Система коммутации

(51) 4 С 06 Р 15ИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СР86.Р ласти задаото ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СУ 1228110, кл. С 06 Р 15/16, 1Авторское свидетельство СССУ 1272338, кл . С 06 Г 15/16, 1 54) СИСТЕМА КОММУТАЦИИ57) Изобретение относится к оычислительной техники, решаету ускорения восстановления ра способности при отказе информационных шин и содержит коммутаторы 1,соединенные между собой и с абонентами 2 информационными шинами 3, устройства 4 управления обменом, связанные между собой линией опроса, а скоммутаторами 1 - линиями управления.Сущность изобретения состоит во введении.блоков 8 контроля и восстановления, включенных в разрыв информационных шин между коммутаторами 1 иабонентами 2, соединенных с абонентами линиями запрета и подключенныхк линиям управления. 1 э.п. ф-лы,6 ил., 1 табл.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении систем обменаинформацией между ЭВМ или между мо 5дулями многопроцессорных комплексов,Целью изобретения является восстановление связности системы при отказе информационных шин.На Фиг. 1 представлена структурная схема системы коммутации; нафиг.2-6-соответственно схемы устройства управления обменом, коммутато.ра,блока контроля и восстановления,селектора и диаграммы работы системыв режиме восстановления,Система коммутации (Фиг. 1) содержит М коммутаторов 1, соединенныхмежду собой и с Б абонентами 2 информационными шинами 3. Устройства 4 управления обменом соединены с коммутаторами 1 линиями 5 управления, числоР которых равно количеству информационных шин, Линия 6 опроса последовательно проходит через все устройст ва 4 управления обменом и образуеткольцо, в разрыв которого включенасхема 7 начального запуска. На входеабонентов 2 в разрыв информационныхшин 3 включень. блоки 8 контроля ивосстановления, соединенные с абонентами 2 линиями 9 запрета. Каждая адресная шина 10 соединяет абонент 2 ссоответствующим устройством 4 управления обменом.Назначение устройств и связей следующее. Коммутаторы 1 по сигналам налиниях 5 управления обеспечивают соединение информационных шин 3, последовательность которых позволяет абонентам 2 производить обмен данными,Устройства 4 управления обменом в соответствии с адресом, установленнымна адресной шине 10 абонентом-инициатором 2, обеспечивают возбуждение определенных линий 5 управления для переключения маршрута к абоненту-адресату. Захват маршрута возможен лишьпосле установления на определенныхлиниях 5 управления сигналов "Единица . Для исключения конфликтов между 50разными устройствами 4 управления обменом захват разрешается в момент.воздействия на устройство 4 импульса,циркулирующего в линии 6 опроса. Схема 7 начального запуска, содержащая 55одновибратор, подключенный к входуэлемента ИПИ, который включен в разрыв линии б опроса, позволяет сформировать этот импульс при включении системы коммутации, Каждый блок 8 контроля и восстановления предназначен для обнаружения отказа информа-, ционной шины 3, входящей в маршрут, и определения номера отказавшей линии. В состав линий каждой информационной шины 3 введена резервная линия которая включается вместо отказавшей - на время обмена. Кроме того, блоки 8 контроля и восстановления выдачей сигналов на линии 9 запрета обеспечивают блокировку обмена по маршруту на время восстановления. По окончании обмена по маршруту, в котором было проведено восстановление, блоки 8 контроля и восстановления обеспечивают возврат в исходное состояние - отключают резервную линию.Устройство 4 управления обменом (Фиг. 2) содержит. элемент 11 ИЛИ, память 12 маршрутов, схему 13 сравнения, элемент 14 И, триггер 15, группу элементов 16 И, элемент 17 задержки.Назначение блоков и связей следующее. Память 12 маршрутов хранит коды маршрутов от данного абонента напри 1Ф мер, 2 ко всем остальным абонентам. Еидиница.в Р-й позиции К-й ячейки означает что информационные шины 3 и 3 входят в машрут от абокнента 2 к абоненту 2 . Например (Фиг. 1); в ячейке 2 памяти 12 марш-. рутов в устройстве 4 управления обменом единицы содержатся в позициях с номерами 1, 4, 5, т,е. в маршрут(от абонента 2 к абоненту 2 входят информационные шины 3 и 3, 3 и 36 э 1 о3 и 3 . Обращение к памяти 12 маршрутов производится в соответствии с адресом абонента-адресата, выдаваемым абонентом-инициатором по адресной шине 10 и удерживаемым в течение об мена. Элемент 11 ИЛИ при поступлении адресата вырабатывает сигнал, вызывающий срабатывание устройства 4.Схема 13 сравнения определяет воэможность захвата маршрута. Она содержит элементы И, входы каждого из которых подключены к информационному выходу памяти 12 маршрутов и к соответствующей линии 5 управления, а выходы объединены элементом ИПИ-НЕ, выход которого есть выход схемы 13.Возможность захвата маршрута выявляется сравнением кода маршрута с состоянием линий 5, отражающих заня3071 3140 тость соответствующих пар шин 3, Единица на выходе схемы 13 сравнения появляется, если на выходе всех элементов И нуль. Такое состояние возможно, когда пара шин 3, входящая в маршрут, свободна (нуль на соответствующей линии 5) либо пара шин 3, пусть даже занятая, не входит в маршрут (нуль на соответствующей линии выхода памяти 12 маршрутов).Триггер 15 обеспечивает захват маршрута выдачей разрешающего сигнала на вход группы 16 элементов И, Тем самым на линии 5 управления пропускается код маршрута, что позволяет произвести необходимые соединения в коммутаторахЭахват осуществляется при выполнении следующих условий;.наличие адреса на адресной шине 10, разрешение от схемы 13 сравнения и поступление импульса по линии 6 опроса - тогда сработает элемент 14 И.Элемент 17 задержки предназначен для задержки сигнала в линии 6 опроса на время, достаточное для установления соединения. Коммутатор 1 (фиг. 3) содержит элементы 18 И и элементы 19 И-ИЛИ. Элементы 18 И вырабатывают управляющие воздействия на коммутирующие элементы 19 И-ИЛИ, К входам каждого элемента 18 И попарно подключены линии 5 управления. Каждой линии 5 сопос-, тавлена пара параллельных информационных шин 3, предназначенных для передачи информации между двумя коммутаторами 1 в противоположных нак правлениях. Например, линия 5 соотгк- к ветствует паре шин; 3 и 3 . При необходимости соединить две пары шин 3 следует возбудить две линии 5 управления, которые сопоставлены каждой паре.Выход элемента 18 И управляет коммутацией двух пар информационных шин 3. Связи выхода каждого элемента 18 И через инверторы с входами других элементов 18 И необходимы для того, чтобы после установления коммутатором 1 соединения между парами шин 3 исключить подключение к ним новых информационных шин 3 в том же коммутаторе в случае возбуждения других линий 5 управления.Блок 8 контроля и восстановления (фиг. 4) содержит первый формирователь 20 импульсов сброса и регистр 21, элемент 22 задержки, формирователь 23 тестовых воздействий, подключенный входом к сигнальной линии 24, счетчик 25, мультипликатор 26, подключенный выходом к резервной линии 27, селектор 28, блок элементов 29 ИПИ, элемент 30 ИЛИ, узлы контроля 31 и 32 синхронизации, группу элементов 33 И.Назначение узлов и связей следующее. Узел 31 контроля представлят собой сумматор по модулю дваОн контролирует правильность принимаемой информации с использованием признака нечетности, который передается по отдельной линии, входящей в состав информационной шины. В случае отказа одной из линий информационной шины 3 (отказ типа "Константа нуль" либо "Константа единица") узел 31 контроля обеспечит переход пары блоков 8, находящихся на одном маршруте, в режим восстановления.Узел 32 синхронизации управляет восстановлением и формирует сигналы последовательно на первом, втором и ,третьем выходах, Он содержит триггер, вход которого является входом узла 32, а выход - его первым выходом и подключен к цепи из формирователя и двух элементов задержки. Формирователь выделяет передний фронт сигнала. Выходы элементов задержки являются вторым и третьим выходами узла 32, кроме этого, последний выход соединен с установочным в нуль входом триггера. Длительность задержки определяется временем распространения сигналов между парой блоков 8.Счетчик 25 предназначен для формирования номера отказавшей линии в шине 3 по результатам тестовых воздействий. Его установочные в единицу и в нуль входы соединены соответственно с линиями информационной шины 3 и с выходом формирователя 20, срабатывающего по заднему фронту сигнала.Первый и второй выходы узла 32 синхронизации подключены соответственно к входам синхронизации и к счетным входам триггеров регистра 25. Последняя связь позволяет реализовать в регистре операцию "сложение по модулю два с единицей", т.е, инвертировать содержимое каждого триггера в регистре 25. С выходов счетчика 25 но 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50555 14 мер отказавшей линии по сигналу на третьем выходе узла 32 синхронизации передается через группу 33 элементов И и группу 29 элементов ИЛИ ца шину 3 и далее н регистр 21 второго блока 8 контроля и восстановления, который находится на том же маршруте, что и рассматриваемый блок 8. Синхронизируемые входы 0-триггеров регистра 21 подключены к информационной шине .3, установочные в нуль входы - к выходу формирователя 20, а вход синхронизации - к вьгходу элемента 22 задержки, который задерживает имгульс с выхода формирователя 23 до конца восстановления. При возбуждении сигнальной линии 24 Формирователь 23 обеспечивает выдачу на шину 3 через группу 29 элементов ИЛИ тестового воздействия "Все единицы", а затем - тестового воздействия "Все нули", Элемент 30 ИЛИ формирует для абонента 2 сигнал запрета обмена на время носстацовления.Мультиплексор 26 и селектор 28, управляемые регистрами 21 и 25 соответственно в разных блоках 8 пары, находящейся на одном маршруте, обес - печинают включение резервной линии вместо отказавшей в информационной шине 3. Мультиплексор 2 б содержит днухвходоные элементы И, объединенные элементом ИЛИ, ныход которого есть выход мультиплексора, Один вход каждого элемента И подключен к одной лицин шины 3, а второй вход - к выходу соответствующего триггера регистра 21.Селектор 28 (Фиг. 5) содержит элементы 34 И-ИЛИ по числу информационных линий в шине 3, К первым входам элементов И каждой пары, объединенной элементом ИЛИ, подключены соответственно линия информационной шины 3 и резервная линия 27, а ко вторым входам - через инвертор и непосредственно - выход триггера регистра 25,Система коммутации Функционирует следующим образом. После включения устанавливаются в нуль регистр 21, счетчик 25 и триггеры в узлах синхронизации в блоках 8 контроля и восстановления, триггеры 15 в устройствах 4 управления обменом. Зто осуществляется сигналом начальной установки, подаваемым на входы установки в нуль всех элементов памяти. В памяти 12 маршрутов каждого устройства 03071 б4 управления обманом содержатся кодымаршрутов между абонентами 2. Схемой7 начального запуска Формируется сигнал, который начинает гцгркулировать 5по линии 6 опрог.а,Абонент-инициатор при необходимости произвести обмен с абонентом-адресатом выдает адрес последнего поадресной пгине 1 О в смежное устройство 4 управления обменом и удерживаетего до конца обмена данным, По адресу из памяти 12 считывается код маршрута, В схеме 13 сравнения проверяется условие - свободны ли все информационные шины 3, входящие в маршрут.С приходом импульса по линии 6 опроса при выполнении условия устанавливается в единицу триггер 15, разрешающий выдачу на линии 5 управлениякода маршрута. Возбужденгге определенных линий 5 вызывает соединение коммутаторами 1 информационных шин, входящих в маршрут. Абоненты 2 выполняют 25 обмен данными, после чего абонентинициатор снимает адрес с адреснойшины 10, На выходе элемента 11 ИЛИпоявляется нуль,. устанавливающий всостояние нуль триггер 15. Тем самым З 0 запрещается выдача кода маршрута налинии 5 управления, Коммутаторы 1разрушают установленное соединение.При отказе одной из линий информационной гггины 3 сработает узел 31контроля в блоке 8 контроля и восстановления, после чего на первом выходе узла 32 появится потенциальныйсигнал, свидетельствующий о режимевосстановления (Фиг, б), Этот сигналвозбуждает входы синхронизации регистра 25, сигнальную линию 24 иобеспечивает запрет обмена между парой абонентов на время восстанонления, Во втором блоке 8 контроля и 45восстановления, находящемся на томже маршруте, срабатывает формирователь 23, что обеспечит выдачу тестового воздействия вВсе единицы" повсем линиям информационной шины 3 всторону блока 8, зафиксировавшего ее 50отказ. Спустя время, достаточное дляФиксации результатов теста в регистре 25 первого блока 8 и инвертирования в нем информации по сигналу навтором выходе узла 32, во второмблоке 8 формирователь 23 выдает тест"Все нули 1, т.е, сигналы "Нуль" повсем линиям шины 3, Результаты и этого теста Фиксируются в регистре 2545 50 55 7 14030 первого блока 8. Укаэанная последовательность действий позволяет зафиксировать в этом регистре 25 позиционный код номера отказавшей линии.5В таблице представлено состояние регистра 25 в случае отказов линии номер 2 в шине 3. Как следует из таблицы, и в случае отказа типа Константа единица" в счетчике 25 в конце 10 процесса восстановления образуется единица в позиции, номер которой соответствует номеру отказавшей линии. Этот позиционный код передается в регистр 21 второго блока 8 (через груп пы 33 элементов И и 29 элементов ИЛИ и далее по исправной шине 3), В результате селектор 28 в первом блоке 8 и мультиплексор 26 во втором блоке 8 одновременно включают вместо отказавшей линии резервную линию 27, Процесс восстановления закончен. Снимается сигнал с линии 24 и пропадает запрет обмена на линиях 9. Поскольку соединение в коммутаторах 1 не разрушено, то абоненты возобновляют обмен без потери времени на повторное проключение маршрута.По завершении обмена сигналом с выхода Формирователя 20 устанавливается в нуль регистр 21 и счетчик 25, чем восстанавливается исходное состояние блоков 8 и становится возможным обмен по другим маршрутам. Если в некоторой шине другого маршрута также откажет линия, то аналогично35 будет произведено восстановление, Поэтому система восстанавливает связность в случае одиночного отказа в любом из маршрутов.40 Формула изобретения 1. Система коммутации, содержащая И коммутаторов, И устройств управления обменом, схему начального запуска и И блоков контроля и восстановления, информационные входы-выходы группы коммутаторов соединены между собой через информационные шины, адресный вход К-го устройства управления обменом (К = 1.И) является К-м адресным выходом системы, вход опроса первого устройства управления обменом подключен к выходу схемы начального запуска, вход перезапуска которой соединен с выходом опроса И-го устройства управления обменом, выход опроса а-го устройства управ 71 8ления обменом (а = 1 М) соединен с входом опроса (а+1)-го устройства управления обменом, входы-выходы управления всех устройств управления обменом подключены к входам управления всех коммутаторов, о т л ич а ю ш а я с я тем, что, с целью восстановления связности системы при отказе информационных щин, первый информационный выход и второй информационный вход К-го блока контроля и восстановления образуют К-й информационный вход-выход системы, первый информационный вход и второй информа. ционный выход К-го блока контроля и восстановления соединены с информационными выходом и входом К-го коммутатора, входы управления всех блоков контроля и восстановления подключены к входам-выходам управления всех устройств управления обменом, а выход запрета обмена К-го блока контроля и восстановления является К-м выходом запрета обмена системы.2. Система по и1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок контроля и восстановления содержит Формирователь импульсов сброса, формирователь тестовых воздействий, регистр, счетчик, элемент задержки, мультиплексор, селектор, элемент ИЛИ, блок элементов ИЛИ, узел синхронизации, узел контроля и группу элементов И, причем первый информационный вход блока подключен к информационньм входам регистра, счетчика и селектора, а разряд признака сбоя первого информационного входа блока соединен с входом формирователя тестовых воздействий и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход селектора подключен к входу узла контроля и первому информационному выходу блока, второй информационный вход блока подключен к информационному входу мультиплексора и к первому входу блока элементов ИЛИ, выход узла контроля соединен с входом запуска узла синхронизации, первый выход которого подключен к входу синхронизации счетчика, к второму входу первого элемента ИЛИ и к разряду признака сбоя второго информационного выхода блока, выход мультиплексора соединен с разрядом резервирования второго информационного выхода блока, выход блока элементов ИЛИ соединен с вторым информационным выходом блока, вход управления блока9 1403071 1 Оподключен к входу формирователя им- выход узла синхронизации соединен с пульсов сброса, выход которого сое- вторыми входами элементов И группы, динен с входами сброса регистра и выходы которых .подключены к разрядам счетчика, выход первого элемента ИЛИ второго блока элементов ИЛ, выход5ч соединен с выходом запрета обмена формирователя тестовых воздеиствии блока, второй выход узла синхрониза- соединен с третьим входом блока элеции подключен к счетным входам счет- ментов ИПИ и через элемент задержки чика, выходы которого соединены с с входом синхронизации регистра, вы. управляющими входами и с первыми О ход которого подключен к управляющевходами элементов И группы, третий му входу мультиплексора. Номера разрядов регистра 25 Действия 1 2 3 4 5 А. Отказ типа "Константа нуль" 1Занесение результата теста "Все единицы" 1 О 1 1 1 2 Инверсия (по сигналу на счетных входах) О 1 О О О 3. Занесение результата теста "Все нули" О 1 О О О Б, Отказ типа "Константа еди- ница 1. Занесение результата теста "Все единицы" 1 11 1 2. Инверсия (по сигналу на счетных входах) О О О О О 3, Занесение результата теста "Все нули ОО О О3403071 и фоейфОФиЮ (Вюзи ЯвеМ лувр ЬамУ Ае 49 ЮФЮ В.СычевДЫК ставител хред М.Д рректор Г.Решетки тор О.Спесивых аказ 2862/4 Проектн зводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро ираж 704 сударственноам изобретен ва, Ж, Ра Т НИИПИ Го по дел 35, МоскПодписноекомитета СССРи открытийкая наб., д, 4/5