CS232197B1 - Rekoníiguračnl zapojení s komparátory - Google Patents

Abstract

Vynález řeší realizaci autonomní diagnostiky multiprocesorových a multit počítačových systémů komparační metodou. Řešení se dosahuje zapojením kom- « parátorů a spínačů mezi svorky shodných mikropočítačových podsystémů. Pomocí spínačů lze potom provádět rekonfiguraci komparátorů, čímž se zajišluje autonomní diagnóstikovatelnost celého systému.

Description

Předmětem vynálezu je rekonfigurační zapojení s komparátory, které řeší realizaci autonomní diagnostiky multiprocesorových a multipočítačových systémů komparační metodou.

Přo realizaci autonomní diagnostiky multiprocesorových a multipočítačových systémů lze použít dvou základních strategií, a to strategie vzájemných testů mezi jednotlivými mikropočítačovými podsystémy a nebo strategie komparace odezev po dvojicích shodných mikropočítačových podsystémů. Co se týká komparační metody, je možné komparace provádět bud ve vlastních mikropočíta-, čích nebo v komparátorech zabudovaných do systému. Zde potom vzni ká otázka, jak začlenit tyto komparátory do procesu autonomní dia gnostiky celého systému. Dosud uvažovaná zapojení bud realizují komparace velmi spolehlivými prvky, takže tato část systému spadá do oblasti tzv. tvrdého jádra, nebo se komparátory testují z jednotlivých mikropočítačů bez poruchy. V prvním případě spočívá nevýhoda v nutnosti zajistit bezporuchovou činnost komparátorů, v druhém případě je při určité pravděpodobnosti výskytu poruchy v komparátorech snížen maximální počet llokalizoyatelných poruch v mikropočítačových podsystémech.

Tyto nevýhody odstraňuje rekonfigurační zapojení s komparátory podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že svorka prvního mikropočítačového podsystému je spojena s první svorkou prvního komparátoru, s první svorkou druhého spínače a s první svorkou čtvrtého spínače, svorka druhého mikropočítačového podsystému je spojena s druhou svorkou prvního komparátoru, s první svorkou druhého komparátoru, s první svorkou prvního spínače a s první svorkou třetího spínače, svorka třetího mikropočítačového podsystému je spojena s druhou svorkou druhého komparátoru, s druhou svorkou prvního spínače, s druhou svorkou druhého spínače a

- 2 232 197 s druhou svorkou třetího komparátoru a svorka čtvrtého mikropočítačového podsystému je spojena s druhou svorkou třetího spínače, s druhou svorkou čtvrtého spínače a s první svorkou třetíhó komparátoru.

Výhodou uvedeného zapojení je možnost provádět pomocí spínačů rekonfigurace zapojení komparátorů, a tím zajistit lokalizaci až tří poruch, což znamená při jedné poruše v komparátořech zachování lokálizovatelnosti dvou poruch v mikropočítačových podsystémech jako u stejného zapojení s testovanými komparétory avšak za předpokladu, že se v komparátorech nevyskytla porucha,

Na přiloženém výkresu je příklad rekonfiguračního zapojení a komparátory podle vynálezu, které je diagnostikovatelné pro případ výskytu až tří poruch současně. Svorka 10 prvního mikropočítačového podsystému 1 je spojena s první svorkou 50 prvního komparátoru s první svorkou 90 druhého spínače 9 a s první svorkou 120 čtvrtého spínače 12. Svorka 20 druhého mikropočítačového podsystému 2 je spojena s druhou svorkou 51 prvního komparátoru2* s první svorkou 60 druhého komparátoru 6, s první svorkou 80 prvního spínače 8 a s první svorkou 110 třetího spínače 11. Svorka 30 třetího mikropočítačového podsystému 3 je spojena s druhou svorkou 61 druhého komparátoru 6, s druhou svorkou 81 prvního spínače 8, s druhou svorkou <?1 druhého spínače 9 a s druhou svorkou 71 třetího komparátoru 7· Svorka 40 čtvrtého mikropočítačového podsystému 4 j® spojena s druhou svorkou 111 třetího spínače 11, s druhou svorkou 121 čtvrtého spínače 12 a s první svorkou 2P třetího komparátoru 7·

Diagnostika celého systému probíhá v šesti konfiguracích, které vzniknou cyklickým posuvem komparátorů 5, 6 a 7 mezi svorkami mikropočítačových podsystémů 1, 2, 3 a 4, a to v šestnácti cyklechj**Oyklus je časový interval, ve kterém proběhnou současně realizovatelné komparace . V základní, konfiguraci jsou spínače 8, 9, 11, 12 v rozepnutém stavu neaktivními signály na řídících vstupech 82, 92, 112 a 122. V průběhu komparací realizovaných kom— parátory 5, 6 a 7 se přepíná aktivními signály na řídících vstupech J2, 62 a 72 funkce ekvivalence na nonekvivalenci a aktivními signály na řídících vstupech J4, 64 a 74 se přepne na jeden ze vstupů komparátorů negátor. Tímto způsobem se provádí úplná stimulace komparátorů z mikropočítačových podsystémů. Po první rekonf igurací se zapojí první komparátor 5 mezi druhý mikropočítačový podsystém 2 a třetí mikropočítačový podsystém 3sepnutím druhé- 3 232 137 ho spínače 9 aktivním signálem na řídícím vstupu 92. Druhý komparátor 6 se zapojí mezi třetí mikropočítačový podsystém 3 a čtvrtý mikropočítačový podsystém 4 sepnutím třetího spínače 11 aktivním signálem na řídícím vstupu 112. Podobně se postupuje i při dalších cyklických rekonfIguracích. V základní konfiguraci proběhne jeden cyklus tzn., že všechny komparace probíhají synchronně. V dalších konfiguracích proběhnou vždy tři cykly. Výsledky komparací se objeví v binární podobě na výstupech 53, 63 a 73 a posílají se k vyhodnocení do stavového dekodéru / není zakreslen/, který na svém výstupu určí modul nebo moduly s poruchou.

Uvedený systém můžeme modelovat dvěma grafy, a to propojovacím grafem P/ U_M, Ug, R, B/ a komparačním grafem M/ U_M, C/. V grafu P je U^ množina uzlů reprezentujících shodné mikropočítačové podsystémy / makromoduly/, Ug je množina uzlů ujg, reprezentujících shodné komparátory / komparační moduly/, R je množina hran -----r. j reprezentujících spínače mezi svorkami makromodulů u.^ ^a / rekonfIgurační spoje/ a B je množina hran -b. . repre—

Ji® 1,J rentujících spojení mezi makromodulem u^ a komparačním modulem u

JG / trvalé spojení/. V grafu M je U^ množina uzlů reprezenία jících shodné makromoduly a c je množina hran žertujících komparaci makromodulů a realizovanou komparači,j reprβIM ním modulem u-^g. Každou konfiguraci znázorňujeme jiným grafem M

K jednotlivým hranám grafů M se připisují váhové vektory / ,k k ’ i,J* ^zi,j^z ku komparace makromodulů u^_M, kách komparátoru u^g s funkcí ekvivalence, druhá souřadnice je binární výsledek jednoho kroku komparace makromodulů u^, u^_M při shodě informací na svorkách komparátoru u^g s funkcí nonekvivalence a třetí souřadnice je konečný binární výsledek zbývající posloupi,J’ ^z7 ,/» kde první souřadnice je binární výsledek jednoho krou,-„ při neshodě informací na svornosti kroků komparace makromodulů U£_M, u^_M při neshodě informací na svorkách komparátoru u^g s funkcí nonekvivalence a při shodě informací na svorkách komparátoru u^g s funkcí ekvivalence. Výsledek má hodnotu O, jestliže není detekce neshody, hodnotu 1 má výsledek v opačném případě tj., když jeden nebo oba komparované makromoduly mají poruchu. Když má komparátor a alespoň jeden z komparovaných makromodulů poruchu, je výsledek kotaparace nespolehlivý ozn. x /0,1/ Komparátor s poruchou, který komparuje dva makromoduly bez poruchy generuje výsledek zý - =1. předpokládá se, že v průběhu diagnostii j J .

ky nevznikne porucha. Dále uvažujeme pouze poruchy trvalého charak- 4' 232 197 teru a komunikační cesty spolu se synchronizačními obvody považuje me za tvrdé jádro. Zapojení podle vynálezu můžeme znázornit následujícími gráfy P a M.

P -

M - grafy

1/ základní konfigurace

(*3,k /

2/ po první rekonfiguraci

X ( ^Χ3/Ψ ( y_{3 ¥}

(Xy-Í&i

4/ po třetí rekonfiguraci

.6/ po páté rekonf igurac i * *

232 197

V uvedeném modelu je možné dokázat, že pro zabezpečení diagnostikovatelnosti systému při stejné pravděpodobnosti výskytu všech poruch je pro případ současného výskytu maximálně t poruch / v makromodulech nebo v komparačních modulech/ nutné zajistit minimálně ' n»_r=t+2 makromodulů a n-=t komnaračních modulů. Přitom počet kompa— raci provedených každým komparátorem je minimálně ( J -1, nebo je (V) -1 komparátorů a každý provádí jednu komparaci v základní konfiguraci a jednu komparaci dvojice makromodulů, u kterých nebyla v základní konfiguraci detekovaná porucha. Lze ovšem realisticky předpokládat nestejnou pravděpodobnost výskytu poruch v makromodulech a v komparačních modulech. Potom definujeme diagnostíkovatelnost systému pro t poruch s rozložením t^/tg, kde t^ je maximální počet lokalizovatelných poruch současně vzniklých v makromodulech a t^ je maximální počet lokalizovatelných poruch současně vzniklých v komparačních modulech, je možné dokázat, že uve— děné zapojení je autonomně diagnostikovatelné v jednom kroku / bez meziopravných fází/ pro t=3 s rozložením 2/1. Obecně je tedy nutné provést -1 rekonfiguraeí, _min> . t„₊2, n_{c nin}.=t= t_w,+t„ počet komparací provedených jedním komparátorem q·, _ ( /¾ ' ó ρ°^δβ* ^sP^{ínaiSa S}1 min. = bl ⁺²> ^{poiíet oyklfl C}1 min. = ť x í (utf ) -l] +1. Počet cyklů je možné snížit za cenu použití více spínačů/ ^ο^ο^θΔθβ¹ v jJaž^^^oá^guraci provést aplikaci testu v jednom cyklu a c^= 2²) . Rekonfigurační metodu na úrovni makromodulů a komparačních modulů lze dále kombinovat s metodou detekce směru přenosu informace na sběrnici pro zvýšení stupně diagnostického rozlišení. Každý makromodul potom modelujeme jako podmnožinu funkčních modulů u·*, / mikroprocesor, paměť, periferní zařízení/. Komparace makromodulů u^, se potom dělí na komparaci adresních a řídících linek sběrnice ozn. hranou — a na komparaci datových linek sběrnice ozn. hranou —

A— a

-d* i, J

Vzájemná stimulace funkčních modulů u^p, u^p uvnitř makromodulů se ke které se připisuje binární znázorní v grafu hranou váha w. - mající hodnotu 0 při stimulaci funkčního modulu funki,J J-ť čním modulem u^p a hodnotu 1 v opačném případě. Hodnota váhy j se vztahuje k okamžiku první detekce neshody na datových linkách sběrnice. Uvedené zapojení v základní konfiguraci je potom znázorněno následujícím grafem F /Up, U^, A, D, S/, kde symboly značí množinu příslušných uzlů a hran..

Zde u_gF, u_12F, ^ui_5F> u_17F znázorňují mikroprocesory, u_gp, u_11F, ^U16F’ ^U19F ^znózórňují paměti a ulop, u-j_4F ^U13F» Uj8F znázorňují periferní zařízení, jednotlivým hranám a. · a d. . se připisují k K * ^x > v -*-,ΰ binární váhy . a které mají hodnotu 0, když není detekce ·*· ř v -*- > d neshody a hodnotu 1 v opačném případě. Vzhledem k tomu, že lokalizace vadných komparačních modulů je provedena v rámci rekonfigurací již provedených, komparátory se nemusí úplně stimulovat / podle předpokladů jsou nyní bez poruchy/ a stačí jedna rekonfigurace pro lokalizací funkčních modulů. Systém se stává sekvenčně díagnostikovatelným, protože je nutné provést v průběhu diagností ky případnou opravu komparačního nebo funkčního modulu s poruchou

Možnost použití uvedeného zapojení je při realizaci autonomní diagnostiky všech multiprocesorových a multipočítačových systé· mů při aplikaci komparační metody testování pomocí vestavěných komparátorů.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   232 197

   Rekonfígurační zapojení s komparátory a s mikropočítačovými podsystény sestavenými z mikropočítače, z pamětí a z periferních zařízení vyznačující se tím, že svorka /10/ prvního mikropočítačového podsystému /1/ je spojena s první svorkou /50/ prvního komparátoru /5/, s první svorkou /90/ druhého spínače /9/ a s první svorkou /120/ čtvrtého spínače /12/, svorka /20/ druhého mikropočítačového podsystému /2/ je spojena s druhou svorkou /52/ prvního komparátoru /5/, s první svorkou /60/ druhého komparátoru /6/, s první svorkou /80/ prvního spínače /8/ a s první svorkou /110/ třetího spínače /11/, svorka /30/ třetího mikropočítačového podsystému /3/ je spojena s druhou svorkou /61/ druhého komparátoru /6/, s druhou svorkou /81/ prvního spínače /8/, s druhousvorkou /91/ druhého spínače /9/ a s druhou svorkou /71/ třetího komparátoru /7/ a svorka /40/ čtvrtého mikropočítačového podsystému /4/ j? spojena s druhou svorkou /111/ třetího spínače /11/, s druhou svorkou /121/ čtvrtého spínače /12/ a s' první svorkou /70/ třetího komparátoru /7/.