Система коммутации

 

Изобретение относится к области вычислительной техники, решает задачу ускорения восстановления работоспособности при отказе информационных шин и содержит коммутаторы 1, соединенные между собой и с абонентами 2 информационными шинами 3, устройства 4 управления обменом, связанные между собой линией опроса, а с коммутаторами 1 - линиями управления. Сущность изобретения состоит во введении блоков 8 контроля и восстановления , включённых в разрыв информационных шин мекду коммутаторами 1 и абонентами 2, соединенных с абонентами линиями запрета и подключенных к линиям управления. 1 з.п. ф-лы, 6 ИИ., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5)) 4 G 06 F 15 !6 а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4139!55/24-24 (22) 28.1 0.86 (46) 15.06.88. Бюл. Р 22 (72). В.В.Михайлов, Е.И.Петров и С.П.Полковников (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1228110, кл. G 06 F 15/16, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1272338, кл . G 06 F 15/16, 1985. (54) СИСТЕМА КОММУТАЦИИ (57) Изобретение относится к области вычислительной техники, решает задачу ускорения восстановления работоспособности при отказе информационных шин и содержит коммутаторы 1, соединенные между собой и с абонентами 2 информационными шинами 3, устройства 4 управления обменом, связанные между собой линией опроса, а с коммутаторами 1 — линиями управления.

Сущность изобретения состоит во введении.блоков 8 контроля и восстановления, включенных в разрыв информа ционных шин между коммутаторами 1 и абонентами 2, соединенных с абонентами линиями запрета и подключенных к линиям управления. 1 э.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1403071

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении систем обмена информацией между ЭВМ или между мо5 дулями многопроцессорных комплексов.

Целью изобретения является восстановление связности системы при отказе информационных шин.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы коммутации; на фиг.2-6-соответственно схемы устройства управления обменом, коммутато.ра,блока контроля и восстановления, селектора и диаграммы работы системы в режиме восстановления, Система коммутации (фиг. 1) содержит М коммутаторов 1, соединенных между собой и с N абонентами 2 информационными шинами 3. Устройства 4 уп- 20 равления обменом соединены с коммутаторами 1 линиями 5 управления, число

P которых равно количеству информационных шин. Линия 6 опроса последовательно проходит через все устройст-25 ва 4 управления обменом и образует кольцо, в разрыв которого включена схема 7 начального запуска. На входе абонентов 2 в разрыв информационных шин 3 включень. блоки 8 контроля и восстановления, соединенные с абонентами 2 линиями 9 запрета. Каждая адресная шина 10 соединяет абонент 2 с соответствующим устройством 4 управления обменом.

Назначение устройств и связей следующее. Коммутаторы 1 по сигналам на линиях 5 управления обеспечивают соединение информапионных шин 3, последовательность которых позволяет абонентам 2 производить обмен данными, Устройства 4 управления обменом в соответствии с адресом, установленным на адресной шине 10 абонентом-инициатором 2, обеспечивают возбуждение определенных линий 5 управления для переключения маршрута к абоненту-адресату. Захват маршрута возможен лишь после установления на определенных линиях 5 управления сигналов "Единица . Для исключения конфликтов между разными устройствами 4 управления обменом захват разрешается в момент .воздействия на устройство 4 импульса, циркулирующего в линии 6 опроса. Схема 7 начального запуска, содержащая 55 одновибратор, подключенный к входу элемента ИПИ, который включен в разрыв линии 6 опроса, позволяет сформировать этот импульс при включении системы коммутации, Каждый блок 8 контроля и восстановления предназначен для обнаружения отказа информа-, ционной шины 3, входящей в маршрут, и определения номера отказавшей линии. В состав линий каждой информационной шины 3 введена резервная линия которая включается вместо отказавшей — на время обмена. Кроме того, блоки 8 контроля и восстановления выдачей сигналов на линии 9 запрета обеспечивают блокировку обмена по маршруту на время восстановления. По окончании обмена по маршруту, в котором было проведено восстановление, блоки 8 контроля и восстановления обеспечивают возврат в исходное состояние — отключают резервную линию.

Устройство 4 управления обменом (фиг. 2) содержит, элемент 11 ИЛИ, память 12 маршрутов, схему 13 сравнения, элемент 14 И, триггер 15, группу элементов 16 И, элемент 17 задержки.

Назначение блоков и связей следующее. Память 12 маршрутов хранит коды маршрутов от данного абонента наприI

Ф мер, 2 ко всем остальным абонентам.

Еидиница.в P-й позиции К-й ячейки означает что информационные шины р

3 и 3 входят в машрут от абоl к нента 2 к абоненту 2 . Например (фиг. 1): в ячейке 2 памяти 12 марш-. рутов в устройстве 4 управления обменом единицы содержатся в позициях с номерами 1, 4, 5, т.е. в маршрут ( от абонента 2 к абоненту 2 входят информационные шины 3 и 3, 3 и 3

2 7 6 (о

3 и 3 . Обращение к памяти 12 маршрутов производится в соответствии с адресом абонента-адресата, выдаваемым абонентом-инициатором по адресной шине 10 и удерживаемым в течение об» мена. Элемент ll ИЛИ при поступлении адресата вырабатывает сигнал, вызывающий срабатывание устройства 4.

Схема 13 сравнения определяет воэможность захвата маршрута. Она содержит элементы И, входы каждого из которых подключены к информационному выходу памяти 12 маршрутов и к соответствующей линии 5 управления, а выходы объединены элементом ИПИ-НЕ, выход которого есть выход схемы 13.

Возможность захвата маршрута выявляется сравнением кода маршрута с состоянием линий 5, отражающих заня3071

140 тость соответствующих пар шин 3. Единица на выходе схемы 13 сравнения появляется, если на выходе всех элементов И нуль. Такое состояние возможно, когда пара шин 3, входящая в маршрут, свободна (нуль на соответствующей линии 5) либо пара шин 3, пусть даже занятая, не входит в маршрут (нуль на соответствующей линии выхода памяти 12 маршрутов).

Триггер 15 обеспечивает захват маршрута выдачей разрешающего сигнала на вход группы 16 элементов И. Тем самым на линии 5 управления пропускается код маршрута, что позволяет произвести необходимые соединения в коммутаторах l.

Эахват осуществляется при выполнении следующих условий:.наличие адреса на адресной шине 10, разрешение от схемы 13 сравнения и поступление импульса по линии 6 опроса — тогда сработает элемент 14 И.

Элемент 17 задержки предназначен для задержки сигнала в линии 6 опроса на время, достаточное для установления соединения.

Коммутатор 1 (фиг. 3) содержит элементы 18 И и элементы 19 И-ИЛИ.

Элементы 18 И вырабатывают управляющие воздействия на коммутирующие элементы 19 И-ИЛИ. К входам каждого элемента 18 И попарно подключены линии

5 управления. Каждой линии 5 сопос-, тавлена пара параллельных информационных шин 3, предназначенных для передачи информации между двумя коммутаторами 1 в противоположных нак правлениях. Например, линия 5 соот к- к ветствует паре шин: 3 и 3 . При необходимости соединить две пары шин

3 следует возбудить две линии 5 управления, которые сопоставлены каждой паре.

Выход элемента 18 И управляет коммутацией двух пар информационных шин

3. Связи выхода каждого элемента 18 И через инверторы с входами других элементов 18 И необходимы для того, чтобы после установления коммутатором 1 соединения между парами шин 3 исключить подключение к ним новых инфор.мационных шин 3 в том же коммутаторе в случае возбуждения других линий 5 управления.

Блок 8 контроля и восстановления (фиг. 4) содержит первый формирова5

55 тель 20 импульсов сброса и регистр

21, элемент 22 задержки, формирователь 23 тестовых воздействий, подключенный входом к сигнальной линии 24, счетчик 25, мультипликатор 26, подключенный выходом к резервной линии

27, селектор 28, блок элементов 29

ИПИ, элемент 30 ИЛИ, узлы контроля 31 и 32 синхронизации, группу элементов

33 И.

Назначение узлов и связей следующее. Узел 31 контроля представлят собой сумматор по модулю два ° Он контролирует правильность принимаемой информации с использованием признака нечетности, которьп передается по отдельной линии, входящей в состав информационной шины. В случае отказа одной из линий информационной шины 3 (отказ типа "Константа нуль" либо

"Константа единица") узел 31 контроля обеспечит переход пары блоков 8, находящихся на одном маршруте, в режим восстановления.

Узел 32 синхронизации управляет восстановлением и формирует сигналы последовательно на первом, втором и ,третьем выходах. Он содержит триггер, вход которого является входом узла 32, а выход — его первым выходом и подключен к цепи из формирователя и двух элементов задержки. Формирователь выделяет передний фронт сигнала. Выходы элементов задержки являются вторым и третьим выходами узла 32, кроме этого, последний выход соединен с установочным в нуль входом триггера. Длительность задержки определяется временем распространения сигналов между парой блоков 8.

Счетчик 25 предназначен для формирования номера отказавшей линии в шине 3 по результатам тестовых воздействий. Его у-становочные в единицу и в нуль входы соединены соответственно с линиями информационной шины 3 и с выходом формирователя 20, срабатывающего по заднему фронту сигнала.Первый и второй выходы узла 32 синхронизации подключены соответственно к входам синхронизации и к счетным входам триггеров регистра 25. Последняя связь позволяет реализовать в регистре операцию "сложение по модулю два с единицей", т.е. инвертировать содержимое каждого триггера в регистре 25. С выходов счетчика 25 но5 l4 мер отказавшей линии по сигналу на третьем выходе узла 32 синхронизации передается через группу 33 элементов

И и группу 29 элементов ИЛИ на шину

3 и далее н регистр 21 второго блока 8 контроля и восстановления, который находится на том же маршруте, что и рассматриваемый блок 8. Синхронизируемые входы D-триггеров регистра 21 подключены к информационной шине .3, установочные в нуль входы — к выходу формирователя 20, а вход синхронизации — к выходу элемента 22 задержки, который задерживает имгульс с выхода формирователя 23 до конца восстановления. При возбуждении сигнальной линии 24 формирователь

23 обеспечивает выдачу на шину 3 через группу 29 элементов ИЛИ тестово-. го воздействия "Все единицы", а затем — тестового воздействия "Все нули". Элемент 30 ИЛИ формирует для абонента 2 сигнал запрета обмена на время носстановления.

Мультиплексор 26 и селектор 28, управляемые регистрами 21 и 25 соответственно в разных блоках 8 пары, находящейся на одном маршруте, обес— печинают включение резервной линии вместо отказавшей в информационной шине 3. Мультиплексор 2б содержит днухвходоные элементы И, объединенные элементом ИЛИ, ныход «оторого есть выход мультиплексора. Один вход каждого элемента И подключен к одной линии шины 3, а второй вход — к выходу соответствующего триггера регистра 21.

Селектор 28 (фиг. 5) содержит элементы 34 И-ИЛИ по числу информационных линий в шине 3. К первым нходам элементов И каждой пары, объединенной элементом ИЛИ, подключены соответственно линия информационной шины

3 и резервная линия 27, а ко вторым входам — через инвертор и непосредственно — выход триггера регистра 25.

Система коммутации функционирует следующим образом. После включения устанавливаются в нуль регистр 21, счетчик 25 и триггеры в узлах синхронизации в блоках 8 контроля и восстановления, триггеры 15 в устройствах 4 управления обменом. Это осуществляется сигналом на-.альной установки, подаваемым на входы установки в нуль всех элементов памяти. В памяти 12 маршрутов каждого устройства

»3О б

4 управления обменом содержатся коды ма ршруто н между або не н тами 2. Схемой

7 начального запуска формируется сигнал, который начинает циркулировать

5 по линии 6 опроса.

Абонент-инициатор при необходимости произвести обмен с абонентом-адресатом выдает адрес последнего по адресной шине 10 в смежное устройство 4 управления обменом и удерживает его до конца обмена данным. По адресу из памяти 12 считывается код маршрута. В схеме 13 сравнения проверяется условие — свободны ли все информационные шины 3, входящие в маршрут.

С приходом импульса по линии 6 опроса при выполнении условия устанавливается в единицу триггер 15, разрешающий ныдачу на линии 5 управления кода маршрута. Возбуждени определенных линий 5 вызывает соединение коммутаторами 1 информационных шин, входящих в маршрут. Абоненты 2 выполняют

25 обмен данными, после чего абонентинициатор снимает адрес с адресной шины 10. На выходе элемента ll ИЛИ появляется нуль,. устанавливающий в состояние нуль триггер 15. Тем самым

ЭО запрещается вьдача кода маршрута на линии 5 управления. Коммутаторы 1 разрушают установленное соединение.

При отказе одной из линий информационной шины 3 сработает узел 31 контроля в блоке 8 контроля и восста35 новления, после чего на первом выходе узла 32 появится потенциальный сигнал, свидетельствующий о режиме восстановления (Фиг. б) . Этот сигнал возбуждает входы синхронизации регистра 25, сигнальную линию 24 и обеспечивает запрет обмена между парой абонентов на время восстанонления. Во втором блоке 8 контроля и

45 восстановления, находящемся на том же маршруте, срабатывает формирователь 23, что обеспечит выдачу тестового воздействия "Bce единицы" по всем линиям информационной шины 3 в сторону блока 8, зафиксировавшего ее

50 отказ. Спустя время, достаточное для фиксации результатов теста в регистре 25 первого блока 8 и инвертирования в нем информации по сигналу на втором выходе узла 32, во втором блоке 8 формирователь 23 выдает тест

"Все нули", т.е. сигналы "Нуль" по всем линиям шины 3. Результаты и этого теста фиксируются в регистре 25

50

7 Inn3O первого блока 8. Укаэанная последовательность действий позволяет зафиксировать в этом регистре 25 позиционный код »»омеоа отказавшей линии.

В таблице представлено состояние регистра 25 н случае отказов линии номер 2 н шине 3. Как следует из таблиць», и в случае отказа типа Константа единица" в счетчике 25 в конце 10 процесса восстановления образуется единица н позиции, номер которой соответствует номеру отказавшей линии.

Этот позиционный код передается в регистр 21 второго блока 8 (через груп- »5 пы 33 элементов И и 29 элементов ИЛИ и далее по исправной шине 3). В результате селектор 28 в первом блоке

8 и мультиплексор 26 во втором блоке

8 одновременно включают вместо отказавшей линии резервную линию 27. Процесс восстановления закончен. Снимается сигнал с линии 24 и пропадает запрет обмена на линиях 9. Поскольку соединение .в коммутаторах 1 не разрушено, то абоненты возобновляют обмен без потери времени на повторное проключение маршрута.

По завершении обмена сигналом с выхода формирователя 20 устанавливается в нуль регистр 21 и счетчик 25, чем восстанавливается исходное состояние блоков 8 и становится возможным обмен по другим маршрутам. Если в некоторой шине другого маршрута также откажет линия, то аналогично

35 будет произведено восстановление °

Поэтому система восстанавливает связность в случае одиночного отказа в любом из маршрутов.

Формула изобретения

I. Система коммутации, содержащая

И коммутаторов, N устройств управления обменом, схему начального запуска и N блоков контроля и восстановления, информационные входы-выходы группы коммутаторов соединены между собой через информационные шины, адресный вход К вЂ  устройства управления обменом (К = 1,..., И) является

К-м адресным выходом системы, вход опроса первого устройства управления обменом подключен к выходу схемы начального запуска, вход перезапуска которой соединен с выходом опроса

N-ro устройства управления обменом, выход опроса а-ro устройства управ71 8 ления обменом (а = 1,..., N-1) соед»»HpH » Bходом опроса (а+1)-го устройства управления обменом, входы-ныходы управления всех устройств управления обменом подключены к входам управления всех коммутаторов, о т л ич а ю »п а я с я тем, что, с целью восстановления связности системы при отказе информационных шин, первый информационньп выход и второй информационный вход К-го блока контроля и восстановления образуют К-й информационный вход-выход системы, первый информационньп» вход и второй информационный выход К-го блока контроля и восстановления соединены с информационными выходом и входом К-го коммутатора, входы управления всех блоков контроля и восстановления подключены к входам-выходам управления всех устройств управления обменом, а выход запрета обмена К-ro блока контроля и восстановления является К-м выходом запрета обмена системы.

2. Система по п ° 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок контроля и восстановления содержит формирователь импульсов сброса, формирователь тестовых воздействий, регистр, счетчик, элемент задержки, мультиплексор, селектор, элемент ИЛИ, блок элементов ИЛИ, узел синхронизации, узел контроля и группу элементов И, причем первый информационный вход блока подключен к информационнь»м входам регистра, счетчика и селектора, а разряд признака сбоя первого информационного входа блока соединен с входом формирователя тестовых воздействий и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход селектора подключен к входу узла контроля и первому информационному выходу блока, второй информационный вход блока подключен к информационному входу мультиплексора и к первому входу блока элементов

ИЛИ, вь»ход узла контроля соединен с входом запуска узла синхронизации, первый выход которого подключен к входу синхронизации счетчика, к второму входу первого элемента ИЛИ и к разряду признака сбоя второго информационного выхода блока, выход мультиплексора соединен с разрядом резервирования второго информационного выхода блока, выход блока элементов ИЛИ соединен с вторым информационным выходом блока, вход управления блока

Номера разрядов регистра 25

Действия

1 2 3 4 5

А. Отказ типа "Константа нуль"

1 ° Занесение результата теста

"Все единицы"

1 0 1 1 1

2„ Инверсия (по сигналу на счетных входах) 0 1 0 0 О

3. Занесение результата теста

"Все нули"

0 1 0 0 0

Б. Отказ типа "Константа единица

1. Занесение результата теста

"Все единицы"

1 1 1 1 1

2. Инверсия (по сигналу на счетных входах) 0 0 0 0 О

3. Занесение результата теста "Все нулин

О 1 0 0 0

9 1403071 10 подключен к входу формирователя им- выход узла синхронизации соединен с пульсов сброса, выход которого сое- вторыми входами элементов И группы, динен с входами сброса регистра и выходы которых .подключены к разрядам счетчика, выход первого элемента ИЛИ второго блока элементов ИЛИ, выход

5 соединен с выходом запрета обмена формирователя тестовых воздеиствии блока, второй выход узла синхрониза- соединен с третьим входом блока элеции подключен к счетным входам счет- ментов ИЛИ и через элемент задержки чика, выходы которого соединены с с входом синхронизации регистра, вы. управляющими входами и с первыми о ход которого подключен к управляющевходами элементов И группы, третий му входу мультиплексора.

1403071! 403071

PP N 4ЬФ%ФФ Яф лм гнию(7u ивма

Йьк атее еЯгнщы Яюе„йм луии

АамУ щдыцжАлевъ1

И

Amos

4ьВР4юмею t2

Составитель В.Сычев

Техред М.Дидык

Корректор Г.Решетник

Редактор О.Спесивых

Заказ 286 /41

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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