Система коммутации

 

Изобретение относится к вычислительной технике, решает задачу уменьшения времени восстановления системы при отказах информационных шин линий. Система коммутации содержит коммутаторы 1, соединенные между собой и с абонентами 2 информационными шинами, устройства 4 управления обменом, связанные с абонентами 2 адресными шинами, а между собой и с блоком 9 восстановления линией опроса . Сущность изобретения состоит в введении блока 9 восстановления, соединенного с двумя коммутаторами 1 информационными шинами, также соединенного с устройствами 4 управления обменом цепью сброса и линией опроса , а со всеми коммутаторами линиями индикации отказов. Это позволяет реализовать процедуру оперативного восстановления любой информационной шины при отказе информационной линии, входящей в состав шины. 5 ил. с jO (Л 00 ел со 00 00 (рие.1

СС803 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 06 F 15/16 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

II ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4045071/24-24 (22) 19.02.86 (46) 15, 12.87. Бюл . 11- 46 (72) А.К.Гонтарь и Е.И,Петров (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9.1228110, кл. G 06 F 15/16, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N - 1317447, кл. С 06 F 15/16, 1985. (54) СИСТЕМА КОЫ1УТАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, решает задачу уменьшения времени восстановления системы при отказах информационных шин линий. Система коммутации содержит коммутаторы 1, соединенные между

„„SU„„1359783 А1 собой и с абонентами 2 информационными шинами, устройства 4 управления обменом, связанные с абонентами 2 адресными шинами, а между собой и с блоком 9 восстановления линией onроса. Сущность изобретения состоит в введении блока 9 восстановления, соединенного с двумя коммутаторами 1 информационными шинами, также .соединенного с устройствами 4 управления обменом цепью сброса и линией onроса, а со всеми коммутаторами линиями индикации отказов, Это позволяет реализовать процедуру оперативно. го восстановления любой информационной шины при отказе информационной линии, входящей в состав шины. 5 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано нри построении систем обмена информацией между ЭВМ или модулями многопроцессорных вычислительных

5 комплексов.

Цель изобретения — сокращение времени восстановления системы при отказах линий информационных шин, На фиг.1 представлена структурная схема системы коммутации; на фиг.2-5 — функциональные схемы устройства управления обменом, блока восстановления, коммутатора и блока контроля соответственно, Система коммутации (фиг.1) содержит К коммутаторов 1, соединенных между собой и с Н абонентами 2 посредством Р информационных шин З.Уст1 ойства 4 управления обменом обеспечивают установление соединения между абонентами 2 выдачей сигналов на определенные линии 5 управления. Каждой информационной шине 3 соответствует м-я линия управления, наличие сигна- ла на которой означает занятость инМ формационной шины 3.Для упорядочения процесса установления соединений между разными парами абонентов 2 все устройства 4 управления обменом соединены замкнутой в кольцо линией 6 опроса, по которой передается импульс, разрешающий устройству 4 управлять коммутацией.

Абонент 2 " соединен с устройством

4" управления обменом адресной шиной

7 и цепью 8 запроса, которые служат х для выдачи адреса абонента 2 адресата и запроса на установление соединения, Блок 9 восстановления, подключенный к коммутаторам 1 линиями 10 индикации отказов, обеспечивает определение номера отказавшей в некоторой

45 информационной шине 3 линии и подключение вместо нее резервной линии.

Сигнал в цепи 11 сброса вызывает разрушение соединений между абонентами

2 на время восстановления, Блок 12 пуска осуществляет формирование импульса, который начинает циркулировать в линии опроса.

Коммутаторы 1 по сигналам на ли= ниях 5 управления позволяют соединить информационные шины 3, последовательность которых, входящих в маршрут, дает возможность абонентам Z производить обмен данными, 1359783 2

Устройство 4 управления обменом (фиг.2) содержит память 13 маршрутов, схему 14 сравнения, элемент И

15, триггер 16, группу 17 элементов

И, элемент 18 задержки, В памяти 13 маршрутов хранятся позиционные коды маршрутов от данного абонента 2 ко всем остальным абонентам 2. Единица в п-й позиции с-й ячейки означаи ет, что информационная шина 3 вхо-. дит в маршрут от абонента 2 к абос некту 2 . Обращение к памяти 13 маршрутов производится по адресу, установленному на адресной шине 7, и при наличии сигнала в цепи 8 запроса.

Схема 14 сравнения определяет возможность захвата маршрута. Она содержит элементы И, подключенные выходами к входам элемента ИЛИ-HE. Входы м-го элемента И соединены с м-м выходом памяти 13 маршрутов и с м-й линией 5 управления. Единица на выходе схемы 14 сравнения появляется, если на выходе всех элементов И нуль, Такое состояние возможно, если шина

3, входящая в маршрут, свободна, что индицируется нулем на м-й линии

5, либо шина 3 (пусть даже занятая) м в данный маршрут не входит — на м-м выходе памяти 13 маршрутов нуль.

Триггер 16 обеспечивает выдачу кода маршрута через группу 17 элементов И на линии 5 управления. Эле- мент И 15 позволяет установить триггер 16 в " 1" с приходом сигналов от схемы 14 сравнения по цепи 8 запросаи по линии 6 опроса, Сброс триггера

16 осуществляется при пропадании сигнала в цепи 8 запроса либо при появлении сигнала в цепи 11 сброса. Цепь

8 запроса подключается к инверсному установочному в нуль входу триггера

16. Элемент 18 задержки предназначен для задержки сигнала в линии опроса на время переходных процессов в элементах системы.

Блок восстановления (фиг.3) содержит регистр 19, сумматор 20 ошибок, четыре триггера 2 1 — 21 ", шиф4 ратор 22, четыре элемента И 23 -234, четыре элемента 24" — 24 задержки, три элемента ИЛИ 25 — 25, группу

26 элементов И, группу 27 элементов

ИЛИ, узел 28 памяти маршрутов, узел

29 запрета, мультиплексор 30.

Регистр 19 подключен счетными входами к информационной шине 3 Р", связывающей блок 9 восстановления с ком1359783 мутатором 1, и предназначен для приема тестовой информации и формирования по ней номера отказавшей линии в информационной шине 3. Сумматор

20 ошибок позволяет установить, какое число отказавших линий. Он имеет выход признака одиночной и ..выход признака множественной ошибки. Сигнал на первом из них означает возможность а на втором невозможность восстановления, так как в составе каждой информационной шины 3 имеется только одна резервная линия, замещающая после отказа любую из основных линий.

Наличие более одной отказавшей линии в информационной шине 3 квалифициру— ется как неустранимый отказ.

Первый 21 и второй 21 триггеры служат для фиксации факта устранимого либо неустранимого отказа. Первый элемент И 23 " в случае только устранимого отказа позволяет выдать номер или адрес отказавшей линии из шифратора 22 через группу 26 элементов И, через группу 27 элементов

ИЛИ в информационную шину 3 ", свя 2 зывающую блок 9 восстановлении с коммутатором 1 ° Одновременно с выхода элемента И 23 в линию информационной шины 3 " выдается сигнал,разрешающий прием адреса теми коммутаторами, которые охватывают отказавшую шину 3.

Узел 28 памяти маршрутов предназначен для хранения кодов маршрутов от блока 9 восстановления, проходящих через различные коммутаторы 1 и заканчивающихся в блоке 9. Каждый маршрут позволяет передать тестовую информацию через элементы системы коммутации, включающие отказавшую шину 3. Номер отказавшей шины 3 поступает по линиям 10 индикации отка-, зов на вход узла 28. Код маршрута восстановления хранится в узле 28 в той же форме, что и в памяти 13 маршрутов.

Наличие единицы на линии 10 индикации отказов означает необходимость

1 восстановления. Элемент ИЛИ 25 позволяет перевести систему в режим восстановления: его выход подключен к цепи 11 сброса и к селектору из элементов И 23 и 23 непосредственно и через инвертор .соответственно, Четвертый элемент И 23 служит для

4 передачи импульса опроса через элемент ИЛИ 25 на выход блока 9, а ь третий элемент И 23- определяет начало процесса .восстановления. Выход элемента И 23 подключен к входам сброса регистра 19,триггеров 21 и

21, к входу синхронизации триггера

21 и к входу распределителя, состоящего из последовательно включенных элементов 24 задержки.

Триггер 21,установочный вход которого соединен с выходом элемента

ИЛИ 25, а вход сброса — с выходом

4 элемента 24 задержки, предназначен для управления мультиплексором 30.

В режиме восстановления на выход мультиплексора 30 передается код маршрута восстановления из узла 28, а в режиме нормального функционирования код из узла 29 запрета.

Узел 29 запрета позволяет блокировать передачу данных по тем информационным шинам 3, в которых произошел отказ не одной, а нескольких линий. Первый, второй и третий входы

25 узла 29 запрета соединены соответственно с линиями 10 индикации отка1 зов, с выходами элементов ИЛИ 25 и И 23 . Он содержит регистр, в ко2 тором у каждого триггера установочный вход и вход синхронизации сброса подключены к соответствующему разряду первого входа узла 29, вход синхронизации установки — к второму, а вход сброса — к третьему входам узла 29 запрета.

Триггер 21 обеспечивает выдачу в информационную шину 3 > тестовых воздействий — вначале единицы, а затем нули по всем линиям. Он подклю40 чен выходом K второму входJJ каждoI"о элемента ИЛИ грудпы 27.

Выход элемента 24 задержки соединен с разрядом признака сброса информационного выхода блока 9 восстановления, что позволяет по окончании

45 восстановления сбросить в коммутаторах 1 триггеры, которые фиксируют отказы.

Коммутатор 1 (фиг.4) содержит блок

50 управления, состоящий из элементов

И 31, первую группу 32 мультиплексоров, группу 33 демультиплексоров, вторую группу 34 мультиплексоров и блоки 35 контроля. К входам каждого элемента И 31 подключена пара линий 5

55 управления, инверсный выход его соединен с входами тех элементов И 31, к которым подключена любая из линий

5 данной пары, Это позволяет исклю1359783 чить соединение новых информационных шин 3 с той парой шин 3, которые ранее были соединены в коммутаторе 1.

Первая группа 32 мультиплексоров осуществляет соединение информационных шин 3 в соответствии с сигналами от блока управления. Вторая групйа 34 мультиплексоров обеспечивает подключение резервной .линии вместо отказавшей основной линии в информационной шине 3. Каждый мультиплексор 34 содержит регистр адреса, соединенный входами с выходами мультиплексора 32, а выходами с входами дешифратора, выходы которого подключены к управляющим входам элемента

И-ИЛИ. Информационные входы элемента И-ИЛИ соединены с выходами мультиплексора 32, а выход — с резервной линией. Вход синхронизации регистра адреса связан с выходом элемента И, первый вход которого подключен к линии приема, а второй — к управляющему входу мультиплексора 34, соединенному с соответствующей линией информационной шины 3. По линии приема от блока 9 восстановления поступает сигнал, реэрешающий прием адреса.

Демультиплексор 33 обеспечивает коммутацию резервной линии на соответствующий выход вместо основной линии. Он содержит регистр адреса, входы которого соединены с информационной шиной З,а выходы — с входами дешифратора.Выходами демультиплексора являются выходы элементов

ИЛИ, объединяющих пары элементов И.

К первым входам элементов И каждой пары подключены основная и резерв ная линии информационной шины 3, а к вторым входам непосредственно и через инвертор — соответствующий выход дешифратора., Вход синхронизации регистра адреса связан с выходом элемента И, первый вход которого подключен к линии приема, а второй— к управляющему входу демультиплексора 33 и к соответствующей линии информационной шины 3. По указанной линии управляющий сигнал передается в соседний коммутатор 1, где включает в работу мультиплексор 34.

Управляющий вход деиультиппексора 33 связан с выходом индикации блока 35 контроля, который позволяет выявить отказ информационной шины 3.

Блок контроля (фиг.5) содержит сумматор 36 по модулю два, инверсный выход которого подключен к установочному входу триггера 37, а входы — к

5 линиям информационной шины 3 одноt вибратор 38 и элемент ИЛИ 39. Выход триггера 37 является выходом индикации блока 35 контроля, а входы сброса соединены с одновибратором 38 и с цепью 40 локализации отказа.

Сумматор 36 по модулю два позволяет обнаружить отказ информационной шины 3, которая включает, помимо информационных, линию контрольного IIQ нечетности разряда. Триггер 37 фиксирует факт отказа. Одновибратор обеспечивает установку триггера 37 в исходное состояние; цепь

40 совместно с элементами ИЛИ 39 позволяет локализовать отказ с точностью до одной информационной шины

3. При отсутствии цепи 40 отказ ши-» ны 3 вызывает установку в "1" тригМ 6 геров 37 в блоках контроля 35, 35

25 35 и т.д., подключенных к шинам 3 с м

3, 3,..., входящим в маршрут. При н c этом последующие блоки контроля зафиксируют не отказ, а факт передачи искаженного в шине 3 " кода. Сигнал с м о выхода триггера 37 в блоке 35 контроля, распространяющийся по цепи 40, устанавливает в нуль триггеры 37 в остальных блоках, контроля. В результате только блок 35 контроля фиксирует действительный отказ шины 3 .

Цепь 40 локализации отказа информационной шины 3 Р+ подключена к разряду признака сброса информационного выхода блока 9 восстановления.

4О Система коммутации функционирует следующим образом.

В отсутствии отказов обеспечивает ся обмен данными между абонентами 2.

В памяти 13 маршрутов всех устройств

4 управления обменом занесены коды

45 маршрутов, устанавливающих соединение между абонентами 2. В узле 28 памяти маршрутов содержатся коды маршрутов, используемых для передачи тестов. После включения системы блок 12 пуска выдает сигнал, начинающий циркулировать по линии 6 опроса. Абонентинициатор 2" передает по адресной шине 7 " адрес искомого абонента 2, х

55 а по цепи 8 — сигнал запроса, удерживаемый на время обмена. Из памяти

13 маршрутов считывается код маршрута, производится анализ возможности

его захвата, если она существует, 1359783 с приходом импульса по линии 6 устройство 4" выдает код маршрута на линии 5 управления. Коммутаторы 1 производят подключение маршрута, и абоненты 2 выполняют обмен данными.

После обмена абонент-инициатор снимает сигнал в цепи 8 запроса и соединение разрушается. В случае отказа информационной шины 3 блок 35 контроля фиксирует его и по.линии

10 индикации отказа сообщает о нем в блок 9 восстановления. По цепи 11 сброса из блока 9 выдается сигнал, сбрасывающий триггеры 16 во всех устройствах 4 управления обменом. Временно разрушаются все маршруты.

С приходом импульса по линии 6 опроса в блок 9 восстановления начинается цикл восстановления, включающий этапы прокладки от блока 9 кольцевого маршрута, проходящего через отказавшую шину 3", выдачи тестовых воздействий и фиксации их результатов, анализа результатов и устранения последствий отказа.

Прокладка кольцевого маршрута осуществляется выдачей кода маршрута из узла 28 памяти через мультиплексор 30 после установки в "1" триггера 2 14 . Одновременно сбрасываются регистр 19 и триггеры 21 и 21 .Коммутаторы 1 производят соединение информационных шин 3 в соответствии с кодом на линиях 5 управления. Маршрут для передачи тестовых воздействий через отказавшую шину подготовлен. Начинает работать распределитель, состоящий из элементов 24 задержки.

Устанавливается в "1" триггер 21> и через группу 27 элементов ИЛИ по маршруту передается первый тест — единицы по всем линиям. После сброса триггера 21 по маршруту передается второй тест — нули. Результаты обоих те= стов фиксируются в регистре 19. На инверсных выходах его триггеров появляются единицы в тех разрядах, которые соответствуют отказавшим линиям в шине 3 . Предполагается, что возможм ны отказы двух типов — константа нуля либо константа единицы на линии.

Система коммутации, содержащая К коммутаторов, Н устройств управления обменом, блок пуска, причем п

45 информационных входов-выходов коммутаторов (n > Н) являются соответствующими информационными входами-выходами системы, подключаемыми к або: нентам, остальные информационные вхо50 ды-выходы коммутаторов соединены между собой, вход адреса и вход запроса Н-ro устройства управления обменом (Н = 1,...н) являются Н-ми входами адреса и запроса системы от

5 Н-го абонента соответственно, входывыходы управления устройств управлеАнализ результатов проверки позволяет установить, является отказ устранимым или нет. Если сумматор 20 ошибок определяет наличие одиночной ошибки, т.е. одиночного отказа, то отказавшую шину Зм можно восстановить. .Если зафиксирован отказ нескольких

25 о

35 линий, то необходимо запретить дальнейшее использование шины 3". В первом случае сработает триггер 21, а во втором — триггер 21

2 м

Восстановление отказавшей шины 3 производится включением резервной линии. Для этого блок 9 восстановле ния с выходов шифратора 22 выдает адрес отказавшей линии, который передается по маршруту и заносится в регистры адреса мультиплексора 34 и демультиплексора 33, находящихся в смежных коммутаторах 1 и охватывающих шину 3, Занесение возможно, так как на их управляющие входы поступает сигнал с выхода индикации блока

35 контроля. Прекращение использом вания шины 3 осуществляется после м установки триггера 21, что препятствует сбросу регистра в узле 29 запрета. Поэтому в нем сохраняется единица, занесенная с линии 10 индика- . ции отказов. По завершении цикла восстановления.эта единица выдается чем рез мультиплексор 30 на линию 5 управления, что указывает на невозможность захвата информационной шины 3

Появление единицы на выходе элемента 244 задержки позволяет выдать сигнал сброса по маршруту восстановления и установить в нуль триггер 37 м в блоке 35 контроля. Цикл восстановления закончен. Импульс в линии 6 опроса вызывает срабатывание устройств

4 управления обменом. Соединения между абонентами 2 восстанавливаются, и обмен продолжается.

Формула изобретения ния обменом порязрядно объединены и подключены через линии управления к соответствующим управл йощим входам 9

1359783

20 коммутаторов, выход блока пуска подключен к входу опроса первого устройства управления обменом, выход onроса P-го устройства управления об1, Б меном (Р = 1...,H — 1) подключен к входу опроса (P + 1)-ro устройства управления обменом, причем каждый коммутатор содержит блок управления, первую группу мультиплексоров, блок контроля, при этом управляющие входы коммутатора подключены к входам логических условий блока управления, выходы которого подключены к соответcTBующим управляющим Входам мультиплексоров первой группы, выходы индикации блока контроля соединены с соответствующими выходами индикации . коммутатора, а выходы локализации отказа блока контроля соединены с линиями локализации отказа соответствующих информационных шин, о т л и— ч а и щ а я с я тем, что, с целью сокращения времени восстановления системы при отказах линий информационных шин, в нее введен блок восстановления, содержащий регистр,сумматор ошибок, шифратор, четыре триггера, три элемента ИЛИ, четыре элемента И, четыре элемента задержки, группу элементов И, группу элементов

ИЛИ„ узел памяти маршрутов, узел запрета и мультиплексор, причем выход опр а Н-ro устройства управления обменом подключен к входу опроса блока восстановления, выход опроса которого соединен с входом блока пуска, входы индикации блока восстановления соединены с соответствующими одноименными выходами индикации коммутаторов, информационный вход блока восстановления подключен к информационному выходу одного коммутатора, а информационный выход блока восстановления подключен к информационному вхо- 4 ду другого коммутатора, выход признака сброса блока восстановления подключен к входам сброса каждого устройства управления обменом, выходы маршрута восстановления блока восстановления подключены к соответствующим разрядам входов-выходов управления устройств управления обменом, информационный вход блока восстановления соединен со счетными входами разрядов, инверсные .выходы которых

ББ подключены к соответствующим входам сумматора ошибок и шифратора, выходы признаков одиночной и множественной ошибки сумматора ошибок подключены к установочным входам первого и второго триггеров соответственно, прямой выход первого триггера подключен к первому входу первого элемента И, инверсный выход второго триггера подключен к второму входу первого элемента И и к первому входу второго элемента И, входы индикации блока восстановления подключены к соответ-. ствующим адресным входам узла памяти маршрутов, к входам первого элемента

ИЛИ и к разрядам первого входа узла запрета, выходы которого соединены с первыми информационными входами мультиплексора, вторые информационные входы которых соединены с выходом узла памяти маршрутов, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу узла запрета, к установочному входу четвертого триггера, к первым прямому и инверсному входам третьего и четвертого элементов И и к выходу сброса блока восстановления, вход опроса блока восстановления соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И соединен с входом синхронизации четвертого триггера, с входами сброса регистра, первого и второго триггеров и с входом первого элемента задержки, выход которого подключен к установочному входу третьего триггера и к входу второго элемента задержки, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ с входом сброса третьего триггера и с входом третьего элемента задержки, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и к входу четвертого элемента задержки, выход которого соединен с разрядом признака сброса информационного выхода блока восстановления, с вторым входом второго элемента И, с входом сброса четвертого триггера и с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход четвертого элемента И подключен к второму входу третьего элемента

ИЛИ, выход которого соединен с выходом опроса блока восстановления, выход второго элемента ИЛИ подключен к третьему входу первого элемента И, выход которого соединен с разрядом признака приема информационного выхода блока восстановления и с первыми входами элементов И группы, выходы шифратора подключены к вторым вхо1359783 дам соответствующих элементов И, выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ группы, выход третьего триггера соединен с вторыми входами элементов ИЛИ группы, выходы которых соединены с разрядами адреса информационного выхода блока восстановления, выход второго элемента

И подключен к третьему входу узла запрета, прямой и инверсные выходы четвертого триггера подключены к первому и второму управляющим входам мультиплексора, выходы которых соединены с выходами маршрута восстановления блока восстановления, а в каждый коммутатор введена вторая группа мультиплексоров и группа демультиплексоров, причем каждый информационный вход-выход коммутатора подключен к выходам соответствующего мультиплексора второй

5 группы и к входам соответствующего демультиплексора группы, выходы демультиплексора группы соединены с входами соответствующих блоков контроля и с информационными входами соответствующих мультиплексоров первой группы, выходы которых подключены к информационным входам соответствующих мультиплексоров второй группы, выход индикации блока контроля подключеHbl к управляющим входам соответствующих демультиплексоров и мультиплексоров второй группы.

1359783

Составитель Е.Петров

Техред М. Ходанич Корректор О. Кравцова

Редактор M.Àíäðóøåíêo

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Заказ 6154/50

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4