SU1149449A1 - Устройство дл управлени реконфигурацией резервированного вычислительного комплекса - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕКОНФИГУРАЦИЕЙ РЕЗЕРВИРОВАННОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА, содержащее регистр состо ни  резервируемых модулей , выходы которого соединены с шинами состо ни  резервируемых модулей , блок исполнительных потенциалов , перва  группа входов которого соединена с выходами регистра состо ни  резервируемьк модулей первого канала, блок отказов, выход которого соединен с шиной сигнала ошибки, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей , обеспечивающих повышение надежности вычислительного комплекса, в него введены .второй канал, а в каждый канал - коммутатор входной информации, дешифратор запросов, блок сравнени , блок контрол  по модулю, блок наличи  резерва , элемент И вьщачи сигнала несравнени , причем информационные входы коммутатора входной информации и блока сравнени  соединены с входными информационными шинами одноименно резервируемого модул , а выходы коммутатора - с входами блока конт- рол  по четности, с информационными входами регистра состо ни  резервируемьк модулей и с выходными информационными шинами устройства, два входа каждого элемента И блока наличи  резерва соединены с выходами блока состо ни  резервируемых модулей , соответствующими одноименным модул м первого и второго каналов, третьи входы элементов И блока на (Л личи  резерва соединены с соответс ствующими этим резервируемым модул м выходами дешифраторов запросов, которые соединены также с второй группой входов блока исполнителышх потенциалов, входы дешифратора запросов соединены с выходными шинами -и резервируемого модул  и с выходами 00 регистра состо ни  резервируемых модулей, выход блока наличи  резерва .соединен с первым входом элемента И со вьщачи сигнала несравнени , второй вход которого соединен с выходом блока сравнени , а выход - с первым входом блока отказов, второй вход которого соединен с выходом блока контрол  по четности, выход блока исполнительных потенциалов соединен с .зшравл ющим входом коммутатора входной информации.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  повьшени  надежности резервированных вычислительньк комплек сов . Известно устройство дл  управлени  резервированием информации в вычислительньк комплексах, содержащее процессоры цифрового вычислительного кошшекса. Устройство обеспечивает возможность записи одновременно двух модулей пам ти информации, необходимой дл  организации взаимодействи  процессоров и продолжени  работы комплекса при отказе отдельных модулей пам ти fij . Недостатком этого устройства  вл етс  необходимость включени  в программы специальных команд, обеспе чивающих резервирование информации, что усложн ет программирование и увеличивает объем программного обесп чени . Кроме того, не исключены поте ри информации в случае отказов. Известно также устройство дл  организации структуры вычислительного комплекса, которое осуществл ет выбор работоспособной структуры вычислительного комплекса, содержащего двойной набор устройств izj . Недостаток данного устройства заключаетс  в том, что оно  вл етс  централизованным узлом управлени  вычислительным комплексом и, посколь ку оно не резервировано,  вл етс , с точки зрени  надежности, узким местом в системе, любой отказ в котором ведет к отказу всей системы. Наиболее близким к изобретению  вл етс  резервированное устройство дл  управлени  переключением модулей системы, сод-ержащее входной и выходной блоки информационной св зи, блок сбоев и отказов, вход которого соединен с шиной сигналов неисправности блок контрол , блок отказа устройства , блок формировани  состо ний моду лей, блок запрета и соединенные с пул том блок режима резервировани  системы и блок режима резервировани  устройства , второй вход которого соединен с первым выходом блока сбоев и отказов . При этом в устройство с целью повьшени  надежности введены блок переключени  модулей, блок исполнительных потенциалов, блок отказов системы и блок управлени , первый вход которого соединен с выходом входного блока информационной св зи, первый выход - с управл ющим входом выходного блока информационной св зи , второй выход - с НИНОЙ пуска системы после переключени  и третий выход - Q первым входом блока переключений модулей, вторым входом блока режима резервировани  системы и третьим входом блока режима резервировани  устройства, четвертый и п тый входы которого соединены соответственно с выходами блоков отказа данного и резервного устройства, первый вход блока формировани  состо ний модулей также соединен с выходом блока отказа устройства, второй вход - с вькодом блока переключений модулей, третий вход с вторым входом того же блока и шиной отказов модулей системы, четвертый вход - с пультом, п тый и шестой входы - соответственно, с выходами блоков режима резервировани  устройства и системы, а его первый и второй выходы соединены,соответственно , с вторым входом блока управлени  и первым входом блока исполнительных потенциалов, к которому также подключены первый вход блока запрета и информационный вход выходного блока информационной св зи, причем первьм вход блока отказа системы и третий вход блока переключений модул  соединены, соответственно, с вторым и третьим выходами блока сбоев и отказов, соответствующие входы этих же блоков, а также второй вход блока запрета соединен . с пультом, выход блока отказа системы - с шиной блокировки работы системы, выход блока запрета - с вторым входом блока исполнительных потенциалов, к выходу которого подключены шины управлени  переключением модулей, управл ющий вход входного блока информационной св зи и вход блока контрол , выход блока контрол  соединен с первым входом блока отказа устройства, второй вход которого подключен к шине отказа питани  устройства. Преимуществом устройства  вл етс  повышение функциональной надежности резервированных систем, в частности, за счет собственного автоматического резервировани  Ш . Однако известное устройство работает с нерезервированной информацией , поступакидей с выхода системы, и может быть использовано только в качестве централизованного узла управлени  реконфигурацией системы, причем отказ в устройстве или в св з х может парализовать всю систему. В случае отказа рабочего устройства, несмотр  на резервирование, может возникнуть неопределенна  ситуаци , так как переключение режимов резерва осуществл етс  по инициативе отказавшего устройства. Все это не позвол ет получить достаточную надежность системы, используклцей известное устройство.

Цель изобретени  - расширение функциональньк возможностей, обеспечивающих повышение надежности вычислительного комплекса.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  управлени  реконфигурацией резервированного вычислительного комплекса введены второй канал, а в каждый канал - коммутатор входной информации, дешифратор запросов, блок сравнени , блок контрол  по модулю, блок наличи  резерва элемент И вьщачи сигнала несравнени  причем информационные входы коммутатора входной информации и блока орав нени  соединены с входными информационными шинами одноименно резервируемого модул , а выходы коммутатора с входами блока контрол  по четности , с информационными входами регистра состо ни  резервируемых модулей и с выходными информационными шинами устройства, два входа каждого элемента И блока наличи  резерва соединены с выходами блока состо ни  резервируемых модулей, соответствующими одноименным модул м первого и второго каналов, третьи входы элементов И блока наличи  резерва соединены с соответствукицими этим резервируемым модул м выходами дешифраторов запросов, которые соединены также с второй группой входов блока исполнительных потенциалов, входы дешифратора запросов соединены с выходными, нмнами резервируемого модул  и с выходами регистра состо ни  резервируемых модулей, выход блока наличи  резерва соединен с первым входом элемента И вьедачи сигнала несравнени , второй вход которого соединен с выходом блока сравнени , а выход - с первым входом блока

отказов, второй вход которого соединен с выходом блока контрол  по четности , выход блока исполнительных потенциалов соединен с управл ющим входом коммутатора входной информации .

Предлагаемое устройство  вл етс  составной частью резервированного вычислительного комплекса.

На фиг. 1 приведена структурна  схема вычислительного комплекса} на фиг. 2 - структурна  схема устройст ва дл  5шравлени  реконфигурацией резервированного вычислительного комплекса.

Вычислительный комплекс состоит из двух каналов, каждый из которых представл ет собой ЭВМ, построенную по модульному принципу.

в состав комплекса вход т процессор 1 первого канала, процессор 2 второго канала, модули 3 первого канала вычислительного комплекса, модули 4 второго канала вычислительного комплекса, устройства 5 и 6 дл  управлени  реконфигурацией, соответственно, первого и второго каналов комплекса. Модули первого канала соединены один с другим и с модул ми второго канала информационными шинами 7, модули второго канала - информационными шинами 8. На входы 9 прерывани  процессоров поступают сигналы ошибок со всех модулей, которые представл ют co6ojft функциональные устройства вычислительных MansfH (например, каналы ввода-вывода, пам ть и т.д.). Набор модулей в обоих каналах комплекса одинаковый.

В состав каждого модул  введено устройство 5 и 6 управлени  реконфигурацией резервированного вычислительного комплекса, которое управл ет всем обменом информацией между 1)1одул ми, необходимым в процессе решени  любой задачи. Устройство производит на входе модул -приемника контроль правильности поступившей информации и коммутирует ее в зависимости 6т состо ни  модулей.

Устройство (фиг. 2) содержит регистр 10 состо ни  резервируемых модулей, выходы которого соединены с.шинами 11 состо ни  резервируемых .модулей, блок 12 исполнительных потенциалов , перва:  группа входов которого соединена с выходами 13 ре1 гистра состо ни  резервируемых модулей первого канала, блок 14 отказов , выход которого соединен с шиной 15 сигнала ошибки. Кроме того, в устройство введены второй канал, а в каждый канал кo 4мyтaтop 16 входной информации, депифратор 17 запросов, блок 18 срав нени , блок 19 контрол  по модулю. блок 20 наличи  резерва, элемент И 21 ввдачи сигнала несравнени , причем информационные входы коммутатора 16 входной информации и блока 18 сравнени  соединены с входными информационными шинами 7 и 8 одноименно резервируемого модул , а выходы коммутатора 16 - с входами блока 19 контрол  по четности, с информационными входами регистра 10 состо ни  резервируемых модулей и с выходныъш информационн ыми шинами 22 устройства, два входа каждого элемента И блока 20 наличи  резерва соединены с выходами 13 и 23 блока состо ни  резервируемых модулей, соответствующими одноименным модул м первого и второго каналов, третьи входы элементов И блока наличи  резерва соединены с соответствукщими этим резервируемым модул м выходами дешифраторов 17 запросов, которые соединены также с второй груп пой входов блока 12 исполнительных потенциалов, входы дешифратора запросов соединены с выходными шинами 7 и 8 резервируемого модул  и с выходами регистра 10 состо ни  резервируемых модулей, выход блока 20 наличи  резерва соединен с первым входом элемента И 21 вьщачи сигнала несравнени , второй вход которого соединен с выходом блока 18 сравнени , а выход - с первым входом блока 14 отказов, второй вход которого соединен с выходом блока 19 контрол по четности, выход блока 12 исполни тельных потенциалов соединен с упра л ющим входом коммутатора 16 входно информации. Основным режимом работы вычислительного комплекса  вл етс  одновре менное решение одной и той же задач даум  машинами. Резервирование модулей в комплек се построено таким образом, что в процессе обмена информацией дл  каж дого модул  рабочим  вл етс  канал, в котором он находитс , а другой 96 резервным. При отсутствии неисправностей все одноименные модули обеих машин полностью идентичны, выходна  информаци  двух одноименных модулейпередатчиков сравниваетс  на входах модулей приемников. В случае отказа какого-либо модул  в одном канале информаци  с одноименного исправного модул  второго канала поступает на входы модулей-приемников обоих каналов . Комплекс сохран ет работоспособность при Наличии нескольких неисправностей , при этом часть модулей работает без резерва. На исключенном из конфигурации модуле вьтолн ютс  диагностические программы, ремонтные и профилактические меропри ти . Конфигураци  комплекса определ етс  регистром 10 состо ни  модулей (фиг. 2), который имеет количество разр дов, равное количеству модулей комплекса. В разр дах, соответствующих исправным модул м, записываютс  1, неисправным - О. Два соседних разр да соответствуют одноименным модул м двух каналов: разр ды с выходами 13 - модул м первого канала,раз-р ды с выходами 23 - модул м второго канала. Каждое устройство в процессе работы анализирует свой регистр состо ни  модулей. Таким образом , даже в том случае, когда неисправность модул  такова, что его невозможно автоматически выключить или изменить содержимое его регистра состо ни , он не мешает работе комплекса, так как в соответствующих разр дах регистра состо ни  всех остальных модулей записан О и никакие сигналы от неисправного модул  не принимаютс . Работа устройств управлени  реконфигурацией может быть рассмотрена на примере взаимодействи  двух пар одноименных модулей комплекса, например при передаче информации от модулей 1-2 к модул м 3-4 (фиг. 1). Информаци , полученна , как результат работы модулей 1 и 2, по . ступает на выходные информационные шины 7, и 8 этих модулей и, соответственно , на входы устройств 5 и 6 управлени  реконфигурацией. Прием информации происходит только при наличии запроса модул -передатчика. Запрос.формируетс  вместе с результатом выполнени  операции и вьщаетс  одноименным модул м-приемникам по индивидуальным шинам.

Шины вьдачи запросов не показаны, а условно объединены с информационными шинами.

В устройстве управлени  реконфигурацией запросы с шин поступают на вход дешифратора 17 запросов и, вместе с информацией, на вход блока 18 сравнени  (фиг. 2). Поскольку оба канала комплекса работают синхронно , при отсутствии неисправностей запросы и информаци  поступают на входы устройств 5 и 6 модулей

3и 4 одновременно с двух каналов. Входы дешифратора 17 соединены с выходами регистра 10 состо ни  модулей , поэтому запросы принимаютс  только от исправных модулей. Дешифратор запросов определ ет номер пары модулей-передатчиков. С выхода денифратора запросов сигнал поступает на вторую группу входов блока 12 исполнительных потенциалов, которьй определ ет от какого из каналов должна быть прин та информаци .

Перва  группа входов блока исполнительных потенциалов, представл ющего собой элемент И-ИЛИ, соеди-. |Нена с выходами регистра состо ни  модулей, соответствующими в модуле 0 - модулю 1, а в модуле 4 - модулю |2. В результате на выходе блока 12 по вл етс  сигнал, который через коммутатор 16 открьшает прием информации в блоке 3-е шин 7, а в блоке

4- с ншн 8. С выхода коммутатора 16 И1 ормаци  через выходные шины 22 устройства поступает на приемные регистры, соответственно, модулей 3 и 4, а также в блок 19 контрол  по четности.

Вс  )Ормаци ,. поступающа  на вход модул  с двух каналов, сравниваетс , но сигнал несравнени  выраба тываетс  только в том слзгчае, если н один из модулей-передатчиков не исключен из конфигурации, что от едёл етс  блоком 20 наличи  резерва. Этот блок состоит из трех входовых злементов И и элемента ИЛИ. Разрешающий потенциал НА его выходе в рассматриваемом случае -по вл етс  лишь при исправности модулей 1 и 2, что определ етс  соответствующими выходами 13 и 23 регистра 10, и при наличии разрешени  на выходе дешифратора 17, соответствующем паре модулей 1-2.

В случае обнаружени  ошибки в полученной информации блок 14 отказов (элемент ИЛИ) собирает сигналы элемета И 21 и блока 19 и вырабатывает сигнал ошибки, который через шины 15 поступают на входы 9 прерывани  процессоров.

Поскольку в предлагаемом устройстве контролируетс  входна  информаци  контроль с большой веро тностью обнаруживает неисправность передатчикаi

Сигналы прерывани  на входах 9 процессоров исходной информацией дл  решени  задачи определени  работоспособной реконфигурации комплекса . Результатов  вл етс  иовое содержимое регистра состо ни  модулей , которое по обычньм каналам передачи информации через коммутатор 16 передаетс  на входы регистра 10 всех модулей.

Если, например, определена неис правность модул  1 и он исключен из конфигурации, то на соответствующем ему выходе 13 регистра 10 имеетс  нулевой потенциал. Этот потенциал заблокирует прием запроса от модул  1 на дешифратор 17, номер передатчика определ етс  по запросу от одноименного модул  2 и сигнал по вл етс  на том же выходе дешифратора 17, что и при наличии передатчиков. Но блок 12 вырабатывает при этом потенциал, блокирующий прием информации от модул  1. Информаци  от модул  2 проходит через коммутаторы 16 устройств управлени  реконфигурацией модулей 3 и 4. Эта информаци  контролируетс  только по четности. Результат сравнени  заблокирован, так как блок 20, анализирующий выходы регистра 10 состо ни  модулей, определ ет отсутствие резерва модул -передатчика. При поступлении запросов от других модулей, имеющих резерв, сравнение разблокировано и прием информации происходит как обычно при отсутствии неисправностей.

Шины 11 состо ни  модулей поступают в модуль, которому принадлежит предлагаемое устройство, и блокируют вьщачу запросов модулю, исключенному из реконфигурации.

Применение предлагаемого устройства дл  управлени  реконфигурацией двухмашинного вычислительного комплекса позволит повысить его жизнеспособность за счет рассредоточени  органов управлени  и автономности модулей, сохранени  достоверной информации в модул х системы, что оче важно дл  систем, работающих в непр рьшном режиме. Существенным  вл етс также то, что инициатором изменени  реконфигурации  вл етс  исправное устройство, обнаружившее ошибку в переданной ему информации. В двухмашинном вычислительном комплексе ВК 2Р35, построенном на базе ЭВМ типа ЕС 1035, используетс  резервирование на уровне целых маши св зь между которь1ми и переключение резерва осуществл етс  через канал пр мого управлени  и адаптер каналканал . Наработка на отказ такого комплекса может быть рассчитана по формуле Т - о-« 25() где j - интенсивность отказов аппаратуры; Ti - среднее врем  восстановле ни  . При использовании в качеств элементной базы элементов серии 1:)5 интенсивность отказов аппаратуры дл  машин подобного класса составл ет, примерно, 165-1СГ 1/Ч. При 1 ч наработка комплекса на отказ Т лЗООч (коэффициент готовности К 0,998). В опытном образце управл к цего вычислительного комплекса, использующего предлагаемое устройство и построенного с использованием той же элементной базы по принципу помодульного резервировани , надежность определ етс  надежностью пары одноименных резервированных модулей. Наибольшую интенсивность отказов в комплексе имеет блок пам ти эц 40-10 1/ч (включа  устройство управлени  реконфигурацией). При этом врем  наработки на отказ составл ет 1250 ч (К 0,9992). Таким образом, использование предлагаемого устройства при построении резервированного вычислительного комплекса позвол ет повысить надежность последнего на пор док.

JL

yft« у л

22f,

/J

/ ч

3.

s

ГЁ I

f

/ u

fe

/J

/

CJJ

r

Jf

/

Ж

18

л

4УЖ4

I

.Г

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕКОНФИГУРАЦИЕЙ РЕЗЕРВИРОВАННОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА, содержащее регистр состояния резервируемых модулей, выходы которого соединены с шинами состояния резервируемых модулей, блок исполнительных потенциалов, первая группа входов которого соединена с выходами регистра состояния резервируемьи модулей первого канала, блок отказов, выход которого соединен с шиной сигнала ошибки, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, обеспечивающих повышение надежности вычислительного комплекса, в него введены .второй канал, а в каждый канал - коммутатор входной информации, дешифратор запросов, блок сравнения, блок контроля по модулю, блок наличия резерва, элемент И ввдачи сигнала несравнения, причем информационные входы коммутатора входной информации и блока сравнения соединены с входными информационными шинами одноименно резервируемого модуля, а выходы коммутатора - с входами блока контроля по четности, с информационными входами регистра состояния резервируемых модулей и с выходными информационными шинами устройства, два входа каждого элемента И блока наличия резерва соединены с выходами блока состояния резервируемых модулей, соответствующими одноименным модулям первого и второго каналов, третьи входы элементов И блока наличия резерва соединены с соответствующими этим резервируемым модулям выходами дешифраторов запросов, которые соединены также с второй группой входов блока исполнительных потенциалов, входы дешифратора запросов соединены с выходными шинами резервируемого модуля и с выходами регистра состояния резервируемых модулей, выход блока наличия резерва .соединен с первым входом элемента И ввдачи сигнала несравнения, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с первым входом блока отказов, второй вход которого соединен с выходом блока контроля по четности, выход блока исполнительных потенциалов соединен с .управляющим входом коммутатора входной информации.

   SU.,,» 1149449