Микропрограммное устройство управления с восстановлением при сбоях Советский патент 1982 года по МПК G06F9/22 G06F11/08 

(54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ С ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ПРИ СБОЯХ

1

Изобретение относится к вычислительной техшосе, а именно .к устройствам программного и микропрограммного ущ авлекия повышенной надежности.

Известно устройство обнаружения ошибки и повторного выполнения команды в ИнформашЕонных системах, содержащее локальную память, ПЗУ, регистры адреса и регистры даниых для каждого блока памяти соответственио, регистры А и В, регистры замка, сумматор, регистр очистки адреса, регистр контроля, схемы обнаружения ошибок i . Общими для предлагаемого устройства и известного являются блок постоянной памяти, использу&мый для хранения микропрограммы упра&лешш с регистром адреса и регистром датшх и схемы обнаруженгга ошибки,

В 9ТСМ известном устройстве регистр контроля, соединенный с регистром микрокоманд, выполняет функшоо определения того, -ДОЛЖНО ли в случае ошибки повторное выполнение производиться для одной микрокоманды, для нескольких микро команд или оно невозможно. Установка регистра производится в соответгт-ви с каждой считанной «з ШУ микрокомандой.

Применкетлые средства обнаружения oumбок высокой сложности устройств ие могут с вь(ссжой вероятностью аыявкгь все возможные отклонения в ходе ирогра. мы, или ошибки в хранении я сч1Итыванна информации КЗ гау, в результате которыг. регистр контроля получает веправильную

to информацию. }{епрввильная И(|формаии{7 а регистре контроля делает невоаможкым процесс восстановления системы после сбоя. Повышение надежности -.хранения, считыва тя и передачи иифор шшги, нео&

ts хоцимой для восстановления, потребовало бы в известном устройстве значительных затрат оборудования. Таким образом, н достатком рассматриваемого устройства является ненадежное хранение и формиро

К ванке ииформаиин, ,jIeoбxoдимoй для оргонизации повторных вычислений, а следовательно, ккзкая восстанавливающая способ ность устройства.

Известно микропрограммное устройство управления с восстановлением при сбоях, в состав которого входят ЦВМ, блок контроля, счетчик сбоев, регистр адреса повтора 2.

Общими для рассматриваемого аналога и данного устройства являются блок мик ропрограммного управления (который входит в аналоге в состав ЦВМ) и блок контроля ,

В эти устройства для организации повторных вычислений при ошибке в состав команд ЦВМ введена спешшльная команда, разделяющая соседние повторяемые участки программы. При выполнении этой команды на специальном регистре (или в ОЗУ) запоминается адрес перезапуска, а счетчик сбоев устанавливается в в .исходное положение. Так как фиксация адреса перезапуска производится при вы- полнении основной программы, то пропущенная блоком контроля ошибка в ходе ее вьшолнения может стать причиной неправильной организации -точки перезапуска. Следовательно, недостатком данного устройства является низкая надежность организации точки перезапуска, снюкаюдая восстанавливающую способность устройства. Наиболее близким по технической су№ ности к предлагаемому является микропрограммное устройство управления с восстановлением при сбоях, содерз«шщее микропрограммное ЗУ, регистр адреса, регистр микрокоманд, регистр адреса повтора, схему для подсчета повторов, устройство обработки, блок контроля и счетчик адреса 3. С целью восстановления работы устройства на регистре адреса повтора запоминается адрес начала поворота лений. Запоминание адреса повтора произ водится в определенных местах микропрограммы, на которые указывает специ альный разряд считываемых микрокоманд Следует отметить, что несмотря на наличие блока контроля, часть ошибок в порядке следования микрокоманд, а так же их хранения, считывания и передачи будет не обнаружена. Невыяивленные опги6 ки могут привести к записи неверной И1ь формации в регистр адреса повтора, этому может привести несвоевременное появление сигнала, разрешающего запоминание адреса повтора, либо искажение адреса повтора или записи или хранения на регистре адреса повтора. Это д&лает невозможным процесс восстановления при обнаружении ошибки. Спеаователь но, недостатком рассмотренного устройства является (шзкая надежность хранения и передачи адреса повтора, уменьшающая

вероятность правильного восстановления после сбоя.

Цель изобретения - повышение надежности восстановления работоспособности при ошибке.

Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления с восстановлением при сбоях, содержащее блок памяти микропрограмм регистр адреса, регистр микрокоманд,

блок опроса логических условий, блок ввода логических переменных, блок контроля, первый, второй и третий элементы И и регистр адреса повтора, причем выход регистра адреса соединен с входом jo блока памяти микропрограмм, выход которого соединен с входом регистра микрокоманд, первый и второй выходы регистра микрокоманд соединены соответственно с первыми входами блока опроса логических условий к первого элемента И, выход которого соединен с первым входом регистра адреса,, выход блока ввода лсягических переменвых соединен с вторым входом блока спроса логических условий, выход которого соединен с вторым входом регистра адреса, выход р&гистра -адреса повтора соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с третьим входом регистра адреса, первый и второй выходы блока контроля соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, выход третьего элетлента И соединен с входом регистра адреса повтора, введены блок ассоциативной памяти, регистр состояний, четвертый и пятый, элементы И, причем выход блока ввода лологических переменных соединен с первым входе блока ассоциативной памяти, второй вход которого соединен с выходом регистра адреса повтора, первый выход блока контроля соединен с первым входом четвертого элемента И, третий выход регистра микрокоманд соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первыми входами блока контроля и пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом блока контроля н первым входом третьего элемента И, первый и второй выходы блока ассоциативной памяти соединены соответственно с вторым входом пятого элемента И и с входом регистра состояний, выход которого соединен с вторым входом третьего эпеме та И. На чертеже приведена схема микропрограммного устройства управления с восстановлением при сбоях. В устройство входят блок 1 памяти микропрограмм, регистр 2 адреса, регистр 3 микрокоманд, блок 4 опроса логических условий 4, блок 5 ввода логических переменных, блок б контроля, первый 7, второй 8, третий 9 элементы И, блок 10 ассоциативной памяти, регистр 11 адреса повтора и регистр 12 состояния, четвертый 13 и пятый 14 элементы И. Схема контроля осуществляет контрол работы блока 1 памяти микpi кo r цJ и блока 4 опроса логических условий . При этом на его выходах вырабатываются сигналы отсутствия (выход 15) и наличи (выход 16) ошибки в ходе выполнения микропрограммы. При правильной работе микропрограммнсяо устройства (сигнал на выходе 15 блока 6) адрес следующей микрокоманды передается через первый элемент И 7 и модифицируется с помощью блока 4 опро са логических условий, в зависимости от значения обрабатываемого логического условия. В случае ошибки с целью устранения ее последствий производится перезапуск рабочей микропрограммы с вполне опреде ленных точек - точек перезапуска, определение которых производится заранее. Для предлагаемой реализации в качестве точек перезапуска выступают некоторые микрокоманды, отделяющие один перезапускаемый участок микропрограммы от другого. Следует заметить, что выполнению каждого перезапускаемого участка от начала до конца соответствует вполне ощ)еделенное состояние датчиков объекта управления - определенный набор значени логических условий. Блок Ю совместно с регистрами 11 и 12 образует автомат, функционирующий независимо и параллельно с основными блоками, выполняющими управляющие мик рокоманды. Текущее состояние этого а&томата позволяет в любой момент време ни при ошибке в выполнении рабочей мик ропрограммы (сигнал 16 на выходе 6) получить для блока 1 памяти микропрограмм информацию об адресе точки перезапуска, которая из регистра 11 ч ,рез второй элемент И 8 передается на регистр 2 адреса. При этом на первый вход блока 1О постоянно подается входной набор, соответствующий значениям обрабатываемых микропрограммой из блока 1 логических условий (набор, соот ветствующий состоянию управляемого объекта), а на второй вход поступает из регистра 11 значение предыдущего соогояния данного автомата. Блок 11 запрограммирован таким образом, что оп- ределеннъ1М входным наборам соотве-р|ствуют вполне определенные состояния, которые используются в качестве адресов точек перезапуска. Текущее состояние, соответствующее поступающему на первый вход блока 10 входному набору, хранится на регистре 12. В качестве адреса точки перезапуска используется состояние, зафшссирова{тое в момент 11)эчала выполнения конкретного участка микропрограммы на регистре 11. Фиксация нового адреса точки перезапуска в регистре 11 производится при наличии сигнала о моменте перехода на новый повторяемый участок, поступающего с третьего выхода регистра 3 микрокоманд, и отсутствии ощибкн при вьшолнении текущей микроксманды. Кроме того, учитывается сигнал с второго выхода блоки 10, свидетельствующий о наличии в блоке Ю набора, соответстувующего перезапускаемому участку. Учет в автомате перезапуска сигнала с выхода 15 блока 6 контроля позволяет при оигабке, обнаруженной в момент перехода на новый участок , запретить переход в новое состояние и возврвтитьгся в начало только что пройденного участка с целью его поворота. Учет сигнала с второго выхода блока 10 позволяет выявить ряд ошибой, пропускаемых блоком 6 контроля. Такая возможность появляется благодаря независ11мому функционированию автомата. перезапуска от микропрограммного ycTi-ройства управления и это дает возможность изменить начальный адрес перезапускаемого участка по сигналу от микропрограммного устройства только в случае выполнения фушспии перехода в автомате на блоке 10. Предположим, что на третьем выходе регистра 3 ошибочно появляется сигнал разрешения перехода на новый участок, хотя условия для такого перехода еще не появляются, т. е. набор значений логических условий, необходимый для nepev хода автомата на блоке 1О в новое соо. тояние, не соответствует реально зафиксированному в устройстве 5 ввода. Тог79да в регистре 11 не записывается новое состояние, так как признаковые части Bces ячеек блока 10 отличны от входного набора значений логических условий, а на выходе пятого элемента И 14 от-, сутсгвует сигнал, разрешающий переход. Значения выходов элгалентов И 13 и 14 анализируются блоком 6 контроля. При онгабошю появившейся метке (наличие сигнала на выходе четвертого элеме та И 13 и отсутся-вие сигнала на выходе пятого элемента И 14) блок 6 конт роля вырабатывает сигнал ошибки (вы- ход 16) и производится повтор микопрогграммы с предыдущей правильно зафккси. рованной на регистре 11 точки перезаТаким образом, если в известных устройствах ошибочное появление сигнала о моменте записи адреса повтора, пропущенное блоком контроля, приводит к неправильной организации точки пере запуска и делает процесс восстановления невозЬюжныМ; то в предлагаемом устройстве этого не происхошгг, т. е. изобретение позволяет выявить и восстановить описанный выше класс ошибок, ко- торые да обнаруживаются блсжом контрож. Благодаря этому вероятность появлектя ложной и« рмаШ1И в автомате перезапуска уменьшается, а восстанавливающая способность устройства увелт ч вается. Следует заметить, что если в извест ных устройствах надежность фс мировашш адреса повтора определяется надежностью восстанавливаемого устройства, то в предлагаемом изобретении она э&т cwr от дадежности автомата на блоке Ю служащего для перезапуска. В связи с этим в микропрограммном устройстве управления повышение восстанавливающей способности достигается кроме отмеченных вьпие факторов, также вследствие более высокой надежности автомата, служащего для перезапуска, по сравнению с восстанавливаемым микропрограммным, устройством. Это объясняется тем, что по сравнению с микропрограммным управляющим устройством он оказывается значительно меньштол, а, следовательно, сам автстлат более tiaдежным, чем основной. Формула изобретения Микропрограммное устройство управле ния с восстановлением при сбоях, содержащее блок памят микропрограммь, реГКПр адреса, регистр микрокоманд, блок опроса логических условий, блок вводе 95 логических переменных, блок контроля, первый, второй и третий И и регистр адреса повтора, причем выход регистра адреса соединен с входом блока памяти микропрограмм, выход которого соединен с входом регистра микрокоманд, первый и второй выходы регистра микроксяланд соединены соответственно с первыми входами блока логических условий и первого элемента И, выход которого соединен с первым входом регистра адреса, выход блсжа ввода логкческих переменных соединен с вторым входсал блока опроса логических уотовий, выход которого соединен с вторым регистра адреса, выход регистра адреса повтора соединен с вхо дом второго элемента И, выход которого соединен с третьим входом регист ра aj реса, первый и второй выходы блока конт роля соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, выход третьего элемента И соединен с с входом регистра ащзеса повтора, о т лвчающееся тем, что, с целью повышения надежности восстановления., в устройство введёш блок ассоциативной памяти, регистр состояний, четвертый и пятый элементы И, причем выход блсжа ввода логических переменных соединен с первым soiORCHA блока ассоциативной памяти, второй вход.которого соединен с выходсфд регистра адреса повтора, первый выход блока контроля соединен с первым входом четвертого элемента И, третий выход регистра микрокоманд соединен с вторым входом четвертого злаMetrra И, выход которого соединен с первыми входами блока контроля и пятого элемента И, выход которого соединен с входом блока контроля и первым входом третьего элемента И, первый и второй выходы блока ассоциативной памяти соегшнены соответственно вторым входом пятого элемента И и с вход(ял регистра состояний, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3618042, кл. 340-172, 5, опуб1шк 02.11.71. 2.ЗенкинВ.Д,и др, Метооы исключения влияния случайных сбоев в ЦВМ. Техническая диагностика. М., Наука, 1972. 3.Заявка Ве 01кобритании № 1315673, кп. G 4 А, опублик. 02.05.73 (прототип).