Пульт управления мультипроцессорной вычислительной машины

О П И С А И И Е.911527ИЗОВРЕТЕН ИЯ Сфеэ СоветскикСфциалистическивРеслублик К АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 25.0 б.80 (2 ) 294 б 938/18-24с присоединением заявки РЙ(51)М. Кл,С 06 Г 9/Об Гесударатюаыв какетет ь.ь.ФР дв делан изобретений и втармтвй(088.8) Дата опубликования описания 07.03.82 В.У.Плюснин, Ю.В.Лопатин, Б.Н.Насакин, П.Г.Чистобородов,А.М.Литвинов, Ю.П,Цуканов, Н.А.Николаев, Ф.Р.Кушнеров,Е.Л,Брусиловский и В.ВПах(54) ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ МУЛЬТИПРОЦЕССОРНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫИзобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано для управления вычислительной машины (в том числе и мультипроцессорной) без снижения ее произ" водительности.Известен пульт управления, содержащий панель индикации и управления, а также блок контроля и диагностики, включающий в себя специальный адаптер для управления пультовым накопителем на гибком диске 1 . Однако пульт используется для пультовых операций процессор машины, тем самым снижая ее производительность и не обеспечивает пространственного и временного доступа к блокам машины, который необходим для сокращения времени кант- роля и диагностики оборудования, а также для возможности применения пульта для управления мультипроцессорной вычислительной машины (ВМ). Наиболее близким к предлагаемо.му является пульт управления со-держащий вычислитель, информационный вход-выход которого соединен с выходом-входом блока оперативной памяти, а управляющий вход-выход - с управляющим входом-выходом блока сопряжения с накопителем на магнитном диске, блока сопряжения с ка.налом, блока сопряжения с панелью оуправления и индикации и блока .сопряжения с машиной, к информационным входам-выходам которых подключены соответственно информационные входы-выходц накопителя на диске, канала, панели управления и индикации, и машины 2. В этом пульте управления пультовые операции не занимают время процессора, что позволяет увеличитьбыстродействие на количество пультовых команд. Кроме того, имеется возможность программного доступа91527 Составитель ИеХазоваРедактор ВеЛушникова Техред М.Рейвес . Корректор С.Щомак илиал ШПГгпатент", г. Укгород, ул. Проектная, 4 аказ 130 41 Тираж 732 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж"35 р Рк блокам машины через соответствующий блок сопряжения,. Однако данное устройство при применении в быстродействующих мультипроцессорных вычислительных машинахне обеспечивает нужного быстродействия вследствии большого времениреакции на запрос. Обработка запроса включает в себя формированиемассива служебной информации и передачу этого массива в процессор. Обращение в память пульта возможнотолько со стороны вычислителя, поэтому Формирование массива служебной информации и обмен могут идтитолько последовательно, что существенно увеличивает время реакциипульта на запросы процессора и непозволяет использовать пульт для управления ВМ, работающей в реальноммасштабе времени,Таким образом, основным недостатком устройства является недостаточное быстродействие. Кроме того, присбое в процессе обмена необходимоповторять обработку запроса сначала, что также уменьшает быстродействие и увеличивает время реакции. 5 0 15 20 25 ЭО 35 40 45 50 55 Цель изобретения - повышение быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в пульт управления мультипроцессорной вычислиТельной машины содержащей вычислитель, информационный вход-выход которого соединен с информационным выходом-входом блока оперативной памяти и первыми информационными выходами-входами первого и второго адаптеров, а управляющий выход - с первыми управляющими входами первого и второго адаптеров, блок сопряжения с панелью управления, и индикации, первый вход-выход которого подключен к информационному входу-выходу панели управления и индикации, а второй выход-вход соединен со вторым информационным входом- выходом первого адаптера, третий инФормационный вход-выход которого подключен к первому информационному выходу-входу блока сопряжения с вычислительной машиной, второй инФормационный вход-выход второго ацаптера подключен к входу-выходу блокасопряжения с накопителями, введены блок приоритета, блок формирования прерываний, блок формирования меток времени и блок сопряжения с периферийными абонентами, причем управляющий выход блока приоритета соединен с соответствующим входом блокаоперативной памяти, разрешающий выход - с управляющим входом вычислителя, разрешающими входами первого ивторого адаптеров, выход блока формирования прерываний подключен к управляющему входу вычислителя, маскирующий вход - к управляющему выходувычислителя, первый и второй запросныевходы - соответственно, к выходампрерываний первого и второго адаптера, третий, четвертый и пятый запросные входы блока формирования прерываний соединены соответственно свыходами прерываний панели управления и индикации всех блоков сопряжений и блока формирования меток времени, управляющий вход которого соединен с управляющим выходом вычислителя, а управляющий выход - с тактовыми входами первого и второго адаптеров и всех блоков сопряжения, первый, второй и третий запросные входы.блока приоритета соединены соответственно с управляющими выходамивычислителя, первого и второго адаптеров, первый второй и третий запросные входы блока приоритета соединенысоответственно с управляющими выходами вычислителя, первого и второгоадаптеров, третий информационныйвход-выход которого соединены с входом-выходом блока сопряжения с периферийными абонентами, управляющийвход блока формирования прерыванийявляется управляющим входом пульта,вторые информационные входы-выходыблока сопряжения с вычислительноймашиной и блока сопряжения с периферийными абонентами являются информационным входами-выходами пульта. Пульт управления мультипроцессорной ЗВМ представляет собой управляющую вычислительную машину повышенной надежности, содержащую разветвленную систему обработки и хранения запросов, Запросы от процессоров бывают двух типов. Первый - запросы, связанные с приемом исходных данных с периферийного устройства пульта управления, Формированием массива служебной информации и передачей его в процессор. Второй - с приемом массива служебной информации, анализом этого массива и выдачей результатов анализа в перифе5 9115 рийный абонент пульта управления. Таким образом, время реакции на запрос распадается на три составляющие; время формирования или анализа массива; времена обмена пульта управ ления с процессором; время обмена пульта управления с периферийным устройством. Обмен и формирование (анализ) массива идут одновременно. 1 ОДля повышения быстродействия обмена сигналы интерфейса между блоками сопряжения и адаптерами, а также между блоками сопряжения и внешними устройствами контролируются вре менными метками, приходящими с блока формирования меток времени, Это позволяет в случае сбоя программно повторить обмен.Пульт управления осуществляет ин дикацию состояния машины. Для этого каждый 10 м.сек, постоянно обновляемая информация о состоянии машины, вЫсвечивается на панели индикации и управления. 25На фиг. 1 представлена блок-схема пульта управления многопроцессорной ЭВМ, на фиг. 2 - блок-схема блока приоритетами на фиг. 3 - блок-схема блока формирования прерываний 30 на фиг. 4 - блок-схема блока формирования меток времени; на Фиг. 5 - блок-схема сопряжения с периферийными абонентами, на фиг, б - блоксхема блока сопряжения с накопителями, на фиг, 7 - блок-схема блока сопряжения с панелью индикации и управления. Блок сопряжения с накопителями (фиг. 6) содержит регистр 7 данных, регистр 78 управления, счетчик 79 адреса данных, коммутатор 80 сигнапов интерфейса, контрольный счетчик 81, логический элемент И 82.Блок сопряжения с панелью (фиг. 7) содержит регистр 83 управления, счетчик 84 данных, коммутатор 85 сигналов интерфейса, дешифратор 86, контрольный счетчик 87, коммутатор 88 данных, логический элемент И 89.Пульт управления мультипроцессор 40 ной вычислительной машины (Фиг. ) содержит блок 1 оперативной памяти, вычислитель 2, блок 3 приоритета, блок 4 формирования прерываний, блок 5 формирования меток времени, первый45 адаптер 6, второй адаптер 7, блок 8 сопряжения с панелью управления и индикации, блок 9 сопряжения с вычислительной машиной, блок 10 сопряжения с накопителями, блок 11 сопряжения с периферийными абонента 50 ми, панель 12 управления и индикации, накопитель 13 на магнитном диске, группу периферийных абонентов 14, управляющий вход 15 пульта, информационные входы"выходы 16 пульта,55 вход 17 запросов второго адаптера вход 18 адреса второго адаптера, вход 19 адреса первого адаптера, вход 27 620 запросов первого адаптера, вход 21 запросов вычислителя, вход 22 адреса вычислителя, вход 23 маски, вход 24 запросов первого адаптера, вход 25 запросов панели, вход 26 запросов сопряжения, вход 27 запросов второго адап;ера, вход 28 запросов индикации, информационный вход" выход 29, входы 30-35 меток времени, инФормационные входы-выходы 36-37 пульта, управляющий вход 38.Блок приоритета (фиг. 2) содержит регистр 39 запросов вычислителя, регистр 40 запросов первого адаптера, регистр 41 запросов второго адаптера, логический элемент ИЛИ 42, логический элемент НЕ 43, счетчик 44 обращений, логические элементы И 45-47, разрешающий регистр 48 вычислителя, разрешающий регистр 49 первого адаптера, разрешающий регистр 50 второго адаптера, логический элемент ИЛИ 51, коммутатор 52 адреса, регистр 53 адреса.Блок формирования прерываний (Фиг, 3) содержит регистр 54 маски, регистр 55 прерывания первого.адаптера, регистр 56 прерывания второго адаптера, регистр 57 прерывания панели, регистр 58 прерывания индикации, регистр 59 прерывания зависания, регистр 60 прерывания машины, логические элементы ИЛИ 61-64, регистр 65 сборных прерываний, логический элемент И бб, логический элемент . ИЛИ 67.Блок Формирования меток времени ( Фиг. 4) содержит счетчик 68 времени, логические элементы И 69-70.Блок сопряжения с периферийными устройствами ( фиг. 5 ) содержит регистр 71 данных, регистр 72 управления, преобразователь кодов 73, коммутатор 74 сигналов интерфейса, контрольный счетчик 75, логический элемент И 76.7 91152Пульт управления работает следующим образом,В исходном состоянии, после выполнения операции "Сброс" и загрузки операционной системы пульта, пульт находится в состоянии "Ожидание". Инициация его работы может быть вызвана запросами на прерывание: от вычислительной машины (ВМ), приходящими на управляющий вход 15 (фиг.1) 10 пульта, с панели,12 приходящими на вход 25 запросов панели блока 4, от блока 11 сопряжения с периферийными абонентами, приходящими на вход 26 запросов сопряжения блока 4. 15Эти запросы на прерывания в блоке4 Формирования прерываний записываются на соответствующие регистры57, 59, 60 прерываний (Фиг, 3), которые являются многоразрядными. Сигналы с выходов этих регистров поступают на входы соответствующих логических элементов ИЛИ 61-63, В составблока 4 входит регистр 54 маски, ин 25формация на который поступает по входу 23 маски из вычислителя 2.Количество разрядов регистра 54 соответствует количеству видов запросовна прерывания. Если в соответствующем разряде регистра 54 записана"единица", то сигнал запроса прохоцит через соответствуаций логичес" кий элемент И 64 и записывается на регистр 65 прерываний. Логический элемент ИЛИ 67, стоящий на выходе регистра 65, формирует сборный запрос на прерывание, который поступает свыхода прерываний блока 4 на управляющий вход вычислителя 2, который по получении данного сигнала выпол няет прерывание программы с помощью блока приоритета. Запрос на прерыва" ние от вычислителя 2 приходит на вход 21 запросов вычислителя и записывается на регистр 39 вычислителя (фиг. 2). Одновременно на вход 22 адреса вычислителя приходит адрес, по которому должно происходить обращение в блок 1 оперативной памяти. В том случае, если отсутствуют за просы на входе 20 запросов первогоадаптера и входе 17 запросов второго адаптера, выход логического элемента ИЛИ 51 будет иметь нулевое значение,которое через Логический элемент 55 НЕ 43 подается на разрешающий элемент логического элемента И 45 и запрос с выхода регистра 39 переписывается 7 8на .регистр 48, Сигнал с выхода этого регистра является разрешающим для записи адреса из вычислителя 2 через коммутатор 52 адреса на регистр 53 адреса. Указанный сигнал с разрешающего выхода блока 3 поступает в вычислитель 2 для выдачи данных при записи в блок.1. Адрес с выхода адреса блока 3 поступает в блок 1 и происходит запись или чтение инФормации.Пульт управления предусматривает возможность. совместной работы адаптера 6 и 7 и вычислителя 2. Если на входах 17-20, запросов блока 3 имеют" ся сразу все запросы, то наимень" ший приоритет имеет запрос вычислителя, а запросы адаптеров 6 и 7 обслуживаются по очереди. Очередность обслуживания устанавливается с помощью счетчика 44 обращений. Сборка запросов адаптеров осуществляется на логическом элементе ИЛИ 42, выход которого управляется переключением счетчика 44. Если счетчик 44 находится в нулевом состоянии, то сигнал с его выхода поступает на логический элемент И 46 и запрещает прохождение запроса адаптера 6 на регистр 49, Тот же сигнал через логический элемент НЕ 43, поступая на логичес" кий элемент И 47, разрешает прохождение запроса адаптера 7 и запись его на регистр 50, В следующий такт работы пульта управления счетчик 44 переключается и разрешение получает другой адаптер. Вычислитель 2 работает только во время отсутствия запросов адаптеров. В результате выполнения прерывания вычислитель 2 начинает выполнять программу обработки прерывания, которая включает в себя несколько процедур. Состав программы и ее конечный результат определяется видом прерывания. Анализ вида прерывания производится вычислителем. Для этого вычислитель выдает сигнал на вход 23 маски блока 4, который поступает на логический элемент И 66 и содержимое регистра 65 передается в вычислитель,Прерывание от ВМ. Конечной целью обработки данного прерывания является установление обмена с ВМ с помощью адаптера б и блока 9 сопряжения с ма" шиной по информационному входу-выходу 16 пульта. Вычислитель посылает на управляющий вход адаптера 6 служебную информацию. В состав ее входит на- Ф9 911 чальный адрес памяти, который записывается на счетчик адреса информации, размер массива данных, который записывается на счетчик информации, адрес блока сопряжения, который записывается на регистр управляющего слова, приказ для блока сопряжения, который записывается на регистр информации, и эталон, который записывается на регистр эталона.В состав адаптера 6 входит также регистр меток записи, каждый разряд которого следит за состоянием одного из регистров или счетчиков. Нри записи на регистр или счетчик, входящий в состав адаптера 6, в соответствующий разряд регистра меток записи пишется "единица", При этом запрещается повторная запись на уже загруженный счетчик или регистр. Регистр эталона имеет разрядность, равную регистру меток записи. Поеле загрузки всех необходимых регистров и счетчиков адаптера регистр, эталона сравнивается с регистром меток .записи,После загрузки всех необходимых регистров и счетчиков адаптера регистр эталона сравнивается с регистром меток записи. Эталон, заносимый на регистр эталона, содержит требуемое значение регистра меток записи. В случае совпадения содержимого регистра меток, записи и регистра Эталона дается разрешение на обмен. Если какой-либо регистр или счетчик не был загружен, схема сравнения не выдаст разрешения. Таким образом, с помощью регистра меток записи и регистра эталона контролируется полнота и правильность загрузки. При выработке сигнала, разрешающего обмен, адаптер 6 передает приказ в блок 9 сопряжения с машиной, в ответ на что блок начинает передавать в адаптер или принимать из него информацию. В Функции адаптера входит выборка информации из блока 1 или запись ее в блок 1. Работа адаптера с блоком 1 происходит через блок 3. После окончания обмена адаптер 6 вырабатывает запрос, поступающий на вход 24 запросов первого адаптера блока 4, который записывается на регистр 55. Этот запрос сообщает вычислителю, что адаптер закончил обмен.527 , 10Прерывание от панели 12 управленияи индикации. Конечной целью обработкиданного прерывания является установ 5адаптера 6 - блока 8 сопряжения с панелью по информационному входуописанной выше. на регистре 72, поступает в преобразователь 73 кода, а также поступает в коммутатор 74 сигналов интерфейса, который вырабатывает управляющие сигналы дляобмена с периферийными абонентами. Регистр 71 данных служит для буферизацйи данных ввиду малой скорости работы периферийных абонентов по сравнению с адаптером 7. Контрольный счетчик 75 и логичес-.кий элемент И 76 служат для контроляуправляющих сигналов интерфейса. Адаптер 7 обращается в блок 1 аналогич 15 20 5 30 35 40 ление обмена с панелью 12 с помощью выходу 29. Вычислитель производитзагрузку адаптера аналогично загрузке при обработке прерывания от ВМ,После програмйного пуска адаптера он передает в блок 8 (фиг. 7) приказ, часть которого записывается на регистр 83 управления, а остальная часть на счетчик 84 данных.Управляющая информация, содержащаяся на регистре 83, поступает в коммутатор 85 сигналов интерфейса, который вырабатывает управляющие сигналы для обмена с панелью 12. Информация, содержащаяся на счетчике 84, расшифровывается дешифратором 86, который управляет коммутатором 88 данных. Такое построение схемы позволяет обмениваться не всем массивом данных, а любой его частью, Контрольный счетчик 87 и логический элемент И 89 служат для контроля управляющих сигналов, Обмен заканчивается выработкой запроса адаптера, который поступает на вход 24 запроса первого адаптера блока 4.Прерывание от периферийных абонентов. Конечной целью обработки данного прерывания является установление обмена с группой периферийных абонентов 14 с помощью адаптера 7 .и блока 11 сопряжения с периферийными абонентами по информационному входу-выходу 37. Вычислитель производит загрузку адаптера 7 аналогично загрузке адаптера 6. После программного пуска адаптер передает. в ф блок 11 (фиг, 5) приказ, который записывается на регистр 72 управления. Управляющая информация, содержащаяся27 12который работает только по инициации программ пульта. Если в процессе выполнения программы необходимоустановить обмен с накопителем 13,вычислитель производит загрузку адаптера 7, аналогично описанной вышее.После программного пуска адаптерпередает в блок 10 (фиг. 6) приказ,часть которого записывается на регистр 78 управления, а остальнаячасть - на счетчик 79 данных. Управляющая информация, содержащаяся нарегистре 78, поступает в коммутатор80 сигналов интерфейса, которыйвырабатывает управлякщие сигналыдля обмена с накопителем 13. Регистр77 данных служит для буферизацииданных ввиду малой скорости работынакопителя 13 по сравнению с адаптером 7Счетчик 79 адреса данныхустанавливает адрес, начиная с которого производится передача данныхот накопителя 13 в адаптер 7. Контрольный счетчик 81 и логический элемент И 82 служат для контроля управляющих сигналов интерфеиса. Обмензаканчивается выработкой запросаадаптера 7,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет в отличии от известного значительно повысить быстродействие по обработке запросовза счет одновременной работы вычислителя и двух адаптеров.Для известного устройства времяреакции на запрос составляет Э 5 В случае одновременного выполненияК процедур время реакции на запроссоставит50 Соответственно увеличение быстродействия можно оценить следующим образом:ь1, 1-.-1,. 1,. , Рассматривая частный случай, когда все процедуры одинаковы по дли 11 9115но адаптеру 6. Обмен заканчиваетсявыработкой запроса. адаптера 7 ко)торый поступает на вход 27 запросавторого адаптера блока 4 формирования прерываний. 5Прерывание по индикации. Сигнал напрерывание по индикации приходит изблока 5 формирования меток времени(фиг, 4), который содержит двадцатичетырехразрядный счетчик 68 времени, 1 Ологический элемент И 69, на которыйзаходят разряды 20-23, вырабатывающий метку времени 1 О м с, и логический элемент И 70, на который заходитразряды 20-23, вырабатывающий метку времени 1 с. Метка времени 1 с поступает на входы 30-35 меток времени, а метка времени 10 мыс поступаетна вход 28 запросов инцикации блока4 Формирования прерываний и записывается на регистр 58. Конечной целью обработки прерывания по индикации является установление обмена спанелью 12 с помощью адаптера 6и блока 8 сопряжения с панелью поинформационному входу-выходу 29,Обмен осуществляется аналогично обмену при обработке прерывания от панели 12, за исключением того, чтопроисходит выборка данных из блока1 и передача их через адаптер 6и блок 8 на регистр индикации панели 12. Счетчик 79 данных определяет в этом случае, начиная с какогоразряда регистр индикации необходимо высвечивать.Прерывания от блоков сопряженияДанный вид прерывания служит для организации программного повторенияобмена. Это прерывание от схем кон 40Троля обмена по метке времени 1 с. гдеМетка времени 1 с с блока 5 поступает на входы 30-35 адаптеров 6 и7, блоков 8-11. Указанные блоки со- Ицержат схемы временного контроля45сигналов управления обменом, которые считают количество меток междусигналами интерфейса, Если оно (это.количество) превышает заранее заданное значение, то схема контроля вырабатывает запрос, который поступает на вход 26 запросов сопряженияблока 4 и записывается на регистр59, Конечной целью программы обработки прерывания является повторение обмена, на котором произошелсбой,К пульту управления подключается накопитель 13 на магнитном диске,время на выполнение 1 -й процедуры;количество 1 -х процедур, число процедур, необходимых для .обработки запроса, 1=1 ительности и количеству, выраженьедля Ь 6 можно упростить Таким образом, уменьшение времени реакции на запрос, происходит наСк-где 4 - время выполнения одной про-,цедуры,К - количество одновременно выполняемых процедур,При использовании устройства дляуправления мультипроцессорнои вычислительной машиной, количество запросов увеличивается на величину(Ю о +9где уИ- количество процессоров;9 - число запросов от процессоров;Д - число запросов от других устройств,Суммарное увеличение быстродействия для мультипроцессорной ВМ вычисляется следующим образом:и ф-К-М,1,1 Г 1,или в частном случаеФормула изобретенияПульт управления мультипроцессорной вычислительной машины, содержащийвычислитель, информационный вход-выходкоторого соединен с информационнымвыходом-входом, блока оперативной памяти и первыми информационными выходами-входами первого и второго адаптеров, а управляющий выход - с первыми управляющими входами первого ивторого адаптеров, блок сопряженияс панелью управления и индикации,первый вход-выход которого подключенк информационному входу-выходу панели управления и индикации, а второйвход-выход соединен со вторым инФормационным входом-выходом первогоадаптера, третий информационныйвход-выход которого подключен к первому информационному выходу-входублока сопряжения с вычислительноймашиной, второй информационный входвыход второго адаптера подключен квходу-выходу блока сопряжения с на 10 15 1,ные входы - соответственно, к выходам 20 25 товыми входами первого и второгоадаптеров и всех блоков сопряжения,первый, второй и третий адресныевходы блока приоритета соединенысоответственно с адресными выходами вычислителя, первого и второгоадаптеров, первый, второй и третийзапросные входы блока приоритетасоединены соответственно с управляющими выходами вычислителя, первогои второго адаптеров, третий информационный вход-выход которого соединен с входом-выходом блока сопряжения с периферийными абонентами,управляющий вход блока формированияпрерываний является управляющимвходом пульта, вторые информационные входы-выходы блока сопряжения свычислительной машиной и блока сопряжения с периферийными абонентами являются информационныии входами-выходами пульта. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 55 30 35 с 40 45:опителями, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блокприоритета, блок Формирования прерываний, блок формирования меток времени и блок сопряжения с периферийными абонентами, причем управляющий выход блока приоритета соединен с соответствующим входом блока оперативной памяти, разрешающий выход -с управляющим входом вычислителя,разрешающими входами первого и второго адаптеров, выход блока формирования прерываний подключен к управляющему входу вычислителя, маскирующий вход - к управляющему выходу вычислителя, первый и второй запрос-,прерываний первого и второго адаптеров, третий, четвертый и пятыйзапросные входы блока формирования прерываний соединены соответственно с выходами прерываний панели управления и индикации всех блоков сопряжения и блока формирования метоквремени, управляющий вход которогосоединен с управляющим выходом вычислителя, а управляющий выход - с так 1. Процессор ЕС 1060. Техническое описание. 1977.2. Заявка ФРГ М 2725503,.кл. С Об Г 9/18, опублик. 1977 1 прототип).