена информацией, в которых устройства управления устройств сопряжения содержат блоки выбора направления обмена, включающие однови раторы, и блок формирования рельефа системы группа входов которого и первая группа входов блока выбора направления обмена являются группой входов контроля устройства, пер вая группа выходов к.аждого блока вы бора направления является группой выходов поиска, вторая группа входов - группой входов поиска, а выход блока формирования рельефа соед нен с шиной перестроения l , Heдoctaткoм этих устройств управ ления является то, что соотношение признаков синхронизации различным приоритетным уровнем работы вычислительных машин (ВМ), а еледовательно, различным подсистемам, осуществляется программно, в резуль тате чего производительность вычислительной системы оказывается низко Наиболее близким к предпагаемому по сущности технического решения является устройство управления для устройства сопряжения однородной вычислительной cиcтe fcI, содержащее группу блоков выбора направления обмена, первые входы и выходы которых образуют соответственно группы входов и выходов поиска устройства, вторые входы и выходы - группы входов и выходов вьщеления устройства, а третьи и четвертые входы подключены соответственно к группе контрольных входов устройства и группе выходов узла настройки, состоящего из дешифратора, регистра и группы элементов И. Каждый блок выбора направления обмена содержит три группы элементов И-НЕ, два элемента И-НЕ, элемент ИЛИ-НЕ и элемент НЕ 2. Недостаток этого устройства сложность и большиеаппаратурные и временные затраты, требующиеся для синхронизации работы системы обмена. Цель изобретения - сокращение аппаратурных затрат устройства и снижение времени синхронизации устройств в системе обмена. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее группу блоков выбора направления обмена, первые входы и выходы которых образуют соответственно группы входов поиска и выходов поиска устройства, вторые выходы и входы соединены соответственно с группой выходов признаков синхронизации устройства и с группой выходов дешифратора, группа входов которого является группой информационных входов устройства, третьи входы блоков выбора направления обмена группы образуют группу контрольных входов устройства, причем каждый блок выбора направления обмена группы включает первую группу элементов И-НЕ, первые входы которых образуют первый вход блока выбора направления обмена, первый элемент И-НЕ, первый

вход которого соединен с вторым входом блока выбора направления обмена, вторую группу элементов И-НЕ, второй элемент И-НЕ и первьй элемент НЕ, введены блок формирования рельефа, состоящий из группы формирователей импульса, выходами соединенных с группой входов элемента ИЛИ-НЕ, и элемент И-НЕ перестроения, а в каждый блок выбора направления обмена групп - три элемента И, второй элемент НЕ, формирователь импульса и элемент задержки, причем входы формирователей импульса группы и выход элемента ИЛИ-НЕ блока формирования рельефа соединены соответственно с группой контрольных входов устройства и с выходом перестроения устройства и первым входом элемента И-НЕ перестроения, второй вход которого подключен к входу управления режимом устройства и четвертым входом блоков выбора направления обменом группы, пятые входы которых соединены с входом индивидуального признака синхронизации устройства, выход элемента И-НЕ перестроения подключен к шестому входу одного из блоков выбора направления обмена группы, причем в каждом блоке выбора напра1зления обмена группы выход первого элемеи|та И-НЕ соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, группа иходов и второй вход которого соединены соответственно с первым и шестым входами блока выбора направления обмена, а выход - с вторыми входами элементов И-НЕ первой группы, выходы которых образуют первый выход блока направления обмена, а третьи входы подключены к выходам соответствуюищх элементов И-НЕ второй группы, первые входы которых образуют третий вход блока выбора направ ления обмена, а вторые входы соединены с четвертым входом блока выбора направления обмена и через первый элемент НЕ - с первым входом первого элемента И, выходом соединенного с первыми входами второго и третьего элементов И, выход второго элемента И-НЕ соединен с вторым входом второго элемента И и через второй элемент НЕ - с входом пуска формирователя импульса, входом элемента задержки и вторым входом третьего элемента И, третий и четвертый входы которого подкпючены соответственно к выходам элемента задержки и формирователя

3604

импульсов, входом сброса соединенного с выходом второго элемента И, вторые входы первых элемента И и элемента И-НЕ и выход третьегхэ эле5 мента И являются соответственно вторым и пятым входами и вторым выходом блока выбора направления обмена.

На фиг. приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - функциональ0 ная схема -го ( ) 1,2,..,,М, Nчисло вычислительных машин в системе или предельное число уровней синхронизации) блока выбора направления обмена; на фиг. 3 - функциональ5 ная схема блока формирования рельефа; на фиг. 4 и 5 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство (фиг.)) содержит блоки I выбора направления обмена, ши0 ны 2 группы выходов признаков синхронизации, шины 3 и 4 групп входов и выходов поиска, блок 5 формирования рельефа, шины 6 группы контрольных входов, шину 7 входа пере- ,

5 строения устройства, дешифратор 8,

шины информационного входа 9 уст-, ройства, управляюище выходы ги де-

шифратора, 3jreMCHT И-НЕ li перестроения, шину 12 управления режимом и шину 13 индивидуаль юго признака синхронизации.

Блок 1 1зыбора направления обмена (фиг.2) содержит узлы 14 формирования потенциалов поиска и узел 15 управления. Каждый узел 14 формирования потенциала поиска содержит

элементы И-НЕ 16 и 17 второй,и первой групп, а узел 15 содержит формирователь 18 импульса (одновибратор, второй элемент И-НЕ 19, соединел1ный вторым входом с шиной 20 шестого входа блока I, перный элемент И-НЕ 21, первый элемент И 22, второй элемент И 23, третий элемент И 24, первый элемент НЕ 25, второй

элемент НЕ 26 и элемент 27 задержки.

Блок 5 формирования рельефа (фиг.З) содержит формироьатели 28 импульсов груплы элемент 11ПИ-11Е 29.

На чертежах k обозначает число смежных данному устройств управ-, ления системы.

Устройство работает следующим образом.

По шине 12 из вычислительной машины поступает поте гциал , задающий режим работы устройства. Единичный потенцисШ задает режим маршрутизации, нулевой - режим синхронизании. Режим маршрутизации децентралнзованной вычислительной системы харагстеризуется тем, что в устройства из нулевых потенциалов поиска формируются деревья кратчайших путей с основаниями в тех блоках 1, которые подключены к блокам -5. При этом одновременно в системе формируются N деревьев кратчайших путей, разнесенных в пространстве. Формирование J-го дерева кратчай ших путей в системе начинается в то устройстве, в котором j-и блок 1 ши ной 20 подключен к выходу элемента И-ИЕ 11. В каждом устройстве обменом только один из блоков 1 подключен к выходу элемента И-НЕ i1, причем номера таких блоков 1 в разных устройствах не повторяются. Этим самым обеспечивается разнесение осн ваний деревьев в пространство и воз можность одновременного формирования непересекающихся деревьев. ПОСКОЛЬКУ формирование деревьев на всех уровнях происходит одноврем но, параллельно и совершенно одинак во, то рассмотрим образование дерев произвольного j -го уровня. Пусть на шины 6 с бЛЬков аппарат ного контроля , не показанных на чертеже, поступают нулевые потенциа лы. Это свидетельствует об исправном состоянии всех информационных магистралей, связывающих данную ВМ со смежными ВМ. На выходах формирователей 28 установлены нулевые потенциалы, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 29 и шине 7 устанавливается единичный потенциал. На выходе элемента И-НЕ 11 формируется нулевой .потенциал, который по шине 20 поступает на элемент И-НЕ 19 заданного блока I. На входы элементов И-НЕ 17 поступают единичные потенциалы с выходов элемента И-НЕ 19 и элементов И-НЕ 16 (рассма ривается случай исправного состояни информационных магистралей). Поскол

ку на шиж) 3 поиска поступят единичные потенциалы от блоков 1 смежных устройств, то на шинах 4 блока 1 формируются нулевые потенциалы поиска, которые поступают на j -е блоки 1 смежных устройств. Нулевой потенциал поиска, появляясь на шинеЗ блока. I смежного устройства, блокирует выдадов соответствующих элементов И-НЕ 16.

Рассмотрим работу устройства управления обменом в режиме синхро- низации. Основное отличие в работе устройства заключается в том, что вычислительная машина в режиме синхронизации может инициировать формирова04чу нулевого потенциала поиска по.этому же направлению. Этим са№1м исключается образование петель и формируется дерево с однонаправленными ветвями. Нулевые потенциалы поиска на шинах 3.) - 3ц являются указателями кратчайшего пути при движении по дереву в его основание, в котором расположен блок 5. Следовательно, сигналами включения коммутаторов магистралей являются инвертированные значения входных потенциалов поиска, которые используются для управления включением (маршрутизацией) информационных магистралей вычислительной систекы. Задача коммутационной системы сводится к выбору соответствующих сигналов включения, которые однозначно определяются номером вычислительной машины - приемником сообщения, которому соответствует свое дерево. При отказе информационной магистрали, объединяющей смежные вычислительные машины систеьы, на одной из шин 6 появляется единичный потенциал, который запускает соответствующий формирователь 28 блока 5 формирования рельефа. На выходе формирователя 28 фор1иируется единичный потенциал заданной длительности, который через элемент ИЛИ-НЕ 29 обнуляет шину 7. Шина 7 объединяет все устройства сопряжения, скстемы и управляет одновременным перестроением рельефов ( переформированием деревьев кратчайших путей)сразу на всех уровнях во всех устройствах сопряжения системы. На выходах элементов И-НЕ И во всех устройствах сопряжения по сигналу на шине 7 одновременно формируются положительные потенциалы, которые разрушают все ранее сформированные деревья кратчайших путей. По окончании времени работы формирователя 28 начинается формирование новых деревьев кратчайших путей, которые формируются с учетом текущего состояния сети. При этом отказавшие направления (магистрали) блокируются нулевым потенциалом с выхо7

|ние дерева на любом уровне. Каждому уровню синхронизации соответствует определенный уровень блоков 1 выбора направления обменом, который задается из ВМ кодом уровня синхронизации, на шинах 9. Кроме того, поскольку каждому уровню синхронизации соответствует конкретная подсистема взаимодействукмцих (синхронизирующих вычислительных машин, то на множестве блоков I выбора направления обменом одного уровня формируется множество деревьев (по числу cинxpoнизиpye ыx вычислительных машин этого уровня). Разрушение всех деревьев одного уровня соответствует моменту синхронизации данной подсистемы.

В режиме синхронизации вычислительная машина формирует единичный потенциал на шиие I3 индивидуального признака синхронизации, код номера уровня синхронизации на шинах 9 и с задержкой нулевой потенциал на шине 12 управления режимом (фиг.Д и 5). Задержка, равная двукратному времени переключения задержки элемента, необходима для исключения просечек в переходном процессе переключения с одного режима на другой. В соответствии с кодом уровня синхронизации срабатывает элемент M-HE2 одного из блоков 1 и на входе элемента И-НЕ 19 появляется нулевой потенциал, который формирует дерево соответствующего уровня. Момент готовности данной вычислительной машины к синхронизации определяется обнулением шины 13, что приводит к

608

разрушению ранее сформированного дерева. Одновременно нулевой фронт на выходе элемента И-НЕ.19 (фиг.2) через элемент НЕ 26 запускает формирователь 18. Длительность импульса Т формирователя 18 выбрана так, .чтобы за время Т осуществилась возможность подключения данного блокл I к другому дереву и этого же уровня Синхронизации.

Если в течение Т на входах 3 появится нулевой потенциал поиска, то он подключит Данный блок I к другому дереву и через элемент И 23 сбросит в ноль формирователь 18 (фиг.5).

Если в течение Т на входах 3 не появляется нулевоП потенциал поиска, то по окончании работы формирователя 18 на выходе элемента И 24 сформируется потенциал обобщенного признака синхронизации, который по шине 2 поступает в соответствующую

вычислительную машину. Вычислительная машина, получив сигнал по шине 2 , выключает режим синхронизации, установив единичный потенциал на шине 12 (фиг.4 ) и заканчивая цикл синхронизации, после чего устройство переключается на режим маршрутизации.

Таким образом, при меньших аппаратурных затратах обеспечивается схемное выполнение системных операций синхронизации, что ведет .к повышению производительности однородной вычислительной системл.

0V2.f

tfl fK

ббб

Ф1/9.2

V

7J

j

Ч

Л

fj