УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ДВУХ ЦИФРОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН Советский патент 1968 года по МПК G06F15/16 

Известны системы вычислительных машин, состоящие из нескольких цифровых вычислительных машин (ЦВМ) и устройств их сопряжения.

Предлагаемое устройство отличается тем, что оно содержит триггеры назначения и состояния, выходы которых подключены ко входам дешифраторов каждой цифровой вычислительной машины, выходы триггеров состояния соединены с выходами устройства контроля соответствующей цифровой вычислительной машины, а входы триггеров назначения подсоединены к другим выходам устройства контроля каждой цифровой вычислительной машины. Устройство контроля одной цифровой вычислительной машины соединено с устройством контроля другой цифровой вычислительной машины и со схемами контроля дешифраторов каждой цифровой вычислительной машины, входы которых подключены к дешифраторам.

Устройство состоит из двух дублирующих и взаимоподменяющих друг друга совершенно одинаковых частей, входящих в состав вычислительных комплексов ЦВМ А. и ЦВМ Б.

Соединенные между собой определенным образом эти части образуют устройство переключения двух ЦВМ.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

В его состав входят следующие элементы и узлы: 1, 2, 3, 4 - группа выходных вентилей; 5, 6 - усилители мощности, управляющие выходными вентилями; 7, 8 - усилители мощности, управляющие входными вентилями; 9, 10 - исполнительные триггеры, воспринимающие сигнал переключения и управляющие потенциальными входами выходных вентилей; 11, 12 - исполнительные триггеры, воспринимающие сигнал переключения и управляющие потенциальными входами входных вентилей; 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 - диодные сборки, собирающие сигналы переключения при различных режимах работы вычислительного комплекса (ВК); 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 - выходные вентили-формирователи дешифратора переключений, работающие в I режиме; 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 - выходные вентили-формирователи дешифратора переключений, работающие во II режиме; 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 - выходные вентили-формирователи дешифратора переключений III режима; 45, 46, 47, 48, 49, 50 - выходные вентили-формирователи дешифратора режима работы; 51, 52 - дешифраторы переключений при работе BK в I и II режимах; 53, 54 - дешифраторы переключений при работе BK в III режиме; 55, 56 - дешифраторы режима работы; 57, 58, 59, 60 - триггеры режима работы BK, на которых устанавливается код, определяющий режим работы:

При I режиме срабатывает формирователь 45 или 48, при II режиме - формирователь 46 или 49, при III - формирователь 47 или 50.

Указанный код расшифровывается дешифратором 55 или 56, и с помощью формирователей 45-50 производится опрос соответствующих групп вентилей, связанных с дешифраторами переключений 51 или 53 и 52 или 54, для формирования сигнала переключения.

Код на триггерах 51, 58 может устанавливаться как вручную с помощью переключателя режимов 61 или 62, так и автоматически по специальным командам переключения режимов по шинам 63 или 64; триггеры 65-68 определяют функциональное назначение данного комплекта ЦВМ в вычислительном комплексе - рабочем или резервном.

Состояние ЦВМ определяют триггеры 69-72; «нуль» - ЦВМ исправная; «единица» - ЦВМ неисправная.

Для того чтобы обе части устройства переключения не зависели одна от другой и могли заменять одна другую при неисправности в одной из частей, триггеры задублированы и размещены в ЦВМ А и ЦВМ Б.

Например, триггеры 67 и 72 характеризуют функциональное назначение и состояние исправности ЦВМ А и размещены в ЦВМ А, а триггеры 65 и 70 полностью повторяют информацию триггеров 67 и 72, но территориально размещены в ЦВМ Б. Точно так же триггеры 71 и 68 полностью повторяют информацию, содержащуюся в триггерах 69, но размещены в ЦВМ А.

Входные цепи триггеров 65 и 70 аналогичны входным цепям триггеров 67 и 72, а входные цепи триггеров 71 и 68 аналогичны входным цепям триггеров 69 и 66.

Триггеры 65-72 в обеих частях устройства управляют дешифраторами переключении в I, II и III режимах. Вентили-формирователи 73 и 74, управляемые по потенциальному входу от нулевого выхода триггеров 66 и 67, предназначены для управления подачей импульса опроса формирователей 45-50. Импульс с выхода одного из указанных вентилей проходит через один из вентилей, управляемых дешифраторами 51, 53 или 52, 54 и поступает на подтверждение состояний исполнительных триггеров 9-12.

На импульсный вход вентилей 73 и 74 подается сигнал исправности данной ЦВМ, но на выход этот сигнал проходит только в одном вентиле, в том, который входит в рабочую ЦВМ, так как этот вентиль оказывается открытым по потенциальному входу (нуль триггера 66 или 67 означает, что данная ЦВМ рабочая).

Центральная часть устройства контроля ЦВМ - блоки 75 и 76 - служит для фиксации сбоев, отказов и выдачи в устройство переключения следующих сигналов: 77, 78 - исправности ЦВМ, подаваемых из рабочей машины в резервную и наоборот, а также подтверждения состояний триггеров 65-72; 79 - сигнал неисправности ЦВМ А, подаваемый на установку единицы триггеров 70 и 72; 80 - сигнал снятия исправности ЦВМ А (неисправность ЦВМ А), подаваемый в ЦВМ Б на установку нуля триггеров 69 и 71; 81 - сигнал неисправности ЦВМ Б, подаваемый на установку единицы триггеров 66 и 68; 82 - сигнал снятия исправности ЦВМ Б (неисправность ЦВМ Б), подаваемый в ЦВМ А на установку нуля триггеров 65 и 67. Эти сигналы являются входной информацией для устройства переключения.

Схемы 83, 84 контроля работы дешифраторов переключений и режима работы 51-56 повышают надежность работы дешифраторов на основе использования свойств систематических (n, d)-кодов.

Схема контроля состоит из контрольных триггеров, в которые записывается сумма по модулю 2 от информационных триггеров 65-72 и 57-60 и комбинационных сверток по модулю 2. Опрос этих сверток и запись в контрольные триггеры суммы по модулю 2 производится перед началом работы от генераторов одиночных импульсов 85 и 86 при нажатии на кнопку 87 или 88, расположенную на пульте управления ЦВМ, а в автоматическом режиме задержанными на линиях задержки 89 и 90 импульсами 80 и 82, поступающими по шинам.

Сигнал 91 неисправности части устройства переключения, размещенной в ЦВМ А, подается из схемы контроля 84 в блок 75 фиксации сбоев ЦВМ.

Сигнал 92 неисправности части устройства переключения, размещенной в ЦВМ Б, поступает из схемы контроля 83 в блок 76 фиксации сбоев ЦВМ А.

Сигнал 93 разрешает проход импульсам через вентиль 74 на подтверждение состояний исполнительных триггеров в случае неисправности части устройства переключения ЦВМ Б, которая является рабочей, т.е. этим сигналом осуществляется подмена неисправной части устройства переключения, расположенной в ЦВМ Б, исправной частью, расположенной в ЦВМ А.

Сигнал 94 разрешает проход импульсам через вентиль 73 на подтверждение состояний исполнительных триггеров в случае неисправности части устройства переключения ЦВМ А, которая в данный момент является рабочей.

Вентили-формирователи 95, 96, управляемые по потенциальным входам от переключателей режимов 61 и 62, предназначены для установки триггеров 57, 58 и 59, 60 в состояние, соответствующее определенному режиму.

Импульсные сигналы на вентили 95 и 96 подаются от генераторов 85 или 86.

Электрически связанные между собой переключатели режимов работы 61 и 62 расположены на пульте управления и предназначены для установки одного из трех режимов работы. При установке переключателя 62 на пульте ЦВМ А, например, в I режим разрешающие потенциалы для прохода импульса от вентиля 96 подаются на триггеры 59, 60 и 57, 58. При нажатии на кнопку 88 эти триггеры устанавливаются в одинаковое состояние, определяемое данным режимом работы. Точно так же можно устанавливать режим работы с пульта ЦВМ Б с помощью переключателя 61 и кнопки 87.

По шинам 97 и 98 информация поступает на выходные вентили 1 и 2; по шинам 99 и 100 - на входные вентили 3 и 4.

Работу устройства переключения в динамике рассмотрим применительно к трем режимам, которые могут быть реализованы в вычислительном комплексе.

I - режим параллельной и синхронной работы двух ЦВМ, т.е. обе машины решают одну и ту же задачу, для чего по входу обе машины получают информацию, но на выход в систему управления информация поступает только из одной машины, которая считается в этом случае рабочей, а вторая - резервной;

II - режим горячего резерва, в котором одна машина работает и решает задачу управления, а резервная машина контролируется тестами;

III - режим параллельной работы двух машин по разным задачам, т.е. обе машины получают входную информацию и выдают управляющие сигналы в систему управления. В этом режиме достигается максимальная производительность вычислительного комплекса.

Рассмотрим взаимодействие узлов устройства в I режиме при условии, что обе машины исправны. В этом случае сигнал исправности ЦВМ А, выдаваемый из блока фиксации сбоев 76 в ЦВМ Б, а именно в блок фиксации сбоев 75, поступает также на подтверждение состояния триггеров 67, 72, 65, 70 и на импульсный вход вентиля 74. Так как этот вентиль по потенциальному входу управляется с выхода нуля триггера 67, который в данном случае находится в состоянии нуля (ЦВМ А - рабочая), то импульсы исправности, подаваемые синхронно с серией главных импульсов (ГИ), пройдут через этот вентиль и поступят на опрос вентилей 48, 49 и 50, управляемых от дешифратора режимов работы 56.

В этом случае по потенциальному входу будет открыт вентиль 48. Импульс, пройдя через вентиль 48, поступит на опрос группы вентилей 25-28, управляемых дешифратором переключений 52.

Открытым окажется вентиль 25, с которого импульс поступит на сборки 18, 20, 16 и 13, установит триггеры 10, 11 и 12 в состояние «единица», а триггер 9 в «нуль», обеспечив тем самым подачу разрешающих потенциалов на группы вентилей 2, 3, 4 и запрещающего низкого потенциала на группу выходных вентилей 1. Таким образом, импульс подтверждения с шины 78 проходит по цепочке: вентиль 74 - вентиль 48 - вентиль 25 - сборки 18, 20, 16, 13, исполнительные триггеры 9-12, управляющие входными-выходными группами вентилей. Вентиль 73 закрыт, т.е. триггер 69 находится в состоянии «единица».

Для переключения ЦВМ А из рабочего состояния в резервное, а ЦВМ Б в рабочее состояние при условии, что обе ЦВМ исправны, необходимо нажать кнопку 87 на пульте управления ЦВМ Б. При этом импульс от генератора одиночных импульсов 85 установит триггеры 69 и 71 в состояние «нуль» подтвердит нулевое состояние триггеров исправности 66, 72 и 68, 70, а триггеры 67 и 65 установит в состояние «единица». При этом вентиль 74 закрывается, а вентиль 73 оказывается открытым, и импульс с шины 77 проходит по цепочке открытых вентилей 73, 45 и 22 (вентиль 22 управляется дешифратором переключений 51), поступает на сборки 14, 16, 17 и 20, устанавливая исполнительные триггеры 9, 11 и 12 в состояние «единица», а триггер 10 в состояние «нуль». В дальнейшем эти состояния триггеров подтверждаются с частотой следования импульсов исправности по шине 77. При этом группы входных вентилей 3 и 4 и группа выходных вентилей 1 открыты, а группа выходных вентилей 2 - закрыта.

Таким образом, при исправности обеих ЦВМ подтверждение состояний исполнительных триггеров всегда производится от рабочей ЦВМ.

Рассмотрим режим, когда ЦВМ Б - резервная, а ЦВМ А - рабочая и вышла из строя.

В этом случае из центральной части устройства контроля - блока фиксации сбоев 76 ЦВМ А подается сигнал неисправности этой машины, который устанавливает триггеры 72 и 70 и в состояние «единица», т.е. в состояние неисправности. Одновременно с этим периодическая подача в ЦВМ Б, а также на подтверждение состояний триггеров 67, 72, 65, 70 и на вход вентиля 74 по шине 77 сигнала исправности ЦВМ А прекращается.

В результате в блоке фиксации сбоев 75 ЦВМ Б вырабатывается сигнал снятия исправности ЦВМ А, который поступает на установку триггеров 69 и 71 в «нуль».

Триггер 69 устанавливается в «нуль», сигнализируя о том, что ЦВМ Б из резервного переведена в рабочее состояние. При этом открывается по потенциальному входу вентиль 73, и импульсы исправности ЦВМ Б, поступавшие ранее из блока 75 по шине 77 на подтверждение состояний «единица» триггеров 69, 71 и «нуль» триггеров 66, 68, теперь будут подтверждать состояние «нуль» всех этих триггеров и, кроме того, импульсы исправности получают возможность проходить через вентиль 73.

С выхода вентиля 73 первый же импульс поступит на опрос вентилей 45, 46 и 47, управляемых дешифратором режима работы 55, и пройдет через открытый в I режиме вентиль 45. С выхода вентиля 45 первый импульс опросит группу вентилей 21, 22, 23 и 24, управляемых дешифратором переключений 51, но пройдет только через вентиль 23, открытый кодом 0001, зафиксированным на триггерах 69, 66, 65 и 70. С выхода вентиля 23 первый импульс, пройдя через сборки 14, 16, 17, 19, установит исполнительные триггеры 9 и 11 в состояние «единица», а триггеры 10 и 12 в состояние «нуль», открыв тем самым входные и выходные вентили 3 и 1 ЦВМ Б и закрыв вентили 4 и 2 ЦВМ А.

Последующие импульсы, проходящие по цепочке вентиль 73 - вентиль 45 - вентиль 23, будут подтверждать состояние исполнительных триггеров 9, 11, 10 и 12.

При выходе из строя ЦВМ Б (в это время она была в резерве) из блока фиксации сбоев 75 по шине 81 выдается сигнал неисправности, устанавливающий триггеры 66 и 68 в состояние «единица». Одновременно выдача по шине 77 сигнала исправности в ЦВМ А и на подтверждение состояний триггеров 66, 69, 68 и 71 прекращается.

В блоке 76 ЦВМ А вырабатывается сигнал снятия исправности от резервной ЦВМ, который поступает по шине 82 и подтверждает состояние нуля триггеров 67 и 65. При этом по-прежнему импульсы исправности ЦВМ А будут проходить через открытый вентиль 74. С выхода вентиля 74 первый импульс, пройдя, через открытый теперь вентиль 28 и сборки 18, 20 и 15, 13, установит исполнительные триггеры 10, 12 в состояние «единица», а 9, 11 - в состояние «нуль». При этом входные 3 и выходные 1 вентили будут закрыты, а вентили 2 и 4 - открыты.

Последующие импульсы исправности с выхода вентиля 74 будут подтверждать указанные состояния исполнительных триггеров.

Таким образом, общий принцип, заложенный при построении устройства переключения, состоит в том, что в случае выхода одной из ЦВМ (рабочей или резервной) переключение всегда осуществляется от исправной ЦВМ.

Во II и III режимах устройство переключения будет работать так же, как в I режиме.

Устройство для переключения двух цифровых вычислительных машин, одна из которых резервная, содержащее контрольное устройство, дешифраторы, схемы «И» и «ИЛИ», отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности переключения, оно содержит триггеры назначения и состояния, выходы которых подключены ко входам дешифраторов каждой цифровой вычислительной машины, выходы триггеров состояния соединены с выходами устройства контроля соответствующей цифровой вычислительной машины, а входы триггеров назначения подсоединены к другим выходам устройства контроля каждой цифровой вычислительной машины, устройство контроля одной цифровой вычислительной машины, соединено с устройством контроля другой цифровой вычислительной машины и со схемами контроля дешифраторов каждой цифровой вычислительной машины, входы которых подключены к дешифраторам.