Система коммутации

(50 УСг,у ОМУ СВИДЕТ СТ ВТОРС 4 И, Петров,ев тво СССР16, 1985.о СССР16, 1986. видетель 06 Р 15 детельст 06 Р 15 св Авторс У 1272338 (54) СИСТ (57) Изоб лительной уменьшени Система к МАтехв 0К 01 ЧМУТАЦИИние относитнике. Цельемени воссттаций содер к вычис зобреановле ит ко Я таГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ САНИЕ ИЗОБ(56) Авторское ссУ 1228110, кл. 0ТЕНИЯГ,",г торы 1, связанные инФормационнымишинами между собой и с абонентами 2,устройства 4 управления обменом, соединенные с коммутаторами 1 линиямиуправления. Сущность изобретения : состоит во введении первого и второгокоммутаторов 15 и 14 и блока 12 постоянной памяти, в котором хранятсякоды обходных маршрутов для каждойинформационной шины на случай ее отказа. Связи второго коммутатора 14 сустройствами 4 управления обменомпозволяют скорректировать код назначенного маршрута, если в нем предполагается использование отказавшей шины, 11 ил 2 табл.орректор М, Демч ул, Проек твенно-полиграфическое предприятие, г, Уж роизв аказ 2425/44 ВНИИ по 113035Тираж 672 Подписно осударственного комитета СССР ам изобретений и открытий сква, Ж, Раушская наб., д,1317447 2Коммутаторы 1 предназначены длясоединения информационных шин 3, которые последовательно входя в маршрут, позволяют абонентам 2 производить обмен данными. Устройства 4 управления обменом служат для возбуждения определенных линий 5, каждаяиз которых соответствует одной информационной шине 3. Число линий 5равно ц, - числу шин 3. Линия 6 опроса позволяет передавать импульс, вовремя которого может сработать устройство 4 и в соответствии с сигналом на линии 7 запроса, а также садресом запрашиваемого абонента наадресной шине 8 возбудить определенные линии 5, Блок 9 управления коммутатором при возбуждении линий 5 и5 формирует управляющий сигнал насоединение коммутатором информационных шин 3 и 3,Блоки 10 контроля служат для фиксации отказа информационных шин 3, алинии 11 индикации отказа - для передачи информации об отказе шин.3в устройство 4 управления обменом,В блоке 12 постоянной памяти хранятся позиционные коды обходных маршрутов для каждой информационной шины 3 на случай ее отказа (табл. 1).Например (Фиг. 1), при отказе информационной шины 3код из четвертой ячейки блока постоянной памятиопределяет маршрут обхода с исполь 6эованием информационных шин 3. и 3Код обхода с выхода 13 выдается вкоммутатор 14, Первый коммутатор 15предназначен для выдачи по линиям 16выборки номеров отказавших шин 3 вблок 12 постоянной памяти и для синхронизации второго коммутатора 14кодов обхода с помощью линий 17 стробирования. Номер отказавшей шины 3поступает в первый коммутатор 15 полиниям 18 адреса. Линии 19 служатдля передачи кода обхода из второгокоммутатора 14 в устройство 4 управления обменом,Блок 20 опроса предназначен дляформирования импульса на линии 6 опроса при включении системы.Таблица 1 Номер отказавшей 3 4 5 6 7 8 шины Изобретение относится к вычислитсльной технике й может быть использовано при построении систем обменаинформацией межДу ЭВМ или Функциональными модулями многопроцессорныхвычислительных комплексов.Цель изобретения - уменьшение времени восстановления системы.На Фиг. 1 представлена структурнаясхема системы коммутации; на Фиг, 2 -10схема устройства управления обменом;на фиг. 3 - схема второй группы элементов И; на Фиг. 4 - схема блока модификации маршрута; на фиг 5 - схема регистра обхода; на фиг. 6 - схема15сравнения; на Фиг. 7 - схема блокауправления коммутатором; на фиг, 8 -схема коммутатора; на Фиг, 9 - схемаблока контроля; на Фиг, 1 О - схемапервого коммутатора; на Фиг, 1120схема второго коммутатора,Система коммутации (фиг. 1) содержит И коммутаторов 1, соединенныхмежду собой и с Б абонентами 2 информационными шинами 3, И устройств 4управления обменом, подключенных клиниям 5 управления и соединенныхмежду собой линией 6 опроса. Каждыйабонент 2 соединен с устройством 430управления обменом линией 7 запросана обмен и адресйой шиной 8.Линии 5 управления подключены кблокам 9 управления коммутаторами 1,Управляющие выходы блоков 9 связаны35с коммутаторами 1. Блоки 1 О контролявходами подключены к информационнымшинам, а выходами - к линиям 11 индикации.отказа, которые подключеныко всем устройствам 4 управления обменом.Блок 12 постоянной памяти выходом13 подключен к второму коммутатору14, а линиями 16 выборки - к первомукоммутатору 15.45 Первый коммутатор 15 соединен с вторым коммутатором 14 линиями 17 стробирования, а с устройствами управления обменом - линиями 18 адреса. 50 Второй коммутатор 14 кодов обхода подключен к выходу 13 блока 12 постоянной памяти и линиями 19 кода обобхода соединен с устройствами 4 управления обменом.55Блок 20 опроса включен в разрыв линии 6 опроса и выходом соединен с входом 21 синхронизации первого коммутатора 15,Номера информационных шин 1 2 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 О 03 1317447 4Продолжение табл.1 соединен по схеме МОНТАЖНОЕ ИЛИ слиниями 5 управления. Выход элемента Номера информационных шин 28 задержки подключен к продолжению Номер отказавшей линии 6 опроса.1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 Блок 22 памяти имеет (И) ячей 0 О 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 О 0 00 0 0 НомераабоненНомера информационных шин - номера разрядов ячеек блока 0 О 0 1 1 0 0 0 0 тов-ад- ресатов памяти 2 З 41 5 6 7 8 9 15 2 1 1 0 00 0 0 0 К 1 0 1 0 0 1 0 0 0 Цепь, связывающая выход блока 20с входом 21 синхронизации первого 20коммутатора 15, служит для обеспечения синхронной работы устройств 4управления обменом и второго коммутатора 14,Устройство 4 управления обменом 25(фиг, 2) содержит блок 22 памяти маршрутов, регистр 24 обхода, узел 25модификации маршрута, схему 26 сравнения, элемент 27 задержки, первую28 и вторую 23 группы элементов И, 30элемент И 29 и триггер 30.Входы блока 22 памяти подключенык адресной шине 8, а выходы соединены с входами второй группы элементовИ 23 и блока 25 модификации маршрута. Первые входы второй группы элементов И 23 подключены к линиям 11индикации отказа, а выходы - к входам узла 25 и к линиям 18 адреса,Третьи входы узла 25 соединены с 40выходами регистра 24, а выходы - свходами группы элементов И 28 и схемы 26 сравнения. Входы регистра 24 подключены к линиям.19 кода обхода, а инверсный45 вход установки в "0" соединен с инверсным входом установки в "0" триггера 30, с входом элемента 29 и с линией 7 запроса. Вторые входы схемы 26 сравнения подключены к линиям 550 управления, а выход - к второму входу элемента И 29, третий вход которого связан с входом линии 6 Опроса и с входом элемента 27 задержки. Выход элемента И 29 соединен с установочным55 входом триггера 30, выход которого подключен к второму входу первой группы элементов И 28, выход которых го абонента 2 ко всем остальным абонентам-адресатам 2 (табл. 2),Таблица 2 В табл. 2 представлено содержимоеблока 22 в устройстве 4 управленияобменом - коды маршрутов от абонента2 ко всем остальным абонентам. Единица в -й позиции 1;-й ячейки указывает, что информационная шина 3входит в маршрут от абонента 2 кабоненту 2 , Например, от абонента2 к абоненту 2 маршрут включаетинформационные шины 3, 3 и 3(Фиг. 1),Вторая группа элементов И 23 позволяет выявить, входит ли в маршрут,определенный в блоке 22, отказавшаяинформационная шина 3. Если такойфакт имеет место, то вторая группаэлементов И 23 выдает позиционныйкод ее номера с целью обращения к1первому коммутатору (по линиям 18 адреса) и с цельв последующего исключения ее из маршрута. Регистр 24 служит для хранения кода обхода отказавшей шины 3 на время обмена даннымимежду абонентами,Узел 25 модификации маршрута предназначен для корректирования кодамаршрута, считанного иэ блока 22,Корректирование производится. с учетом кода маршрута обхода из регистра 24 и номера отказавшей шины 3 из.второй группы элементов И 23.Схема 26 сравнения позволяет определить, свободны ли все шины 3,которые необходимо захватить в марн 5 13174рут. Элемент 27 задерживает импульсопроса в линии 6 на время переходныхпроцессов в устройствах при установлении соединения между абонентами.Первая группа элементов И 28 служитдля синхронной выдачи кода маршрутана линии 5 управления.Синхронизацию захвата маршрутаобеспечивает элемент И 29 которыйустанавливает в "1" триггер 30 привыполнении следующих условий: наличие разрешения от схемы 26 сравнения(все информационные шины маршрутасвободны), наличие сигнала на линии7 и появление сигнала на линии 6 опроса. Триггер 30 управляет первойгруппой элементов И 28,Подключение линии 7 запроса к установочным в "0" входам регистра 24и триггера 30 позволяет при снятии 20сигнала на линии 7 прекратить выдачукода маршрута на линии 5 управленияи подготовить к последующей работе,Вторая группа элементов И 23(фиг, 3) содержит Я элементов И 31,Первые входы элементов И 31 образуютпервые входы узла, подключенные к линиям 11 индикации отказов информационных шин 3, Вторые входы элементов ИИ 31 являются вторыми входами узла иподключены к выходам блока 22 маршрутов, Сигнал "1" на выходе элементаИ 31 появляется в случае отказа -йинформационной шины 3 и необходимостииспользования ее в маршруте. Выходы 35элементов И 31 являются выходами узла.Узел 25 модификации маршрута(фиг, 4) содержит Р элементов И 32и столько же элементов 33 сложения40.по модулю два. Каждый 1-й выход узла23 служит для блокировки сигнала с-го выхода блока 22 памяти маршрутов,поэтому указанные выходы объединяютсясоответствующим элементом И 32, причем выход узла 23 подключается к нему через инвертор Выход каждого элемента И 32 вместе с соответствующимвыходом регистра 24 подключается ксумматору 33 по модулю два, выход ко.торого является выходом узла 25 Использование именно сумматора 33 помодулю два объясняется так, Если нанекоторый элемент ЭЭ поступает одновременно две единицы - с выходаэлемента 32 и из регистра 24, то этоозначает, что в маршруте, указанномв блоке 22, и в коде обходного маршрута из регистра 24 определена необходимость использовать одну и ту же информационную шину 31-. Такой случай возможен, когда, например (фиг. 1), в маршруте из блока 22 указаны информационные шины 3, 3, 3+, Э, а для обхода шины Э в случае ее отказа в блоке 12 постоянной памяти указаны шины 3 и 3 . Скорректированный маршрут будет включать шины 3 , 3 , 3(передача в одну сторону) 3(передача в противоположную сторону), 3 , Петлю по шине Эф целесообразно исключить, что и обеспечивает элемент 33, формируя в рассматриваемом случае на своем выходе "0".Регистр 24 (фиг. 5) содержит Я триггеров 34, Информационные входы регистра являются входами установки в "1" триггеров. Вход установки регистра 24 в "0" является установочным в нуль входом каждого триггера.Схема 26 сравнения (фиг. 6) содержит Я элементов И 35 и элемент ИЛИНЕ 36. Первые и вторые входы элементов И 35 являются первыми и вторыми входами схемы 26 сравнения, а выходы соединены с входами элемента ИЛИНЕ 36, формирующего результат сравнения. Схема 26 сравнивает код маршру" та, сформированный в узле 25 модификации маршрута, с кодом состояния линий 5, отражающим занятость шин 3, "1" на выходе схемы появляется только в том случае, если на выходе всех элементов И 35 - нуль. Такое состояние возможно, когда шина, входящая в сформированный маршрут, свободна ("0" на соответствующей линии 5) или шина, пусть даже занятая, не входит в данный маршрут (на соответствующем выходе узла 25 . - "0").Блок 9 управления коммутатором (фиг. 7) содержит Б элементов И 37 с прямыми и инверсными входами. Максимальное значение Б определяется числом всех возможных комбинаций по установлению соединений соответствующим коммутатором 1, к которому подключено 1 информационных шин 3, где УС, Линии 5 управления, которые отображают занятость подключенных к коммутатору 1 шин 3, попарно (, ) соединены с прямыми входами элементов И 37. Инверсные входы элементов И 37подключены к выходам тех из оставшихся элементов И 3, к которым подключены -я или 1-я линии 5 управления.Таким образом, появление единиц на паре линий 5, 5 обеспечивает срабатывание только одного элемента И 37 и соединение шин Э и 31 в коммутаторе 1. Поэтому в последующем разрешается соединение в коммутаторе другой пары шин (3" и Э ) и блокируется соединение между собой шин, принадлежащих разным маршрутам (3 с 3" и с 3 , 31 с 3 " и с 3). 10Коммутатор 1, изображенный на фиг, 8 для случая трех (р) одноразрядных информационных шин 3, содержит шесть ( Р(Р) - в общем случае) элементов И 38 и три (р) элемента 15 ИЛИ 39. Управляющие сигналы от блока 9 обеспечивают коммутацию соответствующих шин 3.Блок 1 О контроля (фиг. 9) содержит два идентичных узла (БК 1 и БК 2), 20 каждый из которых фиксирует факт отказа линий информационной шины 3, предназначенных для передачи данных в одном из двух направлений.Блок 10 контроля содержит сумматор 40 по модулю два, триггер 41, генератор 42 одиночных импульсов, элемент ИЛИ 43, элемент ИЛИ 44 и подключен к цепи 45 локализации отказа, введенной в состав линий шины 30 3, С целью контроля в состав информационной шины 3, кроме информационных линий, включена линия контрольно го по нечетности разряда, формируе - мого абонентом-инициатором. Сумматор 35 40 по модулю два служит для обнаружения отказа. Если число единиц в коде, передаваемом по информационным линиям и по линии контрольного разряда, окажется четным, то на инверсном 40 выходе сумматора 40 появится "1".Укаэанный выход подключен к входу установки в "1" триггера .41, фиксирующего факт отказа. Генератор 42 одиночных импульсов подключен к вхо ду установки в "0" триггера 41 для перевода его в исходное состояние.Прямой выход триггера 41 подключен к элементу ИЛИ 43, включенному в разрыв цепи 45 локализации отказа. 50 Цепь 45 введена в состав линий информационных шин 3 с целью фиксации места возникновения отказа с точностью до одной информационной шины 3, В случае отсутствия цепи 45 отказ 55 одной информационной шины 3 вызывает срабатывание не только этого блока 10, но и других блоков 10 ф, 10 1317447 8и т, д., подключенных к информационным шинам 3 , 3, входящих в проложенный маршрут. При этом последующие блоки контроля зафиксируют неотказ, а Факт передачи искаженногов шине 3 кода. Цепь 45 подключенак входу установки в "0" триггера 41,Такое подключение позволяет сбросить в "0" триггеры 41 в блоках 1 О10 и т.д, посредством распростране 0ния сигнала по, цепи 45 из блока 10вдоль установленного маршрута черезпромежуточные коммутаторы 1, Такимобразом, только в триггере 41 блока1 О сохранится "1" и будет локализован отказ единственной шины 31.Первый коммутатор 15 (фиг, 10)содержит Б элементов 46 задержки имультиплексор 47. Элементы 46 задержки включены последовательно.Каждый элемент 46 задержки имеетимпульсный (подключенный к входуследующего элемента 46 задержки) ипотенциальный выходы, Запуск первогокоммутатора 15 осуществляется импульсом с входа 21 синхронизации.Элемент 46 задержки обеспечиваетзадержку импульса на время, достаточное для формирования кода обходногомаршрута. Оно определяется временемзадержки сигнала во втором коммутаторе 14, временем считывания информации из блока 12 постоянной памяти,временем приема информации в регистр24 и временем модификации маршрутав узле 15. При этом время задержкив элементе 46 должно быть не большевремени задержки импульса опроса вэлементе 27 устройства 4 управленияобменом. Мультиплексор 47 представляет собой (И Я)-разрядный по входуи ц;разрядный по выходу коммутатор.При этом управляющие входы Ч,Чмультиплексора 47 подключены к по.тенциальным выходам элементов 46 задержки, а информационные входы - клиниям 18 адреса. Подключение цепей17 управления к элементам 46 и 47осуществляется следующим образом:цепь 17подключена к потенциальному выходу элемента 46 и к входуЧ; мультиплексора 47 (5. = 1, Б),а цепь 17 - к потенциальному выходуэлемента 46 и к входу Ч, мультиКплексора 4. Этим достигается формирование обходного маршрута в устройстве 4 управления обменом до приходаимпульса опроса по линии 6 в это9 131744 устройство. Выходы мультиплексора. 47 подключены к линиям 16 выборки,Второй коммутатор 14 (фиг. 11) содержит Б групп элементов И 48 по Я элементов в каждой. Первые входы элементов 1-й группы подключены к линии 17", а вторые входы из каждой группы - к выходу 13. Выходами второго коммутатора 14 являются выходы элементов И 48, соединенные с О линиями 19 кода обхода.Система коммутации функционирует следующим образом.В исходном состоянии в блок 22 памяти маршрутов каждого устройства 15 4 управления обменом заносятся коды назначенных маршрутов от абонента 2 к остальным абонентам, а в блок 12 постоянной памяти - коды маршрутов обхода для каждой из информационных 20 шин 3. От блока 20 опроса производится запуск системы, и по линии 6 от устройства 4 к соседнему устройству 4 начинает передаваться сигнал, раз 25 решающий устанавливать соединение по запросам абонентов 2.Аналогичный сигнал начинает передаваться по цепочке элементов 46 задержки в первом коммутаторе 15. Сигнал в первом коммутаторе 5 опережа 30 ет сигнал опроса в блоке 4В случае отказа шины 3 этим обеспечивается подготовка обходного маршрута в блоке 4 до прихода импульса опроса по линии 6. 35 Для организации обмена абонент- инициатор 2 выдает в устройство 4 по адресной шине 8 адрес искомого або нента, а по линии 7 - запрос на обмен. По адресу из блока 22 памяти считывается код маршрута между абонентами. Во второй группе элементов И 23 осуществляется проверка, входят 45 ли отказавшие шины 3 в этот маршрут. Если такой факт будет установлен, то отвторой группы элементов И 23 позиционный код неисправных шин 3 по .линиям 18 адреса передается в первый коммутатор 15. Там мультиплексор 47 производит выдачу этого кода на линии 16 выборки. Из блока 12 постоянной памяти считывается код обхода отказавших шин 3, который через второй коммутатор 14 по сигналу на линии 17 стробирования выдается по линиям 19 кода обхода в запросившее устройство 4 управления обменом. 7 10В устройстве 4 управления обменом код обхода заносится в регистр 24 и с его выходов подается на узел 25 модификации маршрута. В узле 25 осуществляется блокировка сигналов из блока 22 памяти, соответствующих отказавшим шинам 3, и наложение кода обхода из регистра 24 на код маршрута. Сформированный таким образом код нового маршрута подается на схему 26 сравнения, в которой определяется возможность его захвата, т. е. устанавливается факт незанятости всех входящих в новый маршрут шин 3. С приходом по линии б опроса разрешающего сигнала осуществляется захват маршрута - устанавливается в 111 И триггер 30 и на линиях 5 управления. соответствующих захватываемым шинам 3, появляются логические единицы, В результате срабатывают блоки 9 управления теми коммутаторами 1, которые должны соединить захватываемые шины. Коммутаторы 1 производят требуемые соединения.. После обмена абонент-инициатор 2 снимает запрос на обмен на линии 7, что приводит к установке в "0" триггера 30 и сбросу регистра 24. Установка в "0" триггера 30 приводит к появлению логических нулей на линиях 5 управления, поддерживающих соединение шин 3 маршрута. Как следствие, появляются нули на выходах блоков 9 управления коммутаторами, и соединение в коммутаторах 1 разрушается. Если с приходом по линии б опроса разрешающего сигнала занята хотя бы одна шина 3 сформированного маршрута, то триггер ЗО в "1" не устанавливается и соединения абонентов не произойдет. Формула изобретения Система коммутации, содержащая М коммутаторов, М блоков управления коммутаторами, Б устройств управления обменом, Я блоков контроля информационных шин, блок опроса, причем и информационных входов-выходов всех коммутаторов (Иш ( О) являются соответствующими информационными входами-выходами системы, подключаемыми к абонентам, остальные (Ц-ш) информационных входов-выходов коммутаторов соединены между собой, вход адреса и вход запроса и-го устройст447 12 11 1 З 17 ва управления обменом (п = 111) являются и-ми входами адреса и запроса системы от п-го абонента соответственно, входы-выходы управления Б блоков управления обменом поразряд но объединены и подключены через шину управления к входам М блоков управления коммутаторами, выходы которых соединены с управляющими входами М коммутаторов соответственно, ин О формационные входы блоков контроля подключены к соответствующим информационным шинам системы, выход и вход блока опроса подключены к входу опроса первого и выходу опроса И-го 15 устройств .управления обменом соответственно, выход опроса К-го (К =1, Ъ-Т) устройства управления обменом подключен к входу опроса К+1-го устройства управления обменом, при чем устройство управления обменом содержит блок памяти маршрутов, первую группу элементов И, схему сравнения, элемент И, триггер, элемент задержки, при этом вход адреса устройства управления обменом подключен к адресному входу блока памяти маршрута, а вход запроса подключен к пер вому входу элемента И и к инверсному входу сброса триггера, вход опроса устройства управления обменом соединен с вторым входом элемента И и через элемент задержки - с выходом опроса устройства управления обменом, выход элемента И подключен к входу 35 установки триггера, выход триггера подключен к первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с соответствующими разрядами первого информационного входа 40 схемы сравнения, выход элементов И первой группы и второй информационный вход схемы сравнения соединены с входом-выходом управления устройства управления обменом, о т л и - 45 ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения времени восстановления системы, в нее введены блок постоянной памяти, первый и второй коммутаторы, причем вход синхронизации50 первого коммутатора подключен к выходу блока опроса, а информационный вход соединен с адресными выходами устройств управления обменом, первые выходы первого коммутатора подключены к одноименным входам второго коммутатора, а вторые выходы - к входамадреса блока постоянной памяти, выход которого подключен к информационному входу второго коммутатора, выходы которого соединены с входамикодов обхода соответствующих устройств управления обменом, входы контроля которых подключены к выходамблоков контроля, причем первый коммутатор содержит И элементов задержки и Мультиплексору причем вход пера,вого элемента задержки является входом синхронизации первого коммутатора, импульсный выход К-го элемента задержки подключен квходу К+1-го элемента задержки, потенциальный выход К-го элемента задержки подключен к К+1-му управляющему входу мультиплексора и являетсяК-м первым выходом первого коммутатора, потенциальный выход Б-го элемента задержки подключен к первомууправляющему входу мультиплексора иявляется Б-м вторым выходом первогокоммутатора, ч, разрядных информационных входов мультиплексора являютсяинформационным входом первого коммутатора, а Я-разрядный выход мультиплексора является выходом адреса первого коммутатора, причем в каждоеустройство управления обменом введены вторая группа элементов И, регистробхода и блок модификации маршрута,причем контрольный вход устройствауправления обменом соединен с первымвходом элементов И второй группы, выход блока памяти маршрута подключенк входу маршрута блока модификациимаршрута и к второму входу второйгруппы элементов И, выход которойподсоединен к входу адреса отказавшей шины блока модификации маршрутаи является одноименным выходом устройства управления обменом, вход ко-,да обмена устройства управления обменом подсоединен к информационномувходу регистра обходного маршрута,вход синхронизации которого подключен к входу запроса устройства управления обменом, выход регистра обходного маршрута подключен к входукода обхода блока модификации маршрута, выход которого подключен к первомуинформационномувходу схемысравнения.