Устройство для сопряжения двух вычислительных машин

Союз СоветскикСоцнапнстнческнаРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 1955019(51) М. Кл. С Об Г 3/04 3 Ъеударсткиаый квчитет СССР аа делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ДВУХ ВИЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАНИН1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке высоконадежных адаптивных вычислительных систем с повышенными требованиями к живучести системы и к достоверности получаемых результатов. Известно устройство сопряженияв вычислительной системе, состоящейиз двух вычислительных машин с блоками дополнительных регистров общегоназначения и вентильными группалю,схемы сравнения и счетчика сбоев. Система позволяет повторить только однусбившуюся команду 13.Недостатком этой системы являетсято, что ее вычислительные машины немогут функционировать в автономномрежиме, а в режиме сравнения резуль отатов при обнаружении сбоя (отказа)в одной из вычислительных машин неидентифицируется сбившаяся (отказавшая) машина,2Наиболее близким к предлагаемому является устройство управления дуплексной системой, содержащее схему сравнения, триггер режима работы элемент И, элемент ИЛИ, два блока элементов ИЛИ, дешифратор, восемь блоков элементов И, два элемента И-НЕ, вйходы которых соответственно подсоединены к первым входам первого и второго элементов И, каждый из двух выходов дешифратора подсоединен к первым входам второго и третьего блоков элементов И и к первому входу второго элемента И"НЕ, выходы четвертого и третьего блоков элементов И подсоединены к соответствующим входам первого блока элементов ИЛИ, выходы первого и второго блоков элементов И подсоединены к соответственным входам второго блока элеменТов ИЛИ, вы-. ходы пятого и шестого блоков элементов И подсоединены к соответствующим входам схемы сравнения, первый выход которой подсоединен к первому входу3 955039элемента И, а второй выход - к пер- ходами первого дешифратора, первый вому входу элемента ИЛИ, второй вход и второй входы которого подключены которого подсоединен к первому выходу соответственно к первому и второму триггера режима работы, второй выход входам запроса устройства и первым которого подсоединен к второму входувходам первого и второго элеменэлемента И 2. тов И-НЕ, вторыми входами соединенныхНедостатками известного устройст" соответственно с вторым и первым вы- ва являются ограниченные Функциональ- ходами первого дешифратора, а выходаные возможности. Так оно обеспечива" ми - соответственно с первыми управляет функционирование системы в режиме 1 О ющими входами пятого и шестого блоповышенной производительности, в ко- ков элементов И, информационные и втотором каждая машина решает отдельную рые управляющие входы которых соедипрограмму, а также в Режиме повышен- нены соответственно с выходом операной надежности, при которомкаждая тивной памяти, соответственно первым машина решает одну и ту же программу; 1 и вторым входами считывания устройстфакт несовпадения результатов выполне- ва, а выходы являются и первым и втония команды классифицируется как сбой ым информационными выходами устрой- и сбившаяся команда повторяется. Од- Ства, первый и второй входы второго нако при этом для идентификации сбив- блока элементов ИЛИ подключены соотшейся (отказавшей) вычислительной ма" д ветственно к выходам седьмого и восьшины необходимо вызывать систему тес- мого блоков элементов И, информационтирующих и диагностирующих программ, ные и первые управляющие входы кото- работа которых требует больших вре- рых соединены соответственно с первым менных затрат. и вторым информационными входами уст"Цель изобретения - расширение функ.р ройства и первым и вторым входами зациональных возможностей за счет обес- писи устройства, а вторые управляю- печения идентификации ситуаций сбоя щие входы - соответственно с первым и или отказа, вторым выходами первого дешифратора,вленная цель дия тем введены рй дшфрр, рйчто в устроиство, содержащее первыи ч сб, двесравнени счетчик сбоев оперативную память, два регистра, девятый и десятый блоки адресный и инФормационные входы кото элементов И и триггер наличия сбоя,рой соединены соответственно с выхо" причем первые входы первой, второй дами первого и второго блоков элемен схем сравнения и девятого, десятого тов ИЛИ, схему сравнения Результатов блоков элементов И соединены соответпервый и второй входы которои подклю ственно с первым и вторым входами рецены соответственно к выходам первого зультата устройства, вторые входы- и второго блоков элементов И, первые с выходом триггера наличия сбоя, выи вторые входы которых являются соот" ходы девятого и десятого блоков элеветственно первым и вторым управляю- ментов И соединены соответственно чещими входами и первым и вторым входамифо рез первый и второй регистры с треть- результата операции устройства, триг" ими входами первой и второй схем сравгер режима работы, вход которого со-нения, выходы которых подключены соединен с входом задания режима устрои ответственно к первому и второму вхоства, а единичный и нулевой выходы дам второго дешифратора и соответстсоответственно с первыми входами эле 4 венно через первый и второй счетчикимента И и элемента ИЛИ, вторыми вх да" сбоев " к первому и второму выходамми подключенных соответственно к пер- отказа устройства, первый и второй вывому и второму выходам схемы сравне ходы второго дешифратора подключеныния результатов, а выходами " соответ соответственно к первому и второмуственно к выходам преРывания и зада" я выходам сбоя устройства, а третийния режима работы устройства, первые вход - к входу триггера наличия сбоявходы третьего и четвертого блоков эле" и первому выходу схемы сравнения рементов И соединены соответственно с зультатов.первым и вторым адресными входами Уст- , На чертеже представлена блок-схемаройства, выходы - соответственно с Ы предлагаемого устройства, первым и вторым входами первого бло" Устройство содержит вычислительные ка элементов ИЛИ, а вторые входы- Машины (ЭВМ) 1 1 и 1, каждая из кото- соответственно с первым и вторым вы" рых содержит блок 2 управления, блок .35 955019 6обработки прерываний, блок ч регистров в составе регистров 5 общего назначения, регистр 6 адреса обращений,триггер 7 наличия запроса, информационный регистр 8 и триггер 9 записисцитывания, блок 10 дополнительныхрегистров общего назначения, блокиэлементов И 11 и 12 (другие блоки ЭВМ,не иллюстрирующие работу предлагаемого устройства, не показаны, индексы 1 опри номерах позиций соответствуют номеру ЭВМ), первый 13 , второй 13,2,девятый 14 и десятый 11 блоки эле"ментов И, первый и второй регистры 15и 15 1, первая и вторая схемы 16 и 16 сравнения, первый и второй счетчики 17 и 17 сбоев, третий18 и четвертый 181 блоки элементов И,первый и второй элементы И-НЕ 19 и191, седьмой 20, восьмой 20, пятый 21 и шестой 21 блоки элеменТов И, схема 22 сравнения результа.тов, элемент ИЛИ 23, триггер 2 ч режима работы, элемент И 25, триггер 26наличия сбоя, первый блок элемен" 2 зтов ИЛИ 27, первый дешифратор 28,второй блок 29 элементов ИЛИ, оперативную память (ОП) 30, второй дешифратор 31, вход 32 задания режима.Особенностью вычислительных ма" ушин 1 и 1системы является наличиев них блоков регистров 5 общего на"значения, которые обеспечивают вместес другими блоками ЭВМ выполнение ос"новных команд, характеристик для со 35временных ЭВМ ЕС. Это команды типарегистр-регистр и регистр-память. Привыполнении этих команд первый операнднаходится на одном из регистров блока 5, на этом же регистре остается и40результат выполнения команды,Устройство обеспечивает функциони"рование дуплексной вычислительнойсистемы в двух основных режимах: в режиме повышенной надежности, при кото"45ром обе ЭВМ решают одну и ту же программу, а результаты выполнения команды сравниваются, и в режиме повышенной производительности, при которомкаждая ЭВМ выполняет отдельную программу из решаемого пакета заданий, в результате чего суммарная производительность вычислительной системы увеличивается вдвое. Устройство работает .следующим оЬразом, В режиме повышенной производительности устройство управления обеспечивает функционирование систвмы аналоги чно из вест ному следующим образом,В такой режим система переходит при переводе по входу 32 триггера 21 и в нулевое состояние с пульта управления системы или по сигналу автомата управления режимами работы дуплексной системы, при этом запрещается преры" вание работы ЭВМ по сигналам несравне" ния в схеме 22 сравнения и обеспечивается автономная работа ЭВМ, так как на управляемых входах блоков 121 и 12, . будет постоянно действовать высокий потенциал, поступающий с нулевого выхода триггера 2 через элемент ИЛИ 23. Предлагаемое устройство обеспечивает равноправный доступ к общей оперативной памяти 30 со стороны каждой ЭВМ. Это происходит следующим образом,При необходимости обращения к ОП 30 в ЭВМ 1 ( 11)на регистре 6(6 )появля" ется код адреса обращения к ОП, а триггер 7 (71) наличия запроса пере" брасывается в единичное состояние. Высокий потенциал с единичного выхода . триггера 71 (71 )поступает на вход дешифратора 28, который в этом случае обеспечивает появление высокого потен циала только на первом (втором) выходе, что обеспечивает подачу кода адреса обращения с регистра 6(6) через блок 18(182) и блок 27 элементов ИЛИ на адресный вход ОП 30, С появлением кода адреса обращения начинается цикл работы ОП 30, при этом высокий потенциал с единичного выхода триггера 9 1 (9)при считывании информации поступает на вход блока 21 (21), на другой вход которого подается высокий потенциал с элемента И-НЕ 19(19), на вкоды которого поступают низкие потенциалы с нулевого выхода триггера 7 1 (7 1) ЭВМ 1 1(11, посылающий запрос к ОП, и с второго выхода дешифратора 28, считанная ин-формация поступает на информационныйрегистр 81 (8) ЭВМ 11 (1 ) черезблок 21 (211). При записи информации ЭВМ 1(1) в ОП 30 содержимоеинформационного регистра 81 (8) поступает через блок 20 1 (20,1) и блок 29элементов ИЛИ на информационныйвход ОП 30. При этом на первый управляемый вход блока 20(201) подается высокий потенциал с нулевого выхода триггера 9 (9), нулевое состояние которого соответствует процедуре записи в ОП 30, а на второй управляющий вход " подается высокий потенциал7 9550с выхода дешифратора 28. После окончания обращения к ОП 30 содержимоерегистров б(6), 8 1 (8), тригге"ров 7 (71 )и 9 (9,2) обнуляется,Конфликтные ситуации, возникающие при одновременном появлении навходе дешифратора 28 запросов от обоих ЗВМ, разрешаются тем, что на выходе дешифратора 28 всегда возбуждается только один выход, например первый,1 Овследствие чего передача информациииэ ОП 30 в ЭВМ 1 или обратно блокируется низким потенциалом с второговыхода дешиФратора 28. В режиме повышенной надежности триггер 24 режимаработы находится в единичном состоянии, и система будет функционироватьследующим образом,После выполнения каждой командырезультат с одного иэ регистров блока 5 1 (5 1), в котором записан резуль"тат выполнения команды, подается через блок 13 1 (13) на схему 22 сравнения, Сигнал сравнения результатоввыполнения команды через элемент ИЛИ 23 25обеспечивает перезапись содержимогоблоков основных регистров 51(5)через блоки 12(121 ) в блок 10(10 ) и процесс выполнения программы продолжается. Сигнал несравнения ЗОрезультатов в схеме 22 сравнения черезоткрытый элемент И 25 подается в блоки 31 и 3 обеих вычислительных машин, По этому сигналу блоки 2 и 2управления обеспечивают повторениевыполнения команды, при которой произошло несравнение результатов, путем выполнения соответствующей микропрограммы повторного выполнения команды. Это происходит следующим образом.Так как сигнал сравнения с выходасхемы сравнения 22 отсутствует, тооодержимое регистров 10 и 10 сохраняется прежним, поэтому после подачиуправляющего сигнала блоками 21 и 2,на блоки 11 и 11 обеспечивается перезапись содержимого блоков 10 1 (10)в блоки 5 1 (5 ). Такая перезаписьобеспечивает воэможность повторениякоманды, при которой произошел сбой,Одновременно с перезаписью содержи"мого блоков 1 О(101 в блоки 5 1(5)осуществляется подача импульса несравнения с выхода схемы 22 сравнвняя навходы триггера 26 наличия сбоя, ко"55торый перебрасывается в единичноесостояние, после чего на блоки 141(14) подается. разрешающий сигнал,который обеспечивает перезапись ре 19 8эультата иэ регистров 5(5) в регистры 15 (15 ), Одновременно со-. держимое регистра 5(5) подается на первые входы соответствующих схем 16 1 (16) сравнения, на вторые входы которых подается содержимое регистров 15(15) с результатами предыдущего выполнения команды, а на управляющие входы схем 16и 16 срав. нения подается разрешающий высокий потенциал с единичного выхода триггера 29, т,е. триггер 29 обеспечивает запись информации в регистры 15и 15 через блоки 14.1 и 14 с задержкой на время выполнения одной команды.Результаты сравнения с выхода срав" нения схемы 16 1 (161 ) поступают на соответствующий вход дешифратора 31 и вход счетчика 17 1 (17), единичные сигналы переполнения на выходах которых являются сигналами отказа ЗВМ 1 1 (1,2). После повторения ранее сбившейся команды может произойти сравнение или несравнение результатов в схеме 22 сравнения. В случае сравнения результатов к содержимому счетчика 171, если сбой произошел в ЭВМ 1, или к содержимому счетчи- ка 17, если сбой произошел в ЗВМ 1, прибавляется единица. На нулевой вход триггера 26 поступает единичный сигнал, который перебрасывает его в нулевое состояние, и вычислительныйпроцесс в дуплексной системе будетпродолжаться,В случае повторного несравнения результатов к содержимому счетчиков 171йли 171 сбоев также прибавляется единица. Полученные значения результатоввыполнения команды через блоки 14.и 14 будут переписаны на регистры 15 и 15, а триггер 26 будет вновьв единичном состоянии, обеспечивая последующую работу схем 16 1 и 16сравнения. Кроме того, сигнал несравнения с выхода схемы 22 сравнения поступает на третий вход дешиФратора 31.Пусть для определенности произошелповторный сбой в ЭВМ 1, тогда сигналнесравнения появится на выходе схемы 16 сравнения, который поступит насчетчик 17 и первый вход дешифратора 31. На второй вход этого дешифратора 31 с выхода схемы 17 поступаетмиэкий потенциал - сигнал сравнения,а на третий его вход - сигнал несрав -нения с выхода схемы 22 сравнения,Такая комбинация сигналов (101) навходах дешифратора соответствует19 госоединенных соответственно Ч вторыми первым выходами первого дешифратора а выходами " соответственно с первыми управляющими входами пятого ишестого блоков элементов И, информационные и вторые управляющие входыкоторых соединены соответственно свыходом оперативной памяти, первыми вторым входами считывания устройства, а выходы являются первым и вторыминформационными выходами устройства,первый и второй входы второго блокаэлементов ИЛИ подключены соответственно к выходам седьмого и восьмого бло"ков элементов И, информационные и пер-вые управляющие входы которых соединены соответственно с первым и вторыминформационными входами устройстваи первым и вторым входами записи уст"ройства, а вторые управляющие входы -соответственно с первым и вторым выходами первого дешифратора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей устройства за счет обеспеченияидентификации ситуаций сбоя или отказа, в него введены второй дешифратор,второй счетчик сбоев, две схемы сравнения, два регистра", девятый и десятыйблоки элементов И и триггер наличиясбоя, причем первые входы первой, второй схем сравнения и девятого, десятого блоков элементов И соединены ссорветственно с первым и вторым входанирезультата устройства, вторые входыс выходом триггера наличия сбоя, выходы девятого и десятого блоков элементов И соединены соответственно через первый и второй регистры с третьими входами первой и второй схем сравнения, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго дешифратора и соответственно через первый и второй счетчикисбоев " к первому и второму выходамотказа устройства, первый и второйвыходы второго дешифратора подключены соответственно к первому и второму выходам сбоя устройства, а третийвход - к входу триггера наличия сбояи первому выходу схемы сравнения результатов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР)1 752343, кл. С 06 Г 11/00, 1979.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке )г 2907398/28-24,кл. С 06 Г 3/04, 1980. 9 9550 сбою отказу ) ЭВМ 1, Аналогично комбинация 1011) соответствует сбою (от,казу ) в ЭВМ 1, Одновременно сигнал несравнения с выхода схемы 16 (16) поступает на соответствующий счетчик 17 17), переполнение которого рассматривается как отказ ЭВМ 1(1), которая в последующем отключается из состава системы.В случае необходимости сигнал на 1 о повторение неправильно выполненной команды может подаваться с некоторой задержкой, зависящей от длительности действия случайного сбоя.Таким образом, устройство обеспе% чивает идентификацию сбившейся или отказавшейся ЭВМ, что позволяет при сбое в одной из ЭВМ системы повторить только одну команду, вместо длитель.ной работы контрольных и диагности" д ческих тестов.сформула изобретенияУстройство для сопряжения двух вычислительных машин, содержащее пер- вый счетчик сбоев, оперативную память,25 адресный и информационный входы которой соединены соответственно с выходами первого и второго блоков элементов ИЛИ, схему сравнения результатов, первый и второй входы которой подклю- ЗО чены соответственно к выходам первого и второго блоков элементов И, первые и вторые входы которых являются соответственно первым, вторым управляющими входами и первым и вторым входами результата операции устройства, триггер режима работы, вход которого яв" ляется входом задания режима устройст. ва, а единичный и нулевой выходы соединены соответственно с первыми вхо- В дами элемента И и элемента ИЛИ, вторыми входами подключенных соответст" венно к первому и второму выходам схемы сравнения результатов, а выходами " соответственно к выходам преры"4 вания и задания режима работы устройства, первые входы третьего и четвертого блоков элементов И соединены соответственно с первым и вторым адресными входами устройства выходы - со"130 ответственно с первым и вторым входами первого блока элементов ИЛИ, а вторые входы - соответственно с первым и вторым выходами первого дешиф" ратора, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму входам запроса устройства и первым входам первого и второго элементов И- НГ, вторыми входамиЗакаэ 031/51 Тираж 731 Подпи сное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по деламизобретений и открытий 113035 Москва ЖРаушская наб. д, 4/5мьююе 1 вА Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель 8, ВертлибРедакто Н. Ковалева Техое,ц Л. Пекарь Корректор С. Йекмао