Устройство для контроля выполнения программ на эвм

Устройство для контроля выполнения программ на эвм

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для контроля выполнения программ и защиты от сбоев в управляющих ЭВМ. Целью изобретения является повышение достоверности контроля. Устройство для контроля выполнения программ на ЭВМ содержит счетчик сбоев 14, два счетчика времени 11 и 15, два элемента И 10 и 13, элемент задержки 5, триггер фиксации сбоев 2, пять элементов ИЛИ 1, 8, 9, 16 и 17, элемент НЕ 3, дешифратор адреса 6, регистр адреса команды 12, ждущий мультивибратор 7, блок памяти контрольного разряда 4. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН. Я0,»1383371

А1 (50 4 G 06 F 11 28

pp, „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ /д

/ i

Юф;.:," .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4138817/24-24 (22) 24. 10.86 (46) 23.03.88. Бюл. № 11 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) А. И. Иванов, А. Ф. Гимранов, Ю. П. пиляев и А. П. Жиляев (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № lllll68, кл. G 06 F ll/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 120339, кл. Ci 06 F 11/28, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВЪ|ПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММ НА ЭВМ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для контроля выполнения программ и защиты от сбоев в управляющих ЭВМ. Целью изобретения является повышение достоверности контроля. Устройство для контроля выполнения программ на ЭВМ содержит счетчик сбоев 14, два счетчика времени ll и 15, два элемента И 10 и 13, элемент задержки 5, триггер фиксации сбоев 2, пять элементов

ИЛИ 1, 8, 9, 16 и 17, элемент НЕ 3, дешифратор адреса 6, регистр адреса команды 12, ждущий мультивибратор 7, блок памяти контрольного разряда 4. 6 ил.

13833?1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического управления на базе

ЭВМ для контроля хода выполнения программы управляющей ЭВМ, восстановления вычислительного процесса при сбоях и формирования сигнала отказа.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для контроля выполнения программ на ЭВМ; на фиг. 2 — 4 временные диаграммы работы устройства в различных режимах; на фиг. 5 — таблица соответствия содержимых блока памяти контролируемой ЭВМ; на фиг. 6 — схема алгоритма работы контролируемой ЭВМ при сбое.

Устройство (фиг. 1) содержит первый элемент ИЛИ 1, триггер 2 фиксации сбоев, элемент НЕ 3, блок 4 памяти контрольного разряда (БПКР), элемент 5 задержки, дешифратор 6 адреса, ждущий мультивибратор 7, второй 8 и третий 9 элементы ИЛИ, первый элемент И 10, первый счетчик 11 времени, регистр 12 адреса команды (РАК), второй элемент И 13, счетчик 14 сбоев, второй счетчик 15 времени, четвертый 16 и пятый 17 элементы ИЛИ, выход 18 устройства для подключения к шине данных (ШД)

ЭВМ, вход 19 устройства для подключения к шине адреса (ША) ЭВМ, вход 20 устройства .для подключения к выходу управления вводом ЭВМ, вход 21 устройства для подключения к выходу «Начало команды» («НК»)

ЭВМ, выход 22 устройства для подключения к входу «Прерывание» («Прерыв») ЭВМ, синхронизирующий вход 23 устройства, выход 24 устройства «Неисправность» («Неиспр»), вход 25 «Начальная установка» («Н У») устройства.

На фиг. 2 — 4 обозначено: ШД вЂ” информация на ШД; ША — информация на ША;

«Ввод» вЂ” сигнал «Ввод» информации в процессор контролируемой ЭВМ на линии сигнала «Ввод»; «НК» — сигнал на линии

«НК»; «КР» — сигнал с выхода БПКР 4;

«Преры⻠— сигнал прерывания на линии 22;

«Зап» вЂ” сигнал «Запись» РАК, 12; «Счит»вЂ” сигнал «Считывание» из РАК 12; «Сброс»вЂ” сигнал «Сброс» триггера 2 фиксации сбоев;

РАК вЂ” содержимое РАК 12; КОП вЂ” код операции текущей команды контролируемой

ЭВМ, t — время задержки элемента 5 задержки, .к — уровень сигнала не имеет значения. Временные диаграммы работы устройства представлены при отсутствии сбоя (фиг. 2) при возникновении сбоя (фиг. 3) в аппаратуре контролируемой ЭВМ и при выходе из прерывания и возвращения к выполнению основной программы контролируемой ЭВМ (фиг. 4).

В таблице соответствия запоминающего блока контрольного разряда содержимому ячеек запоминающего устройства контролируемой ЭВМ (фиг. 5) обозначено: ЗУ вЂ” за2 поминающее устройство ЭВМ; а — относительный адрес (i — 1) -й команды; КОП код операции; КР— контрольный разряд.

Блок контрольного разряда представляет собой одноразрядное постоянное запоминающее устройство, адреса ячеек которого соответствуют адресам ячеек ЗУ ЭВМ.

На фиг. 6 представлен алгоритм работы контролируемой ЭВМ при возникновении. сбоя; где СК вЂ” счетчик команд контроли 0 руемой ЭВМ, КОП вЂ” код операции.

Устройство сопрягается с контролируемой

ЭВМ следующим образом.

Выход 18 устройства подключается к

ШД ЭВМ, а его вход — ША ЭВМ, вход 20 устройства подключается к линии сигнала

«Ввод» ЭВМ, сигнал «Ввод» вырабатывается на время ввода информации в процессор ЭВМ, активным уровнем сигнала «Ввод» является логический «О», вход 21 устройства подключается к линии сигйала «НК» ЭВМ, 20 который вырабатывается на время ввода лишь кода выполняемой операции в процессор ЭВМ, активный уровень сигнала «НК»

«О», выход 22 устройства подключается к линии сигнала «Прерыв» ЭВМ, активный уроэ«вень сигнала «Прерыв» «О», вход 23 синхронизации устройства подключается к линии меток времени (МВ) блока синхронизации ЭВМ, с выхода 24 устройства выдается сигнал «Неиспр» ЭВМ, активный уровень сигнала в «Неиспр» «1», на вход 25

30 устройства при включении питания подается сигнал «НУ», активный уровень сигнала «НУ» «О», который через второй элемент И 13 сбрасывает счетчик 14 сбоев, через первый элемент И 10 по фронту

«О»/«1» сигнал «НУ» запускает ждущий муль

35 тивибратор 7, который вырабатывает импульс сброса триггера 2 фиксации сбоев и второго счетчика 15 времени.

Таким образом, устройство приводится в исходное состояние.

40 Устройство работает следующим образом.

Контролируемая ЭВМ последовательно выполняет команды основной программы в нормальном состоянии при отсутствии сбоев в аппаратуре ЭВМ. После выполнения

45 (i — 1)-й команды (фиг. 6) процессор ЭВМ передает по выходу 18 ШД адрес ячейки ЗУ

ЭВМ (фиг. 2), в которой находится код операции i-й команды (КОП;), после выставления этого адреса на входе 19 ША ЭВМ, к которой непосредственно подключены адрес 0 ные входы ЗУ ЭВМ и БПКР 4 предлагаемого устройства, процессор ЭВМ вырабатывает сигнал «Ввод» и сигнал «НК», передаваемые по линиям 20 и 21 сигналов «Ввод» и «НК» в устройство, сигнализируя о том, что про55 11eeeop VOTOB npHHHTb информацию OT ЗУ

ЭВМ, после этого на выходе 18 ШД появляется считанный из ЗУ ЭВМ КОП,одновременно считывается и содержимое БПКР 4.

Если процессором ЭВМ был произведен вы138337! налы «0», на выходе его — сигнал также

«О», триггер 2 фиксации сбоев устанавливается в единичное состояние формируется сигнал «Прерыв», который через первый управляющий выход 22 поступает на процессор, вызывая прерывание. ЭВМ выходится на команду обработки прерывания (фиг. 6), т. е. в счетчик команд (СК) процессора

ЭВМ загружается адрес команды обработки прерывания. Команда обработки прерывания пересылает содержимое РАК 12 в СК процессора ЭВМ, для чего процессор ЭВМ пере50

3 бор КОП, а не данных, на выходе БПКР 4 остается «1», т. е. в данном случае ячейке ЗУ, содержащей КОП;, соответствует «1» в ячейке БПКР 4 (фиг. 5).

Таким образом, в БПКР 4 хранится модель вычислительного процесса контролируемой ЭВМ. В предлагаемом устройстве производится сравнение «модели» и самого вычислительного процесса в контролируемой

ЭВМ. В случае их несовпадения вырабатывается сигнал сбоя. 10

Сигнал «НК» с второго управляюгцего входа устройства 21 поступает на элемент 5 задержки, который задерживает появление сигнала «НК» на время !з.,1, с его выхода сигнал «НК» поступает на третий вход третьего элемента ИЛИ 9, на первый вход 20 которого подается сигнал «Ввод»; а на второй вход — сигнал «О» с прямого выхода триггера 2 фиксации сбоев. На выходе третьего элемента ИЛИ 9 формируется сигнал записи в регистр 12 адреса команды («Зап»), с появлением задержанного сигнала «НК» на третьем входе третьего элемента ИЛИ 9 уровень сигнала «Зап» устанавливается в

«О». После ввода КОП с выхода )8 ШД в процессор ЭВМ снимается сигнал «Ввод» с линии 20, на выходе третьего элемента

ИЛИ 9 одновременно уровень сигнала

«Зап» становится «1» и по фронту «О»/«1» сигнала «Зап» в РАК 12 с входа 19 ША записывается адрес КОП. При вводе данных в процессор ЭВМ сигнал «НК» не вырабатывается, сигнал «Зап» не формируется, содержимое РАК 12 не меняется. Таким образом, в РАК 12 хранится адрес КОП текущей выполняемой команды (в рассматриваемом случае в РАК 12 — адрес КОП;).

Допустим, что в аппаратуре контролируемой ЭВМ произошел сбой. В этом случае после выполнения i-й команды процессор контролируемой ЭВМ передает по выходу

18 ШД уже адрес не КОП, а данных. После появления адреса данных на входе 19 ША процессором ЭВМ вырабатываются сигналы 40

«Ввод» и «НК», поскольку процессор ЭВМ работает в режиме ввода КОП. Процессор

ЭВМ готов принять информацию от ЗУ ЭВМ, на выходе 18 ШД появляются данные, а на выходе БПКР 4 в этот момент уровень сигнала становится «О», так как из ЗУ вместо 45

КОП считываются данные, на входах первого элемента ИЛИ 1 в этот момент времени сиг4 дает по выходу 18 ШД адрес РАК !2, в котором находится адрес КОП;, после появления адреса РАК 12 на входе 19 ШЛ (фиг. 4) он дешифрируется дешифратором 6 адреса устройства, на выходе дешифратора появляется сигнал «О», который поступает на первый вход второго элемента ИЛИ 8, на третьем его входе — сигнал «О» с инверсного выхода триггера 2 фиксации сбоев, который находится в единичном состоянии, на четвертом входе второго элемента ИЛИ вЂ” — сигнал «0» с выхода элемента НЕ 3, на входе которого уровень «1», так как сигнала «НК» не формируется, поскольку процессор ЭВМ воспринимает содержимое РАК 12 как данные. При появлении сигнала «Ввод» на втором входе второго элемента ИЛИ 8 на выходе его появляется сигнал «О» — сигнал «Счит» из РЛК 12. С выхода последнего информация передается по выходу 18 ШД в процессор.

После ввода содержимого в процессор ЭВМ с выхода 18 ШД снимается сигнал «Ввод» и на выходе второго элемента ИЛИ 8 уровень сигнала «Счит» становится «1», по перепаду сигнала «Счит» с «О» на «1» запускается ждущий мультивибратор 7, на выходе которого формируется сигнал сброса триггера 2 фиксации сбоев и второго счетчика времени («Сброс»), активный уровень сигнала

«Сброс» «О».

Так как сигнал «НК» на входе 2! появляется раньше, чем фиксируется возникший сбой в аппаратуре ЭВМ, появление сигнала «НК» на третьем входе третьего элемента ИЛИ 9 необходимо задержать на время !.-.. элементом 5 задержки для того, чтобы не смог сформироваться паразитный сигнал «Зап» с выхода третьего элемента

ИЛИ 9. Сигнал «НК» с входа 21 на третьем входе третьего элемента ИЛИ 9 должен появиться после того, как триггер фиксации сбоев установится в единичное состояние и сигнал «1» с его прямого выхода заблокирует третий элемент ИЛИ 9.

После выполнения команды обработки прерывания — пересылки адреса КОП;, содержащемуся в РАК 12, процессор ЭВМ выходит из прерывания и управление передается по адресу КОП;, т. е. повторно выполняется правильно выполненная 1-я команда (фиг. 6).

Таким образом, устройство позволяет распознать сбой в аппаратуре контролируемой ЭВМ и восстановить вычислительный процесс путем фиксации факта сбоя и повторного выполнения предшествующей сбою ко м а нды.

Устройство, кроме того, позволяет распознавать устойчивые отказы ЭВМ и формировать сигнал неисправности.

В момент фиксации факта сбоя триггер 2 фиксации сбоя устанавливается в единичное состояние и вырабатывается сигнал «Прерыв», который поступает на второй вход четвертого элемента ИЛИ 16, открывая его для

1383371

5 прохождения МВ 23 на счетный вход второго счетчика 15 времени. Последний сбрасывается сигналом «Сброс», который с выхода ждущего мультивибратора 7 поступает на установочный вход второго счетчика 15 времени. При правильном ходе процесса обработки прерывания переполнения второго счетчика 15 времени не происходит, если же произошел отказ контролируемой ЭВМ, в результате которого обработка прерывания не заканчивается в заданный интервал времени, наступает переполнение второго счетчика

15 времени и сигнал «1» с выхода второго счетчика времени поступает на первый вход пятого элемента ИЛИ 17, на выходе 24 которого формируется сигнал неисправности контролируемой ЭВМ «Неиспр», активный уровень сигнала «Неиспр» с выхода 24 «1».

Может возникнуть такая ситуация, когда обработка прерывания заканчивается в заданный интервал времени, в этом случае повторно выполняется предшествующая сбою команда, но после выполнения этой команды вновь возникает в аппаратуре ЭВМ сбой, при этом факт сбоя фиксируется и вызывает прерывание ЭВМ и т. д. Число таких последовательных сбоев в рассматриваемом примере каждый раз после выполнения i-й команды подсчитывает счетчик 14 сбоев, на счетный вход которого поступает сигнал «Счит». Последний обнуляется сигналом переполнения с выхода первого счетчика 11 времени, который на установочный вход счетчика 14 сбоев проходит через второй элемент И 13, активный уровень сигнала переполнения первого счетчика 11 времени «О». На счетный вход первого счетчика 11 времени поступает сигнал «Зап» с выхода 22 третьего элемента ИЛИ 9, обнуляется первый счетчик 11 времени сигналом «Прерыв». Последний считает до двух и на третий сигнал «Зап» выдает сигнал переполнения. Таким образом, счетчик

14 сбоев обнуляется, если после повторного выполнения предшествующей сбою команды не произошел сбой в аппаратуре контролируемой ЭВМ, т. е. не сформировался сигнал «Прерыв» с выхода 22, который сбрасывает первый счетчик 11 времени, выдающий сигнал переполнения.

При возникновении последовательных сбоев каждый раз после выполнения i-й команды формируется сигнал «Прерыв» с выхода 22 и первый счетчик 11 времени не успевает переполниться. В этом случае, если наполненное число сбоев в счетчике 14 сбоев превысит заранее заданный порог, с его выхода сформируется сигнал переполнения, поступающий на второй вход пятого элемента ИЛИ 17, на выходе 27 которого формируется сигнал «Неиспр». Активный уровень сигнала переполнения счетчика 14 сбоев «1».

Таким образом, устройство позволяет также распознавать устойчивый отказ контроь лируемый ЭВМ и сформировать сигналы неисправности.

Формула изобретения

Устройство для контроля выполнения программ на ЭВМ, содержащее счетчик сбоев, два счетчика времени, два элемента И, элемент задержки, триггер фиксации сбоев, 10 отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно содержит пять элементов ИЛИ, элемент НЕ, дешифратор адреса, регистр адреса команды, ждущий мультивибратор, блок памяти контрольного разряда, причем вход устройства для под15 ключения к выходу начала команды контролируемой ЭВМ подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, через элемент НЕ— к первому входу второго элемента ИЛИ и через элемент задержки к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом блока памяти контрольного разряда, адресный вход которого подключен к входу устройства для подключения к шине адреса контролируемой ЭВМ, вход записи блока памяти контрольного разряда и вторые входы второго и третьего элементов ИЛИ подключены к входу устройства для подключения к выходу управления вводом контролируемой ЭВМ, выход первого элемента ИЛИ соединен с единичным входом триггера фиксации сбоев, нулевой вход которого соединен с выходом ждущего мультивибратора, прямой выход триггера фиксации сбоев соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика времени и входом записи регистра адреса команды, инверсный выход триггера фиксации сбоев соединен с третьим входом второго элемента ИЛИ, входом сброса первого счетчика времени, первым входом чет40 вертого элемента ИЛИ и является выходом устройства для подключения к входу прерывания контролируемой ЭВМ, информационные входы дешифратора адреса и регистра адреса команды подключены к входу устройства для подключения к шине адреса кон45 тролируемой ЭВМ, выход дешифратора адреса соединен с четвертым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом чтения регистра адреса команды, первым входом первого элемента И и счетным входом счетчика сбоев, выход которого соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, выход которого является выходом неисправности устройства, выход регистра адреса команды подключен к выходу устройства для подключения к шине данных контролируемой ЭВМ, вход начальной установки устройства подключен к второму входу первого элемента И и первому входу второго элемента И, выход первого элемента И

1383371

7 соединен с входом запуска ждущего мультивибратора, выход которого соединен с входом сброса второго счетчика времени, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, выход первого счетчика времени соединен с вторым

ШД

Адрес кОп

АУ ес анных

ША м

Иод нк1

РА

@us.2

ШД йЫ + 4 е .К LPAx7 х ое е- код

ША Ао ec PAh А ргс КОП.

ША ооо ооо

К

К

"np Пр

PA K ОП

Chum"

"Сброс"

8 входом второго элемента И, выход которого соединен с входом сброса счетчика сбоев, вход синхронизации устройства подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго счетчика времени.

1383371 (<- >

i -я южжйг

1) я пманй 2)-я ююаФы переход

ДОНН61

/.+ >)-я нопанда

Риг. 5

В6!ПОЛНЕНУР осноонои программы

dаоoйй прерывание д на ко анЫу бОП7Ни РЕРЫгпанп5ление слиюелбного есса из прербх8оОРНОЕ О6 ПОЛНЕ с- Фоманй/ оАюмеюие попнения ноонаи ограж, и

Фиг.б

Составитель Д. Ванюхин

Редактор Н. Рогулич Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 9 (4/48 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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