Устройство для синхронизации многомашинных комплексов Советский патент 1991 года по МПК G06F1/04 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля, в системах управления технологическими процессами, в частности, в многомашинных комплексах (ММК) для синхронизации работы n (,,..N) ЭВМ, каждая из которых управляет отдельной подсистемой контроля или управления и выполняет программы, имеющие i контрольных точек (остановов) ,...), причем синхронизация состоит в одновременном начале выполнения всеми n ЭВМ 1-х фрагментов программ (с 1-х контрольных точек) после того, как все 1-1 фрагменты программ уже выполнены.

Синхронизация работ в ММК, состоящем из одной центральной ЭВМ и периферийных ЭВМ может выполняться различными способами.

Первый (синхронный) способ ориентирован на применение центрального генератора-синхронизатора работ, формирующего на своем выходе сетку частот, по которой производится синхронизация всех устройств в ММК.

Вариантом этого подхода может служить применение N генераторов (генератор возле каждой ЭВМ); функции центрального устройства в этом случае будут состоять в периодической коррекции частот генераторов и устранении их рассогласования.

Недостатками этого подхода являются сложности увязки тактовой сетки генератора (N генераторов) и реального вычислительно-управляющего процесса в ММК (каждая ЭВМ в ММК, управляющая своей подсистемой, контролирует определенный набор параметров объекта контроля (ОК) и имеет стохастически изменяющиеся по времени длительности реализации I фрагментов программ контроля), отсутствие обратной связи (по выполнению работ) от N периферийных ЭВМ на центральное устройство синхронизации.

Второй (асинхронный) способ характеризуется тем, что синхросигналы, координирующие работу n периферийных ЭВМ, вырабатываются на основе анализа логических условий, которые устанавливаются между ЭВМ в любой текущий момент времени, а сама синхронизация выполняется при достижении очередной контрольной точки всеми ЭВМ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для выработки сигналов, содержащее два блока постоянной-памяти, регистр, две группы элементов И, группу элементов ИЛИ, триггер, элемент И, элемент ИЛИ, вход запуска устройства, вход останова устройства и связи.

Устройство позволяет формировать циклически повторяющуюся последовательность наборов синхросигналов, прекращать выдачу последовательности и возобновлять ее с произвольного места.

Недостатком известного устройства являются отсутствие обратной связи от синх0 ронизируемых устройств о завершении очередного этапа их функционирования, что важно в случае, если заранее невозможно определить длительность выполнения отдельного этапа; отсутствует также возмож5 ность оперативного диспетчирования процессом запуска (останова) машины в многомашинном комплексе.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем

0 обеспечения обратной связи от ММК, а также оперативного диспетчирования процессом запуска (останова) машин комплекса.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для синхронизации многома5 шинных комплексов, содержащее два блока постоянной памяти, регистр, две группы элементов И, группу элементов ИЛИ, триггер, элемент И и элемент ИЛИ, причем выходы первого блока постоянной памяти с

0 первого по N-й (где N - число машин многомашинного комплекса), соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих эле5 ментов ИЛИ первой группы, выходы которых соединены с группой установочных входов регистра, входы запуска и останова устройства соединены соответственно с единичным и нулевым установочными вхо0 дами триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И, дополнительно введены вторая группа элементов ИЛИ; третья группа элементов И, второй элемент ИЛИ, элемент НЕ, формирователь импуль5 сов, причем выходы второго блока постоянной памяти с первого по N-й соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с группой выходов регистра, вы0 ходы первого блока постоянной памяти с первого по N-й соединены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов

5 ИЛИ второй группы, выходы которых соединены с группой сбросовых входов регистра, вторые входы элементов ИЛИ с первого по N-й первой группы соединены с группой входов запуска устройства, вторые входы элементов ИЛИ с первого по N-й второй

группы соединены с группой входов останова устройства, выходы элементов И второй группы соединены со входами первого элемента ИЛИ, выход которого через элемент НЕ соединен с вторым входом элемента И, выход которого через формирователь импульсов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами элементов И первой группы и является выходом цикла устройства, вход запуска устройства соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, вход останова устройства соединен с вторыми входами элементов И третьей группы, адресные входы первого и второго блоков постоянной памяти соединены соответственно с информационным входом кода запуска (останова) машин устройства и с информационным входом кода контрольных точек.

Для осуществления поставленной цели дополнительно введены вторая группа элементов ИЛИ, третья группа элементов И, первый элемент ИЛИ, элемент НЕ, формирователь импульсов, выход цикла устройства, вход останова устройства, информационный вход кода запуска (останова) машин устройства, информационный вход кода контрольных точек.

Кроме элементов и шин введен ряд дополнительных связей.

Вторая группа элементов ИЛИ предназначена для обеспечения возможности останова отдельных машин при обеспечении оперативного диспетчирования процессом функционирования в ММК не только в ручном режиме, но и от центральной ЭВМ, третья группа элементов И - для обеспечения возможности выборочного (в соответствии с разрешающим сигналом, поступающим от n-й ячейки первого блока памяти) останова n-й машины в ММК.

Первый элемент ИЛИ предназначен для объединения (сложения) сигналов обратной связи об остановах 1 ,...N машин ММК и сигналов о контролируемых на данном шаге функционирования контрольных точках, поступающих от1,...Ы ячеек второго блока памяти. Формирователь импульса предназначен для развязки (по уровню) выходов элементов памяти (триггер, второй блок памяти) и входов регистра, инвертор - для согласования по уровню (логике) сигналов, поступающих на входы элемента И.

Таким образом, только применение всех элементов устройства, позволяет обеспечить обратную связь от синхронизируемых ЭВМ, а также осуществлять оперативное диспетчирование процессом запуска (останова) машин в ММК.

Сущность предлагаемого устройства поясняется структурной схемой.

На чертеже приведена блок-схема устройства для синхронизации ММК. 5Устройство содержит второй блок 1 постоянной памяти, первый блок2 постоянной памяти, регистр 3, первую группу 4 элементов И, вторую группу 5 элементов И, триггер 6, элемент И 7, второй элемент ИЛИ 8, пер10 вую группу 9 элементов ИЛИ, вторую группу 10 элементов ИЛИ, третью группу 11 элементов И, формирователь 12 импульса, инвертор 13, первый элемент ИЛИ 14, вход 15 запуска устройства, вход 16 останова уст5 ройства, информационный вход 17 кода контрольных точек, информационный вход 18 кода запуска (останова) машин устройст- ва, группу 19 входов останова устройства, группу 20 входов запуска устройства, выход

0 21 цикла устройства.

Блок 1 постоянной памяти предназначен для хранения кодов запуска и останова машин ММК на следующий шаг работы, причем в n-ю ячейку блока 1 постоянной памяти

5 записывается сигнал Лог. 1, если на следующем шаге на n-ю машину ММК будет подан сигнал Пуск или Останов, и сигнал Лог. О если оперативное диспетчирование пуском (остановом) n-й машины выполнять0 ся не будет.

Блок 2 постоянной памяти предназначен для хранения кода контрольных точек, причем в n-ю ячейку блока 2 постоянной памяти записывается сигнал Лог. О, если

5 на текущем шаге работы ММК n-я машина не работает и от нее не следует ожидать появления сигнала Останов n-й машины ММК, и сигнал Лог. 1, если n-я машина ММК работает.

0Регистр 3 состоит из п триггеров

(n :T7TN), каждый из которых представляет собою один разряд n-го слова состояния программы (ССП) n-й машины ММК, и предназначен для.запоминания состояния Ра5 бота/останов соответствующей ЭВМ, причем, если n-я ЭВМ находится в состоянии Работа (например, после ручного запуска соответствующей ЭВМ, что осуществляется путем подачи, сигнала Лог. 1 на

0 n-й линии группы входов 20 запуска устройства - нажатием клавиши Вкл на пульте управления ЭВМ), то n-й триггер регистра 3 находится в единичном состоянии.

Первая группа 4 элементов И предназ5 начена для обеспечения возможности выборочного (в соответствии с разрешающим сигналом от n-й ячейки первого блока памяти) запуска n-й машины в ММК, вторая группа 5 элементов И - для обеспечения возможности формирования перезапуска

1....N ЭВМ в ММК, при наличии разрешающих сигналов, поступающих с второго блока 2 постоянной памяти и сигналов останова (Лог. О), поступающих с триггеров регистра 3.

Триггер 6 предназначен для выдачи постоянного сигнала, разрешающего перезапуск машин в ММК в случае, если закончился предыдущий шаг вычислений и все триггеры регистра 3 (кроме замаскированных по выходу второго блока 2) установились в исходное (сброшенное) положение. Элемент И 7 предназначен для перезапуска ЭВМ в ММК при наличии разрешающего сигнала, поступающего от триггера 6. Второй элемент ИЛИ 8 предназначен для запуска ЭВМ в ММК от центральной ЭВМ или их перезапуска при окончании предыдущего шага вычислений.

Первая группа 9 элементов ИЛИ предназначена для организации перезапуска 1....N ЭВМ ММК или их ручного запуска, вторая группа 10 элементов ИЛИ - для организации программного или ручного останова ЭВМ в ММК. Третья группа 11 элементов И предназначена для обеспечения возможности выборочного (в соответствии с разрешающим сигналом, поступающим от n-й ячейки первого блока 1 постоянной памяти) останова n-й машины в ММК

Формирователь 12 импульса предназначен для развязки-(по уровню) выходов элементов памяти (триггер 6, второй блок 2 постоянной памяти) и входов регистра 3. Инвертор 13 предназначен для согласования по уровню (логике) сигналов, поступающих на входы элемента И 7, первый элемент ИЛИ 14 - для объединения (сложения) сигналов обратной связи об остановах 1....N машин в ММК.

Устройство работает следующим образом.

В начале работы из центральной ЭВМ во все N ЭВМ ММК производится запись программ функционирования 1....N ЭВМ, причем каждая n-я программа разделена на фрагменты и содержит i контрольных точек (i-1 ....l).

Далее, из центральной ЭВМ по информационному входу 18 кода запуска (останова) машин устройства в блок 1 постоянной памяти производится запись информационного кода запуска (останова) 1,. .N ЭВМ ММК, после чего на вход 16 останова устройства подается входной импульсный сигнал Останов ММК, который сбрасывает триггер 6 и устанавливает на его выходе сигнал Запрет перезапуска сигнал Останов ММК поступает также на вторые входы 1....N элементов третьей группы 11

элементов И, далее при наличии разрешающих сигналов с выходов блока 1 постоянной памяти - на вторые входы второй групп.ы 10 элементов ИЛИ и далее - на входы сброса

1 ,...N триггеров регистра 3, устанавливая соответствующие разряды ССП 1....N ЭВМ ММК в исходное состояние Останов ММК. Далее выполняется запуск ЭВМ ММК, для чего из центральной ЭВМ на вход 15

0 запуска устройства подается сигнал Запуск ММК, который поступает на установочный вход триггера 6, устанавливая на его выходе сигнал Разрешение перезапуска ММК, сигнал Запуск ММК поступает так5 же на второй вход второго элемента ИЛИ 8, с выхода которого поступает на выход 21 цикла устройства. Кроме того, сигнал с выхода второго элемента ИЛИ 8 поступает на вторые входы 1....N элементов первой груп0 пы 4 элементов И и далее при наличии разрешающих сигналов с выхода блока 1 постоянной памяти - на первые входы 1 ,...N элементов первой группы 9 элементов ИЛИ и далее - на установочные входы 1 ,...N триг5 геров регистра 3, устанавливая соответствующие разряды ССП 1....N ЭВМ ММК в состояние Запуск ММК, после чего 1....N ЭВМ ММК начинают выполнять фрагменты программы от I до i+1-й контрольной точки.

0 В общем случае, длительности i-x фрагментов программ могут быть неодинаковыми, и 1....N ЭВМ ММК будут заканчивать выполнять свои фрагменты программ и выходить на 1+1-е контрольные точки (на останов) в

5 различные моменты времени.

Поскольку запуск всего ММК на очередной этап возможен только после окончания всех программ предыдущего шага, то в блок 1 постоянной памяти записывается код. ко0 торый определяет, какие ЭВМ ММК будут функционировать на следующем шаге, а в блок 2 постоянной памяти по информационному входу 17 кода контрольных точек запи- сывается из центральной ЭВМ код

5 контрольных точек (код функционирующих на текущем шаге ЭВМ), по которому сигналы Лог. 1 поступает на первые входы элементов второй группы 5 элементов И по вторым входам которых (с выхода триггеров

0 регистра 3) ожидается переключение сигнала Лог. 1 в сигнал Лог. О (окончание работы соответствующей ЭВМ ММК).

После того, как все 1....N ЭВМ закончат работу, на выходе первого элемента ИЛИ 14

5 появляется сигнал Лог. О, который через инвертор 13, элемент И 7 поступает на формирователь 12 импульса, с выхода которого - на первый вход второго элемента ИЛИ 8 и далее - на вторые входы элементов первой группы элементов И 4, причем на первые

входы элементов первой группы 4 элементов И поступает разрешающий сигнал от блока 1 постоянной памяти, выполняя цикл перезапуска 1....N ЭВМ ММК.

Кроме того, с выхода второго элемента ИЛИ 8, сигнал Цикл ММК, поступает на выход 21 цикла устройства и служит сигналом в центральную ЭВМ о том, что необходимо подготовить новые информационные коды уставок для блоков 1 и 2 постоянной памяти для управления перезапуском i+1-x фрагментов программ.

Группа 19 входов останова устройства и группа 20 входов запуска устройства предназначены для выполнения ручного запуска и останова отдельных ЭВМ в ММК.

Предлагаемое решение устройства расширяет функциональные возможности за счет обеспечения обратной.связи от синхронизируемых ЭВМ, обеспечивает возможно- сти оперативного диспетчи рования процессом запуска (останова) машин в ММК и автоматического перезапуска всего ММК в случае программного останова по завершению работ.

Ожидаемый экономический эффект от использования одного предлагаемого устройства заключается в повышении эффективности работы многомашинных управляющих и контрольно-измерительных комплексов и ориентировочно составит 4700 руб. в г.

Формула изобретения Устройство для синхронизации много- машинных комплексов, содержащее два блока постоянной памяти, регистр, две группы элементов И, первую группу элементов ИЛИ, триггер, элемент И и первый элемент ИЛИ, причем выходы с первого по N-й первого блока постоянной памяти (где N- число машин многомашинного комплекса) соединены с первыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы которых соединены с первыми входами со- ответствующих элементов ИЛИ первой группы, выходы которых соединены с группой установочных входов регистра, входы

запуска и останова устройства соединены соответственно с единичным и нулевым установочными входами триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения обратной связи от многомашинного комплекса, а также оперативного диспетчирования процессом запуска (останова) машин комплекса, устройство содержит вторую группу элементов ИЛИ, третью группу элементов И, второй элемент .ИЛИ элемент НЕ, формирователь импульсов, причем выходы с первого по N-й второго блока постоянной памяти соединены с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с группой выходов регистра, с первого по N-й выходы первого блока постоянной памяти соединены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ второй группы, выходы которых соединены, с группой сбросовых входов регистра, вторые входы с первого по N-й элементов ИЛИ первой группы соединены с группой входов запуска устройства, вторые входы с первого по N-й элементов ИЛИ второй группы - с группой входов останова устройства, выходы элементов И второй группы - с входами первого элемента ИЛИ, выход которого через элемент НЕ соединен с вторым входом элемента И, выход которого через формирователь импульсов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами элементов И первой группы и Является выхо-г дом цикла устройства, вход запуска устройства соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, вход останова - с вторыми входами элементов И третьей группы, адресные входы первого и второго блоков постоянной памяти соединены соответственно с информационным входом кода запуска (останова) машин устройства и с информационным входом кода контрольных точек.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля, в системах управления технологическими процессами, в частности в многомашинных комплексах JMMK) для синхронизации работы n() ЭВМ, каждая из которых управляет отдельной подсистемой контроля (управления) и выполняет программы, имеющие контрольных точек (остановов) г; (), причем синхронизация состоит в одновременном начале выполнения всеми ЭВМ i-x фрагментов программ (с i-x контрольных точек) после того, как все 1-1 фрагменты программ уже выполнены. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения обратной связи от синхронизируемых ЭВМ, а также оперативного диспетчи- рования процессом запуска (останова) машин в многомашинном комплексе. Устройство позволяет за счет обеспечения обратных связей от синхронизируемых ЭВМ выполнять синхронизацию (запуск) машин в ММК в случае программных остановов по завершению предыдущих фрагментов программ. Устройство содержит два блока 1 и 2 постоянной памяти, регистр 3, две группы 4 и 5 элементов И, первую группу 9 элементов ИЛИ, триггер 6, элемент И 7, первый элемент ИЛИ 14. Новым в предлагаемом уст ройстве является введение второй группы 10 элементов ИЛИ, третьей группы 11 элементов И, второго элемента ИЛИ 8, элемента НЕ 13, формирователя 12 импульсов. 1 ил. СП с VI о о ел ел ю