Устройство для контроля выполнения программ на эвм Советский патент 1988 года по МПК G06F11/28 

(Л

со оо оо оо

Изобретение относится к вычислительной и может быть использовано в системах автоматического управления на базе ЭВМ для контроля хода выполнения программы управляющей ЭВМ, восстановления вычислительного процесса при сбоях и формирования сигнала отказа.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для контроля выполнения программ на ЭВМ; на фиг. 2-4 - временные диаграммы работы устройства в различных режимах; на фиг. 5 - таблица соответствия содержимых блока памяти контролируемой ЭВМ; на фиг. 6 - схема алгоритма работы контролируемой ЭВМ при сбое.

Устройство (фиг. 1) содержит первый элемент ИЛИ 1, триггер 2 фиксации сбоев, элемент НЕ 3, блок 4 памяти контрольного разряда (БПКР), элемент 5 задержки, дешифратор 6 адреса, ждущий мультивибратор 7, второй 8 и третий 9 элементы ИЛИ, первый элемент И 10, первый счетчик 11 времени, регистр 12 адреса команды (РАК), второй элемент И 13, счетчик 14 сбоев, второй счетчик 15 времени, четвертый 16 и пятый 17 элементы ИЛИ, выход 18 устройства для подключения к шине данных (ШД) ЭВМ, вход 19 устройства для подключения к шине адреса (ША) ЭВМ, вход 20 устройства -для подключения к выходу управления вводом ЭВМ, вход 21 устройства для подключения к выходу «Начало команды («НК) ЭВМ, выход 22 устройства для подключения к входу «Прерывание («Прерыв) ЭВМ, синхронизирующий вход 23 устройства, выход 24 устройства «Неисправность («Не- испр), вход 25 «Начальная установка («НУ) устройства.

На фиг. 2-4 обозначено: ШД - информация на ШД; ША - информация на ША; «Ввод - сигнал «Ввод информации в процессор контролируемой ЭВМ на линии сигнала «Ввод ; «НК - сигнал на линии «КР - сигнал с выхода БПКР 4; «Прерыв - сигнал прерывания на линии 22; «Зап - сигнал «Запись РАК 12; «Счит - сигнал «Считывание из РАК 12; «Сброс - сигнал «Сброс триггера 2 фиксации сбоев; РАК - содержимое РАК 12; КОП - код операции текущей команды контролируемой ЭВМ, 1зад - время задержки элемента 5 задержки, - уровень сигнала не имеет значения. Временные диаграммы работы устройства представлены при отсутствии сбоя (фиг. 2) при возникновении сбоя (фиг. 3) в аппаратуре контролируемой ЭВМ и при выходе из прерывания и возвращения к выполнению основной программы контролируемой ЭВМ (фиг. 4).

Е таблице соответствия запоминающего блока контрольного разряда содержимому ячеек запоминающего устройства контролируемой ЭВМ (фиг. 5) обозначено: ЗУ - запоминающее устройство ЭВМ; ос - относительный адрес (i-1)-й команды; КОП - код операции; КР - контрольный разряд. Блок контрольного разряда представляет

собой одноразрядное постоянное запоминающее устройство, адреса ячеек которого соответствуют адресам ячеек ЗУ ЭВМ.

На фиг. б представлен алгоритм работы контролируемой ЭВМ при возникновении сбоя; где СК - счетчик команд контроли0 руемой ЭВМ, КОП - код операции.

Устройство сопрягается с контролируемой ЭВМ следующим образом.

Выход 18 устройства подключается к ШД ЭВМ, а его вход - ША ЭВМ, вход 20

устройства подключается к линии сигнала «Ввод ЭВМ, сигнал «Ввод вырабатывается на время ввода информации в процессор ЭВМ, активным уровнем сигнала «Ввод является логический «О, вход 21 устройства подключается к линии сигнала «НК ЭВМ,

0 который вырабатывается на время ввода лишь кода выполняемой операции в процессор ЭВМ, активный уровень сигнала «НК «О, выход 22 устройства подключается к линии сигнала «Прерыв ЭВМ, активный уро5 вень сигнала «Прерыв «О, вход 23 синхронизации устройства подключается к линии меток времени (MB) блока синхронизации ЭВМ, с выхода 24 устройства выдается сигнал «Неиспр ЭВМ, активный уровень сигнала в «Неиспр «1, на вход 25

0 устройства при включении питания подается сигнал «НУ, активный уровень сигнала «НУ «О, который через второй элемент И 13 сбрасывает счетчик 14 сбоев, через первый элемент И 10 по фронту сигнал «НУ запускает ждущий муль5 тивибратор 7, который вырабатывает импульс сброса триггера 2 фиксации сбоев и второго счетчика 15 времени.

Таким образом, устройство приводится в исходное состояние.

0 Устройство работает следующим образом.

Контролируемая ЭВМ последовательно выполняет команды основной программы в нормальном состоянии при отсутствии сбоев в аппаратуре ЭВМ. После выполнения

5 (i-1)-й команды (фиг. 6) процессор ЭВМ передает по выходу 18 ШД адрес ячейки ЗУ ЭВМ (фиг. 2), в которой находится код операции i-й команды (КОП,-), после выставления этого адреса на входе 19 ША ЭВМ, к которой непосредственно подключены адрес0 ные входы ЗУ ЭВМ и БПКР 4 предлагаемого устройства, процессор ЭВМ вырабатывает сигнал «Ввод и сигнал «НК, передаваемые по линиям 20 и 21 сигналов «Ввод и «НК в устройство, сигнализируя о том, что прое цессор готов принять информацию от ЗУ ЭВМ, после этого на выходе 18 ШД появляется считанный из ЗУ ЭВМ КОПс,одновременно считывается и содержимое БПКР 4. Если процессором ЭВМ был произведен выбор КОП, а не данных, на выходе БПКР 4 остается «1, т. е. в данном случае ячейке ЗУ, содержащей КОП/, соответствует «1 в ячейке БПКР 4 (фиг. 5).

Таким образом, в БПКР 4 хранится модель вычислительного процесса контролируемой ЭВМ. В предлагаемом устройстве производится сравнение «модели и самого вычислительного процесса в контролируемой ЭВМ. В случае их несовпадения вырабатывается сигнал сбоя.

Сигнал «НК с второго управляющего входа устройства 21 поступает на элемент 5 задержки, который задерживает появление сигнала «НК на время 1зад, с его выхода сигнал «НК поступает на третий вход третьего элемента ИЛИ 9, на первый вход 20 которого подается сигнал «Ввод, а на второй вход - сигнал «О с прямого выхода триггера 2 фиксации сбоев. На выходе третьего элемента ИЛИ 9 формируется сигнал записи в регистр 12 адреса команды («Зап), с появлением задержанного сигнала «НК на третьем входе третьего элемента ИЛИ 9 уровень сигнала «Зап устанавливается в «О. После ввода КОП с выхода 18 ШД в процессор ЭВМ снимается-сигнал «Ввод с

дает по выходу 18 ШД адрес РАК 12, в котором находится адрес КОП,, после появления адреса РАК 12 на входе 19 ША (фиг. 4) он дешифрируется дешифратором 6 адреса устройства, на выходе дешифратора появля5 ется сигнал «О, который поступает на первый вход второго элемента ИЛИ 8, на третьем его входе - сигнал «О с инверсного выхода триггера 2 фиксации сбоев, который находится в единичном состоянии, на чет10 вертом входе второго элемента ИЛИ - сигнал «О с выхода элемента НЕ 3, на входе которого уровень «1, так как сигнала «НК не формируется, поскольку процессор ЭВМ воспринимает содержимое РАК 12 как данные. При появлении сигнала «Ввод на вто ро.м входе второго элемента ИЛИ 8 на выходе его появляется сигнал «О - сигнал «Счит из РАК 12. С выхода последнего информация передается по выходу 18 ШД в процессор. После ввода содержимого в процессор ЭВМ

20 с выхода 18 ШД снимается сигнал «Ввод и на выходе второго элемента ИЛИ 8 уровень сигнала «Счит становится «Ь, но перепаду сигнала «Счит с «О на «1 запускается ждущий мультивибратор 7, на выходе которого формируется сигнал сброса триггера

20, на выходе третьего элемента - фиксации сбоев и второго счетчика времени

9 одновременно уровень сигнала становится «1 и по фронту

линии ИЛИ «Зап

сигнала «Зап в РАК 12 с входа 19 ША записывается адрес КОП. При вводе данных в процессор ЭВМ сигнал «НК не вырабатывается, сигнал «Зап не формируется, содержимое РАК 12 не меняется. Таким образом, в РАК 12 хранится адрес КОП текущей выполняемой команды (в рассматриваемом случае в РАК 12 - адрес КОП,).

Допустим, что в аппаратуре контролируемой ЭВМ произошел сбой. В этом случае после выполнения i-й команды процессор контролируемой ЭВМ передает по выходу 18 ШД уже адрес не КОП, а данных. После появления адреса данных на входе 19 ША процессором ЭВМ вырабатываются сигналы «Ввод и «НК, поскольку процессор ЭВМ работает в режиме ввода КОП. Процессор ЭВМ готов принять информацию от ЗУ ЭВМ, на выходе 18 ШД появляются данные, а на выходе БПКР 4 в этот момент уровень сигнала становится «О, так как из ЗУ вместо КОП считываются данные, на входах первого элемента ИЛИ 1 в этот момент времени сигналы «О, на выходе его - сигнал также «О, триггер 2 фиксации сбоев устанавливается в единичное состояние,-- формируется сигнал «Прерыв, который через первый управляющий выход 22 поступает на процессор, вызывая прерывание. ЭВМ выходится на команду обработки прерывания (фиг. 6), т. е. в счетчик команд (СК) процессора

30

35

40

45

50

(«Сброс), активный уровень сигнала «Сброс «О.

Так как сигнал «НК на входе 21 появляется раньше, чем фиксируется возникший сбой в аппаратуре ЭВМ, появление сигнала «НК на третьем входе третьего элемента ИЛИ 9 необходимо задержать на время taa.i эле.ментом 5 задержки для того, чтобы не смог сформироваться паразитный сигнал «Зап с выхода третьего элемента ИЛИ 9. Сигнал «НК с входа 21 на третьем входе третьего элемента ИЛИ 9 должен появиться после того, как триггер фиксации сбоев установится в единичное состояние и сигнал «1 с его прямого выхода заблокирует третий элемент ИЛИ 9.

После выполнения команды обработки прерывания - пересылки адреса КОП,, содержащемуся Б РАК 12, процессор ЭВМ выходит из прерывания и управление передается по адресу КОП,, т. е. повторно выполняется правильно выполненная i-я команда (фиг. 6).

Таким образом, устройство позволяет распознать сбой в аппаратуре контролируемой ЭВМ и восстановить вычислительный процесс путем фиксации факта сбоя и повторного выполнения предществующей сбою команды.

Устройство, кроме того, позволяет распознавать устойчивые отказы ЭВМ и формировать сигнал неисправности.

В момент фиксации факта сбоя триггер 2

ЭВМ загружается адрес команды обработки 55 фиксации сбоя устанавливается в единичное

прерывания. Команда обработки прерывания пересылает содержимое РАК 12 в СК процессора ЭВМ, для чего процессор ЭВМ пересостояние и вырабатывается сигнал «Прерыв, который поступает на второй вход четвертого элемента ИЛИ 16, открывая его для

дает по выходу 18 ШД адрес РАК 12, в котором находится адрес КОП,, после появления адреса РАК 12 на входе 19 ША (фиг. 4) он дешифрируется дешифратором 6 адреса устройства, на выходе дешифратора появля5 ется сигнал «О, который поступает на первый вход второго элемента ИЛИ 8, на третьем его входе - сигнал «О с инверсного выхода триггера 2 фиксации сбоев, который находится в единичном состоянии, на чет0 вертом входе второго элемента ИЛИ - сигнал «О с выхода элемента НЕ 3, на входе которого уровень «1, так как сигнала «НК не формируется, поскольку процессор ЭВМ воспринимает содержимое РАК 12 как данные. При появлении сигнала «Ввод на вто ро.м входе второго элемента ИЛИ 8 на выходе его появляется сигнал «О - сигнал «Счит из РАК 12. С выхода последнего информация передается по выходу 18 ШД в процессор. После ввода содержимого в процессор ЭВМ

0 с выхода 18 ШД снимается сигнал «Ввод и на выходе второго элемента ИЛИ 8 уровень сигнала «Счит становится «Ь, но перепаду сигнала «Счит с «О на «1 запускается ждущий мультивибратор 7, на выходе которого формируется сигнал сброса триггера

- фиксации сбоев и второго счетчика времени

- фиксации сбоев и второго счетчика времени

30

5

0

5

0

(«Сброс), активный уровень сигнала «Сброс «О.

Так как сигнал «НК на входе 21 появляется раньше, чем фиксируется возникший сбой в аппаратуре ЭВМ, появление сигнала «НК на третьем входе третьего элемента ИЛИ 9 необходимо задержать на время taa.i эле.ментом 5 задержки для того, чтобы не смог сформироваться паразитный сигнал «Зап с выхода третьего элемента ИЛИ 9. Сигнал «НК с входа 21 на третьем входе третьего элемента ИЛИ 9 должен появиться после того, как триггер фиксации сбоев установится в единичное состояние и сигнал «1 с его прямого выхода заблокирует третий элемент ИЛИ 9.

После выполнения команды обработки прерывания - пересылки адреса КОП,, содержащемуся Б РАК 12, процессор ЭВМ выходит из прерывания и управление передается по адресу КОП,, т. е. повторно выполняется правильно выполненная i-я команда (фиг. 6).

Таким образом, устройство позволяет распознать сбой в аппаратуре контролируемой ЭВМ и восстановить вычислительный процесс путем фиксации факта сбоя и повторного выполнения предществующей сбою команды.

Устройство, кроме того, позволяет распознавать устойчивые отказы ЭВМ и формировать сигнал неисправности.

В момент фиксации факта сбоя триггер 2

фиксации сбоя устанавливается в единичное

состояние и вырабатывается сигнал «Прерыв, который поступает на второй вход четвертого элемента ИЛИ 16, открывая его для

прохождения MB 23 на счетный вход второго счетчика 15 времени. Последний сбрасывается сигналом «Сброс, который с выхода ждущего мультивибратора 7 поступает на установочный вход второго счетчика 15 времени. При правильном ходе процесса обработки прерывания переполнения второго счетчика 15 времени не происходит, если же произошел отказ контролируемой ЭВМ, в результате которого обработка прерывания не

лируемый ЭВМ и сформировать сигналы неисправности.

Формула изобретения

Устройство для контроля выполнения программ на ЭВМ, содержащее счетчик сбоев, два счетчика времени, два элемента И, элемент задержки, триггер фиксации сбоев.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для контроля выполнения программ и защиты от сбоев в управляющих ЭВМ. Целью изобретения является повышение достоверности контроля. Устройство для контроля выполнения программ на ЭВМ содержит счетчик сбоев 14, два счетчика времени 11 и 15, два элемента И 10 и 13, элемент задержки 5, триггер фиксации сбоев 2, пять элементов ИЛИ 1, 8, 9, 16 и 17, элемент НЕ 3, дешифратор адреса 6, регистр адреса команды 12, ждущий мультивибратор 7, блок памяти контрольного разряда 4. 6 ил.

закапчивается в заданный интервал времени, Q отличающееся тем, что, с целью повышения

наступает переполнение второго счетчика 15 времени и сигнал «1 с выхода второго счетчика времени поступает на первый вход пятого элемента ИЛИ 17, на выходе 24 которого формируется сигнал неисправности кондостоверности контроля, оно содержит пять элементов ИЛИ, элемент НЕ, дешифратор адреса, регистр адреса команды, ждущий мультивибратор, блок памяти контрольного разряда, причем вход устройства для подтролируемой ЭВМ «Неиспр, активный уро- 15 ключения к выходу начала команды контро- вень сигнала «Неиспр с выхода 24 «1. лируемой ЭВМ подключен к первому входу

первого элемента ИЛИ, через элемент НЕ -

ЛАожет возникнуть такая ситуация, ког-к первому входу второго элемента ИЛИ

да обработка прерывания заканчивается в и через элемент задержки к первому вхо- заданный интервал времени, в этом случае 20 ДУ третьего элемента ИЛИ, второй вход повторно выполняется предшествующая первого элемента ИЛИ соединен с вы- сбою команда, но после выполнения этой ко- ходом блока памяти контрольного раз- манды вновь возникает в аппаратуре ЭВМ ряда, адресный вход которого подклю- сбой, при этом факт сбоя фиксируется и чен к входу устройства для подклю- вызывает прерывание ЭВМ и т. д. Число чения к шине адреса контролируемой ЭВМ, таких последовательных сбоев в рассматри- 25 вход записи блока памяти контрольного раз- ваемом примере каждый раз после выпол-ряда и вторые входы второго и третьего

элементов ИЛИ подключены к входу устройства для подключения к выходу управления вводом контролируемой ЭВМ, выход первого элемента ИЛИ соединен с единичным входом триггера фиксации сбоев, нулевой вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора, прямой выход триггера фиксации сбоев соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, выход кото30

нения i-й команды подсчитывает счетчик 14 сбоев, на счетный вход которого поступает сигнал «Счит. Последний обнуляется сигналом переполнения с выхода первого счетчика 11 времени, который на установочный вход счетчика 14 сбоев проходит через второй элемент И 13, активный уровень сигнала переполнения первого счетчика 11 времени «О. На счетный вход первого счетчика 11 времени поступает сигнал «Зап рого соединен со счетным входом первого с выхода 22 третьего элемента ИЛИ 9, об- счетчика времени и входом записи регистра нуляется первый счетчик 11 времени сиг- адреса команды, инверсный выход триггера налом «Прерыв. Последний считает до фиксации сбоев соединен с третьим входом двух и на третий сигнал «Зап выдает сиг- второго элемента ИЛИ, входом сброса пер- нал переполнения. Таким образом, счетчик вого счетчика времени, первым входом чет- 14 сбоев обнуляется, если после повторного 40 вертого элемента ИЛИ и является выходом выполнения предшествующей сбою команды устройства для подключения к входу преры- не произошел сбой в аппаратуре контролируемой ЭВМ, т. е. не сформировался сигнал «Прерыв с выхода 22, который сбрасывает первый счетчик 11 времени, выдающий сигнал переполнения.

При возникновении последовательных сбоев каждый раз после выполнения i-й команды формируется сигнал «Прерыв с выхода 22 и первый счетчик 11 времени не успевает переполниться. В этом случае, если ны м входом счетчика сбоев, выход которого наполненное число сбоев в счетчике 14 сбоев соединен с первым входом пятого элемен- превысит заранее заданный порог, с его вы- та ИЛИ, выход которого является выходом хода сформируется сигнал переполнения, неисправности устройства, выход регистра поступающий на второй вход пятого элемен- адреса команды подключен к выходу уст- та ИЛИ 17, на выходе 27 которого форми- ройства для подключения к щине данных руется сигнал «Неиспр. Активный уровень 55 контролируемой ЭВМ, вход начальной уста- сигнала переполнения счетчика 14 сбоев «Ь. новки устройства подключен к второму входу

Таким образом, устройство позволяет так- первого элемента И и первому входу второ- же распознавать устойчивый отказ контро- го элемента И, выход первого элемента И

вания контролируемой ЭВМ, информационные входы дешифратора адреса и регистра адреса команды подключены к входу устройства для подключения к щине адреса кон- тролируемой ЭВМ, выход дешифратора адреса соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом чтения регистра адреса команды, первым входом первого элемента И и счетдостоверности контроля, оно содержит пять элементов ИЛИ, элемент НЕ, дешифратор адреса, регистр адреса команды, ждущий мультивибратор, блок памяти контрольного разряда, причем вход устройства для подключения к выходу начала команды контро- лируемой ЭВМ подключен к первому входу

рого соединен со счетным входом первого счетчика времени и входом записи регистра адреса команды, инверсный выход триггера фиксации сбоев соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, входом сброса пер- вого счетчика времени, первым входом чет- вертого элемента ИЛИ и является выходом устройства для подключения к входу преры-

ны м входом счетчика сбоев, выход которого соединен с первым входом пятого элемен- та ИЛИ, выход которого является выходом неисправности устройства, выход регистра адреса команды подключен к выходу уст- ройства для подключения к щине данных контролируемой ЭВМ, вход начальной уста- новки устройства подключен к второму входу

вания контролируемой ЭВМ, информационные входы дешифратора адреса и регистра адреса команды подключены к входу устройства для подключения к щине адреса кон- тролируемой ЭВМ, выход дешифратора адреса соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом чтения регистра адреса команды, первым входом первого элемента И и счетсоединен с входом запуска ждущего мультивибратора, выход которого соединен с входом сброса второго счетчика времени, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, выход первого счетчика времени соединен с вторым

шл (

ША X Ф донныу

Счит

сброс

РАН

ШЛ ША i X Зрес РАК

ВВод

W

прерыв

/СЯ Прерь/в

Зол

Зап

Счит

сброс Ш

Фиг.З

входом второго элемента И, выход которого соединен с входом сброса счетчика сбоев, вход синхронизации устройства подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика времени.

Ж

X Адрес кот

/xV

У

ФаъЛ

Фиъ. 5

(1- } - номанда

(.- номанда

()-я номанда

rf. Адрес программы обработки прершбаная

г/г Адрес нот

я номанда

( номанда

fc +2)-я НО манда

- - нoмQндп

i-9t номанда

1 я номанда

л(,( команда лере)(.ооа

« Данные ((номан до.

I Выполнение

OCHOdHOLt

программы

прерыбание

Вб/хо9 на команду обработии npepth оанио

Восстановление

6btVUC/}i/n7eJ bHOSO

процесса

дымд из прерываний

Побшорное §д//7ОМе

ние i- /foMOH&t /

L прадолмение (быполнен ил основной программы