Микропрограммное устройство управления с восстановлением при сбоях

Микропрограммное устройство управления с восстановлением при сбоях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

аяантель урский политехнический институт (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ YCTP0l1CTBO УПРАВЛЕНИЯ

С ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ПРИ СБОЯХ

Изобретение относится к вычислителг ной технике, а именно к устройствам программного и микропрограммного управ ления повышенной надежности.

Известно устройство обнаружения ошибки и повторного выполнения команды в информационных системах, содержагцее локальнуго память, ПЗУ, регистры адреса и регистры данных для каждого блока памяти соответственно, регистры А и В, регистры замка, сумматор, регистр очист10 ки адреса, регистр контроля, схемы обнаружения ошибок Я . Обггпаги для предлагаемого устройства и известного являются блок постоянной памяти, используемый для хранения микропрограммы управ35 ленин с регистром адреса и регистром данных, и схемы обнаружения ошибки.

В етом известном устройстве регистр контроля, соединенный с регистром микро20 команд, выполняет функцию определения того, .должно ли в случае ошибки повторное выполнение производиться для одной мнкрокоманды, для нескольких микро» команд илн оно невозможно. Установка регистра производится в соответствиг с каггцгой считанной кз ЛЗУ микрокомандой.

Применяемые средства обнаружения ошибок высокой сложности устройств ие могут с высокой вероятностью выявить все возможные отклонения в ходе программы ° гцти ошибки в хранении и считывании информации иэ ПЗУ, в результате которых регистр контроля получает неправщльщно информацию. Неправильная ик ормациа в регистре контроля делает невозможным процесс восстановления системы после сбоя. Повышение надежности .хранения, считывания и передачи информации, необ ходимой для восстановления, потребовало бы в известном устройстве значительных затрат оборудования. Таким образом, не достатком рассматриваемого устройства является ненадежное хранение и формирь ванне информации,, ггеобходимой для opra низации повторных вьгчислений, а следовательно, низкая восстанавливаюпгая способность устройства. з 9;324

Известно микропрограммное устройство управления с восстановлением при сбоях, в состав которого входят 11ВМ, блок контроля, счетчик сбоев, регистр адреса повтора (21 .

Общими для рассматриваемого аналога и данного устройства являются блок мик» ропрограммного управления (который входит в аналоге в состав IIBM) и бпок коНтроля . 10

В эти устройства для организации повторных вычислений при ошибке в состав команд 11BN введена специальная команда, разделяющая соседние повторяемые участки программы. При выполнении этой команды на специальном регистре (или в ОЗУ) запоминается адрес переэа» пуска, а счетчик сбоев устанавливается в в .исходное положение. Так как фиксация адреса перезапуска производится при вы- 20 полнении основной программы, то пропущенная блоком контроля ошибка в ходе ее выполнения может стать причиной неправильной организации точки перезапуска. 25

Следовательно, недостатком данного устройства является низкая надежность организации точки перезапуска, снижаютцая восстанавливающую способность уст» ройства.

Наиболее близким по технической сущ-.ности к предлагаемому является микропрограммное устройство управления с восстановлением при сбоях, содержащее микропрограммное ЗУ, регистр адреса, 35 регистр микрокоманд, регистр адреса повтора, схему для подсчета повторов, устройство обработки, блок контроля и счетчик адреса $3).

С целью восстановления работы уст40 ройства на регистре адреса повтора запоминается адрес начала поворота вычислений. Запоминание адреса повтора производится в определенных местах микропрограммы, на которые указывает специ.45 альный разряд считываемых микрокоманд.

Следует отметить, что несмотря на наличие блока контроля, часть ошибок в порядке следования микрокоманд, а также их хранения, считывания и передачи будет не обнаружена. Невыявленные ошиб-5 5О ки могут привести к записи неверной информации в регистр адреса повтора. K этому может привести несвоевременное появление сигнала, разрешающего запоминание адреса повтора, либо искажение . адреса повтора или записи или хранения на регистре адреса повтора. Это делает невозможным процесс восстановле.95 4 ния при обнаружении ошибки. Следовательно, недостатком рассмотренного устройства является низкая надежность хранения и передачи адреса повтора, уменьшающая вероятность правильного восстановления после сбоя.

11ель 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 кон1 роля, первый, второй и третий элементы

И и регистр адреса повтора, причем вы« ход регистра адреса соединен с входом 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 и первого элемента .

И, выход которого соединен с первым входом регистра адреса, выход блока ввс да логических переменных соединен с вторым входом блока опроса логических условий, выход которого соединен с вторым входом регистра адреса, выход регистра адреса повтора соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с третьим входом ре» гистра адреса, первый и второй выходы блока контроля соединены соответственно с вторыми входами первого и второго элементов И, выход третьего элемента 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 входом блока ассоциативной памяти, второй вход которого соединен с выходом регистра адреса повтора, первый :вы» ход 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 и 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 сое9324 динен с вторым входом третьего элемен-, та И.

На чертеже приведена схема микропрограммного устройства управления с восстановлением при сбоях. 5

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 6 контроля, 30 то ой 8 т етий 9 элементы первый 7, в р, р

И, блок 10 ассоциативной памяти, ðåгистр 11 адреса повтора и регистр 12 состояния, четвертый 13 и пятый 14 элементы И. 15

Схема контроля осуществляет контроль работы блока 1 памяти микр кома ис и блока 4 опроса логических условий . При этом на его выходах вырабатываются сигналы отсутствия (выход 15) и наличиями (выход 16) ошибки в ходе выполнения микропрограммы.

При правильной работе микропрограммного устройства (сигнал на выходе 15 блока 6) адрес следующей микрокоманды у5 передается через первый элемент И 7 и модифицируется с помощью блока 4 опроса логических условий, в зависимости от значения обрабатываемого логического условия. 30

В случае ошибки с целью устранения ее последствий производится перезапуск рабочей микропрограммы с вполне определенных точек - точек перезапуска, опре» деление которых производится заранее.

Для предлагаемой реализапии в качестве точек перезапуска выступают некоторые микрокоманды, отделяющие один переэапускаемый участок микропрограммы от другого.

Следует заметить, что выполнению каждого переэапускаемого участка от начала до конца соответствует вполне определенное состояние датчиков объекта управления - определенный набор значений логических условий.

Блок 10 совместно с регистрами 11 и 12 образует автомат, функционирующий независимо и параллельно с основными блоками, выполняющими управляющие микрокоманды. Текущее состояние этого автомата позволяет в любой момент времени при ошибке в выполнении рабочей микропрограммы,сигнал 16 на выходе блс ка 6) получить для блока 1 памяти мик$S ропрограмм информацию об адресе точки перезапуска, которая из регистра 11 ч рез второй элемент И 8 передается на егистр 2 адреса. При этом на первый

95 6 вход блока 10 постоянно подается входной набор, соответствующий значениям ° обрабатываемых микропрограммой иэ блока 1 логических условий (набор, соответствующий состоянию управляемого объекта), а на второй вход поступает иэ регистра 11 значение предыдущего сосояния .данного автомата. Блок 11 запрограммирован таким образом, -что определенным входным наборам соотвес 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, зафиксированное в момент Мчала выполнения конкретного участка микропрограммы на регистре 11. Фиксация нового адреса точки перезапуска в регистре 11 производится прн наличии сигнала о моменте перехода на новый повторяемый участок, поступающего с третьего выхода регистра 3 микрокоманд, н отсутствии ошибки при выполнении текущей микрокоманды. Кроме того, учитывается сигнал с второго выхода блока 10, свидетельствующий о наличии в блоке 10 набора, соответствующего перезапускаемому участку.

Учет в автомате перезапуска сигнала с выхода 15 блока 6 контроля позволяет прн ошибке, обнаруженной в момент перехода на новый участок, запретить переход в новое состояние и возвратиться в начало только что пройденного участка с целью его поворота.

Учет сигнала с второго выхода блока 10 позволяет выявить ряд ошибок, пропускаемых блоком 6 контроля. Такая возможность появляется благодаря независимому функционированию автомата перезапуска от микропрограммного ус ройства управления и это дает возможность изменить начальный адрес перезапускаемого участка по сигналу о1 mncропрограммного устройства только в слу чае выполнения функции перехода в автс мате на блоке 10.

Предположим, что на третьем выходе регистра 3 ошибочно появляется сигнал разрешения перехода на новый участок, хотя условия для такого перехода еше не появляются, т. е. набор значений логических условий, необходимый для перехода автомата на блоке 10 в новое сось. тояние, не соответствует реально зафиксированному в устройстве 5 ввода. Тог932495 да в регистре 11 не записывается новое состояние, так как признаковые части всех ячеек блока 10 отличны от входного набора значений логических условий, а на выходе пятого элемента И 14 от, сутствует сигнал, разрешающий переход.

Значения выходов элементов И 13 и

14 анализируются блоком 6 контроля.

При ошибочно появившейся метке (наличие сигнала на выходе четвертого элемен- 0 та И 13 и отсутствие сигнала на выходе пятого элемента И ).4) блок 6 конт роля вырабатывает сигнал ошибки (выход 16) и производится повтор микопро.граммы с предыдущей правильно зафикси.а 15 рованной на регистре 11 точки переза пуска.

Таким образом, если в известных устройствах ошибочное появление сигнала о моменте записи адреса повтора, 20 пропущенное блоком контроля, приводит к неправильной организации точки перезапуска и делает процесс восстановления

1 невозможным то в предлагаемом устройстве этого не происходит, т. е. изоб- 25 ретение позволяет выявить и восстановить описанный выше класс ошибок, которые не обнаруживаются блоксм контроля. Благодаря этому вероятность появления ложной информации в автомате пере- щ запуска уменьшается, а восстанавливающая способность устройства увеличивается.

Следует заметить, что если в извесъ35 ния адреса повтора определяется надежностью восстанавливаемого устройства, то в предлагаемом изобретении она зависит от надежности автомата на блоке 10, служащего для перезапуска.

46

В связи с этим в микропрограммном устройстве управления повышение socстанавливающей способности достигается, кроме отмеченных вьппе факторов, также вследствие более высокой надежности автомата, служащего для перезапуска, по сравнению с восстанавливаемым микропрограммным устройством. Зго объясняется тем, что по сравнению с микропрограммным управляющим устройством

56 он оказывается значительно меньшим, . а, следовательно, сам автомат более на дежным, чем основной.

Формула из обретения

Микропрограммное устройство управле

55 ния с восстановлением Ilpg сбоях, содержащее блок памятИ микропрограммы, реей р адреса, регистр микрокоманд, блок опроса логических условий, блок ввода логических переменных, блок контроля, первый, второй и третий эл менты 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 микрокоманд соединены соответственно с первыми входами блока:опроса логических условий и первого элемента И, выход которого соединен с первым входом регистра адреса, выход блока ввода логических переменных соединен с вторым входом блока опроса логических условий, выход которого соединен с вторым входом регистра адреса, выход регистра адреса повтора соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с третьим входом регистра адреса, 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 адреса повтора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности восстановления, в устройство введены блок ассоциативной памяти, регистр состояний, че вертый и пятый элементы И, причем выход блока ввода логических переменных соединен с первым входом блока ассоциатиь ной 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 входам блока контроля и 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 элемента И.

Источюп и информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США % 3618042, кл. 340 172, 5, онубпик. 02,11.71.

2. Зенкин В.Д. и gp. Методы исключения влияния случайных сбоев в UBN. Техническая диагностика. М., "Наука, 1972.

3. Заявка Великобритании

% 1315673, кл. Q- 4 А, опублик.

02.05.73 (прототип) .

932495

Составитель И. Сигалов

Редактор E. Папп Техред М, Рейвес Корректор С. Шекмар

Заказ 3785/69 Тираж 732 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4