Устройство для контроля системы синхронизации параллельных вычислений

Устройство для контроля системы синхронизации параллельных вычислений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах для контроля за работой системы синхронизации параллельно вьтолняющихся вычислительных процессов.. Целью изобретения является повьшение быстродействия и глубины контроля. Устройство содержит группу регистров, группы счетчиков, группу сумматоров, группу блоков вычисления модуля, дешифраторы , схемы сравнения, триггер ошибки, .группы элементов И,iэлементы ИЛИ. Цель достигается за сче т возможности контроля системы по инвариантным соотношениям путем оперативного отслеживания соблюдения системы инвариантных соотношений. 1 ил., 1 табл. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

09} (11} (Я} 4 G 06 F 1 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ху, . i: i

) (21) 3785560/24-24 (22) 27.08.84 (46) 07.05.86. Sion. В 17 (72) С.Н. Ткаченко, В.В.Герасименко, .Г.Н.Тимонькин и В.С.Харченко (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 792258, кл. G 06 Г 11/26, 1980.

Авторское свидетельство СССР

1} 1015385, кл. G 06 Р 9/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СИСТЕМЫ

СИНХРОНИЗАЦИИ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах для контроля за работой системы синхронизации параллельно выполняющихся вычислительных процессов.. Целью изобретения является повышение быстродействия и глубины контроля. Устройство содержит группу регистров, группы счетчиков, группу сумматоров, группу блоков вычисления модуля, дешифраторы, схемы сравнения, триггер ошибки,,группы элементов И, элементы ИЛИ.

Цель достигается за счет возможностиконтроля системы по инвариантным соотношениям путем оперативного отслеживания соблюдения системы инвариантных соотношений ° 1 ил., 1 табл.

1229763 зовано в вычислительных системах для контроля за работой системы синхро— низации параллельно выполняющихся вычислительных процессов.

Цель изобретения — повышение быстродействия и глубины контроля .

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Схема содержит регистры 1.1 — 1. группы, счетчики 2.1 — 2„a и 3.2-3. соответственно первой и второй групп, сумматоры 4.1-4.п группы, блоки 5.15. вычисления модуля группы, дешифраторы 6 и 7, схемы 8. 1-8.t сравнения, триггер 9 ошибки, элементы

И 10.1-10; и 11.1-11. - первой и второй групп соответственно, элементы ИЛИ 12 и 13, командный вход 14 устройства, состоящий из разрядов кода операции 14.1 и номера семафора

14.2, вход 15 начальных значений семафоров, вход 16 текущих значений семафоров, синхровход 17, на который поступают две синхропоследовательности „(вход 17.1) и Ъ, (вход 17.2), выход 18 ошибки, выходы 19.1 и 19.2 дешифратора 6, выходы 20. 1-20. . дешифратора 7, входы 21.1-21.ti 22.1—

22.а, 23.1 23.а сумматоров группы.

Предлагаемая совокупность конструктивных признаков позволяет расши— рить область применения устройства за счет возможности контроля системы синхронизации параллельных процессов по инвариантным соотношениям путем оперативного отслеживания соблюдения системы инвариантных соотношений.

Современные вычислительные системы являются многопроцессорными (с множеством параллельно выполняющихся процессов) независимо от числа физических процессоров в системе. Это обусловлено тенденцией возрастания требований к производительности 3BN. (/ ):й(Р ) 5, 5 гдето(Ч ), N(P ) 1(. q(P ) +с

Между параллельными вычислительными процессами существуют определенные соотношения связи и зависимости.

Поэтому для упорядочения взаимодействия между ними используются специальные средства синхронизации параллельных,процессов. Наиболее эффективным механизмом синхронизации являются Р и V — операции над семафорами. Между числом этих операций, а также начальным значением i -ro (1 1, ) семафора S „ и текущим

На примере рассмотрена таблица соответствия входного кода выходному для трехразрядного входного кода блока

5.i вычисления модуля.

$4>

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь— его значением S существует следующая инвариантная зависимость: число выполненных V и Р операций соответственно.

Зависимость (1) справедлива при правильной работе системы синхронизации в течение всего времени работы системы от момента создания I -го семафора до его уничтожения .

В связи с этим выражение (1) может быть использовано для осуществления контроля правильности функ-ционирования системы синхронизации относительно i -ro семафора в следующем

2О виде:

Если система синхронизации вклю25 чает семафоров, то для контроля правильности ее работы необходимо использовать следующую систему инвариантных соотношений: () — N(P„)+ S„, =) S„t

Принцип действия устройства основан на реализации системы инвариангов (3) . При этом соответствующими счетчиками вычисляются значения величин М (V ) и N(P ), идентифицируемым: по коду соответствующей команды. Вычисление левой части системы равенств (3) осуществляется на соответствующих сумматорах, выходные результаты которых сравниваются со значениями модуля величины текущего значения семафора. При несовпадении укаэанных величин триггер ошибки устанавливается в единичное значение, формируя тем самым сигнал ошибки.

5О

Пунктирной. линией в таблице выделен знак числа: 0 — число положительное, 1 - отрицательное. о

ВХОДНОЙ КОд

Выходной код

100

0 0 ь (4) 1229763 4 в работе системы синхронизации параллельных процессов.

Элементы сумматора 4.б предназначены для реализации функции

00 1

0 1

101

0 1 1

1 0

1 1 0

0 1 1

Регистры 1 предназначены для приема и хранения начальных значений се- > мафора. Регистр 1.» хранит начальное значение i -ro семафора. Счетчики 2 и

3 используются для отслеживания значений семафоров при выполнении Р (Н} операций над ними, группа 4 сумматоров — для вычисления.значения левой части инвариантного соотношения (3).

Блок 5.i вычисления модуля предназначен для вычисления модуля текущего значения -го семафора.

Дешифратор 6 (кода операции) используется для идентификации кода выполняемой Р или V оoпnеeр аeцnи иn, а дешифратор 7 (кода номера семафора),; для дешифрации кода номера семафора, над которым выполняется Р или V операция. Схема 8. сравнения предназначена для проверки на равенство инвариантного соотношения (3), триггер 9 ошибки — для формирования сигнала ошибки в работе системы синхронизации. Элементы И 10 и 11 используются для выбора счетчиков для изменения значений соответствующих семафоров при выполнении над ними Р и V операций соответственно.

Вход 14 команды предназначен для приема кода команды на выполнение P или Ч операции над указанным в этой команде номером соответствующего семафора. Первая группа 15 информационных входов используется для приема начальных значений соответствующих семафоров, вторая группа 16 информационных входов — для приема текущих значений соответствующих семафоров.

Вход 17 тактовых импульсов устройства предназначен для приема двух последовательностей синхронизирующих импульсов а выход 18 - для выдачи сигнала ошибки

15 где 1 „— значение величины, поступающей на первую группу 21.i входов сумматора; " д — значение величины поступающей на вторую группу 22.i входов сумматора;

1 э — значение величины, поступающей на третью группу 23. входов сумматора; — выходная величина.

Устройство работает следующим

Образом.

В исходном состоянии все элементы памяти находятся в нулевом состоянии (цепи начальной установки не показаны) . По команде внешней операционной системы через группу входов 15

z5 в регистры 1.1-1.» записываются начальные значения первого — -ro семафоров соответственно.

Устройство включаетея при переда" че на вход 17 синхроимпульсов. При этом на вход 14 в процессе функционирования вычислительной системы поступают коды реализуемых команд, а на входы 16.1-16. — текущие значения первого — -го семафора.

Поле . команды Р (Н) операции состо35 ит из двух частей: поля кода операции и поля номера семафора, над которым выполняются P (Н) операции.

С входа 14 команды устройства код операции и код номера семафора, над

40 которьм выполняется Р,U) операция, ( поступают соответственно на вход

14.1 дешифратора 6 и вход 14Л дешифратора 7. В зависимости от кода вы-.

45 полняемой Р(Ч)-операции на выходах

19.1 (19,2) дешифратора 6 формируется сигнал, который поступает соответственно на элементы 10. 1-10. h (11. 111.v } и через элемент ИЛИ 12 поступает на управляющий вход дешифратора 7, разрешая дешифрацию кода номера модифицируемого семафора.

Сигнал с i -ro выхода дешифратора

7 поступает на входы соответствующих элементов И 10.i и 11.<, разрешая тем самым прохождение сигнала на управляющий вход счетчика 2.l (3 ° ) °

По тактовому импульсу с входа

17.1 при выполнении Р (U) операции

12297бЗ над i -м семафором значение счетчика

2. 1 (3-i) уменьшается.(увеличивается) на единицу. Выходы счетчиков 2. и

З.i подсоединены к группе вычитающих и группе суммирующих входов сумматора 4.i соответственно. Вькоды регистра 1.1 начального значения семафора соединены с суммирующими входами сумматора 4. . В нем реализуется 1Р левая часть инвариантного соотношения (3) .

С входа 1б устройства в блок 5. вычисления модуля поступает код текущего значения семафора i . В этом блоке вычисляется модуль текущего значения семафора, т,е. реализуется правая часть контрольного соотношения (3). Выход блока 5,i вычисления модуля соединен с первой группой вхо дов схемы 8.i сравнения, к второй группе входов которой подсоединены выходы сумматора 4.; . При несовпаде нии кодов на выходе схемы 8.i сравнения формируется сигнал, который через элемент ИЛИ 13 поступает на триггер 9 ошибки. По тактовому им-. пульсу с входа 17.2 в триггер 9 ошибки записывается сигнал ошибки. По каждой команде вьичолнения Р (Ч)-one30 рации повторяется аналогичный процесс контроля. Если по окончании этого процесса на выходе триггера 9 ошибки есть нулевой потенциал, значит система синхронизации работает правильно, 35

Временной интервал между импульсами с входов первого 17.1 и второго 17.2 разрядов последовательности синхроимпульсов равен суммарному времени срабатываний счетчиков, сумматоров, схем сравнения и элемента ИЛИ.

Формула изобретения

Устройство для контроля системы синхронизации параллельных вычисле-. ний, содержащее группу регистров, первую схему сравнения, триггер ошибки, две группы элементов И, первый элемент ИЛИ, причем выход триггера ошибки является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и глубины контроля, оно содержит две группы счетчиков, группу сумматоров, группу блоков вычисления модуля, два дешифратора, вторую — -ю схему сравнения, второй элемент ИЛИ, причем первый, второй и третий входы -го сумматора группы (1 = 1 - ) соединены соответственно с выходами

1-го регистра группы и i --х счетчиков первой и второй групп, первый и второй входы -й схемы сравнения соединены соответственно с выходами i-ro блока вычисления модуля, группы и -го сумматора группы, выходы с первой по h --ю схем сравнения через второй элемент ИЛИ соединены с информационным входом триггера ошибки, синхровход которого и синхровходы счетчиков первой и второй групп обра. эуют синхровход устройства, вычитающие входы счетчиков первой группы и суммирующие входы счетчиков второй группы соединены соответственно с выходами элементов И первой и второй групп, первый и второй выходы первого дешифратора соединены соответственно с первьми входами элементов

И первой и второй групп-и через ,первый элемент ИЛИ вЂ” с разрешающим . входом второго дешифратора, выходы которого соединены с вторыми входами элементов И первой и второй групп, входы регистров группы, блоков вычисления модуля группы, первого н второго дешифраторов подключены-соответственно к выходам начальных и текущих значений семафоров, кода операции и кода номера признака контролируемой системы синхронизации.

1229763

Составитель И. Хазова

Редактор М. Бланар Техред Г.Гербер Корректор А. Ференц

Заказ 2451/49 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4