SU608162A1 - Контрольно-коммутирующее устройство дл резервированных вычислительных комплексов - Google Patents

Description

ность определени  неисправной ЦВМ резко падает и не обеспечиваетс  надежность выходного информационного канала даже при наличии а комплексе исправных мап1ин. Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению  вл етс  контрольно-коммутирующее устройство дл  резервированных вычислительных комплексов, содержащее блок коммутации, блок фиксации ошибки блок фиксации неопределенности и блок управлени  коммутацией, соединенные с арифметическим устройством и устройством управлени  соответствующих М вычислительных машин 3. Недостатком этого контрольно-коммутирующего устройства  вл етс  низка  достоверность и надежность определени  и отключени  неисправной вычислительной машины, что вызываетс , прежде всего, значительной сложностью его аппаратуры, котора , в свою очередь, определ етс  аппаратным принципом вы влени  и отключени  неисправной вычислительной машины и неполнотой контрольной информации о состо нии вычислительной машины (ВМ) 3. Цель изобретени  - повышение достоверности вычислений и надежности определени  и отключени  неисправной вычислительной машины . Это достигаетс  тем, что контрольно-коммутирующее устройство содержит блок сигналов коммутации и блок предварительной фиксации ошибки, причем входы блока управлени  коммутацией подключены к выходам соответствующего устройства управлени  каждой из М-I )зычислительных машин, а выходы - к .соответствующим входам блока предварительной фиксации ошибки, блока фиксаадш ошибки и блока фиксации неопределениостн , другие входы блоков предварительной фиксации ошибки и фиксации иеопределенности подключены к выходам арифметического устройства и устройства управлени  соответствующей вычислительной машины, другие входы бло ка фиксации ошибки подключены к выходам блоков предварительной фиксации ошибки соответствуюш .их пар М-1 вычислительиых машин, .выход арифметического устройства и устройства управлени  соответствующей вычислительной машины, а выходы блока фиксации ошибки подключены ко входам устройства управлени  соответствующей вычислительной машины, и входу блока сигналов коммутации, другие входы которого подключены к выходам устройства управлени , а выход - к управл ющему входу блока коммутации, информационный вход которого подключен к выходу арифметического устройства соответствующей вычислительной машины. На фиг. I представлена структурна  схема контрольно-коммутирующего устройства; на фиг. 2 - схема св зей устройства в трехмашинном цифровом вычислительном комплексе. Контрольно-коммутирующее устройство содержит блок 1 коммутации, блок 2 сигнал ю коммутации, блок 3 фиксации ошибок, блок 4 фиксации неопределенности, лок 5 предварительной фиксации ошибки, блок 6 управлени  коммутацией, шину 7 сигналов управлени , входные и выходные шины 8 обмена сигналами , информационные выходные шины 9 арифметического устройства вычислительной машины , шины 10 обмена сигналами М устройств управлени , устройства 11 управлени  соответствующих вычислительных машин арифметическое устройство 12, оперативное запоминающее устройство 13, выходные шийы 14 контрольно-коммутирующего устройства. На фиг. 2 приведена схема св зей устройства, где k,- - информационный сигнал одного канала выдачи информации i-.й ВМ; So 1 - сигнал операции выдачи контрольного слова; So 2 - сигнал операции выдачи информации из ВМ во внешнее устройство; а (.5.. x,.j) -- единичное состо ние пускового органа BMi (....л., j), соответствующее пребыванию ВМ в рабочем состо нии; ofii - сигнал сбо  ВМ, выработанный в i-й ВМ; Soft - сигнал сбо  i-Й ВМ; S.fi (т) - сигнал сбо  i-й ВМ, зафиксированный на триггере пам ти; ipi - разр д контрольного слова, соответствующий признаку несовпадени  информации i-й ВМ с информацией 4-й ВМ; разр д контрольного слова, соответствующий признаку несовпадени  информации i-й ВМ с информацией 4-и и Х-й ВМ; А14- признак совместной работы в вычислительном комплексе только i-ft и 5-й ВМ; AijBA- признак совместной работы в вы числительном комплексе i-й, -й и Х-й ВМ; Ац1 - признак совместной работы в комплексе только BMi и какой-либо другой ВМ; Sw4«) - сигнал неопределенности в комплексе; SKI.-т- сигнал коммутации. KIPA., KzpK, КЗР - кодовые слова результата анализа в первой, второй и третьей ВМ имеющейс  в них избыточной информации с целью контрол  достоверности ее работы; Ki««, Кат, КЗТЛА - текущие контрольные слова,  вл ющиес  результатом прин того решени  о состо ни х, соответственно, первой, второй и третьей ВМ: разр .цам текущего контрольного слова поставлены в соответствии признакн ф|2з. ft2i KiK, КгкА. КЗКА - кодовые слова, содержащиес  в  чейках оперативного запоминающего устройства и представл ющие собой информадик ) 6 предыстории поведени  ВМ. (например , признаки выхода скорости изменени  параметров за допускаемую зону, результаты тестовых и диагностических проверок и т.п., результатов . программных и алгоритмических способов контрол ); 5к1.в, Snie,. 8к5.в- контрольные сигналы с аппаратуры встроенного контрол  устройства первой, второй и третьей ВМ в-- число контролируемых аппаратно устройств и блоков), Блок 1 коммутации представл ет собой набор управл емые сигналом SKJ,, вентилей, информационные входы которых соединены с выходами арифметического устройства ВМ, по

которым поступает информаци , предназначенна  дл  выдачи во внешние. устройства.

Блок сигналов коммутации 2 предназначен дл  выработки сигнала , подаваемого на управл ющий вход блока 1 коммутации на основаиии входных сигналов Soaai, поступающих с выхода устройства управлени  ВМ,   сигналов Sufi (г). S«,i., поступаюишх с выходов блока 3 фиксации ошибок и блока 4 фиксации, неопределенности. Выработка сигнала ocyinecTвл етс  в соответствии со следующим выражением

SKj ai-S«4S«,) 0)

Блок 3 фиксации ошибки -предназначен дл  выработки сигнала , подаваемого ао шинам 7 на вход устройства 11 управлени  ВМ н сигнала 5««(г), подаваемого на вход блока сигналов коммутации, иа основании входных сигналов Ль So, подаваемых по шинам 7 с выходов устройства 11 управлени  ВМ, сигнала ., подаваемого по шинам 9 с выхода арифметического устройства 12 ВМ, и сигналов 5«лл , подаваемых по шинам 8с выходов блока 5 предварительной фиксации ошибок других ВМ комплекса. Выработка выходных сигналов Sosi. и Scff; (т) блока 3 фиксации ошибки осуществл етс  по следующему выражению: 8св,-(5 У А/«ОУ(13,,), (2) 4i 30 где i § А, 3cfi(t) С«Ь) Т, S tf/CScfi-«ЬТ#5, )- («0)TrS,fi Caj .ft)j Блок 4 фиксации неопределенности предназначен дл  выработки сигнала неопределенносTrf S,i (г), подаваемого на вход блока 2 сигмалов коммутации на основании входных сигналов ф|А.подаваемых по шинам 9с выход1а MCTHMetKoro устройства 12, снгналов Aj, Atn, подаваемых с выходов блока 6 управлени  коммутацией н, в отлнчни от известного устройства , сигнала Sol, подаваемого с выхода устройства 11 управлени . Выработка сигнала осуществл етс  по следующему выражению: М S,i . . (З) ,5-Ais Выходом  вл етс  сигнал S«i (f), который запоминаетс  на TpHrrepej сброс, триггера осуществл етс  сигналом Аи1. Блок 5 предварительной фиксации ошибки  вл етс  принципиально новым и предназначен дл  выработки сигналов ошибок д ругих 1(напрнме{, J-й) ВМ и подаваемых на вход

блока 3 фиксации ошибок других ВМ комплекса .

Выходными сигналами  вл ютс  сигналы подаваемые с выходов арифметического устройства 12 ВМ, сигнал SQI, подаваемый с выхода устройства II управлени  ВМ. и сигналы Aj5A , подаваемые с выходов блока управлени  коммутацией.

Выработка предварительных сигналов ошибок Sufji осуществл етс  по следующему алгоритму: .

,« ,,

4 3 i Блок управлени  коммутацией 6 не  вл етс  новым по сравнению с известным. Он предназначен дл  выработки признаков состо ни  комплекса А;., Aji, Аи., A; и других, поступающих в остальные блоки устройства н служащих дл  управлени  их работой.

Выработка признаков осуществл етс  на основании сигналов и... а; ...aj ...а ...Oj, пбступающих по щинам 10 и 7 с выходов yctpoAcTва П управлени  ВМ комплекса по алгоритмам:

Aj

d,- oL,f... ajЛj....i,...t.Л,..лк,

л

Aj5 Л}Л} 1.-- f/ A-i--- м; А„, ...VA,H. Работа контрольно-коммутирующего устройства осуществл етс  следующим образом. Перед каждой выдачей результатов вычислений во внешние устройства вычислительные машины, работающие в резерв1ированном вычис лительном комплексе над решением одних Я тех же задач, осуществл ют обмен ннформацией по межмашинным каналам св зи с последующим сравнением по программе этой информации между собой, в результате этого (а также благодар  использованию других программных , аппаратных и алгоритмических средств контрол ) кажда  ВМ выбирает контрольное слово, каждому разр ду которого став тс  в соответствии признаки несовпадени  информации (fit., (, (Pj5 и др. Затем по команде Soi программы из арифметического устройства 12 контрольное слово по шинам 8 выдаетс  либо в блоки 3 фиксации ошибок и блоки 5 предварительной фиксации ошибок, если число ВМ в комплексе равно трем или более трех, что автоматически указываетс  признаками Ai, , вырабатываемыми в блоке 6 управлени  коммутацией, лнбо в блоке 3 фиксации ошибок, если число ВМ равно двум, что указываетс  признаками Aj, и А,.;. Если соответствующий сигнал фцх Или ifj присутствует, то в блоке 3 фиксаций ошибок (или блоке 4 фиксации неопределенности) вырабатываютс  соответствующие сигналы Se(rj(t), Scgi или SB (f). Одновременно в других, например А,-м н блоке 5 предварительной фиксации ошибок вырабатываютс  аналогичные сигналы ошибок данной ВМ Sc#,,, которые поступают в блок 3 фиксации ошибок данной i-й ВМ, благодар  чему лостоверность выработки сигналов ошибки данной i-й ВМ увеличиваетс . Действительно, если сигнал ошибки по информации данной ВМ из-за нарушени  выработки контрольной информации не будет сформирован, сигнал ошибки Scs,данной ВМ будет выработан на основе сигналов SctfjA и Sefi , поступающих из блоков 5 предварительной фиксации ошибок .-й и -.й ВМ. На основе сигнала ошибки Sefi или 5„ (г) в блоке сигналов коммутации вырабатываетс  сигнал блокировки, который запрещает в соответствии с выражением (I) выработку сигнала SKi(t). Одновременно сигналом из блока 3 фиксации ошибок осуществл етс  воздействие на устройство 11 управлени  ВМ с це: лью запрещени  дальнейшей выдачи информации во внешние устройства из данной ВМ и перевода ее в режим диагностики. Однако, если характер неисправности в ВМ таков, что реакции устройства И управлени  ВМ на сигнал 5c-f.i не наступит и в следующем шаге программы по команде So; произо щет выдача информации К из арифметического устройства 12 ВМ во внешние устройства, то выдача информации во внешние устройства через блок { коммутации не произойдет, так как сигнал SKI выработан не будет.

Сигнал Sufi в устройстве 11 управлени  ВМ осуществл ет сн тие признака аj, благодар  чему в блоке 6 управлени  коммутацией происходит автоматическа  перестройка признаков . и т.д. и, следовательно, всегб контрольно-коммутирующего устройства. Данное контрольно-коммутирующее устройство при трех ВМ в вычислительном комплексе представл ет собой npctoToe устройство и, в цел х повышени  надежности, включаетс  в состав каждой ВМ.

Взаимосв зь предложенного устройства с другими устройствами резервированного комплекса представлена на фиг. 2, где в качестве примера представлены св з  контрольно-коммутирующего устройства в трехмашинном цифровом вычислительном комплексе.

В результате обмена по программе информацией К|вп. Кгв . (перед выдачей ее во внешние устройства) по межмашинным каналам св зи (фиг. 2) кажда -ВМ будет содержать а своем оперативном запоминающем устройстве J3 параметры, выработанные во всех ВМ (Kisn, , Кзап). Путем сравнени  этой информации определ етс  неисправна  ВМ и в соответствующий разр д KITRC (Katuc., KSTRC ) заноситс  признак «fиз (ф2з1. фзИ) при совместной работе трех ВМ, либо «piз (фгз, ф21, Фз1. ) при совместной работе двух ВМ. Естественно, что в процессе такого прог{ аммного анализа возможны сбои н полученне неверного результата анализа, т.е. слова Kipn (Кгрп.

КЗРП).

Чтобы вы вить этот факт н, тем самым,

исключить прин тие неверного решени , в аппаратной части каждого контрольно-ком мутируюи1его устройства осуществл етс  выработка сбо  не только собственной ВМ (например, St«ii), но и всех других ВМ (например , Sc62i, Scff3i) с последующим формированием окончательных исполнительных сигналов SKI и Sc.i. (или Sxz, Scez и Stc3, соответственно), путем конъюкции сигналов сбо  данной ВМ, выработанной в других ВМ. Если же в процессе программного анализа произойдет сбой, в результате которого будет искажение слова Кикс (Катке, Кзтко) типа «ложна  трёвога (0-1), т.е. в слове KITKC ложно по витс  единица, то это не окажет воздействие на выработку исполнительных сигналов SKZ, Зкз, , . двугих ВМ, а в данной ВМ ложно формируютс  эти исполнительные сигналы SKI и . которые произведут необходимые переключени  в соответствии с прин тым алгоритмом переключеии  и автоматического исключени  последствий сбо  без нарушени  работы общего выходного канала вычислительного комплекса. Дополнительные задержки в вычислени х, которые необходимы дл  реализации этого алгоритма программного анализа, не сказываютс  на качестве вычислительного процесса в целом, поскольку они войдут незначительным процентом в общий процент машинного времени ВМ, затраченного на организацию контрол  и учитываемого при расчете диспетчерской программы °ВМ.

Помимо предложеииого способа вы влени  и исправлени  ошибки программна  часть контрольно-коммутирующего устройства использует другую имеющуюс  в ВМ и комплексе в целом избыточную информацию с целью выработки контрольного слова KtTKcfKjTKe:, Кзтц)

на основе содержимого р да  чеек оперативного запоминающего устройства 13, куда занос тс  результаты программного анализа хода вычислений и вырабатываемой в процессе вычислений дополнительной контрольной ннф фмации (кодовых слов Кшл, Кгх , Кзк ), Эта информаци  формируетс  на опросе сигналов состо ни  SKi.e, Sitze, Sna. аппаратуры ВМ,

0 содержащей встроенный контроль, на основе проводимых периодически в процессе вычислений текстовых и 0олее глубоких (в отдельных режимах) диагностических проверок, на основе анализа характера изменени  вычисл емых параметров и т.д. Полученна  таким образом Информаци  в виде слова Кжл (Кгки., Кзи) анализируетс  по программе с учетом призиаков состо ни  пусковых органов ВМ, с учетом наличи  в работе других ВМ и с учетом результатов программного сравнени  информации и

0 других ВМ, приведенных выше.

Така  совместна  обработка всей контрольной информации обеспечивает более достоверное получение текущего контрольного слова KiTKc (Кгтхс.. Кзткс) не только в ситуаци х, когда в комплексе находитс  несколько работающих ВМ, но и когда работают два и даже одна ВМ. В STHX случа х с целью вы влени  места н устойчивости сбо  программа использует информацию с предыстории поведени  этих ВМ, в том числе имевших место в иих

0 ранее ошибок, профилактик, ремонтов и т.д.

Технико-экономический эффект от применени  данного контрольно-коммутирующего устройства заключаетс  в том, что благодар  сочетанию программного принципа определени  ошибки ВМ с использованием информации между ВМ значительно увелнчиваётс  noflHota и достоверность контрол  вычислений и иа . дежность своевременного определени  и отключени  иеисправной ВМ.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   Контрольно-коммутирующее устройство дл  резервированных вычислительных комплексов, содержащее блок коммутации, блок фиксаций ошибки, блок фиксаци  неопреде еи ости   лок управлени  коммутацией, соединенные с арифметнческим устрЫ{ством и устройством уп равленн  соответствующих М вычислительных машин, отличающеес  тем, что. с целью пое-ы щеии  достоверности и надежности определени  и отключени  иеисправн хб 8ыч|1слйтельной машины, оно содержит блок сигналов коммутации в блок предварительной фиксации ошибки, причем входы блока управлени  коммутацией подключены к выходам соответствующего устройства управлени  каждой йэ M-i вычислительных машин, а выходы - К4 ютветствующим входаА блока предварительной фиксации ошибки, блока фиксации ошибки и блока фиксации неопределенности, другие входы блоков предварительной фиксации ошибки и фиксации неопределенности подключены к выходам арифметического устройства и устройства управлени  соответствующей вычислительной машины , другие входы блока фиксации ошибки подключены к выходам блоков предварительной фиксации ошибки соответствующих пар М-i вычислительных машин, выход арифметического устройства и устройства управлени  соответствующей вычислительной машины, а выходы блока фиксации ошибки подключены ко входам устройства управлени  соответствующей вычислительной машины и входу блока сигналов коммутации, другие входы которого подключены к выходам устройства управлени , а выход - к управл ющему входу блока коммутации , информационный вход которого подключен к выходу арифметического устройства соотве1 ствующей вычислительной машины.

   Источники информации, прин тые во внима ние  ри экспертизе:

   . Авторское свидетельство СССР № 308430, кл. з 06 F ISyie, 1970.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 320812, кл.3 «6 F 11/00, 1969.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 222745, кл. G 1 Р 15/46, 1967.