SU1529242A1 - Устройство дл контрол цифровой вычислительной системы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных комплексах с повышенными требовани ми к надежности. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности системы. В качестве примера рассмотрена цифрова  вычислительна  система (ЦВС), в состав которой включено устройство дл  ее контрол . Система содержит блоки процессоров 1,2, блоки ОЗУ 3 и 4, блоки ПЗУ 5 и 6, соединенные между собой магистралью 7, устройство ввода-вывода 8, устройство дл  контрол  9, которое содержит блок пуска 10, блок управлени  реконфигураци ми 11, регистры режима 12 и состо ни  13, счетчик количества реконфигураций 14, "сторожевой" таймер 15. 5 ил., 2 табл.

Description

(Л

d

Фи.1

68

Изобретение относитс  к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных комплексах с повышенными требовани ми по надежности.

Цель изобретени  - повышение надежности системы.

На фиг. 1 приведена структурна  схема вычислительной системы с устройством дл  контрол ; на Лиг. 2 - функциональна  схема блока управлени  реконфигураци ми пример исполнени  ;/ на фиг.З - функциональна  схема блока пуска, пример исполнени  ; на фиг. 4 - схема поиска работоспособной конфигурации на фиг, 5 - один из вариантов распределени  пол  пам ти.

Вычислительна  сис тема с устройством дл  контрол  (фиг. 1) содержит блоки процессоров 1 и 2, блоки ОЗУ 3 и 4, блоки ПЗУ 5 и 6j соединенные между собой магистралью 7, устройство 8 ввода-вывода дл  сопр жени  с внешними устройствами и устройство 9 дл  контрол  цифровой вычислительной системы (ЦВС).

Устройство дл  контрол  образуют блок 10 пуска, блок 11 управлени  реконфигураци ми , регистры 12 и 13 режима и состо ни  соответственно 5 счет ЧР5К 14 количества реконфигураций и сторожевой таймер 5.

Блок 1 управлени  реконфигураци ми фиг. 2 включает триггеры 16-18 ошибки, счетные триггзпы 19 и 20, двенадцать эле-ментов И 21-32, элемент НЕ 33, семь элементов ИЛИ 34-40, управл ющий вход 41 состо ни  системы, программно управл емый вход 42 реконфигураций , управл ющий вход 43 ошибки инициализации системы, управл ющир вход 44 ошибки функционировани  сие- темы,. nporpaNiMHo управл емый вход 45 сброса, управл ющие входы 46 и 47 ошибки ОЗУ, управл ющим выход 48 за- пуйка блока 10 пуска, управл ющие выходы 49-51 реконфигурации блоков ПЗУ 5 и 6, процессоров и 2, ОЗУ 3 и 4 и входы блокировки 52-54 реконфигурации блоков 1-6.

Блок 10 пуска (фиг. 3) содержит формирователь 55 одиночного импульса триггер 56 разрешени  счета, счетчик 57, формирователь 58 задержки, элемент И 59, два элемента ИЛИ 60 и 61, управл ющий вход 48 запуска, вход 62 блокировки запуска, управл ющий вход 63 начального запуска, вход 64 такти0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

рующих импульсов, программно управл ющий вход 65 сброса запуска и выход 66 запуска одного из процессоров 1

и 2

Информационно-управл ющие входы- выходы 67 регистра 12 режима подключены к магистрали 7, а выходы 52-54 и 62 подключены к входам блокировок .блока I1 управлени  реконфигураци ми и блока 10 пуска. Управл ющие входы и выходы 63, 65 и 66 блока 10 пуска соединены с магистралью 7, а вход 48 и выходы 41 и 43 - с блоком 11 управлени  реконфигураПИЯМИ. Управл ющие входы 46 и 47 блока 11 управлени  реконфигураци ми соединены с соответствующими выходами встроенных схем контрол  блоков ОЗУ 3 и 4, вход 44 ощибки функционировани  соединен со сторожевым таймером 15, который имеет управл ющий вход 45 сброса, выходы 49-51 на реконфигура 11ию системы .подключены к соответствующим входам регистра 13 состо ни  и счетчика 14 количества реконфигураций, который имеет выход 68 отказа системы. Управл ющие выходы 69-74 регистра 13 состо ни  подключены к соответствующим управл ющим входам блоков процессоров 1 и 2, ОЗУ 3 и 4 и ПЗУ 5 и 6.. Информационно-управл ющие входы-выходы 75 подключены к магистрали 7 системы .

Показанна  на фиг. 1 система имеет на аппаратном уровне восемь работоспособных состо ний ((Ьиг. 4) , отличающихс  расположением в адресном пространстве блоков ОЗУ 3 и 4 и ПЗУ 5 и 6 fd)Hr. 5), а также использованием одного из двух процессоров I1 и 2. Включение резервного пропессора 2 и перемещение в адресном пространстве блоков ОЗУ 3 и 4 и ПЗУ 5 и 6 осуществл етс  в процессе поиска работоспо- собной конфигурации аппаратных средств с последующей реинициализа- цией системы блока 10 пуска. Так, в случае обнаружени  ошибки при контроле аппаратными средствами по сигналам 44, 46 (ошибка ОЗУ 4), 47 (ошибка ОЗУ 3) или программными средствами по сигналу 42 (управление реконфигураци ми ) блок 11 формирует сигнал 48, по которому блок 10 формирует сигнал 66 захвата магистрали. При этом прекращаетс  выполнение текущей программы и оба процессора 1 и 2 отключаютс  от магистрали. Блок 11 на

основании полученных сигналов об ошибках с учетом текущего состо ни  системы и количества предьщущих состо ний формирует сигналы 49 (реконфигураци  ПЗУ), 50 (реконфигураци  процессоров ) , 51 (реконфигураци  ОЗУ), фиксирующиес  в регистре 13 состо ни где они преобразуютс  в сигналы 69 (выбор процессора 1), 70 (выбор про- цессора 2), 71 (выбор ОЗУ 3), 72 (выбор ОЗУ ii) , 73 (выбор ПЗУ 5) , 74 (выбор ПЗУ 6), которые управл ют реконфигураци ми орс.

При ошибке функционировани  основного процессора происходит захват магистрали блоком 10, реконфигураци  процессоров по сигналам 69 и 70, а затем сн тие захвата магистрали, что приводит соответственно к запуску процессора, выбранного основным.

Блок- 1 1 управлени  реконфигураци ми обнаруживает ошибки в функционировании программ ПЗУ совместно с аппаратными средствами контрол  (счетчик 57, формирователь 58 схемы 10) и программными средствами контрол .

Процедура обнаружени  .ошибки в функционировании программы в ПЗУ осуществл етс  следующим образом.

При правильном функционировании ЦВС после, выполнени  программы за- из ПЗУ в ОЗУ осуществл етс  в результате

чего формируетс  программируемый сигнал 65 (.Сброс) , которьй сбрасывает счетчик 57. В дальнейшем управление функционированием ЦрС передаетс  программе, расположенной в ОЗУ.

При неправильном функционировании ЦВС сигнал 65 ( Сброс) не вырабатываетс  и счетчик 57 через формирователь 58 задержки формирует сигнал 43 по которому блок 11 формирует сигнал 49, а регистр 13 - сигналы 73 и 74, что обеспечивает переключение ПЗУ.

При ошибках в  чейках ПЗУ, не вли ющих на выполнение программы функционировани , подпрограмма контрол  сама принимает решение о реконфигурации и формирует программируемый сигнал 42, который через блок 11 вызывает реконфигурацию ПЗУ.

Перемещение блоков ПЗУ 5 и 6 и блоков ОЗУ 3 и 4 соответственно сигналам 73 и 74, 71 и 72 осуществл етс  путем изменени  адресных коэффициентов на Входе селектора адреса в каждом блоке ОЗУ.

грузки

о

программный контроль.

15

20

25

 , Q .

5292426Реинициализаци  повторна  инициализаци ) ЦВС осуществл етс  вс кий раз после реконфигурации в результате зафиксированной ошибки функционировани . Под инициализацией системы подразумеваетс  установка в исходное состо ние функциональных узлов процессоров 1 и 2 и запуск выполнени  программы с начальной точки.

Блок 10 пуска на врем  реконфигурации системы сигналом 66 захватывает магистраль и устанавливает . в исходное состо ние функциональные узлы процессоров 1 и 2. После завершени  реконфигурации системы снимаетс  сиг- над 66 захвата и осуществл етс  запуск выполнени  программы из ПЗУ дл  очередной,работоспособной конфигурации imc.

Алгоритм работы системы сводитс  к нескольким процедурам: обнаружени  отказа, оценки повреждени , вызванного отказом, устранени  вли ни  отказавшего устройства и восстановлени  утраченной информации.

Эти процедуры реализованы на базе программных и аппаратных средств контрол . Рассмотрим реализацию каждой из четырех указанных процедур на определенной группе диагностируемых функциональных узлов.

Пара функциональных узлов основной процессор - ОЗУ соответствует режиму работы ЦВС по программе функционировани  из ОЗУ.

Процедура Обнаружение отказа осуществл етс  путем прерывани  программы по временным отсчетам по сигналу 44 и выполнени  подпрограммы контрол .

При отсутствии ошибок формируетс  программируемый сигнал 45 сброса сторожевого таймера 15 и блока II управлени  реконфигураци ми. При наличии ошибок, не вли ющих на выполнение подпрограммы контрол , формируетс  программируемый сигнал 42.

При наличии ошибок, исключающих выполнение программ, не формируетс  сигнал 45 и сторожевой таймер 15 формирует следующий временной отсчет, по которому блок 11 фиксирует ошибку.

Процедура Диагностирование отказавшего устройства реализована в предположении, что в паре взаимодействующих узлов процессор - ОЗУ более веро тной  вл етс  ошибка процессора. Поэтому вначале происходит реконфигу30

40

45

50

55

Ьаци  процессора, а затем при повторении - реконфигурапи  ОЗУ. I Процедура Опенка повреждени , , вызванного отказом, реализована в лредположении, что обнаруженный отказ исключает продолжение работы L BC   требуетс  реинициализаци  дл  новой работоспособной конфигураиии.

Процедура Устранение вли ни  от азавше го устройства и восстановление утраченной информации происходит следующим образом.

По сигналу 42 блок 11 формирует сигнал 485 по которому блок 10 выдает сигнал 66 захвата магистрали и установки функциональных узлов процессоров 1 и 2-в ис хо дно е- состо ние . Одновременно по сигналу 42 блок 11 формирует сигналы 50 и 51 на реконфигурацию соответственно процессоров и ОЗУ. Сигнал 41 указывает на работу пары функциональных узлов процессор ОЗУ, поэтому необходимые реконфигура ции происход т только с процессорами или ОЗУ. Сигналы 50 и 51 фиксируютс  н регистре 13 состо ни  и преобразуютс  в сигналы 69 - 72/, После выполнени  реконфигураций по временному отсчету от сторожевого таймера 15 по сигналу 64 снимаетс  сигнал 66 зах а та и осуществл етс  запуск процессора .

По сигналу 4-. при отсутствии сигнала 45 сброса cTopox- Boi o таймера 1 и блока 11 формирование сигналов на захват магистрали, реконЛигурапим, реинициализацию и запуск выполн етс  аналогично

Пара функциональных узлов процес- I сор - ПЗУ соответствует режиму рабо- ;ты иве по программе загрузки из ПЗУ : в ОЗУ.

: Процедура Обнаружение отказа осуществл етс  путем формировапи  (при отсутствии ошибок в конце выполнени  программы загрузки програм- : мируемого сигнала 65 сброса счетчика ; 57 инициализации. При наличии ошибок : не вли ющих на выполнение программы I загрузки, формируетс  программируемы : сигнал 42. При наличии ощибок, ис- ; ключающих выполнение программы загру : кк, не формируетс  сигнал 65 сброса : и счетчик 57 инициализации через фор i мирователь 58 задержки вырабатывает I сигнал 43 ошибки инициализации, по 1 которому блок 11 фиксирует ошибку.

15

20

10

25

-

30

35

40

45

50

55

Процедура Диагностирование отказавшего устройства реализована в предположении, что в паре функциональных узлов процессор - ПЗУ при наличии сигнала 43. более веро тной  вл етс  ошибка ПЗУ, а при формировании сигнала 42 более веро тной - ошибка процессора. Поэтому в одном случае вначале происходит реконфигураци  ПЗУ, а затем при повторении - реконфигураци  процессоров, дл  другого случа  - вначале реконфигураци  процессоров , затем - реконфигураци  ПЗУ.

Процедура Оценка повреждени , вызванного отказом реализована в предположении, что обнаруженный отказ исключает продолжение работь ПВС и требуетс  реинициализаци  дл  новой работоспособной конфигурации.

Процедура Устранение вли ни  отказавшего устройства и восстановление утраченной информапии происходит следующим образом.

.По сигналу 42 блок 11 формирует сигнал 48, по которому блок 10 Нормирует сигнал 66 захвата магистрали и установки в исходное состо ние функциональных узлов процессоров 1 и 2.

Одновременно по сигналу 42 блок формирует сигналы 49 и 50 на рекон- фиг урапию соответственно процессоров . Сигнал 41 указывае.т на ра боту функциональных узлов процессор - ПЗУ, поэтому необходимые реконфигурации проход т только с процессорами или ПЗУ.

Сигналы 49 и 50 фиксируютс , в регистре 13 состо ни  и преобразуютс  в сигналы 69, 70, 73 и 74. После выполнени  реконфигураций по временному отсчету от сторожевого таймера 15 по сигналу 64 снимаетс  сигнал 66 захвата и осуществл етс  запуск процессора .

При формировании сигнала 43 захват магистрали, реконфигураци , ре- ш ициализаци  и запуск вьтолн ютс  аналогично, за исключением того, что первыми реконфигурируютс  блоки ПЗУ, а затем пропессоры.

Функциональный узел ОЗУ.

Процедура Обнаружение отказа осуществл етс  встроенной схемой контрол  в каждом блоке ОЗУ.

При считьшании информации из ОЗУ 3 или 4 при наличии ошибок формируетс  соответственно сигнал 47 или 46.

15

20

25

Процедура /1иагностирование отказавшего устройства реализована на аппаратном уровне и вьтолн етс  одновременно с функционированием программ .

Процедура Оценка повреждени , вызванного отказом реализована в предположении, что обнаруженный отказ исключает продолжение работы UBC и требуетс  реинициализаци  дл  новой работоспособной конфигурации.

Процедура Устранение вли ни  отказавшего устройства и восстановление утраченной информации происходит следующим образом.

По сигналу. 46 или 47 блок 11 формирует сигнал 48, по которому блок 10 формирует сигнал 66 захвата магистрали и установки в исходное состо ние функциональных узлов процессоров I и 2.

Одновременно по сигналу 46 или 47 блок 11 формирует сигнал 51 на реконфигурацию ОЗУ, который фиксируетс  в регистре 13 состо ни  и преобразуетс  в сигналы 71 и 72. После выполнени  реконфигураций по временному отсчету от сторожевого таймера 15 по сигналу 64 снимаетс  сигнал 66 захвата и осуществл етс  запуск процессора . .

Тестовое диагностирование представл ет собой автоматизированный контроль функциональных узлов и локализацию дефектов с помощью тест-программ , которые могут располагатьс  как в самой UpC, так и в специальной технологической контрольно-проверочной аппаратуре.

Дл  тестового диагностировани  ЦВС, обладающей свойством отказа устойчивости , т.е. маскирующей свои ошибки, необходимо иметь возможность управл ть состо ни ми системы и контролировать их. С этой целью в устройство 9 управлени  введены программно- доступные регистры 12 и 13 режима и состо ни . При проверке отдельных функциональных узлов в регистре 12 режима должен устанавливатьс  код в соответствии с табл. 1, блокирующий или разрешающий возможные рекоцфи- гураиии или реинициализацию системы. Это дает возможность проверить в составе иве от дельные . узлы и локализо- 55 вать дефекты с высокой точностью на этапах настройки и изготовлени , а на этапе эксплуатации более точно

30

35

40

45

50

0

5

0

5

5

0

5

0

5

0

устранить отказ, что в результате по- вычает надежность и ресурс IJBC. При этом состо ние ЦрС фиксируетс  в регистре 13 состо ни , формат которого приведен в табл. 2. Содержимое регистра 13 состо ни  анализируетс  основным пропессором или внешним активным устройством через магистраль.

Пример. При считьгоании информации из ОЗУ 3, в котором существует отказавша   чейка пам ти, формируетс  сигнал 47, что вызывает взаимное 1те- ремещение блоков ОЗУ 3 и 4. Это маскирует ошибку, которую невозможно обнаружить и локализовать. В такой ситуации, если в регистр 12 режима в разр д 1 (табл. 1) записать код 1, который формирует сигнал 54 бло1;иров-- ки -реконфигурапии блоков ОЗУ, то блок 11 не установит сигнал 51 на реконфигурацию и тестирование блоков ОЗУ 3 и 4 выполнитс  в одном объеме и с большей глубиной поиска дефектов.

При выполнении тестового диагностировани  по другим устройствам LVBC В регистр 12 режима записьгоаютс  коды в соответствии с табл. 1, которые .формируют сигналы 52-54 и 62 блок-иро- вок. В зависимости от вьтолн емой тестовой проверки могут формироватьс  как отдельные сигналы блокировок, так и группа таких сигналов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  контрол  оифровэй вычислительной системы, содержащее блок пуска, сторожевой таймер и счетчик , причем выход сигнала запуска блока пуска  вл етс  одноименным выходом устройства, входы начального пуска и блокировки начального пуска которого соединены с одноименными входами блока пуска, тактовый вход которого соединен с одноименным выходом сторожевого таймера, вход сброса которого соединен с входом сброса в О счетчика и  вл етс  входом сброса устройства, выход переполнени  счетчика  вл етс  выходом сигнала Отказ системы устройства, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности системы, в устройство введены регистр режима, регистр состо ни  и блок управлени  реконфигураци ми, причем инсЬормацион - |но-уТ1равл ющие входы-выходы устройст- 1ва Соединены с одноименными входамивыходами регистра режима и регистра состо ни , выходы с первого по шестой сигналов управлени  регистра состо ни   вл ютс  соответствующими управл ющими выходами устройства дл  выбора функциональных узлов, вход сброса которого соединен с входами установки в О регистра режима и регистра состо ни , с первого по третий информа- ,иионные входы которого соединены со- Ютветственно с выходами сигналов ре- |Конфигурации функциональных узлов блока: управлени  реконфигураци ми и с входами суммировани  соответственно с первого по третий счетчика, выход сигнала запуска блока, управлени  реконфигуради ми соединен с одноименным входом блока пуска, выходы управл ющих сигналов ошибки инициализации

   и состо ни  системы которого соедине- ны соответственно с одноименными входами блока управлени  реконфигураци ми , входы с первого по третий блоки- ровок реконфигурации функциональных узлов которого соответственно соединены с одноименными выходами регистра режима, выход блокировки сигнала запуска которого соединен с одноименным входом схемы пуска, управл ющий вход реконфигураций и первый и второй входы ошибок устройства соединены соответственно с одноименными входами блока управлени  реконфигураци ми, управл ющий вход ошибки функционировани  системы которого соединен с выходом сигнала управлени  сторожевого таймера и  вл етс  выходом сигнала ошибки функционировани  устройства.

   Таблица 1

   Таблица 2

   фиг. Z

   фие.З

   Po omoc/7ffCff$/fa/f /fff/i ue /fff fff/Jf C/jei C/TfS

   n7776g 173DOOa

   077775,

   ffffOffOOg 057776

   Q OOOOg 037776,

   огоооо

   On776f

   oooeoOf

   фиг Л