Устройство управления с контролем

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТВУ(45). Дата опубликования описания 22,07,77(51 М, Кл. Ст 069/00 906 Г 11/00 йсударстоенный номнтет Ооввто ЬЬннстроо СССР оо делам нэобретеннй н открытийИзобретение относится к цифровой вычислительной технике и может применять-ся в цифровых вычислительных машинах (ЦВМ) и автоматических устройствах с программным управлением, работающих в составе информационных и управляющих систем, а также в составе систем, построенных с применением метода резервирования с обеСпечением оперативного режима автоматического переключения на резерв при ц отказах ЦВМ,Известно устройство для управления цифровой вычислительной машиной, содержащее счетчик команд, устройство управления операциями, устройство обнаружения 15 ошибок, блок анализа ошибок 11.Однако в такэм устройстве вопрос работы устройства управления при отказах аппаратуры решен частично.Известно также устрэйство управления 20 с контролем, сэдержаще блэк обнаружения ошибок, выход кэтэрэгэ соединен с первыми вхэдами блока пуска и блэка анализа ошибок, первый выход кэтэрэгэ соединен сапервым вхэдэм счет пиа кэмацп, второй 25 и третий входы кэтэрогэ соответственносоединены с первым выходом блока местного управления и через блэк формирования и запоминания меток - сэ вторымвыходом блока местногэ управления, выход счетчика команд соединен с входомблока фэрмирования и запоминания меток,третий и четвертый выходы блэка местного управления сэединены соэтветственнэсо вторым входом блока анализа ошибоки с входом первого элемента И, первыйвыход блока пуска через последовательносоединенные счетчик длительности сбоя ипервый елемент И сэединен с выходом устройства, вход блэка пуска соединен с входом устройства, счетчик сбоев и блэквыработки сигнала этказа 2,Однако известное устрэйствэ обладаетрядом недостатков, эснэвным из которыхявляется значительньп, временные затратына вырабэтку сигнала отказа ЦБМ в случаях, когда возникает систематическаяошибка, порожденная устойчивым отказомаппаратуры. Действительно, так как времявыполнения тест-прэгра лмы, даже в сэкра 559238щенном объеме, составляет порядок 10 мпс, тэ при частоте главных импульсов, составляющей сотчи тысяч и даже миллионы Герц, разрядность счетчика длительности сбэя, при услэвии допущения как минимум двух попыток прохождения тест-программы, должна составлять 14-15 разрядов, соответственно при устойчивэм отказе время ожидания сигнала переполнения (сигнала отказа) счетчика такой разрядности велико, что10 практически делает недопустимым применение этого устройства в ЦВМ, которые работают в составе управляющих систем, функционирующих в реальном масштабе времени, Обычно такие системы строятся с 1 применением резервирования, поэтому быстрейшее выявление отказа является необходимым условием быстрейшего переключения на резерв, что обеспечивает продолжение выполнения режима управления до конца.В известном устройстве невозможна выработка сигнала отказа ЦВМ при отказах ее аппаратуры, приводящих к генерированию в устройстве управления операциями сигналов, устанавливающих в положение "О" счетчик длительности сбэя, что препятствует его переполнению. Кроме того, при выполнении собственно программы анализа ошибок и ЦВМ оказываются заблокированными все имеющиеся в ней схемы контроля, т.е, любое возникновение (повторение) неисправности в этэ время переводит ЦВМ в неопределенное состояние. Аналогично в этом устройстве отсутствует соответствующая реакция на отказы, которые устойчиво вырабатывают сигнал блокировки вызова программы анализа ошибок, что одновременно блокирует поступление главных импульсов в счетчик длительности сбоя и,40 следователЬно, препятствует выработке сигнала его переполнения, Понятно, что сложным ситуациям в работе таких ЦВМ приводит и отсутствие возможности выработки сигнала отказа в случаях отказа аппаратуры в цепях выработки главных импульсов.В данном устройстве отсутствует временной контроль хода выполнения программ который выявляет ошибки, приводящие к заклиниванию и остановам, хотя оборудование счетчика длительности сбоя, используемого эпизодически, простаивает практически в течение всего времени функцио нирования ЦВМ. Отсутствует возможность многократного использования счетчика длительности сбоя(т,е.возможности еговклю чения при независимых неисправностях, возникших в течение одного режима, но в разное время) ввиду того, что в блок пус 60 ка не заведен сигнал разблэкировки, который мэг бы перед началом повторения участка программы (после окончания работы программы анализа ошибок) снимать запрет на поступление главных импульсов, устанавливаемый по сигналу блокировки в начале выпэлнения программы анализаэшибэк, Не ясна также реакция на возможные неисправности, при которых во время выполнения тест-программы логический контроль прохождения теста выявляет ошибки, а устройство обнаружения ошибок не срабатывает.Целью изобретения является пэвышение быстродействия и надежности.Зтэ дэстигается тем, чтэ в устройство введены генератог стабильных сигналов, блэк контроля частоты, блок стрэбирования, второй элемент И, причем выход генератора стабильных сигналов соединен с третьим входом блока пуска и с первым входом блока контроля частоты, второй вход и выход которого соединены соответственно с входом устройства и первым входом блока выработки сигналов отказа, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым выходом счетчика сбоев и со вторым выходом блока пуска, третий выход которпто соединен с первыми входами второго элемента И и блэка стрэбирования, выходы которого соединены с первым входом счетчика сбоев и первым управляющим входом счетчика длительности сбоев, выход которого соединен с четвертым входом блока пуска, четвертый выход котэрогэ соединен с третьим входом блока анализа ошибок, вторэй выход которого соединен со вторыми входами блока стробирования и счетчика сбоев, второй выход которого соединен с входом первого элемента И, пятый выход бпока мести.ого управления через второй элемент.И соединен со Вторым управляющим входом счетчика длительности сбоев, четвертый, шестой и седьмой выходы блока местного управления соединены соответственно с третьими входами блока стробирования, счетчика йсбоев и пятым входом блока пуска.На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит счетчик 1 команд, блок 2 формирования и запоминания меток, блок 3 местного управления, блок 4 обнаружения ошибок, блок 5 анализа ошибок, блок 6 пуска, счетчик 7 длительности сбоя, элементы И 8 и 9, блок 10 выработки сигнала отказа, счетчик 11 сбоев, блок 12 стробирования, генератор 13 стабильных сигналов, блок 14 контроля частоты.Устройство работает следующим образом. В процессе выполнения программ блок 2 с участием счетчика 1 и блока 3 производит формирование и запоминание меток (адресов), к которым производится возврат 5 программы в случае обнаружения эшибки при ее выполнении. Помимо контроля работы ЦВМ, осуществляемого блоком 4, в устройстве действует временной контроль прохождения участков программы между двумя соседними метками. Контроль построен с использованием счетчика 7 и генератора 13.При нормальной работе ЦВМ на блоки 6 и 14 пэстэянно поступают главные им пульсы и высокостабильные сигналы низкой частоты, при этом блок 6 находится в выключенном состоянии и на счетчик 7 пропускаются высокостабильные сигналы низкой частоты, стремящиеся вызвать его 29 перепэлнение. Однако если нарушений в ходе программы нет, то одновременно с формированием каждой новой метки блок 3 через элемент И 9 заносит в счетчик 7 код константы, которая определяет время Ъы полнения программы до момента формирования следующей метки, что обновляет состояние счетчика 7, препятствуя его переполнению, Если в процессе функционирования ЦВМ блок 4 обнаруживает ошибку, то сигнал с него поступает на блоки 5 и 6, Сигнал ошибки, поступивший в блок 5, передается на счетчик 11, в котором запоминается, и на блок 12, который при выключенном состоянии блока 6 пропускает этот сигнал на счетчик 7, сбрасывая его в нулевое состояние.Сигнал ошибки, поступивший на блок 6, включает его, в результате чего на блок 12 и элемент И 9 поступает сигнал, запре щающий прохождение сигналов, при этом на счетчик 7 прекращается поступление высокостабильных сигналов низкой частоты 10 и начинается поступление главных импульсов. С этого момента времени счетчик 7 ф 5 начинает счет времени обработки сигнала ошибки.По сигналу ошибки блок 5 прерывает выполняемую программу и коммутирует на счетчик 1 адрес первой команды программы 50 анализа ошибок. В начале программы анали" за ошибок блок 3 по цепи пуска тестпрограммы производит коммутацию на счетчик 1 адреса первой команды тест-программы, назначение котэрой состоит в проверке исп равности аппаратуры ЦВМ. Выполнение тест-программы на ЦВМ, в которой имеет место отказ какого-либо ее элемента, в подавляющем большинстве случаев приводит к возникновению новых ошибок, которые 6 О вызывают новое срабатывание блока 4.При этом каждый новый сигнал ошибки прерывает выполняемую тест-программу с новым ее запуском по тем же цепям. Одновременно каждый из выработанных сигналов ошибки поступает на счетчик 11, заполняя его. Указанный процесс продолжается до тех пор, пока счетчик 1 1 не переполнится, в результате чего на блок 10 поступает сигнал отказа.Блокировка установки в положение "0" счетчика 7 по сигналам ошибки, выработанным в течение выполнения тест-программы, сохраняет в устройстве,реж ; счета длительности возможного сбоя. Если выполнение тест-программы проходит успешно, т,е, она доходит до конца, не вызывая переполнения счетчика 11, то далее включается собственно программа анализа ошибэк, по первой команде которой блок 3 производит блокировку прерывания и выключение блока 6. Сигнал блокировки прерывания поступает на блок 5, при этом соответственно исключается как возможностьвключения тест-программы, так и прохождение сигналов ошибок на счетчик 11.Поступление на счетчик 7 главных импульсов прекращается и возобновляется поступление туда высокостабильных сигналов низкой частоты, Непосредственно перед возвратом метки программы анализа ошибок блок 3 вырабатывает сигнал, который поступает на блок 5, производя разблок ровку прерывания, т.е. осуществляет снятие блокировки вызова программы анализа . ошибок. В последней команде программы анализа ошибок блок 3 посылает сигнал в цепь управления возвратом. Этот сигнал поступает на блок 2, в результате чего хранимая в этом блоке метка (адрес) по цепи возврата заносится в счетчик 1, После этого начинается повторение участка программы, на котором первоначально была обнаружена ошибка.Весь этап выполнения собственно программы анализа ошибок, неамотря не то, что он происходит при блокированном состоянии прерывания контролируется во времени за счет работы счетчике.7. Если по какой-либо причине нарушается ход выполнения прогреммь 1 анализа ошибок, то выход на ветку возврата метки не происходит, а следовательно, не производится и обновление кода в счетчике 7. В этом случае происходит его переполнение, что свидетельствует об обнаружении ошибки.Сигнал переполнения счетчика 7 поступает на блок 6, включает его и одновременно, пропускаемый еще выключенным состоянием блока 6, поступает на блок 5, где срабаты 55923840 45 50 60 вает как сигнал ошибки от временного контроля. Реакция блока 5 на сигналы ошибки, выработанные счетчиком 7, аналогична описанной при обработке сигналов, вырабо%таиных блоком 4, Отличие состоит только в том, что сигнал ошибки от временного контроля является неблокируемым, т.е.он вызывает прерывание программы и поступает на счетчик 11, даже при наличии блокировки в блоке 5. Так как в таких ситуациях блокированное состояние прерывания препятствует прохождению на счетчик 1 1 сигналов ошибки, выработанных блоком 4, то для повышения эффективности и оперативности обработки неисправности в первой команде тест - программы,независимо от причины ее включения, всегда производится упредительное снятие блоки. ровки вызова программы анализа ошибок (т.е. разблокировка воэможности прерывания в блоке 5).Работа устройства при обработке сигналов ошибок, выявленных временным контролем при выполнении рабочих программ, аналогична описанной выше. Как правило, к срабатыванию временного контроля приводят групповые ошибки либо ошибки управления, которые нарушают ход выполнения рабочей, программы но блоком 4 могут быть не обнаружены, Включенная в этом случае тест-программа выявляет такие неисправности эа счет срабатывания логического контроля, заложенного в ней самой, Если при работе ЦВМ происходит отказ аппаратуры в цепи главных импульсов, то происходит полный останов в работе схем, что в свою очередь полностью блокирует работу блока 4, ,.Такие отказы обнаруживаются блоком 14, который оперативно выявляет факт пропадания главных импульсов. Сигнал с блока 14 поступает не блок 10, свидетельствуя об отказе.- Устройство управления имеет. ряд технических преимуществ, из которых важнейшим является повышение оперативности установления факта отказа в аппаратуре ЦВМ.Сокращение времени выработки сигнала отказаЦВМ обеспечивается за счет работы счетчика 11, в который поступают первичный, а также все последующие сигналы ошибок, вызывающие прерывание выполняемой программы. Превышение количества сигналов ошибок эа допустимую величину в течение ограниченного времени (за время выполнения тест-программы) расценивается как отказ ЦВМ. Ввиду того, что отказ практически любого элемента ЦВМ порождает на фоне выполнения тест-программы устойчивый поток сигналов ошибки, переполнение счетчика 11, разрядность ко 5 10 15 26 25 30 35 торого составляет Э - 4 разряда, при воз ( никновении отказа происходит 7 едолго до возможного момента переполнения счетчика 7.Использование счетчика 1 1 позволяет также сократить время выработки сигнала отказа и в тех случаях, когда неисправность приводит к срабатыванию логического контроля, заложенного в самой тест-программе, а блок 4 не срабатывает. В этом случае программно выработанные сигналы ошибок (т.е. результаты программного контроля) также поступают в счетчик 11, вызывая его переполнение.Существенным преимуществом данного устройства является воэможность выработки сигнала отказа ЦВМ в случаях, когда неисправность возникает в цепи главных импульсов, что ранее в принципе не допускало выработки сигнала отказа,Введенные в устройство блок 14 и генератор 13 позволяют вырабатывать сигнал отказа ЦВМ в случаях, когда имеет место полный останов в функционировании как рабочего, так и контрольного оборудования, при этом скорость выработки сигнала отказа имеет тот же порядок, что и при срабатывании счетчика 1 1.Повышенная ойеративность выявления отказа расширяет возможности применения ЦВМ в системах различного назначения. В частности, такие ЦВМ могут работать в составе управляющих систем, построенных с применением резервирования, в которых процессы управления протекают в.реальном времени. Предлагаемое устройство повышает функциональную надвжность ЦВМ и уменьшает вероятность пропуска ошибок, возникающих при выполнении программ. Улучшение указанных параметров обеспечивается введением временного контроля этих этапов работы ЦВМ, в том числе и при блокированном состоянии возможности прерывания, которое полностью отключает устройство обнаружения ошибок. В частности, этот контроль действует при выполнении собственно программы анализа ошибок, когда возможны срабатывания неисправностей, являющихся последствием первичных неисправностей. Таким образом, введение новых блоков, задействование. счетчика сбоев, организация нового режима работы счетчика дли- тельности сбоя, введение блокировки в цепи установки в положение "О" диагностирующих схем, а также снятие сигнала блокировки с блока пуска резко повышают эффективность устройства, что позволяет правильно и оперативно реагировать практич ки на лю 559238бые одиночные и групповые отказы в аппаратуре ПВМ.Формула изобретенияУстройство управления с контролем, содержащее блок обнаружения ошибок, выход которого соединен с первыми входами блока пуска и блока анализа ошибок, первый вы О ход которого соединен с первым входом счетчика команд, второй и третий входы которого соответственно соединены с первым выходом блока местного управления и через блок формирования и запоминания 15 меток - со вторым выходом блока местного управления, выход счетчика команд соединен с входом блока формирования и запоминания меток,- третий и четвертый выходы блока местного управления соеди ф иены соответственно со вторым входом блока анализа ошибок и с входом первого элемента И, первый выход блока пуска через последовательно соединенные счетчик длительности сбоя и первый элемент И сое.динен с выходом устройства, второй вход блока пуска соединен с входом устройства, счетчик сбоев и блок выработки сигналов отказа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, в него введены генератор стабильных сигналов, блок контроля частоты, блок стробирования, второй элемент И, причем выход генератора стабильных сигналов соединен с третьим входом блока пуска ис первым входом блока контроля частоты, второй вход и выход которого соединеньч соответственно с входом устройства и первым входом блока выработки сигналов отказа, второй и третий входы которого соединены срответственно с первым выходом счетчика сбоев и со вторым выходом блока пуска, третий выход которого соединен с первыми входами второго элемента И и блока стробирования, выходы которого соединены с первым входом счетчика сбоев и первым управляюшим входом счетчика длительности сбоев, выход которого соединен с четвертым входом блока пуска, четвертый выход которого соединен с третьим входом блока анализа ошибок, второй вы ход которого соединен со вторыми входами блока стробирования и счетчика сбоев, второй выход которого соединен с входом первого элемента И, пятый выход блока местного управления через второй элемент И соединен со вторым управляющим входом счетчика длительности сбоев, четвертый, шестой и седьмой выходы блока местногоуправления соединены соответственно стретьими входами блока стробирования,счетчика сбоев и пятым входом блока пуска,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.1, Авторское свидетельство СССР559 гЗВ едак 373/100 Тираж ИНИИПИ Государственног до делам я 113035, Москва, Ж:3 акаэ 1 одписио вета Ми 8 строе ССС. комитет обретений и открытий 5, Раушская наб., д,Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель Т. АрешевТ. Фадеева Техред А. БогданКорректор Б, Югас