Микропрограммное устройство управления с исправлением ошибок Советский патент 1980 года по МПК G06F11/07 

1

Изобретение относится к вычислительной технике,- а именно к устройствам программного и микропрограммного управления повышенной надежности .

Известно микропрограммное устройство управления с исправлением ошибок, содержащее блок операций, блок управления, блок контроля,блок повторения микрокоманд, блок прерывания, блок диагностики, блок сопряжения и регистры 1.

Повышени-е надежности устройства достигается путем исправления случайных ошибок на-основе повторных вычислений.

В устройстве отсутствует возможность повтора нескольких микрокоманд, а вывод о типе ошибки (сбой ИЛИ отказ) производится по результатам ТОЛЬКО одного повтора последней микрокоманды. Вследствие этого все сбои, длительность которых больше .времени дв.ухкратного выполнения микрокоманды, вызовут блокировку текушего выполнени.ч команды и -включение блока диагностики,.

Недос татки устройства - низкие способности устранен-ия сбоя и достоверность различия сбоя от отказа во время работы над основной программой, а также частные прекргиаения работы - текущей программы, что приводит к соответствующему снижению надежности и нерациональным потерям машинного времени.

Известно также микропрограммное

10 устройство управления с исправлением ошибок, сйдержащее память микропрограмм, регистр адреса, регистр микрокоманд, запоминающий регистр адреса повтора, счетчик адреса, схема управления возвратом, устройство обработки данных. Схема контроля и схема передачи 2..

В устройстве отсутствует возможность изменения числа повторений раз20 ЛИЧНЫХ микрокоманд поэтому все.сбои, длительность которых превышает время повторных .выпо.ггнёний шкpoкoмaнд, -вызовут прекращение работы текутдей ми к ро про гр aMNbj.

25 . Недостатки известного устройства - малая исправляющая способность и достоверность различения сбоя от отказа, а также частые прекращения работы основной программы, что так.

30 снижает надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является микропрограммное устройство управления с исправлением ошибок, содержащее арифметико-логический блок,блок управления, блок регистров, память микрокоманд, регистр микрокоманд, регистр адреса микрокоманд, оперативное ЗУ, блок контроля, счетчик сбоев, регистр адреса повтора,входную и выходную магистрали, две группы элементов И 3.

Фиксация отказа в данном устройстве производится одинаково для всех микрокоманд и определяется разрядностью счетчика сбоев. Отсутствует возможность изменить число повторений каких-либо микрокоманд в большую сторону, исходя из реального запаса времени на их обработку, а повторение вычислений осуществляется непосредственно с точки ошибки, При этом сбои, длительность которых превышает время повторных вычисления, будет ложно зафиксированы как отказы и вызовут прекращение выполнения текущей пpoгpaм 1ы, несмотря на наличие в ряде случаев резерва времени, в течение которого можно было бы устранить их влияние.

Недостаток устройства - низкая исправляющая способность и высокая вероятность ложной интерпретации сбоев как отказов, что приводит к соответствующему снижению помехоустойчиЕости и надежности.

5го объясняется тег-., что в качестве критерия различия сбоя от отказ в известных устройствах используется безошибочное выполнение участка M:-iKponporpat-tMH хотя бы один раз на заданном числе повторов, а не на за.данном промежутке времени, При этом не используется резерв времени,который остается в ряде участков микропрограмм даже после фиксированного числа повторов этих участков. В то же время имеется возможность за счет указанного резерва увеличить число повторных вычислений исправлять ошибку и уменьшать вероятность ложной интерпретации сбоев, ка отказов.

Цель изобретения - повышение надежности путем увеличення количества исправляемых случайных ошибок и соответствующего увеличения достоверности различения сбоя от отказа и исправляющей способности микропрограммного устройства и тем самым достигается уменьшение потерь машинного времени на обработку ложных сигналов об отказах.

Цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления с исправлением ошибок, содержащее 6JiOK памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, блок контроля, регистр адреса повтора,

первый, второй и третий элементы И, причем выход регистра адреса соединен со входом блока памяти микрокоманд, выход которого соединен, со входом регистра микрокоманд, выход регистра микрокоманд соединен с перЭыми входами первого и втор.ого элементов И, выход первого элемента И соединен со входом регистра адреса повтора, выход которого соединен с nepBfciM входом третьего элемента И,

0 ВЕэКОд которого соединен с первым входом регистра адреса, первый и второй выходы блока контроля соединены соответственно со вторым входом третьего элемента И, со вторым

5 входом второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом регистра адреса, введены четвертый, ПЯТЫЙ и шестой элементы И, счетчик времени, триггер и блок ассоциатив0ной памяти, причем третий и четвертый выходы блока контроля соединены соответственно с первым входом четвертого и пятого элементов И, первый выход блока ассоциативной пгимяти соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом счетчика времени, выход регистра адреса соединен со входом блока ассоциативной , второй выход которого соединен со

0 вторыми входами четвертого и пятого элементов И, выход четвертого элемента И соединен со вторым входом шестого элемента И, нулевым входом триггера и вторым входом первого элемента И, выход пятого элемента И соединен с единичным входом триггера и вторым входом счетчика времени,первый и второй выход счетчика времени соединены соответственно с третьим входом третьего элемента И, с первым входом блока контроля, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера.

На чертеже приведена схема микропрограммного устройства управления с исправлением ошибок.

Устройство содержит блок 1 памяти микрокоманд) регистр 2 микрокоманд регистр 3 адреса, первый элемент И 4, второй элемент И 5, третий элемент И 6, триггер 7, регистр 8 адреса повтора, ассоциативная память 9, счетчик 10 времени, блок 11 контроля, четвертый элемент И 12, пятый элемент И 13 и шестой элемент И 14.

5

Исходные микропрограммы, хранимые Е блоке 1 памяти микропрограмм, предварительно разбиваются на участки, каждый из которых можно повторить при обнаружении ошибки. Величина

0 повторяемых участков может изменяться от нескольких микрокоманд до целой микропрограммы.

Адрес последней микрокоманды каждого повторяемого участка является признаком, по котором выбирается информация из ассоциативной памяти Выбранная по признаку информация соответствует максимально допустимо му времени обработки следующего пов торяемого участка, Блок .11 контроля осуществлять контроль правильности работы блока памяти микропрограммы и ассоциативной памяти 9. При этом на выходах блока 11 контроля вырабатывгиотся си налы отсутствия и наличия ошибки в блоке 1 памяти микропрограмм (выход 15 и 16 соответственно) и отсутстви и наличия ошибки в ассоциативной памяти 9 (выходы 17 и 18 соотнатственно). При правильной работе основного блока памяти 1 микропрограмм сигнал отсутствия ошибки с вых.ла 15 блока 11 разрешает передачу адреса следующей микрокоманды из регистра 2 микрокоманд через второй элемент И на регистр 3 адреса. Параллельно выполнению последней .микрокоманды каждого повторяемого участка на первом выходе ассоциатив ной памяти 9 появляется управляющий сигнал, свидетельствующий о наличии на ее втором выходе полезной информации, соответствующей допустимому времени обработки следующего повтор мого участка, Если в момент считывания полезно информации ассоциативная память ра ботала правильно, о чем свидетельствует сигнал на выходе 17 блока 11 контроля, то сигнал с выхода четвер того элемента И 12 производит установку в О триггера 7, разрешает передачу адреса начала повторных вы числений из регистра микрокоманд 2 на регистр адреса повтора 8 и начальную установку счетчика 10 време ни, В противном случае (при наличии сигнала ошибки на выходе 18 блока 11 контроля) по сигналу с выхода И пятого элемента производится устано ка в 1 триггера 7 и устанавлива ется нулевой резерв времени в счетчике 10 времени. Таким образом, единичное состояние триггера 7 свидетельствует об исполнении очередного участка.микропрограммы без записи адреса повтора в регистр 8 адреса повтора и без учета времени на его исполнение. Если триггер 7 стоит в О, и при выполнении некоторого участка микропрограммы до того, как будет, исчерпан запас времени на данный участок, зафиксируется ошибка, то по сигналам с выхода 16 блока 11 контроля и с первого выхода счетчик 10 времени производится передача ад са начала данного участка из регист ра 8 адреса повтора через третий элемент И 6 на регистр 3 адреса. Да лее производится повторное выполнение данного участка микропрограммы, при чем может быть снова зафиксирована ошибка, которая повлечет возврат в начало участка. Максимальное число повторений какого-либо участка определяется в предлагаемом устройстве реальным запасом времени на каждый отдельный участок. Повторные вычисления прекращаются, если повторяемый участок выполнится от начала до конца без ошибки,или при наличии сигнала на втором выходе счетчика 10 времени об окончании запаса, времени. Если триггер 7 установлен перед выполнением какого-либо участка в , то при ошибке на этом участке повторные вычисления не производятся. Сигналы с единичного выхода триггера 7 и второго выхода счетчика 10 врем.ени используются блоком 11 контроля при вырабатывании сигнала отказа. Сигнал отказа вьфабатывается в предлагаемом устройстве либо при исчерпании запаса времени на участок, выполняемый при нулевом состоянии триггера 7 либо при появлгнии ошибки на участке, выполняемом при единичном состоянии триггера 7 и нулевом резерве времени. Если при выполнении некоторого участка триггер 7 стоял в , но участок микропрограммы был выполнен до конца без ошибки, то при переходе к следующему повторяемому фрагменту триггер 7 снова устанавливается в и устройство вновь приобретает восстанавливающие свойства. Так как в общем случае запасы времени на обработку различных участков микропрограммы неодинаковы, то дифференцированный учет резервов времени различных участков позволил в предлагаемом устройстве изменять допустимое число повторов при переходе от участка к участку и сделать это число в каждом отдельном случае максимально возможным. При этом число сбоев, ложно зафиксированных как отказы, уменьшится по сравнению с известньми устройствами, следовательно, увеличится исправляющая способность и достоверность различения сбоя от отказа, а также эффективность работы .над текущей программой, так как в предлагаемом устройстве максимально использованы возможности устранзния ошибки без прекращения основной задачи. Следует заметить, что отмеченные выше поло:кительные свойства достигаются 3 пре.г лагаемом vCTpoacTse без снижения производительности основной MHir onporpaM:-, так как информация, ,ео5ходимая для установки счетчика Ерйг.:еки, вь;несена в ассоциативную помощь и считывается параллельно выполнению микропрограммы.

Формула изобретения

Микропрограммное устройство управления с исправлением ошибок, .содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд , блок контроля, .регистр адреса повтора,первый, второй и третий элементы И, причем выход регистра адреса соединен со входом блока памяти микрокоманд, выход которого соединен со входом регистра микрокоманд, выход регистра микрокоманд соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен со входом регистра адреса повтора, выход которого соединен с первым входом третьего элемента п, выход которого соединен с первым входом регистра адреса, первый и второй выходы блока контроля соединены соответственно со вторым входом третьего элемента И, со вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом регистра адреса, отличающееся тем, что с целью повышения надежности, в устройство введены четвертый, пятый и шестой элементы И, счетчик времени триггер и блок ассоциативной памяти.

причем третий и четвертый выходы блока контроля соединены соответственно с первым входом четвертого и пятого элементов И, первый вход блок ассоциативной памяти соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом счетчика времени, выход регистра адрса соединен со входом блока ассоциативной памяти, второй выход которого соединен со вторыми входами четвертого и пятого элементов И, выход четвертого элемента И соединен со вторым входом шестого элемента И, нулевым входом триггера и вторым входом первого элемента И, выход пятого элемента И соединен с единичным входом триггера и вторым входом счетчика времени, первый и второй выход счетчика времени соединены соответственно с третьим входом третьего элемента И, с первым входом блока контроля, второй вход которого соединён с единичным выходом триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторскоесвидетельство СССР № 432502, G Об F 11/00, 15.06.74.

2.Патент Франции О 206589, G 06 F 11/00, 10..

3.Авторское свидетельство СССР 470806, G 06 F il/00, 15.05.75.