Система коммутации Советский патент 1988 года по МПК G06F11/07 

(Л С

(а

О СО

о

фиг.1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении систем обмена информацией между ЭВМ или между модулями многопроцессорных комплексов„

Целью изобретения является восстановление связности системы при отказе информационных шин,

На фиг, 1 представлена структур- ная схема системы коммутации на фиг.2-6-соответственно схемы устройства управления обменом, коммутатора, блока контроля и восстановления, селектора и диаграммы работы системы в режиме восстановления.

Система коммутации (фиг. 1) содержит М коммутаторов 1, соединенных межд,у собой и с N абонентами 2 информационными шинами 3. Устройства 4 управления обменом соединены с коммутаторами 1 линиями 5 зшравления, число Р которых равно количеству информационных шин. Линия 6 опроса последовательно проходит через все устройства 4 управления обменом и образует кольцо, в разрьш которого включена схема 7 начального запуска. На йходе абонентов 2 в разрыв информационных шин 3 включень блоки 8 контроля и восстановления,соединенные с абонентами 2 линиями 9 запрета. Каждая адресная шина 10 соединяет абонент 2 с соответствующим устройством 4 управления обменом.

Назначение устройств и связей следующее . Коммутаторы 1 по сигналам на линиях 5 управления обеспечивают соединение информационных шин 3, последовательность которых позволяет абонентам 2 производить обмен данными. Устройства 4 управления обменом в соответствии с адресом, установленным на адресной пгане 10 абонентом-инициатором 2, обеспечивают возбуждение определенных линий 5 управления для переключения маршрута к абоненту-адресату. Захват маршрута возможен лишь после установления на определенных линиях 5 управления сигналов Единица. Для: исключения конфликтов между разными устройствами 4 управления обменом захват разрешается в момент воздействия на устройство 4 импульса циркулирующего в линии 6 опроса. Схема 7 начального запуска, содержащая одновибратор, подключенный к входу элемента ИЛИ, который включен в разрыв линии 6 опроса, позволяет сформи

0

5

0 5

0

5

0

5

ровать этот импульс при включении системы коммутации. Каждый блок 8 контроля и восстановления предназначен для обнаружения отказа информа-, ционной шины 3, входящей в маршрут, и определения номера отказавшей линии, В состав линий каждой информационной шины 3 введена резервная линия, которая включается вместо отказавшей - на время обмена. Кроме того, блоки 8 контроля и восстановления выдачей сигналов на линии 9 запрета обеспечивают блокировку обмена по маршруту на время восстановления. По окончании обмена по маршруту, в котором было проведено восстановление, блоки 8 контроля и восстановления обеспечивают возврат в исходное состояние - отключают резервную линию.

Устройство 4 управления обменом (фиг, 2) содержит, элемент 11 ИЛИ, память 12 маршрутов, схему 13 сравнения, элемент 14 И, триггер 15, группу элементов 16 И, элемент 17 задержки .

Назначение блоков и связей следующее. Память 12 маршрутов хранит коды маршрутов от данного абонента, например, 2 ко всем остальным абонентам. Еидиница.в Р-й позиции К-й ячейки означает, что информационные шины З и 3 входят в машрут от абонента 2 к абоненту 2 . Например (фиг. 1): в ячейке 2 памяти 12 маршрутов в устройстве 4 управления обменом единицы содержатся в позициях с номерами 1, 4, 5, т.е. в маршрут от абонента 2 к абоненту 2 входят информационные шины 3 и 3 , 3 и 3 , 3 и 3 ° . Обращение к памяти 12 маршрутов производится в соответствии с адресом абонента-адресата, вьщавае- мым абонентом-инициатором по адресной шине 10 и удерживаемым в течение об мена. Элемент 11 ИЛИ при поступлении адресата вырабатывает сигнал, вызывающий срабатьшание устройства 4. Схема 13 сравнения определяет возможность захвата маршрута. Она содержит элементы И, входы каяздого из которых подключены к информационному выходу памяти 12 маршрутов и к соответствующей линии 5 управления, а выходы объединены элементом ИПИ-НЕ, выход которого есть выход схемы 13.

Возможность захвата маршрута выявляется сравнением кода маршрута с . состоянием линий 5, отражающих занятость соответствующих пар шин 3. Единица на выходе схемы 13 сравнения появляется, если на выходе всех элементов И нуль. Такое состояние возможно когда пара шин 3, входящая в маршрут свободна (нуль на соответствующей линии 5) либо пара шин 3, пусть даже занятая, не входит в маршрут (нуль на соответствуклцей линии выхода памяти 12 маршрутов).

Триггер 15 обеспечивает захват маршрута выдачей разрешающего сигнала на вход группы 16 элементов И. Тем самым на линии 5 управления пропускается код маршрута, что позволяет произвести необходимые соединения в коммутаторах 1.

Яахват осуществляется при выполнении следующих условий; наличие адреса на адресной шине 10, разрешение от схемы 13 сравнения и поступление импульса по линии 6 опроса - тогда сработает элемент 14 И.

Элемент 17 задержки предназначен для задержки сигнала в линии 6 опроса на время, достаточное для установления соединения.

Коммутатор 1 (фиг. 3) содержит элементы 18 И и элементы 19 И-ИЛИ. Элементы 18 И вырабатывают управляющие воздействия на коммутирующие элементы 19 И-ИЛИ. К входам каждого элемента 18 И попарно подключены линии 5 управления. Каждой линии 5 сопос-. тавлена пара параллельных информационных шин 3, предназначенных для передачи информации между двумя коммутаторами 1 в противоположных на1

правлениях. Например, линия 5 соотл 1 J 2 1C

ветствует паре шин: 3 и 3 . При необходимости соединить две пары шин 3 следует возбудить две линии 5 управления, которые сопоставлены каждой паре.

Выход элемента 18 И управляет коммутацией двух пар информационных щин 3. Связи выхода каждого элемента 18 И через инверторы с входами других элементов 18 И необходимы для того, чтобы после установления коммутатором 1 соединения между парами шин 3 исключить подключение к ним новых инфор- мационньк шин 3 в том же коммутаторе в случае возбуждения других линий 5 управления.

Блок 8 контроля и восстановления (фиг. 4) содержит первый формирова

тель 20 типульсов сброса и регистр 21, элемент 22 задержки, формирователь 23 тестовых воздействий, подключенный входом к сигнальной линии 24, - счетчик 25, мультипликатор 26, подключенный выходом к резервной линии 27, селектор 28, блок элементов 29 ИПИ, элемент 30 1-ШН, узлы контроля 31 и 32 синхронизации, группу элементов 33 И.

Назначение узлов и связей следующее. Узел 31 контроля представлят собой сумматор по модулю два. Он контролирует правильность принимаемой информации с использованием признака нечетности, которьп передается по отдельной линии, входящей в состав информационной шины. В случае отказа

одной из линий информационной шины 3 (отказ типа Константа нуль либо Константа единица) узел 31 контроля обеспечит переход пары блоков 8, находящихся на одном маршруте, в режим восстановления.

Узел 32 синхронизации управляет восстановлением и формирует сигналы последовательно на первом, втором и третьем выходах. Он содержит триггер, вход которого является входом узла 32, а выход - его первым выходом и подключен к цепи из формирователя и двух элементов задержки. Формирователь йыделяет передний фронт сигнала. Выходы элементов задержки являются вторым и третьим выходами узла 32, кроме этог о, последний выход соединен с установочным в нуль входом триггера. Длительность задержки определяется временем распространения сигналов между парой блоков 8.

Счетчик 25 предназначен для формирования номера отказавшей линии в шине 3 по результатам тестовых воздействий. Его установочные в единицу и в нуль входы соединены соответственно с линиями информационной шины 3 и с выходом формирователя 20, срабатывающего по заднему фронту сигнала.Первый и второй выходы узла 32 синхронизации подключены соответственно к входам синхронизации и к счетным входам триггеров регистра 25. Последняя связь позволяет реализовать в регистре операцию сложение по модулю два с единицей, т.е. инвертировать содержимое каждого триггера в регистре 25. С выходов счетчика 25 но

51

мер отказавгцей линии по сигналу на третьем выходе узла 32 синхронизации передается через группу 33 элементов И и г-рупну 29 элементов ИЛИ на шину 3 и далее в регистр 21 второго блока 8 контроля и восстановления, ко- торьй находится на том же маршруте, что и рассматриваемый блок 8. Синхронизируемые входы D-триггеров ре- гистра 2 подключены к информационной шине 3j установочные в нуль входы - к выходу формирователя 20, а вход синхронизации - к выходу элемента 22 задержки, который задерживает импульс с выхода формирователя 23 до конца восстановления. При возбуждении сигнальной линии .24 формировател 23 обеспечивает выдачу на шину 3 через группу 29 элементов ИЛН тестово- го воздействия Все единицы, а затем - тестового воздействия Все нули. Элемент 30 ИЛИ формирует для абонента 2 сигнал запрета обмена на время восстановления.

Мультиплексор 26 и селектор 28, управляем1|1е регистрами 21 и 25 соответственно в разных блоках 8 пары, находящейся на одном маршруте, обеспечивают включение резервной линии вместо отказавшей в информационной шине 3. Мультиплексор 26 содержит двухвходовые элементы И, объединенные элементом ИЛИ, выход которого есть выход мультиплексора. Один вход каждого элемента И подключен к одной линии шнны 3, а второй вход - к выходу соответствующего триггера регистра 21 .

Селектор 28 (фиг. 5) содержит элементы 34 И-ИЛИ по числу информационных линий в шине 3, К первым входам элементов И каждой пары, объединенной элементом ИЛИ, подключены соответственно линия информационной шины 3 и резервная линия 27, а ко вторым входам - через инвертор и непосредственно - выход триггера регистра 25

Система коммутации функционирует следукйцим образом. После включения устанавливаются в нуль регистр 21, счетчик 25 и триггеры в узлах синхронизации в блоках 8 контроля и восстановления, триггеры 15 в устройствах 4 управления обменом. Это осуществляется сигналом начальной установки, подаваемым на входы установки в нуль всех элементов памяти, В памяти 12 маршрутов .каждого устройства

0

5

Q

5

0

5

0

716

4 управления обменом содержатся коды маршруток между абонентами 2. Схемой 7 началыюго запуска формируется сигнал, который начинает циркулировать по линии 6 опроса.

Абонент-инициатор при необходимости произвести обмен с абонентом-адресатом выдает адрес последнего по адресной шине 10 в смежное устройство 4 управления обменом и удерживает его до конца обмена данным. По адресу из памяти 12 считывается код маршрута, В схеме 13 сравнения проверяется условие - свободны ли все информационные шины 3, входящие в маршрут. С приходом импульса по линии 6 опроса при выполнении условия устанавливается в единицу, триггер 15, разрешающий выдачу на линии 5 управления кода маршрута. Возбуждение определенных линий 5 вызывает соединение коммутаторами 1 информационных шин, входящих в маршрут. Абоненты 2 выполняют обмен данными, после чего абонент- инициатор снимает адрес с адресной шины 10. На выходе элемента 11 ШИ появляется нуль,, устанавливаюп ий в состояние нуль триггер 15. Тем самьгм запрещается выдача кода маршрута на линии 5 управления. Коммутаторы 1 разрушают установленное соединение.

При отказе одной из линий информационной шины 3 сработает узел 31 контроля в блоке 8 контроля и восстановления, после чего на первом выходе узла 32 появится потенциальный сигнал, свидетельствующий о режиме восстановления (фиг. 6). Этот сигнал возбуждает входы синхронизации регистра 25, сигнальную линию 24 и обеспечивает запрет обмена между парой абонентов на время восстановления. Во втором блоке 8 контроля и восстановления, находящемся на том же маршруте, срабатывает формирователь 23, что обеспечит выдачу тестового воздействия Все единицы по всем линиям информационной шины 3 в сторону блока 8, зафиксировавшего ее отказ. Спустя время, достаточное для фиксации результатов теста в регистре 25 первого блока 8 и инвертирования в нем информации по сигналу на втором выходе узла 32, во втором блоке 8 формирователь 23 выдает тест Все нули, т.е. сигналы Нуль по всем линиям шины 3. Результаты и этого теста фиксируются в регистре 25

первого блока 8. Указанная последовательность действий позволяет зафиксировать в этом регистре 25 позиционный код HOMeDa отказавшей линии.

В таблице представлено состояние регистра 25 в случае отказов линии номер 2 в шине 3. Как следует из таблицы, и в случае отказа типа Константа единица в счетчике 25 в конц процесса восстановления образуется единица в позиции, номер которой соответствует номеру отказавшей линии. Этот позиционный код передается в регистр 21 второго блока 8 (через группы 33 элементов И и 29 элементов ИЛИ и далее по исправной шине 3), В результате селектор 28 в первом блоке 8 и мультиплексор 26 во втором блоке 8 одновременно включают вместо отказавшей линии резервную линию 27. Процесс восстановления закончен. Снимается сигнал с линии 24,и пропадает запрет обмена на линиях 9. Поскольку соединение ,в коммутаторах 1 не разрушено, то абоненты возобновляют обмен без потери времени на повторное про- ключение маршрута.

По завершении обмена сигналом с выхода формирователя 20 устанавливается в нуль регистр 21 и счетчик 25, чем восстанавливается исходное состояние .блоков 8 и становится возможным обмен по другим маршрутам. Если в некоторой шине другого маршрута также откажет линия, то аналогично будет произведено восстановление. Поэтому система восстанавливает связность в случае одиночного отказа в любом из маршрутов.

Формула изобретения

1. Система коммутации, содержащая М коммутаторов, N устройств управления обменом, схему начального запуска и N блоков контроля и восстановления, информационные входы-выходы группы коммутаторов соединены между собой через информационные шины, адресный вход К-го устройства управления обменом (К I,..., N) является К-м адресным выходом системы, вход опроса первого устройства управления обменом подключен к выходу схемы начального запуска, вход перезапуска которой соединен с выходом опроса N-ro устройства управления обменом, выход опроса а-го устройства управ

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ления обменом (а 1,..., N-I) соединен с входом опроса (а+)-го устройства управления обменом, нходы-ныхо- ды управления всех устройств управления обменом подключены к входам управления всех коммутаторов, отличающаяся тем, что, с целью восстановления связности системы при отказе информационных шин, первый ин- формагшонный выход и второй информа- ционньй вход К-го блока контроля и восстановления образуют К-й информационный вход-выход системы, первый информационны вход и второй информационный выход К-го блока контроля и восстановления соединены с информационными выходом и входом К-го коммутатора, входы управления всех блоков контроля и восстановления подключены к входам-выходам управления всех устройств управления обменом, а выход запрета обмена К-го блока контроля и восстановления является К-м выходом запрета обмена системы.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок контроля и восстановления содержит формирователь импульсов сброса, формирователь тестовых воздействий, регистр, счетчик, элемент задержки, мультиплексор, селектор, элемент ИШ, блок элементов ИЛИ, узел синхронизации, узел контроля и группу элементов И, причем первый информационный вход блока подключен к информационным входам регистра, счетчика и селектора, а разряд признака сбоя первого информационного входа блока соединен с входом формирователя тестовых воздействий и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход селектора подключен к входу узла контроля и первому информационному выходу блока, второй информационный вход блока подключен к информационному входу мультиплексора и к первому входу блока элементов ИЛИ, узла контроля соединен с входом запуска узла синхронизации, первый выход которого подключен к входу синхронизации счетчика, к второму входу первого элемента ИЛИ и к разряду признака сбоя второго информационного вькода блока, выход мультиплексора соединен с разрядом резервирования второго информационного выхода блока, выход блока элементов ЮТИ соединен с вторым информационным выходом блока, вход, управления блока

91

подключен к входу формирователя импульсов сброса, выход которого соединен с входами сброса регистра и счетчика, выход первого элемента ИЛИ соединен с выходом запрета обмена блока, второй выход узла синхронизации подключен к счетным входам счетчика, выходы которого соединены с управляющими входами и с первьми входами элементов И группы, третий

0307110

выход узла синхронизации соединен с вторыми входами элементов И группы, выходы КОТОРЫХ -подключены к разрядам второго блока элементов ИЛИ, выход формирователя тестовых воздействий соединен с третьим входом блока элементов ИЛИ и через элемент задержки с входом синхронизации регистра, вы- Q ход которого подключен к управляющему входу мультиплексора.

Изобретение относится к области вычислительной техники, решает задачу ускорения восстановления работоспособности при отказе информационных шин и содержит коммутаторы 1, соединенные между собой и с абонентами 2 информационными шинами 3, устройства 4 управления обменом, связанные между собой линией опроса, а с коммутаторами 1 - линиями управления. Сущность изобретения состоит во введении блоков 8 контроля и восстановления, включённых в разрыв информационных шин мекду коммутаторами 1 и абонентами 2, соединенных с абонентами линиями запрета и подключенных к линиям управления. 1 з.п. ф-лы, 6 ИИ., 1 табл.

А. Отказ типа Константа нуль

2i; Инверсия (по сигналу на счетных входах)

Б. Отказ типа Константа единица

1 1

О О О

000

1 1

О О

000

000

Фиг.З

Риг.

.

ь9иа. 5 uffctnuJ отнаке

oeefTMfM« f MuefJ0fif t )

П :.

П-.

второй 8/грмв

П-.