Трехканальная резервированная вычислительная система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТРЕХКАНАЛЪНАЯ РЕЗЕРВИРОВАННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая в каждом канале внешнее устройство и вычислительное устройство, обменные входы-выходы которого соединены с обменньми входами-выходами вычислительных устройств двух других каналов, устройство для диагностического контроля, содержащее два блока сравнения, два мажоритарных элемента, четыре блока анализа , регистр номера канала, четыре элемента И, три элемента ИЛИ и контрольный регистр, последовательный выход которого соединен со входом для последовательной передачи информации вычислительного устройства, выходы первого и второго разрядов через первый элемент ИЛИ - с первым входом второго элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого разрядов через третий элемент РШИ - со вторыми входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом прерьшания вычислительного устройства , входы контрольного регистра подключены к выходам элементов И соответственно, первые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков анализа, подк,таоченньгх первыми входами к первому и второму выходам регистра номера канала, вторьми входами - к выходш первого и второго блоков сравнения, первые входы которых соединены соответственно с перBbw входом первого и второго мажоритарных элементов, с информационным выходом вычислительного устройства , и выходом внешнего устройства соответственно в своем канале, вторые и третьи входы первого мажори (Л С тарного элемента соединены с информационными выходами вычислительных устройств двух других каналов, а вторые и третьи входы второго мажоритарного элемента соединены с выходами внешних устройств двух других каналов, третьи входы блока анализа подключены к первым выводам связи с другими каналами, а вторые выходы блока анализа - к вторым выводам связи с другими каналами,о тличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного обеспечения работы устройства дополнительно в двух режямах, в устройство для диягност 1ческого контроля каждого канала виедены четыре мультиплексора, четвертый элеi- ieHT ИЛИ и два элемента НЕ, входы которых соединены с выходом первого и третьего элементов ILT1I соответственно , вькод первого элемента НЕ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1 (21) 3683162/24-24 (22) 29. 12.83 (46) 15.05.85. Бюл. 9 18 (72) Е.К. Пьянков и А.М. Кении (53) 68 1.326.77 (088.8) (56) 1. Высоконадежная вычислительная система на основе трех симметричных вычислительных машин.

ЭЧИ, сер. ВТ, 1979, М 27, с. 8-13.

2. Авторское свидетельство СССР

949864, кл. Н 05 К 10/00, С 06 F 15/16, 1980 (прототип) .

3. Авторское свидетельство СССР

N - 980098, кл. G 06 F 15/00, 1980

4. Авторское свидетельство СССР

9 1030792, кл. G 06 F 3/04, 1982. (54)(57) ТРЕХКАНАЛЬНАЯ РЕЗЕРВИРОВАННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая в каждом канале внешнее устройство и вычислительное устройство, обменные входы-выходы которого соединены с обменными входами-выхода— ми вычислительных устройств двух других каналов, устройство для диагностического контроля, содержащее два блока сравнения, два мажоритарных элемента, четыре блока àíàлиза, регистр номера канала, четыре элемента И, три элемента ИЛИ и контрольный регистр, последовательный выход которого соединен со входом для последовательной передачи инфор-. мации вычислительного устройства, выходы первого и второго разрядов через первый элемент ИЛИ вЂ” с первьм входом второго элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого разрядов через третий элемент ИЛИ вЂ” co вторыми входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом

„„Я041 4 А

g(sg) Н 05 К 10/00 G Об Р 15 прерывания вычислительного устройства, входы контрольного регистра подключены к выходам элементов И соответственно, первые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков анализа, подключенных первыми входами к первому и второму выходам регистра номера канала, вторыми входами — к выходам первого и второго блоков сравнения, первые входы которых соединены соответственно с первым входом первого и второго мажоритарных элементов, с информационным выходом вычислительного устройства, и выходом внешнего устройства соответственно в своем канале, вторые и третьи входы первого мажоритарного элемента соединены с информационными выходами вычислительных устройств двух других каналов, а вторые и третьи входы второго мажоритарного элемента соединены с выходами внешних устройств двух других каналов, третьи входы блока анализа подключены к первым выводам связи с другими каналами, а вторые выходы блока анализа — к вторым выводам связи с другими каналами,о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного обеспечения работы устройства дополнительно в двух режимах, в устройство для диагностического контроля каждого канала введены четыре мультиплексора, четвертый элемент ИЛИ и два элемента НЕ, входы которых соединены с выходом первого и третьего элементов 1П11 соответственно, выход первого элемента НЕ

1156274 соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выход второго элемента НŠ— с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, входы четвертого элемента ИЛИ подключены к управляющим выходам вычислительного устройства и к управляющим входам первого и второго мультиплексоров, а выход — к управляющим входам третьего и четвертого мультиплексоров, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго блоков сравнения соответИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано нри проектировании высоконадежных и высокопроизводительных вычислительных систем и систем диагностики.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей системы за счет дополнительного введения дуплексного режима работы с резер- 10 вом в виде третьего канала и режима повышенной производительности, когда все три канала работают независимо один от другого, каждый по своей программе. 15

На чертеже приведена блок-схема трехканальной резервированной вычислительной системы.

Система содержит вычислительные устройства 1 (выполненные, напри- 20 мер, о ) 3), которое описывает микропрограммный процессор, содержащий ПЗУ команд операционной системы, операционный блок, ОЗУ для хранения программ пользователей,ПЗу 25 для хранения микрокоманд и блок микропрограммного управления},связанные между собой обменными входамивыходами, внешние устройства 2 (в качестве внешних устройств можно З0 использовать любые удовлетворяющие по своим параметрам устройства для сокряжеиия и обмена информацией между процессором и устройствами ввода-эьщода информации, в астнос- 35 ти, например, выполненное по Г4) входы которых соединены с информационными входами устройств 3 диагственно с входом внешнего устройства, и с первым входом вычислительного устройства, информационные входы первого и второго мультиплексоров подключены к информационным входам соответственно первого и второго мажоритарных элементов, а выходы — соответственно к вторым входам третьего и четвертого мультиплексоров, третьи входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго мультиплексоров. ностического контроля, каждое иэ которых содержит первый и второй мажоритарные элементы 4, входы которых соединены с информационными входами устройства 3 и входами первых и вторых мультиплексоров 5, управляющие входы которых соединены с управляющими входами устройства 3 и входами элемента ИЛИ 6, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого мультиплексоров 7, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков 8 сравнения и первьвк и вторым выходом устройства соответственно, выходы блоков 8 соединены с управляющими входами соответствую-. щих блоков 9 анализа, а входы с соответствующими выходами регистра

10 номера канала, причем каждый блок 9 анализа содержит последовательно соединенные элементы И 11 и элемент ИЛИ 12, выходы которых через элементы И 13 соединены с соответствующими входами контрольного регистра 14, выходы которого соединены с входами соответствующих . элементов ИЛИ 15, выходы которых соединены через соответствующие элементы НЕ 16 с вторыми входами элементов И 13 и с входами элемента ИЛИ 17, выход которого соединен с выходом прерывания устройства,информационные входы 18-20, связанные с соответствующими вычислительными устройствами 1, первый выход 21, выход 22 для последовательной передачи информации, выход 23 прерывания, информационные входы 24-26, связанные с соответствующими внешними устройствами, второй выход 27, выход 28 и вход 29 связи, управляющие входы 30.

Функциональное назначение входов

18-20 и выхода 27 состоит в передач от вычислительного к внешнему устройству информации через мультиплексоры либо через мажоритарный элемент и мультиплексор и восстановление ее в случае искажения в одном канале с помощью мажоритар.ного элемента. Аналогично и функциональное назначение входов 24-26 и выхода 21, с той лишь разницей, что информация передается от внешнего устройства к вычислительному устройству. По выходам связи 27 и

28 в каждое устройство диагностического контроля блоков 9 анализа поступает информация о состоянии . (исправности или неисравности) каналов системы, что позволяет однозначно фиксировать номер неисправного канала во всех каналах системы при работе в режиме трехканального резервирования и фиксировать неисправность одного из каналов при работе в дуплексном режиме. По управляющим входам 30 в устройство диагностического контроля каждого канала на управляющие входы мультиплексоров поступает двухраэрядный код задания режима работы системы, соответствующий одному из трех выполняемых режимов.

25

35

Функциональное назначение связей между вычислительными устройствами

1 состоит в обеспечении возможности восстановления сбившегося вычислителя по информации из исправного канала и изменения структуры системы.

45

Вычислительная система работает в трех режимах: в режиме трехканального резервирования, когда все три канала работают синхронно и параллельно по одной общей программе; в дуплексном режиме, при этом любые два канала работают параллельно и синхронно, а третий канал представляет резерв, позволяющий сохранить дуплексный режим при реконфигурации системы.из-за отказа одного из каналов; в режиме повышенной производительности, когда все три канала

274 4 работают независимо один от другого, каждый по своей программе.

Режимы работы системы задаются установлением на двухразрядных выходах задания режима вычислительных устройств соответствующего кода.

Трехканальному режиму работы соответствует код — 00, дуплексному

01 и 10 и независимому режиму код — 11.

Рассматривают работу системы во всех трех режимах.

В исходном состоянии все контрольные регистры 14 установлены в нулевое состояние, а в регистры

l0 номера канала записаны соответствующие коды.

В режиме трехканального резервирования система работает аналогично известной.

Информация, выдаваемая вычислительными устройствами 1 (внешними устройствами 2), поступает на мажоритарные элементы 4. Код 00, поступающий с выходом задания режима вычислительчых устройств 1 на управляющие входы первых и вторых мультиплексоров 5, блокирует выдачу информации с их вьгходов, а ноль на выходе элемента П. 1И 6 подается на управляющие входы третьих и четвертых мультиплексоров 7 и обеспечивает тем самым прохождение информации с выходов мажоритарных элементов 4 на входы соответствующих внешних (вычислительных) устройств и блоков 8 сравнения, где она сравнивается с информацией, поступающей из вычислительного (внешнего) устройства данного канала. При несравнении сигналы с блоков 8 со всех устройств 3 поступают на входы соответствующих блоков 9 анализа.

Код номера канала иэ регистра 10 через соответствующие открытые элементы И 11 и элементы ИЛИ 12 в неисправном канале и через соответствующие элементы ИЛИ 12 в исправных каналах поступает на входы соотзетствующих элементов И 13.

Через открытые элементы И f 3 код номера отказавшего канала вычислительного устройстьа 1 (внешнего устройства 2) записывается в соответствующие разряды регистров 14 всех каналов. Причем записанный первым по времени код вычислительного устройства (внешнего устрой1156274 ства) сигналом с соответствующего элемента ИЛИ 15, инвертированного соответствующим элементом НЕ 16, блокирует запись кодов внешнего (вычислительного) устройства, запрещая прохождение сигналов с блоков 9 через соответствующие элементы И 13. Это позволяет определить первый по времени блок системы, выдавший искаженную информацию, что улучшает контролепригодность системы.

Сигналы с выходов элементов ИЛИ

15 объединяются на элементы ИЛИ 17 и поступают на вход прерывания вычислительного устройства,сигнализируя о наличии в системе несравнения. По этому сигналу вычислительное устройство 1 запрашивает регистр

14 и по контрольному выводу считывает его содержимое. Это позволяет в самой системе иметь оперативную информацию о ее состоянии, а значит принимать меры для восстановления отказавшего блока системы или изменения структуры системы путем задания соответствующего режима работы.После считывания устройства 3 устанавливаются в исходное состояние.

Рассматривают работу вычислительной системы в дуплексном режиме.

В дуплексную систему можно объединять любые два канала из имеющихся трех. Допустим для определенности, что первый и второй канал объединены в дуплексную систему, а третий канал находится в резерве.

Сигналы управления с выходов задания режима вычислительного устройства первого канала, поступая на вхо— ды мультиплексоров 5 и 7, обеспечивают прохождение информации с выходов вычислительных устройств 1 (внешних устройств 2) второго канала на входы внешних устройств 2 (вычислительных устройств 1) и блоки 8 сравнения первого канала. Аналогично сигналы управления с выходов задания режима вычислительного устройства 1 второго канала обеспечивают прохождение информации с вы— ходов вычислительных устройств (внешних устройств) первого канала на входы внешних устройств (вычислительных устройств) и блоки 8 сравн ения второ го канала .

Таким образом, вычислительное устройство 1 первого канала обме5

30 нивается информацией с внешним устройством " второго канала, а вычислительное устройство 1 второго канала — с внешним устройством 2 первого канала. Первые блоки 8 сравнения обоих каналов сравнивают информацию, поступающую с информационных выходов вычислительных устройств первого и второго каналов, а вторые блоки 8 обоих каналов — информацию, поступающую с выходов внешних устройств первого и второго каналов; При несравнении в соответствующих разрядах контрольного регистра 14 всех трех каналов запишется код, равный логической сумме номеров несраннившихся каналов.

Дальнейшая обработка прерывания аналогична описанной для трехканальной системы.

В режиме повышенной производительности вычислительная система функционирует следующим образом.

Код задания режима, поступающий в каждом канале на управляющие входы мультиплексоров 5 и через элемент KIH 6 — на управляющие входы мультиплексоров 7, обеспечива" ет подключение информационного выхода вычислительного устройства 1 (внешнего устройства !) своего канала ко входу внешнего устройства

2 (вычислительного устройства 1) этого же канала.

Таким образом, все три канала работают параллельно и независимо друг от друга. Независимость работы каналов обеспечивается тем, что на оба входа блоков 8 сравнения в каждом канале подается информация с вычислительного (внешнего) устройства только данного канала, что не приводит к появлению сигнала несравнения на выходах блоков 8 сравнения с последующим прерыванием работы системы.

Введение в устройства диагностического контроля каждого канала трехканальной резервированной вычислительной системы четырех мультиплексоров и элемента ИЛИ позволяет проводить коммутацию информационных входов устройств диагностики и выходов мажоритарных элементов, что обеспечивает гибкую реконфигурацию системы и возможность функционирования вычислительной системы, кроме трехканального, еще в двух режимах: дуплекс;.ом режиме и в режиме повншенной производительности, при котором производится динамический размен надежности на производительность и! 56274 8 общая производительность системы возрастает в три раза.

Все это расширяет область применения и функциональные возможности системы при решении различных вычислительных задач.

ВНИИПИ Заказ 319Я/З6 1 ира . 7 !- . Полли.ное

Филиал IIIIII "Патеит", г. Ужгород, Ул. Проектная, 4