Устройство для контроля дублированной системы

(5 ц 4 Н 05 К 10 С 06 Р 11/2 ОМИТЕТ СССР ЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОСУДАРСТВЕННЫПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ержки данных от оигнал "Ответ" в мей данные машины нои ЭВМ в гистраль, формирую ания, Дал автся сигее анакалылиз запроса прерывошибок ведется средствами. При отк правная переводит у неэависимосй работь свою работу, пока н восстанавливается. ро граммнымизе одной ЭВМ итройство в режи и продолжаетисправная ЭВМзп, ф-лы,5 ил,АВТОРСКОМУ( СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ленинградский политехнический институт им. М.И, Калинина (72) Ю,А. Курочкин, А.И. Слепцов и А.С. Смирнов(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДУБЛИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ(57) Изобретение может быть использовано в автоматике и вычислительной технике при построении надежных вычислительных систем. Цельизобретения состоит в повышениибыстродействия устройства контроля и расширении области его применения за счет контроля асинхронных вычислительных процессов.Устройство содержит блок приемопередачи и настройки, узел сравнения,узел управления задержкой, первый ивторой узлы задержки. Блок приемопередачи и настройки подключен к магистрали двух вычислительных машини настраивается машинами либо в режим независимой работы ЭВМ, либо врежим дублирования. В режиме дублирования устройство принимает данныеот одной ЭВМ и переводит ее в режиможидания, задерживая выдачу сигнала"Ответ" на магистраль. Одновременнозапускается узел управления задержкой, формирующий сигнал максимальнодопустимого времени ожидания. Есливторая ЭВМ записывает свои данныев блок приемопередачи и настройкичерез допустимый интервал задержки,то данные сравниваются узлом сравнения. При совпадении данных узел управления задержкой снимает блокировку узлов задержки, разрешая выдачусигнала "Ответ" в обе магистрали. Вслучае несовпадения данных или за129386 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения надежных вычислительных систем на базе микропроцессорных наборов.5Цель изобретения - повышение быстродействия, в частности, операции контроля дублированной вычислительной системы и расширение области применения за счет асинхронных вычисли тельных систем, работающих в асинхронном режиме обмена по магистрали и тактируемых либо от независимых источников тактовых импульсов, либо вообще не имеющих внешних так товых генераторов.На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, на фиг.2 функциональная схема узла задержки, на фиг.З - функциональная схема узла 20 управления задержками, на фиг.4 - функциональная схема блока приемо- передачи и настройки; на фиг.5 - пример реализации блока приемопередачи и настройки на элементах 58825 серии.Устройство (фиг,1) содержит блок 1 приемопередачи и настройки, узел сравнения 2, узел управления задержками 3, первый 4 и второй 4, узлы задержки, Устройство имеет первые и вторые входы "ОБМЕН" 5 и 5 , "ЧТЕНЕЕ УСТРОЙСТВО" (ВУ) 8 и 8 , "АДРЕС" 9 г 9 "ДАННЫЕ" 10 и 10, "ВЫ-35 БОРКА КРИСТАЛЛА (ВК) 11 и 11 "НАЧАЛЬНАЯ УСТАНОВКА" 12и 12 первые и вторые выходы "ОТВЕТ" 13 и 13 "ЗАПРОС ПРЕРЫВАНИЯ" (ЗПр) 14 и 14 , "БЛОКИРОВКА" 15, и 15, . Блок. 40 приемопередачи и настройки имеет первые и вторые информационные выходы 16 и 16 выходы запроса сигнала ответа 17 и 17 , управляющие выходы 18,. и 18 , выход сброса 19, пер вые и вторые входы разрешения сигнала ответа 20 и 20 вход запроса прерывания 21, диагностические входы 22, узел управления задержками имеет вход приема сигнала ошибки 23 50 и блокировочный выход 24. Узел задержки (фиг.2) содержит первый 25 и второй 26 элементы ИЛИ, элементы НЕ 27, первый 28 и второй 29 элементы И, КБ-триггер 30.Узел управления задержкой (фиг.З) содержит сумматор 31 по модулю два, третий 32 и первый 33 элементы ИЛИ,1 2третий элемент И 34, элементы И-НЕ 35и 36, четвертый элемент И 37,второй 38 элемент задержки, спервого по четвертый 39-42 0-триггеры с динамическим управлением,пятый элемент И 43 и четвертый элемент ИЛИ 44. Блок приемопередачи и настройки(фиг.4) состоит из двух одинаковыхполукомплектов, каждый из которых содержит селектор адреса 45, регистрданных 46, регистр состояния 47,коммутатор 48, шестой элемент И 49 свыходом 50, согласующий элемент (СЭ)51, седьмой элемент И 52, выход 50элемента И 49 подключен ко входуГотовность селектора адреса, выход "Готовность" регистра данных соединен с выходами 15 (15 ) и 17(17,) блока, информационный выход16 ( 16) соединен с информационнымвыходом регистра данных, а управляющий выход 18 (18,) - с соответствующим выходом регистра состояния,диагностические входы 23 подключенык соответствующим входам коммутатора, другие группы информационныхвходов которого соединены с информационными выходами регистров данных исостояния обоих полукомплектов, выходы "Готовность" регистра состоянийи коммутатора подключены к соответствующим входам элемента И 50, шина"Данные каждой ЭВМ соединена с информационными входами регистров данных и состояния и информационнымивыходами коммутатора своего полукомплекта, а управляющие входы и выходы - с соответствующими входамиселектора адреса, управляющие входы53-55 которого подключены к управляющим выходам 56 регистров данныхи состояния, а также коммутатора.Конкретный вид подключения управляющих входов и выходов селектора адреса, регистра данных, регистра состояния и коммутатора каждого полукомплекта определяется типом магистрали и элементной базой, на которой эти элементы реализуются, Элемент И 52 является общим для обоихполукомплектов,На фиг.5 показана реализация блока приемопередачи и настройки на БИСК 588 ВГЗ, К/КР 588 ВА 1, К/КР 588 ИР 1,дляупрощения не показаны цепи формирования - контроля битов четности иобработки сигналов ошибки при наруше 1293861нии четности информации. Выводы С 2 для повышения помехоустойчивости могут быть подключены к потенциалу 11 1единицаРегистр данных реализован на двух многофункциональных буферных регистрах К/КР 588 ИР 11 но для упрощения устройства выход 17 подключен только к одному выводу ЗВ (запись выполнена), аналогично используются выводы сигнала Выполнено" (ВП) магистральных приемопередатчиков, Диагностические сигналы на входах 22 и сигналы состояния 18 упаковываются в одно восьмираэрядное слово для передачи в процессор.Данное устройство предназначено для контроля ЭВМ, осуществляющих асинхронный обмен по своим магистралям в режиме Запрос-ответ", и кроме того, не имеющих общего источника синхронизирующих сигналов, Это позволяет защититься от помех, воздействующих на вычислительный комплекс, поскольку этапы работы обоих ЭВМ разнесены во .времени. Известные устройства параллельных программируемых интерфейсов, устройства прямого доступа в память и различные буферные узлы позволяют достигнуть аналогичных результатов за счет существенных затрат машинного времени, Предлагаемое устройство позволяет выполнять операцию контроля и синхронизации вычислительных процессов за одну команду обращения к данному устройству. Устройство подключается как внешнее устройство к магистралям обеих ЭВМ. Сравнение результатов вычислений производится не в каждой команде, а только в контрольных точках, выбираемых программистом, исходя из требований к показателям эффективности системы и к достоверности ее работы. При каждой контрольной операции производится синхронизация работы ЭВМ с точностью до одной команды. При отказе одной ЭВМ и идентификации отказавшей ЭВМ исправная ЭВМ переводит систему в режим независимой работы, при котором устройство разрешает работу ЭВМ без синхронизации и сравнения с результатами другой ЭВМ. Такой перевод исключает модификацию программы при изменении конфигурации системы. Настройка режима работы позволяет также переходить на режим повышенного быстродей 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ствия с загрузкой ЭВМ различнымипрограммами,Устройство работает следующим образом.По сигналам начальной установкиустанавливаются в исходное состояниеэлементы памяти блока 1 приемопередачи и настройки и узла 3 управлениязадержками. Сигнал сброса переводитустройство в режим независимой работы машин, который определяется нулевыми сигналами на выходах 18 блока 1.Для перевода системы в режим дублирования обе ЭВМ устанавливают определенный разряд регистров 47 блока 1,затем проверкой состояний регистров47 определяется установка устройствав режим дублирования. Особенностьблока 1 состоит в том, что толькопри записи в регистры 46 в режимедублирования производится синхронизация машин, обращение к остальнымблокам производится без синхрониэаЦИИ,При выполнении контрольных операций производится запись необходимых данных в регистры 46 блока 1. Запись данных в каждый регистр 46 вызывает появление нулевого сигнала на соответствующем выходе 17 блока 1. Если в допустимом интервале времени поступает нулевой сигнал на другой выход 17, то узел 3 снимает сигнал блокировки на выходе 24. При несовгпадении контрольных данных узел 3 вырабатывает сигнал запроса прерывания на обе ЭВМ. В обоих случаях машины продолжают свою работу, Во втором случае они переходят в режим обработки сигнала прерывания, для чего, определив код запроса прерывания, считывают информацию с диагностических выходов узла 3. Отсутствие ошибки при повторении команды вызывает продолжение программы, в противном случае определяется неисправная ЭВМ, которая переводится в режим восстановления, устройство контроля переводится в режим независимой работы. После замены или восстановления отказавшей ЭВМ с пульта посылается команда перехода на дублированный режим. Рабочая машина приостанавливает свои операции. Подключаемая машина считывает из памяти рабочей машины необходимую информацию, далее производится настройкаустройства контроля на режим дублирования.В случае невозможности определения за заданное время, какая иэ машин отказала, при наличии устойчи вого несовпадения контрольных данных,вырабатывается сигнал неисправимой ошибки, и машины выполняют программу безопасного останова.Рассмотрим операцию, когда на уст ройство контроля не поступают контрольные данные от одной из машин. Через определенный интервал после .установки одного из сигналов на выходе 17 в "нуль" узел 3 разблокирует узлы 4., и 4 что разрешает продолжение работы машины, выставившей сигнал на выходе 17. Одновременно устанавливается сигнал прерывания и сигнал на одном из диагностических выходов узла 3. Анализ диагностической информации позволяет определить причину прерывания и перейти на соответствуЬщуюдиагностическую программу для идентификации отказавшей машины.Узел задержки (фиг,2) работает следующим образом.Сигналом начальной установки КЯ- триггер 30 сбрасывается в "нуль", а 30 с выхода 18 переводится в нулевое состояние. В результате нулевой сигнал с выхода 1, вырабатываемый при установке соответствующего регистра данных блока 1, независимо от сиг нала блокировки 24 переводит КЯ- триггер 30 в единичное состояние, вызывая формирование сигнала ответа, При снятии нулевого сигнала с выхода 17 КЯ-триггер 30 возвращается в ну левое состояние, снимая сигнал ответа, В дублированном режиме работы с выхода 18 блока 1 подается единичный сигнал. Теперь нулевой сигнал с выхода 17 блока 1 переключает КЯ-триг гер 30 только при наличии нулевого. сигнала на выходе 24. По снятию нулевого сигнала с выхода 17 блока 1 КЯ-триггер 30 возвращается в исходное состояние. 50 Узел управления задержками работает следующим образом (фиг.3),Сигналом начальной установки все триггеры устанавливаются в состояние "нуль". Нулевые сигналы с выходов 18 блока 1 блокируют через элементы И 34 и И-НЕ 35 работу всех триггеров, Для указанной блокировки достаточно нулевого сигнала с одного иэ выходов 18. Использование двух сигналов позволяет перейти на режим независимой работы по команде одной машины, когда другая, вследствие своего отказа,выполнить такую операцию не может.Разблокировка триггеров узла 3 производится только в дублированном режиме. Первый нулевой сигнал на одном из выходов 17 вызывает единичный сигнал на выходе сумматора 31 по модулю два, который поступает на элемент ИЛИ 33, длительность задержки которого определяется допустимой задержкой в выполнении операций контроля вычислительными машинами. Если сигнал на втором выходе 17 блока 1 появится раньше сигнала на выходе элемента ИЛИ 33, то сигнал на Р-входе триггера 41 устанавливается в "нуль", а на выходе 24 формируется нулевой сигнал снятия блокировки узлов 3. В случае ошибки узел сравнения формирует единичный сигнал на входе 23, триггер 42 устанавливается в состояние "единицаи формирует сигнал прерывания на вход 21 блока 1. Элемент 38 обеспечивает задержку включения триггера до установки сигнала на входе 23, Если задержка сигнала на втором выходе 17 блока 1 превышает допустимую, то срабатывает триггер 41, снимается сигнал блокировки на выходе 24 и устанавливается один из диагностических триггеров 39 и 40, формируя сигнал запроса прерывания на входе 21 блока Блок приемопередачи и настройки (фиг.4) работает следующим образом,Рассмотрим работу первого полу- комплекта, Селектор адреса 45 выявляет обращение к одному из элементов полукомплекта производит с помощью управляющих сигналов 55 подключение к магистрали выбранного элемента и выполнение заданной операции. Регистр состояния 47 и коммутатор 48 вне зависимости от режима работы устройства при обращении к ним выставляют на выходах "Готовность" нулевой сигнал, который через элемент И 49 поступает на вход "Готовность" селектора адреса 45, разрешая выдачу сигнала "Ответ" намагистраль. При записи контрольных данных в регистр данных, последний посылает запрос сигнала ответа на узел управления задержки 3 и устанавливает блокировоч 129386115 ный сигнал на выходе 15 с целью блокировки формирователя допустимойзадержки сигнала "Ответ" относительно сигнала "Обмен" своей ЗВМ, Сигнал разрешения ответа поступает на вход21 и далее выдается селектором адреса 45 в магистраль. Чтение любойинформации производится через коммутатор 48. Регистр состояния, кромехранения состояния режима работы,может быть использован для записи различной диагностической информации осостоянии машины, что позволяетдругой ЗВМ использовать эту информацию в режиме анализа ошибок. формула изобретения 1. Устройство для контроля дублированной системы, содержащее узел сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения области применения устройства, в него введены блок приемопередачи и настройки, узел управления задержками, первый и второй узлы задержки, первые и вторые входы "Обмен", "Чтение", "Запись", "Внешнееустройство" "Адрес", "Данные", "Выборка кристалла", "Начальная установка,а также первые и вторые выходы Ответ, "Запрос прерывания", "Блокировка" блока приемо- ,передачи и настройки подключены к соответствующим линиям магистралей первой и второй вычислительных машин соответственно, первые и вторые информационные выходы блока приемо- передачи и настройки подключены соответственно к первым и вторым информационным входам узла сравнения, первый управляющий выход и первый выход запроса сигнала ответа - к соответствующим входам узла управления задержками и первого узла задержки, второй управляющий выход и второй выход запроса сигнала ответа - к соответствующим входам узла управления задержками и второго узла задержки, выход сброса - к соответствующим входам узлов задержки и узла управления задержками, первый и второй входы разрешения сигнала ответа - к выходам первого и второго узлов задержки соответственно, вход запроса прерывания и диагностические выходы - к соответствующим выходам узла управления задержками, вход призма сигнала ошибки которого подг 5 30 35 40 45 50 55 ключен к выходу узла сравнения, а блокировочный выход - к блокировочным входам узлов задержки.2, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что узел задержки содержит первый и второй элементы И, два элемента ИЛИ, элемент НЕ, Ю-триггер, вход запроса сигнала ответа узла подключен к первым входам первого и второго элементов ИЛИ,через элемент НЕ, - к первому входу первого, элемента И, второй вход которого соединен со входом сброса узла, а- выход - с К-входом триггера, вход блокировки узла подключен ко второму входу первого элемента ИЛИ, а управляющий вход - к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход - к Б-входу триггера, инверсный выход которого является выходом сигнала разрешения ответа узла.3Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что узел управления задержками содержит сумматор по модулю два, с третьего по четвертый элементы ИЛИ, с третьего по пятый элементы И, первый и второй элементы задержки, элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ, с первого по четвертый 0-триггеры с динамическим управлением, первый и второй входы запроса сигнала :ответа узла подсоединены соответственно к первым и вторым входам сумматора по модулю два, третьего элемента ИЛИ и 0-входам первого и второго триггеров, первый и второй управляющие входы - соответственно к первому и второму входам элемента И-НЕ и третьего элемента И,третий вход которого подключен через первый элемент задержки к выходу сумматора по модулю два и 0-входу третьего триггера, а выход - к С-входу этого триггера, вход начальной установки узла - к К-входам первого, второго и четвертого триггеров и к первому входу четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, первыми входами пятого элемента И и элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ, а выход через второй элемент задержки - к С-входу четвертого триггера, 0-вход которого подключен ко входуприема сигнала ошибки узла, К-вход третьего триггера соединен с выходом четвертого элемента И, прямой выход - с С-входами первого и второго триггеров, а инверсный выход - со вторым входом пятого элемента И, выход которого является блокировочным выходом узла, прямые выходы первого, второго и четвертого триггеров подключены к соответствующим диагностическим выходам узла и ко входам пятого элемента ИЛИ, выход которого является выходом запроса прерыванияузла.1293861 Составитель В. МаксимовРедактор И. Сегляник Техред А.Кравчук Корректор А. Зимокосо Заказ 398/60 Т о ВНИИПИ Г ССР по дел 113035 Мос де% 0,ираж 802 Подписи осударственного комитета С ам изобретений и открытий ква, Ж, Раушская наб.,лиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,4