Устройство для сбора и анализа данных о работе электронной вычислительной машины

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к авторском свидетельств Союз СоветскихСоциалистицескихРеспублик. К., 06 Р 15/.3 с присоединением зая осударственныи комитетСовета Министров СССРпо делам изооретенийи открытий(45) Дата опубликования описания 18,11.76 81, 326 088,8)(71) Заявите нститут технической кибернетики АН Белорусской(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА И АНАЛИЗА ДАННЫХ О РАБОТЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ ва ограничены и ением эффнтов ЭВ ктивности и пользования компонких комбинаций, а тченных гистограмм,кодов операций считрегистрируется частдого кода операции,ций. и их логичеснием усе ер, гистограммасеченной, еслиторения не кажта и типов кодов оператац Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для сбора данных, характеризующих функционирование программных и аппаратных средств электронных и вычислительных машин (ЭВМ) с последующим применением этих данных для повышения эффективности использования ЭВМ улучшения алгоритма диспетчеризации вычислительного процесса и при моделировании вновь разрабатываемых ЭВМ и систем.Известны устройства для сбора и анализа данных о работе ЭВМ, содержащие блок управления устройством, блок управления накопителем на магнитной ленте, блок визуального вывода, блок усиления, вход которого через последовательно соединенные переключатель и блок согласования соединен с входом устройства.Однако, во-первых, отсутствует возмож ность оперативно управлять ходом эксперимента т,е, изменять типы измеряемых событий, а также их логические комбинации, так как и то,и другое задается вручную с помощью комму ионной панели. Во - вта рых, функциональные возможности устройстЦель изобретения - повышение эффективности работы устройства,Достигается это благодаря тому, что в устройство введены блоки коммутации, сопряжения, отбора данных, два ассоциативных запоминающих блока, процессор и блок печати, причем блок отбора данных соединен с блоком управления устройством, выходом блока усиления и через блок коммутации, подключенный к блоку управления устройством, с ассоциативными запоминающими блоками, выходы которых через блок сопряжения, соединенный с блоком управления устройством, подключены к процессору, Выходы последнего подключены соответственно к блокам визуального вывода и печати, а через блок управления накопитлем на магнитной ленте-к накопителю намагнитной ленте,Кроме того, в устройстве блок отбораданных содержит анализатор, регистр маски анализатора, селектор, счетчик и сумматор, первый вход которого соединен спервым выходом счетчика, вход анализатора соединен с выходом регистра маски анализатора, управляющие входы блока подключены соответственно к управляющим входам анализатора селектора, счетчика, регисвра маски анализатора и второму входу сумматора, выходы блока соединены соответственно с выходами селектора, сумматора,анализатора и вторым выходом счетчика;информационйые входы анализатора и селектора подключены к входу приема усиленныхсигналов.Ассоциативный запоминающий блок в ус.тройстве содержит регистр опроса, регистрмаски опроса, дешифратор адреса, матрицуассоциативных признаков, регистр матрицы,индикатор, узел адресации, накопитель основной информации, регистр накопителя и узелуправления, выход узпа управления подклю- Ючен к управляющему входу регистра опроса,один выход которого соединен с первымвходом регистра матрицы, другой выходчерез последовательно соединенные регистрмаски опроса и дешифратор адреса подклю- ЗОчен к первому входу матрицы ассоциативныхпризнаков, один выход которой через регистр матрицы соединен с вторым входом матрицы ассоциативных признаков, другой выход которой черезпоследовательно соединенные индикатор и узел 35адресации подключен к первому входу накопителя основной информации, Выход накопителя через регистр накопителя соединен с вторымвходом накопителя основной информации,Выходы блока соединены соответственно с 4 Овыходами регистра матрицы, регистра накопителя и индикатора, а входы блока соединены соответственно с входами регистраопроса, урупа управления, регистра маскиопроса и регистра накопителя, 45На фиг. 1 показана блок-схема устройства для сбора и анализа данных о работеЭВМ; на фиг, 2 - схема блока отбора данных; на фиг. 3 - схема ассоциативного50запоминающего блока,Входы коммутатора 1 подключены к контрольным точкам исследуемой ЭВЯ, а выходы через блок 2 согласования и блок 3усилителя-к входам блока и отбора данных, 55который позволяет из множества входныхсигналов выделить некоторое подмножество,требуемого для конкретного эксперимента,а также выполняет функции обработки собираемых статистических данных. 6 О Ь"лок 4 отбора данных связан с блоком 5управления устройством, содержащим амятькоманд, схему исполнения команд, схемупоиска свободной ячейки и генератор тактсвых импульсов,и блоком 6 коммутации,который содержит набор логических схем И1ИЛИ и под воздействием блока 5управления устройством осуществляет передачу информации либо в ассоциативныйзапоминающий блок 7, либо в блок 8, Обаассоциативных запоминающих блока 7 и 8индентичны и предназначены для храненияданных, поступающих из блока 4 отбора данных, а также статистической информации обэтих данных,Блоки 7 и 8 соединены с блоком 9 сопряжения, который связан с блоком 5 управления устройством и процессором 10.Блок 9 сопряжения реапизует стандартный интерфейс ввода - вывода для связи спроцессором 10 и обеспечивает вывод собранных статистических данных с любого ассоциативного запоминающего блока 7 или 8,Через блок 9 сопряжения производится также перезагрузка памяти команд блока 5 управления устройством новыми алгоритмамиизмеренияПроцессор 10 соединен с блоком 11 пчати, используемым для связи пользоватепя с операционной системой мини-ЭВМ, агакже - с блоком 12 визуального вывода игерез блок 13 управления накопителем намагнитной ленте с накопителем 14 на магнитной ленте.Процессор 10 предназначен для храненияалгоритмов измерений, аккумулирования очередных порций статистических данных блока 7 (8), обработки этих данных, предсталения их на экране блока 12 и записи намагнитную ленту.Сигналы, поступающие с выхода блока 3усиления, можно разделить на две группы.Первая группа - это адреса команд, адресаданных, коды операций, состояния процессора, каналов и периферийных устройств исследуемой ЭВМ; вторая группа - это идентификаторы перечисленных выше сигналов(индентификатор - сигнал, показывающий,что в момент его появления возникает новое состояние). Например, идентификатором команды является строб команды, генерируемый в процессоре исследуемой ЭВМ после дешифрации нового кода операции,Первая группа сигналов по линии 15 (см, фиг. 2) поступает в селектор 16, а вторая по линии 17 в анализатор 18, который связан с регистром 19 маски анализатора.- в регистр 23 опроса помещается адрес,по которому считывается информация в регистр 24 матрицы и регистр 33 накопителя,О п р о с (ОПРС)- содержимое регистра 23 опроса черезрегистр 25 маски опроса сравнивается совсеми словами, хранящимися в матрице 27ассоциативных признаков по критерию "РАВНОф, в результате чего для ячейки с равнымсодержимым в индикаторе 30 устанавливаеся индикатор и в блок 5 управления устройством через блок 6 коммутации поступаетсигнал "РАВНО," в противном случае - сигналфНЕ РАВНО",Запись нового (ЗПНВ)- содержимое регистра 24 матрицы и регистра 33 накопителя запоминается в первойсвободной ячейке.Запись по признаку(ЗППР)- содержимое регистра 33 накопителязапоминается в ячейке, дпя которой в индикаторе 30 установлен индикатор фРАВНОф.Чтение по признаку (ЧТПР)- содержимое ячейки, для которой установлен индикатор "РАВНОф, считывается врегистр 33 накопителя,Маскирование (МАСК)- производится подавление части признака,хранящегося в регистре 23 признака.Перед началом измерений пользовательсообщает операционной системе мини- ЭВМследующую информацию: тип алгоритма ис.меренийкакая информация и в какой формедолжна выводитьсянаблок 12; время, черезкоторое необходимо изменять информациюна экране блока 12 (время индикации), необходимость записи данных на архивную ленту накопителя 14. Запись по адресу (ЗПАДР)- в регистр 23 опроса помещается адрес,по которому записывается содержимое регистра 24 матрицы и регистра 33 накопителя, ф Совместное применение анализатора 18и программируемого регистра 19 маски позволяет выделять только те идентификаторыкоторые необходимы для проведения конкретного эксперимента. 5Селектор 16 содержит программируемыивходной регистр и матрицу переключающихвентилей, Путем изменения содержимого входного регистра производится отбор сигналов,необходимых для данного эксперимента, 10Блок 4 содержит сумматор 20 накапливающего типа, связанный со счетчиком 21,имеющимвход 22 для добавления единиц.Регистр 23 опроса, выполненный в видесчетчика (см, фиг. 3) и входящий в состав 15блока 7 (8), связан с регистром 24 матрицы и через регистр 25 маски опроса идешифратор 26 адреса - с входами матрицы 27 ассоциативных признаков, крометого, регистр 23 опроса по входу 28 добав ления единиц связан с узлом 29 управления.Матрица 27 ассоциативных признаковиспользуется для хранения признаков, поступающих из регистра 23 опроса.Регистр 24 матрицы используется привыполнении операций запись/чтение и своими входами и выходами связан с матрицей ассоциативных признаков, которая также подключена через индикатор 30 иузел 31адресации к накопителю 32 основной информации.Индикатор 30 содержит набор детекторов и шифратор адреса и используется дляустановления равенства/неравенства содержимого регистра 23 опроса и содержимогоодной из ячеек матрицы 27 ассоциативныхпризнаков,Накопитель 32 основной информации используется для запоминания числа появлений признаков, их длительностей, комбина 40ций и т.п.Каждой ячейке накопителя 32 основнойинформации соответствует единственная ячейка матрицы 27 ассоциативных признаков ипервая выбирается всякий раз, когда уста 45новлен индикатор соответствующей матрицы ассоциативных признаков.Накопитель 32 основной информациисвязан с регистром накопителя, которыйиспользуется для выполнения операций за 50пись/чтение.Устройство работает с использованиемпрограммируемых алгоритмов измерений,которые реализуются следую;цим наборомосновных операций:55 Получив указанную информацию, процессор 10 сбрасывает блок 4 отбора данных, блок 5 управления устройством, ассоциативные запоминающие блоки 7,8 и загружает память команд блока 5 управления устройством выбранным алгоритмом измерений, По окончании загрузки блок 5 управления устройством устанавливает направление передачи информации с выхода блока 6 коммутации в блок 7 и состояния, требуемые заданным алгоритмом измерений, для следующих регистров: регистра 19, регистра 25 маски опроса и входного регистра селектора 16, а также выдает сигнал в анализатор 18, разрешающий его работу,При возникновении любого немаскируемого идентификатора анализатор 18 выдает сигнал в блок 5 управления устройством, по которому информация, присутствующая на линии 15. через селектор 16 и блок 6 ком5225028состояний, а в соответствующих ячейкахнакопителя 32 основной информации- суммарные длительности этих состояний за время индикации,Измерение числа повторений. В этомрежиме одновременно с загрузкой регистра23 опроса производится добавление единицы в счетчик 21, далее передача содержимого счетчика 21 в сумматор 20, сброс10 счетчика 21, выполнение ОПРС,При получении из индикатора 30 сигнала РАВНО" блок 5 управления устройством выполняет ЧТПР, передачу содержи) мого регистра накопителя в сумматор 20,15 сложение, передачу результата сложенияврегистр накопителя, ЗП, ПР, сброс сумматора 20 и регистра накопителя, переход в состояние ожидания нового идентификатора.20 При поступлении сигнала "НЕ РАВНО"выполняется следующая последовательностьопераций: содержимое сумматора 20 передается в регистр 33 накопителя, а содержимое регистра 23 опроса - в регистр25 матрицы, ЗП, НВ, сброс регистра накопителя, регистра матрицы, сумматора, ожидание нового идентификатора,Алгоритм может использоваться дляизмерения числа появления таких событий,30 как адреса команд, адреса данных, кодыопераций.За время индикации в блоке 7 (8) накапливается гистограмма по измеряемому событию.35 Измерение длин линейных участков программ, В этом режиме процессор 10 згружает память команд блока 5 управления устройством не тоиько алгоритмом измерений, но и командами перехода, существующими в системе команд данной ЭВМ,мутации поступает в регистр 23 опросаблока 7,Информация, поступившая в регистр 23опроса , используется в качестве ассоциативного признака, над которым выпопняется последовательность действий, предписанных алгоритмом измерений.Рассмотрим работу устройства при выполнении некоторых алгоритмов измерений.Измерение длительностей, В этом режиме совместно с сигналом, разрешающимработу анализатора 18, блок 5 управленияустройством разрешает поступление импульсов от генератора тактовых импульсов (ГТИв счетчик 21 по входу 22, тем самым измеряется длительность сигнала на основесчетно-импульсного метода,Для обеспечения различной разрешающеиспособности при измерении длительностейГТИ может быть также программируемымПри появлении идентификатора блок 5управления устройством наряду с загрузкой регистра 23 опроса производит следующие операции: прекращает добавлениеимпульсов в счетчик 21, передает содержимое счетчика 21 в сумматор 20, сбрасывает счетчик 21, разрешает добавлениеимпульсов в счетчик 21 и выпопняет команду ОПРС,Если из индикатора 30 через блок 6коммутации в блок 5 управления устройством поступает сигнал РАВНО", то блок 5выполняет ЧТ,ПР, передачу содержимогорегистра 33 накопителя через блок 6 коммутации в сумматор 20, сложение, передачу результата через блок 6 коммутациив регистр 33 накопителя, ЗП.ПР и сбросрегистра 33 накопителя и сумматора 20,Устройство ожидает появления нового идентификатора.Если же поступает сигнал фНЕ РАВНОф,то содержимое сумматора 20 через блок 6коммутации передается в регистр 33 накопителя, а содержимое регистра 23 опросав регистр 24 матрицы и выполняется ЗП,НВ, после которой производится сброс сумматора 20, регистра накопителя и регистраматрицы,Устройство ожидает возникновения новсго идентификатра.Данный алгоритм может использоватьсядля измерения длительностей нахождения про.цессора, каналов, периферийных устройств ввозможных для них состояниях, Применяя Яоперацию маскирования можно измерять длительности состояний отдельных компонент иих логических комбинаций, В результатепроработки алгоритма в матрице 27 ассоциативных признаков хранятся типы возникших Используя команду ЗП.АДР, блок 3 управления устройством пересылает команды перехода в матрицу 27 ассоциативных признаков и настраивает селектор 16 и анализатор 18на выдэление соответственно кодов операций и строба команды,После появления идентификатора и загрузки регистра 23 опроса, блок управления устройством выполняет команду ОПРС,При получении сигнала НЕ РАВНОф изиндикатора 30, в счетчик 21 добавляетсяединица и устройство переходит в состояниеожидания нового идентификатора,Если пришел сигнал "РАВНОф, то блок управления устройством передает соде жимое счетчика 21 через блок 6 коммутации в регистр 23 опроса, сбрасывает счетчик 21, выполняет ОПРС.В случае получения сигнала фНЕ РАВНОф,блок управления устройством передает содержимое регистра опроса в регистр 24 матрицы, выполняет ЭП,НВ, после чего сбрасывает регистр накопителя, регистр матрицы и сумматор, Устройство ожидает возникновения нового идентиФикатора.При получении сигнала "РАВНО", блок 5управления устройством выполняет ЧТ,ПР,передачу содержимого регистра 33.накопителя в сумматор 20, добавление единицы всчетчик 2 1, передачу содержимого счетчика 2 1в сумматор 20, сложение, передачу результата в регистр накопителя, 311,ПР, сброссчетчика 21, регистра накопителя, сумматора и переходит всостояние ожидания нового идентификатора.За время индикации для каждой командыперехода накапливается гистрограмма линейных участков, 20Поскольку алгоритмы программируемы,то пользователь может легко модифицироватьконкретный алгоритм измерений,Например, алгоритм измерения длительностей легко модифицировать так, чтобы 25получать не только суммарное время по определенному состоянию, но и гистограммудлительностей.По истечении времени индикации, процессор 10 через блок 9 сопряжения передает 30в блок 5 управления устройством управляющий сигнал, по которому блок 5, завершивочередной цикл отработки, меняет направление передачи информации с выхода блока 6коммутации в блок 8 и посылает управляющий сигнал в узел 29 управления блока 7.Узел 29 управления начинает выполнятьв цикле команду ЧТ,АдР, модифицируя повходу 28 содержимое регистра 23 опроса.После полной перекачки содержимогоблока 7 в память процессора 10, последний, используя программы визуального вывода, осуществляет индикацию собранной информации на экране блока 12 и при необхо 45димости записывает ее на архивную ленту 14.Описанный цикл работы повторяется доподачи пользователем команды прекращенияизмерений или до замены старого алгоритма измерений новым,Для реально существующих ЭВМ устрои 50ство позволяет. решать задачу адаптацииконфигурации ЭВМ и ее операционной системы к реальной входной нагрузке с цельюоптимизации производительности ЭВМ,55Ф ормула изобретения1. Устройство для сбора и анапиза данных о работе электронной вычислительной60 машины, содержащее блок управления устройством, блок управления накопителем на магнитной ленте, блок визуального вывода, блок усиления, вход которого через последовательно соединенные коммутатор и блок согласования соединен с входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тему что 1 с целью повышения эффективности работы устройства, в него введены блоки коммутации, сопряжения, отбора данных, два ассоциатив ных запоминающих блока, процессор и блок печати, причем блок отбора данных соединен с блоком управления устройством, выходом блока усиления и через блок коммутации, подключенный к блоку управления устройством, с ассоциативными запоминающими блоками, выходы которых через блок сопряжения, соединенный с блоком управления устройством, подключены к процессору, выходы которого подключены соответственно к блокам визуального вывода и печати, а через блок управления накопителем на магнитной ленте - к накопителю на магнитнойленте,2. Устройство поп, 1, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что в нем блок отбора данных содержит анализатор, регистр маски анализатора, селектор, счетчик и сумматор, первый вход которого соединен с первым выходом счетчика, вход анализатора соединен с выходом регистра маски анализатора, управляющие входы блока подключены соответственно к управляющим вх дам анализатора, селектора, счетчика, регистра маски анализатора и второму входу сумматора, выходы блока соединены соответственно с выходами селектора, сумма. - тора, анализатора и вторым выходом счетчика, информационные входы анализатора и селектора подключены к входу приема уси ленных сигналов,3, Устройство по пп. 1 и 2, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что в нем ассоциативный запоминающий блок содержит регистр опроса, регистр маски опроса, дешифратор адреса, матрицу ассоциативных признаков, регистр матрицы, индикатор, узел адресации, накопитель основной информации, регистр накопителя и узел управления, выход которого подключен к управляющему входу регистра опроса, один выход которого соединен с первым входом регистра матрицы, другой выход через последовательно соединенные регистр маски опроса и дешифратор адреса подключен к первому входу матрицы ассоциативных признаков, один выход которой через регистр матрицы соединен с вторым входом матрицы ассоциативных признаков,522502 1 ч ды блока соединены соответственно с выходами регистра матрицы, регистра накопителя и индикатора, входы блока соединенысоответственно со входами регистра опроса,узла управления, регистра маски опроса ирегистра накопителя. ренов Корректор Н, Ковалева Составитель А. едактер Е, Гончар Техред г рказ 4974/412ЦНИИПИ Гос Тираж 864 рственного комитета С по делам изобретений Москва, Ж, Рауш ное в СССв и 113035 ПП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная другой выход которой через последовательно соединенные индикатор и узел адресации подкдк 1 чен к первому входу накопителя основной информации выход которого через егис тр накопителя соединен со вторым входом накопителя основной информации, выхоПодпиа Министроткрытийнаб., д, 4/