Система коммутации

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИКш) 135978 ТЕНИЯ 24 Бюл. У 46ь и Е,И,Петров8,8) льство СССР 15/16, 1984.ство СССР15/16,1985,свидет С 06 Г идетел С 06 Г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЗОБ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится к вычислительной технике, решает задачууменьшения времени восстановлениясистемы при отказах информационныхшин линий, Система коммутации содержит коммутаторы 1, соединенные между(51) 4 С 06 Р 15/16 11/ собой и с абонентами 2 информационными шинами, устройства 4 управленияобменом, связанные с абонентами 2адресными шинами, а между собой и сблоком 9 восстановления линией опроса. Сущность изобретения состоитв введении блока 9 восстановления,соединенного с двумя коммутаторами 1информационными шинами, также .соединенного с устройствами 4 управленияобменом цепью сброса и линией опроса, а со всеми коммутаторами линиями индикации отказов, Это позволяет реализовать процедуру оперативного восстановления любой информационной шины при отказе информационнойлинии, входящей в состав шины, 5 ил,Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано нри построении систем обменаинформацией между ЭВМ или модулямимногопроцессорных вычислительных5комплексов.Цель изобретения - сокращение времени восстановления системы при отказах линий информационных шин,На фиг.1 представлена структурная схема системы коммутации, нафиг,2-5 - функциональные схемы устройства управления обменом, блокавосстановления, коммутатора и блокаконтроля соответственно,Система коммутации (фиг.1) содержит К коммутаторов 1, соединенныхмежду собой и с Н абонентами 2 посредством Р информационных шин З,УстРойства 4 управления обменом обеспечивают установление соединения междуабонентами 2 выдачей сигналов на определенные линии 5 управления, Каждойинформационной шине 3 соответствуетм-я линия управления, наличие сигна-ла на которой означает занятость инмформационной шины З.Для упорядочения процесса установления соединениймежду разными парами абонентов 2 всеустройства 4 управления обменом соединены замкнутой в кольцо линией 6опроса, по которой передается импульс,разрешающий устройству 4 управлятькоммутацией.Абонент 2 " соединен с устройством4" управления обменом адресной шиной7" и цепью 8 запроса, которые служатхдля выдачи адреса абонента 2 адресата и запроса на установление соединения,Блок 9 восстановления, подключенный к коммутаторам 1 линиями 10 индикации отказов, обеспечивает определение номера отказавшей в некоторой45информационной шине 3 линии и подключение вместо нее резервной линии.Сигнал в цепи 11 сброса вызывает разрушение соединений между абонентами2 на время восстановления, Блок 12пуска осуществляет формирование импульса, который начинает циркулировать в линии опроса.Коммутаторы 1 по сигналам на ли=ниях 5 управления позволяют соединить информационные шины 3, последовательность которых, входящих в маршрут, дает возможность абонентам 2производить обмен данными,1359783 2Устройство 4 управления обменом(фиг.2) содержит память 13 маршрутов, схему 14 сравнения, элемент И15, триггер 16, группу 17 элементовИ, элемент 18 задержки, В памяти 13маршрутов хранятся позиционные кодымаршрутов от данного абонента 2ко всем остальным абонентам 2, Единица в п-й позиции с-й ячейки означает, что информационная шина 3 вхо-.дит в маршрут от абонента 2 к абоснекту 2 . Обращение к памяти 13 маршрутов производится по адресу, установленному на адресной шине 7, и приналичии сигнала в цепи 8 запроса.Схема 14 сравнения определяет возможность захвата маршрута. Она содержит элементы И, подключенные выходами к входам элемента ИЛИ-НЕ, Входы м-го элемента И соединены с м-мвыходом памяти 13 маршрутов и с м-йлинией 5 управления. Единица на выходе схемы 14 сравнения появляется,если на выходе всех элементов И нуль,Такое состояние возможно, если шинаЗ, входящая в маршрут, свободна,что индицируется нулем на м-й линии5, либо шина 3 (пусть даже занятая)мв данный маршрут не входит - на м-мвыходе памяти 13 маршрутов нуль,Триггер 16 обеспечивает выдачукода маршрута через группу 17 элементов И на линии 5 управления. Эле-мент И 15 позволяет установить триггер 16 в " 1" с приходом сигналов отсхемы 14 сравнения по цепи 8 запросаи по линии 6 опроса, Сброс триггера16 осуществляется припропадании сигнала в цепи 8 запроса либо при появлении сигнала в цепи 11 сброса. Цепь8 запроса подключается к инверсномуустановочному в нуль входу триггера16. Элемент 18 задержки предназначендля задержки сигнала в линии опросана время переходных процессов в элементах системы.Блок восстановления (фиг.З) содержит регистр 19, сумматор 20 ошибок, четыре триггера 2 1 - 21 ", шифратор 22, четыре элемента И 23 -234,четыре элемента 24" - 24 ф задержки,три элемента ИЛИ 25 - 25 , группу26 элементов И, группу 27 элементовИЛИ, узел 28 памяти маршрутов, узел29 запрета, мультиплексор 30.Регистр 19 подключен счетными входами к информационной шине 3 Р", связывающей блок 9 восстановления с ком 1359783мутатором 1, и предназначен для приема тестовой информации и формирования по ней номера отказавшей линии в информационной шине 3. Сумматор 20 ошибок позволяет установить, какое число отказавших линий. Он имеет выход признака одиночной и .выход признака множественной ошибки. Сигнална первом из них означает возможность а на втором невозможность восстановления, так как в составе каждой информационной шины 3 имеется только одна резервная линия, замещающая после отказа любую из основных линий. Наличие более одной отказавшей линии в информационной шине 3 квалифицируется как неустранимый отказ.Первый 21 и второй 21 триггеры служат для фиксации факта устранимого либо неустранимого отказа. Первый элемент И 23" в случае только устранимого отказа позволяет выдать номер или адрес отказавшей линии из шифратора 22 через группу 26 элементов И, через группу 27 элементов ИЛИ в информационную шину 3 " , свя 2 зывающую блок 9 восстановлении с коммутатором 1Одновременно с выхода элемента И 23в линию информационной шины 3 " выдается сигнал,разрешающий прием адреса теми коммутаторами, которые охватывают отказавшую шину 3.Узел 28 памяти маршрутов предназначен для хранения кодов маршрутов от блока 9 восстановления, проходящих через различные коммутаторы 1 и заканчивающихся в блоке 9. Каждый маршрут позволяет передать тестовую информацию через элементы системы коммутации, включающие отказавшую шину 3, Номер отказавшей шины 3 поступает по линиям 10 индикации отка-, зов на вход узла 28, Код маршрута восстановления хранится в узле 28 в той же форме, что и в памяти 13 маршрутов.Наличие единицы на линии 10 индикации отказов означает необходимость восстановления. Элемент ИЛИ 25 позволяет перевести систему в режим восстановления: его выход подключен к цепи 11 сброса и к селектору из элементов И 23 и 23 ф непосредственно и через инвертор соответственно, Четвертый элемент И 23 служит для4передачи импульса опроса через элемент ИЛИ 25 на выход блока 9, аЪ третий элемент И 23 определяет начало процесса .восстановления. Выходэлемента И 23 подключен к входамсброса регистра 19,триггеров 21 и21, к входу синхронизации триггера421 и к входу распределителя, состоящего из последовательно включенныхэлементов 24 задержки,Триггер 21 ,установочный вход которого соединен с выходом элементаИЛИ 25 , а вход сброса - с выходом4элемента 24 задержки, предназначендля управления мультиплексором 30.В режиме восстановления на выход мультиплексора 30 передается код маршрута восстановления из узла 28, а в режиме нормального функционированиякод из узла 29 запрета.Узел 29 запрета позволяет блокировать передачу данных по тем информационным шинам 3, в которых произошел отказ не одной, а нескольких линий. Первый, второй и третий входы25 узла 29 запрета соединены соответственно с линиями 10 индикации отка 1зов, с выходами элементов ИЛИ 25и И 23 , Он содержит регистр, в ко 2тором у каждого триггера установочный вход и вход синхронизации сбросаподключены к соответствующему разряду первого входа узла 29, вход синхронизации установки - к второму,а вход сброса - к третьему входамузла 29 запрета.35Триггер 21 обеспечивает выдачув информационную шину 3 1 тестовыхвоздействий - вначале единицы, а затем нули по всем линиям, Он подклю 40 чен выходом к второму входу каждогоэлемента ИЛИ грудпы 27.Выход элемента 24 задержки соединен с разрядом признака сброса информационного выхода блока 9 восстановления, что позволяет по окончании45восстановления сбросить в коммутаторах 1 триггеры, которые фиксируют отказы.Коммутатор 1 (фиг,4) содержит блок50управления, состоящий из элементовИ 31, первую группу 32 мультиплексоров, группу 33 демультиплексоров,вторую группу 34 мультиплексоров и блоки 35 контроля. К входам каждого элемента И 31 подключена пара линий 555управления, инверсный выход его соединен с входами тех элементов И 31,к которым подключена любая из линий5 данной пары, Это позволяет исклю 1359783чить соединение новых информационных шин 3 с той парой шин 3, которые ранее были соединены в коммутаторе 1.Первая группа 32 мультиплексоров осуществляет соединение информационных шин 3 в соответствии с сигналами от блока управления. Вторая групйа 34 мультиплексоров обеспечивает подключение резервной линии вместо отказавшей основной линии в информационной шине 3, Каждый мультиплексор 34 содержит регистр адреса, соединенный входами с выходами мультиплексора 32, а выходами с входами дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам элемента И-ИЛИ. Информационные входы элемента И-ИЛИ соединены с выходами мультиплексора 32, а выход - с резервной линией. Вход синхронизации регистра адреса связан с выходом элемента И, первый вход которого подключен к линии приема, а второй - к управляющему входу мультиплексора 34, соединенному с соответствующей линией информационной шины 3. По линии приема от блока 9 восстановления поступает сигнал, реэрешающий прием адреса.Демультиплексор 33 обеспечивает коммутацию резервной линии на соответствующий выход вместо основной линии, Он содержит регистр адреса, входы которого соединены с инфорг"мационной шиной З,а выходы - с входами дешифратора,Выходами демультиплексора являются выходы элементов ИЛИ, объединяющих пары элементов И. К первым входам элементов И каждой пары подключены основная и резервная линии информационной шины 3, а к вторым входам непосредственно и через инвертор - соответствующий выход дешифратора., Вход синхронизации регистра адреса связан с выходом элемента И, первый вход которого подключен к линии приема, а второй - к управляющему входу демультиплек" сора 33 и к соответствующей линии информационной шины 3. По указанной линии управляющий сигнал передается в соседний коммутатор 1, где включает в работу мультиплексор 34,Управляющий вход деиультиппексора 33 связан с выходом индикации блока 35 контроля, который позволяет выявить отказ информационной шины 3. Блок контроля (фиг.5) содержит сумматор 36 по модулю два, инверсныйвыход которого подключен к установочному входу триггера 37, а входы - к 5линиям информационной шины 3 одноФвибратор 38 и элемент ИЛИ 39. Выходтриггера 37 является выходом индикации блока 35 контроля, а входы сбро-,са соединены с одновибратором 38 ис цепью 40 локализации отказа.Сумматор 36 по модулю два позволяет обнаружить отказ информационной шины 3, которая включает, помимо информационных, линию контрольного по нечетности разряда. Триггер 37 фиксирует факт отказа. Одновибратор обеспечивает установку триггера 37 в исходное состояние; цепь40 совместно с элементами ИЛИ 39позволяет локализовать отказ с точностью до одной информационной шины3. При отсутствии цепи 40 отказ ши-ны Зц вызывает установку в "1" триго вгеров 37 в блоках контроля 35 , 35 25 35 и т.д., подключенных к шинам 3с м3 , 3 входящим в маршрут. Прие сэтом последующие блоки контроля зафиксируют не отказ, а факт передачиискаженного в шине Зм кода. Сигнал см 30 выхода триггера 37 в блоке 35 контроля, распространяющийся по цепи 40,устанавливает в нуль триггеры 37 востальных блоках, контроля. В результате только блок 35 контроля фиксирует действительный отказ шины З.Цепь 40 локализации отказа информационной шины 3 Р+У подключена кразряду признака сброса информационного выхода блока 9 восстановления, 4 О Сиса коммутации функционируетследующим образом.В отсутствии отказов обеспечивается обмен данными между абонентами 2.В памяти 13 маршрутов всех устройств4 управления обменом занесены коды 45маршрутов, устанавливающих соединениемежду абонентами 2, В узле 28 памятимаршрутов содержатся коды маршрутов,используемых для передачи тестов, После включения системы блок 12 пускавыдает сигнал, начинающий циркулировать по линии 6 опроса. Абонентинициатор 2" передает по адреснойшине 7 " адрес искомого абонента 2,х55а по цепи 8 - сигнал запроса, удерживаемый на время обмена. Из памяти13 маршрутов считывается код маршрута, производится анализ возможностиего захвата, если она существует,1359783 40 Система коммутации, содержащая Ккоммутаторов, Н устройств управления обменом, блок пуска, причем и 45 информационных ВхОдОВ-ВыхОдОВ коммутаторов (иН) являются соответствующими информационными входами-выходами системы, подключаемыми к або: нентам, остальные информационные вхо ды-выходы коммутаторов соединенымежду собой, вход адреса и вход запроса Н-го устройства управления Обменом (Н = 1,н) являются Н-мивходами адреса и запроса системы отН-го абонента соответственно, входывыходы управления устройств управлес приходом импульса по линии 6 устройство 4" выдает код маршрута на линии 5 управления. Коммутаторы 1 производят подключение маршрута, и абоненты 2 выполняют обмен данными. После обмена абонент-инициатор снимает сигнал в цепи 8 запроса и соединение разрушается. В случае отказа информационной шины 3 блок 35 контроля фиксирует его и по линии 10 ф индикации отказа сообщает о нем в блок 9 восстановления. По цепи 11 сброса из блока 9 выдается сигнал, сбрасывающий триггеры 16 во всех устройствах 4 управления обменом. Временно разрушаются все маршруты.С приходом импульса по линии 6 опроса в блок 9 восстановления начинается цикл восстановления, включающий этапы прокладки от блока 9 кольцевого маршрута, проходящего через отказавшую шину Зм, выдачи тестовых воздействий и фиксации их результатов, анализа результатов и устранения последствий отказа.Прокладка кольцевого маршрута осуществляется выдачей кода маршрута из узла 28 памяти. через мультиплексор 30 после установки в "1" триггера 2 14 . Одновременно сбрасываются регистр 19 и триггеры 21 и 21 г.КОМ- мутаторы 1 производят соединение информационных шин 3 в соответствии с кодом на линиях 5 управления, Маршрут для передачи тестовых воздействий через отказавшую шину подготовлен, Начинает работать распределитель, состоящий из элементов 24 задержки.Устанавливается в "1" триггер 21, и через группу 27 элементов ИЛИ по маршруту передается первый тест - единицы по всем линиям, После сброса триггера 21 по маршруту передается второй тест - нули. Результаты обоих те= стов фиксируются в регистре 19. На инверсных выходах его триггеров появляются единицы в тех разрядах, которые соответствуют отказавшим линиям в шине 3 . Предполагается, что возможмны отказы двух типов - константа нуля либо константа единицы на линии. Анализ результатов проверкипозволяет установить, является отказ устранимым или нет, Если сумматор 20 ошибок определяет наличие одиночной ошибки, т,е. одиночного отказа, то отказавшую шину Зм можно восстановить. ,Если зафиксирован отказ нескольких 10 15 20 25 о 30 35 линий, то необходимо запретить дальнейшее использование шины 3". В первом случае сработает триггер 21, а во втором - триггер 21гмВосстановление отказавшей шины 3 производится включением резервной линии. Для этого блок 9 восстановле ния с выходов шифратора 22 выдает адрес отказавшей линии, который передается по маршруту и заносится в регистры адреса мультиплексора 34 и демультиплексора 33, находящихся всмежных коммутаторах 1 и охватывающих шину 3 , Занесение возможно, таккак на их управляющие входы поступает сигнал с выхода индикации блока35 контроля. Прекращение использомвания шины 3 осуществляется послемустановки триггера 21 , что препятствует сбросу регистра в узле 29 запрета. Поэтому в нем сохраняется единица, занесенная с линии 10индика- .ции отказов. По завершении цикла восстановления,эта единица выдается чемрез мультиплексор 30 на линию 5управления, что указывает на невозможность захвата информационной шины 3Появление единицы на выходе элемента 244 задержки позволяет выдатьсигнал сброса по маршруту восстановления и установить в нуль триггер 37мв блоке 35 контроля. Цикл восстановления закончен. Импульс в линии 6опроса вызывает срабатывание устройств4 управления обменом. Соединения между абонентами 2 восстанавливаются,и обмен продолжается,формула изобретения ния обменом порязрядно Объединены и подключены через линии управления к соответствующим управлВощим входам20 коммутаторов, выход блока пуска подключен к входу опроса первого устройства управления обменом, выход опроса .Р-го устройства управления об Б меном (Р : 1,Н - 1) подключен к входу опроса (Р + 1)-го устройства управления обменом, причем каждый коммутатор содержит блок управления, первую группу мультиплексоров, блок контроля, при этом управляющие входы коммутатора подключены к входам логических условий блока управления, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам мультиплексоров первой группы, выходы индикации блока контроля соединены с соответствующими выходами индикации . коммутатора, а выходы локализации отказа блока контроля соединены с линиями локализации отказа соответствующих информационных шин, о т л и - ч а и щ а я с я тем, что, с целью сокращения времени восстановления системы при отказах линий информационных шин, в нее введен блок вос" становления, содержащий регистр,сумматор ошибок, шифратор, четыре триггера, три элемента ИЛИ, четыре элемента И, четыре элемента задержки, группу элементов И, группу элементов ИЛИ узел памяти маршрутов, узел запрета и мультиплексор, причем выход опроса Н-го устройства управления обменом подключен к входу опроса блока восстановления, выход опроса которого соединен с входом блока пуска, входы индикации блока восстановления соединены с соответствующими одноименными выходами индикации коммута О торов, информационный вход блока восстановления подключен к информационному выходу одного коммутатора, а информационный выход блока восстановления подключен к информационному входу другого коммутатора, выход признака сброса блока восстановленияподключен к входам сброса каждогоустройства управления обменом, выходы маршрута восстановления блока восстановления подключены к соответствующим разрядам входов-выходов управления устройств управления обменом,информационный вход блока восстановления соединен со счетными входамиразрядов, инверсные .выходы которыхББподключены к соответствующим входамсумматора ошибок и шифратора, выходы признаков одиночной и множественной ошибки сумматора ошибок подключены кустановочным входам первого и второготриггеров соответственно, прямой выход первого триггера подключен к первому входу первого элемента И, инверсный выход второго триггера подключен к второму входу первого элемента И и к первому входу второгоэлемента И, входы индикации блокавосстановления подключены к соответствующим адресным входам узла памятимаршрутов, к входам первого элементаИЛИ и к разрядам первого входа узлазапрета, выходы которого соединеныс первыми информационными входамимультиплексора, вторые информационные входы которых соединены с выходомузла памяти маршрутов, выход первогоэлемента ИЛИ подключен к второму входу узла запрета, к установочному входу четвертого триггера, к первым прямому и инверсному входам третьего ичетвертого элементов И и к выходусброса блока восстановления, входопроса блока восстановления соединенс вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И соединен с входом синхронизации четвертого триггера, с входамисброса регистра, первого и второготриггеров и с входом первого элемента задержки, выход которого подключен к установочному входу третьеготриггера и к входу второго элементазадержки, выход которого соединенс первым входом второго элемента ИЛИс входом сброса третьего триггераи с входом третьего элемента задержки, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и квходу четвертого элемента задержки,выход которого соединен с разрядомпризнака сброса информационного выхода блока восстановления, с вторымвходом второго элемента И, с входомсброса четвертого триггера и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И подключенк второму входу третьего элементаИЛИ, выход которого соединен с выходом опроса блока восстановления,выход второго элемента ИЛИ подключенк третьему входу первого элемента И,выход которого соединен с разрядомпризнака приема информационного выхода блока восстановления и с первыми входами элементов И группы, выходы шифратора подключены к вторым вхо 1359783дам соответствующих элементов И, выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ группы, выход третьего триггера соединен с вторымивходами элементов ИЛИ группы, выходыкоторых соединены с разрядами адресаинформационного выхода блока восстановления, выход второго элементаИ подключен к третьему входу узла запрета, прямой и инверсныевыходы четвертого триггера подключены к первому и второму управляющим входам мультиплексора, выходы которых соединены с выходамимаршрута восстановления блока восстановления, а в каждый коммутатор введена вторая группа мультиплексоров и группа демультиплексоров, причемкаждый информационный вход-выходкоммутатора подключен к выходам соответствующего мультиплексора второй5группы и к входам соответствующегодемультиплексора группы, выходы демультиплексора группы соединены с входами соответствующих блоков контроля и с информационными входами соответствующих мультиплексоров первойгруппы, выходы которых подключенык информационным входам соответствующих мультиплексоров второй группы,выход индикации блока контроля подключены к управляющим входам соответствующих демультиплексоров и мультиплексоров второй группы,1359783 Составитель Е,Петров Техред М. Ходанич Ко О. Кравцо едактор М,Андрушенк ПодписиР Заказ 6154 оизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 ВНИИПИ Гасу по делам13035, Москв Тираж 671рственного комитета С зобретений и открытий Ж, Раушская наб