Система дублированных цифровых вычислительных машин (цвм)

 

i

1 l Ъ1

1 т;...

О П И С А Н И Е (il) 557397

ИЗОВРИтИНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 25.12.75 (21) 2319820/24 с присоединением заявки №(23) Приоритет (51) Я. Кл.>

5 06 15/16

06 Т 11/00

Гооударстеенный номнтет

Совета Миниотрое СССР ао делам изобретений и открытий . (43) Опубликовано 05.05.77Бюллетеиь № 17 (53) уДК681 325 (088 ° 8) (4б) Дата опубликования описания09.07.77

О. А. Воробьев, B. Ф. Виданова, Л. Н. Еремеева и В. П. Хельвас (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ДУБЛИРОВАННЫХ ЦИФРОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЪНЫХ

МАШИН (IlBN.) Изббретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении вычислительных систем повышенной надежности.

Известна система дублированных цифровых вычислительных машин, содержащая регистры, блок обмена информацией и блок контроля (1 ). .Недостатком системы является то, что в-обеих ЭВМ отдельные этапы оканчивают- р ся неодновременно и, следовательно, одна из машин всегда ждет окончания текущего этапа в другой, а это снижает быстродействие системы дуплексных ЭВМ по сравнению с одной машиной. Кроме того, в этом пт . устройстве при возникновении неисправности в счетчике команд одной иэ ЭВМ, машины будут выполнять разные команды и, следовательно, содержимое внешних регистров разное, в то время как анализ контрольных 20 разрядов будет показывать правильность кодов.

Таким образом, получается неопределенность, так как, с одной стороны, схема сравнения фиксирует несравнение кодов,. а 25 с другой, анализ контрольных разрядов показывает их правильность.

После повторения последнего этапа операции положение остается прежним и появляется необходимость перехода к тестовой проверке обеих ЭВМ.

После тестовой проверки и определения неисправной ЭВМ нельзя продолжить прер ванный режим на исправной ЭВМ, так как невозможно восстановить адрес прерванного режима и неЬбходимое для его выполнения поле памяти оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). Эти недостатки снижают быстродействие и надежность системы из двух дублированных ЭВМ.

Известна система дублированных цифровых вычислительных машин, содержащая блок синхронизации, дешифратор, блок идентификации сигналов контроля j2).

Недостатком этой системы дуплексных управляющих цифровых машин является неодновременное получение результата вычислений от обеих машин и, следовательно, снижение быстродействия системы дуплексных машин по сравнению с быстродействием от557367 цельной машины. Недостатком этой системы является также то, что в случае, если од- на нз машин в результате неисправности не выдает сигнал готовности, вторая машина остается в режиме опроса готовности неопределенное время, т„е. фактически система перестает выполнять свои функции. Кроме того, прн возникновении неисправности в одной нз машин невозможно определить, в какой машине возникла неисправность, что l0 свидетельствует о низкой надежности такой системы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является система. дублированных UBM, )б с одержашая блок контроли, блок синхронизация, выходы которого соединены с синхроннзнруюшими входами UBN, первый и второй блоки прерывания программ, выходы ко-! торых соединены с управляюшнми входами З1

11ВМ, первые входы первого и второго блоков прерывания программ соединены с запускающим входом системы, вторые входы первого н второго блоков прерывания программ cîåäèíåíû с первым выходом блока Ь контроля, первый н второй входы которого соединены с информапионнымн выходами

UBM, третий н четвертый входы - блоки контроля соединень(с контрольными выходами 1ЛВМ f3). 30

Недостатком системы является неустра ннмость сбоев счетчиков команд обеих UBN, а также неустранимость сбоев, происходящих прп записи результата операции в ОЗУ.

После возникновения неисправности (сбоя) в счетчике команд одной из UBN устройством контроля вырабатывается сигнал ошибки, который осуществляет повторный пуск обеих 11ВМ на выполнение последней операция, во время которой зафиксирована не- 40 исправное гь (сбой), Но поскольку сбой произошел в одном из счетчиков, топосле повторного пуска обе UBM будут выполнятьразные команды, что приведет к остановке обеих

ЦВМ, -,å. фактически одиночный сбой приводйт к отказу системы из двух дублированных ЦВМ.

Если учесть, что интенсивность сбоев в аппаратуре вычислительной тежкикн на порядок выше интенсивности отказов, очевидна низкая надежность известной системы дублнро- @ ванных UBN.

Бель изобретения — повышение надежности системы.

Поставленная цель достигается тем, что система содержит регистр начального адреса, первый и второй триггеры, блок обмена, первый н второй элементы И, элемент

ИЛИ, причем выход регистра начального адреса соединен с третьими входами первого и второго блоков прерывания программ, 4 четвертые входы первого и второго блоков прерывания программ соединены соответсч венно с первым и вторым управляющими входами системы, второй и третий выходы блока контроля соединены с пятымя входа ми соответственно первого н второго блоков прерывания программ и с первыми вхс дами соответственно первого и второго три герои, вторые входы которых соединены с управляюшнми выходами LIBM, выходы первого ы второго триггеров соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вто рым вхбдамн блока контроля, выходь первого и второго ane emoe И соединены через элемент ИЛИ с выходом системы и со входом регистра начального адреса, входы блока обмена соединены с информационными выходами UBN, а выходы - с кодовыми входами U BN.

Блок-схема системы приведена на чертеже.

Система дублированных LIBN содержит

UBN 1,2, блок 3 синхронизации, блок 4 контроля, блоки прерываний 5,6, блок обмена 7, регистр 8 начального адреса, три геры 9,10, элементы И 11,12, элемент

ИЛИ 13, запускающий вход 14 системы, информационные выходы 15, 16 UBM, rom рольные выходы 17,18 ЦВМ, выход 19 системы, выход 20 блока контроля, выход

21 регистра начального адреса, выходы 22,.

23 блока контроля, управляющие выходы 24, 25 UBN, управлякяпне входы 26,27 систе мы.

Система работает следующим образом.

Запуск UBN 1,2 осуществляется с запускающего входа 14. По сигналу начального пуска блоками 5 н 6 прерывания программ формируется команда прерывания, которые, поступая в ЦВМ 1,2, переводят их на выполнение требуемой программы. Дублированные UBM 1 и 2 получают от абонентов системы одни и те же исходные данные (каналы приема информации на чертеже не показаны) и работают по одинаковым программам. Рабочая программа делится на ох дельные участки, каждый из которых связан с выходом информации из UBM. Результаты вычислений выдаются нз UBM 1,2 по информационным выходам 15, 16 на блок 4 контроля, навторыевходыэлементовИ 11 12 и на входы блока 7 обмена. В исходном состоянин триггеры 9 и 10 установлены в нулевое положение и разрешено прохождение информации с информационных выходов 15, 16 UBM 1, 2 через элементы И 11, 12 н элемент ИЛИ 13 н на выход 19 системы, к которому подключаются приемники

557367 информации системы (на чертеже не показаны) и регистр 8 начального адреса. Первой командой каждого участка программы производится запись ее адреса в регистр 8 начального адреса. Ь

Таким образом, в регистре 8 начального адреса постоянно в течение всего времени работы HBN 1, 2 хранится начальный адрес текущего участка рабочей программы, Блоком 4 контроля осуществляется срав- 10 нение кодов выводимой информации.

Блок 3 синхронизации содержит задаю» ший н генератор (на чертеже не показан), определяющий рабочую частоту UBM 1,2.

Он обеспечивает синхронность временных 15 диаграмм машин и, следовательно, одновременное появление результатов вычислений на информационных выходах 15, 16 LIBN

1,2.

Рассмотрим .бопее подробно организацию 20 работы дубпировайных UBN 1,2 при возникновении неисправности в одной иэ них.

Возникшая неисправность приводит либо к несравнению результата вычислений в бпоке 4 контроля, либо к появлению .íà конт» ропьных выходах 17,18 сигнала неисправ- . ности. При первом несравнении результатов вычислений ипи появлении сигнала неисправности блоком 4 контроля фиксируется сбой и формируется сигнал возврата к началу участка и с выхода 20 блока 4 выдается на оба блока 5 и 6 прерывания программ.

Бпоками 5, 6 прерывания программ формируется команда возврата к началу участка программы, Адресной частью этой команды является содержимое регистра 8 начапьного адреса, поступающее в блоки 5, 6 прерывания программ с выхода 21 регистра 8.

Если во время вторичного выпопнения того же участка программы происходит повтор40 ная фиксация сбоя, то это классифицируется как неисправность одной иэ UBN 1, 2.

В этом случае блоком 4 контроля формируются управпяюшие сигналы, которыми с выходов 22 и 23 триггеры 9 и 0 устаЧ 4Ь навпивают в единичное состояние, откпючая с помощью элементов И 11, 12 информационные выходы 15, 16 UBN от выхода

19 системы. Этими же управляющими сит напами, поступающими на входы блоков 5, 50

6 прерывания программ, формируется команда перехода на диагностическую программу и отключается блок 4 контроля, Диагноетическая программа не должна охва тывагь массивы ОЗУ, явпяюшимися рабочиМ ми при решении задачи.

Система дубпированных цифровых вычиспитепьных машин (HBM), содержащая блок контроля, блок синхронизации, выходы которого соединены с синхрониэируюшими входами UBN, первый и второй блоки прерывания программы,. выходы которых соединены с управляющими входами LIBM, причем первые входы первого и второто блоков прерывания программ соединены с эапускаюшим входом системы, вторые входы первого и

Если схемой контроля фиксируется неисправность ОЗУ одной из LIBN, то блок 4 контроля не формирует команду перехода на диагностическую программу, поскольку> в этом случае однозначно определяется неисправная UBN. Исправная HBN в этом случае продолжает выполнение рабочей программы.

По реэупьтатам диагностической программы неисправная LIBN допустим UBM 1, выдает оператору сигнал отказа, а исправная UBM 2 управпяющим сигналом по выходу 24 устанавливает триггер 10 в нупевое состояние, подключая тем самым свои выход 16 к выходу 19 системы. После такого подкпючения ИВМ 2 переходит на выпопнение рабочей программы, адрес первой команды которой указан в регистре 8 начапьного адреса. UBM 1 в это время отключается и ремонтируется.

После восстановления LIBN 1 с пульта оператора по управляющему входу 26 системы выдается сигнал "Повторный пуск", по которому блоком 5 прерывания программ формируется команда, запускающая UBM 1 на подпрограмму начальной загрузки ОЗУ, Эта подпрограмма пересылает через блок обмена из ОЗУ UBM 2 в ОЗУ UBM 1 всю исходную информацию и информацию о состоянии HBM 2 на момент прерывания (содержимое регистров и отдельных триггеров).

Во время выполнения подпрограммы начальной загрузки памяти HBM 1 обеими

UBN осуществляется прием текущей информации. (на чертеже каналы приема информации не показаны).

По окончании подпрограммы начальной загрузки памяти UBN 1 обе UBM восстанавпивают одинаковые -состояния и переходят к выполнению рабочей программы.

Применение системы дубпированных LIBM при построении вычислительных систем ноэвопит увепичить время наработки иа отказ вычислительной системы, исключить влияние одиночных сбоев в отдепьных UBN на функционирование системы в цепом, оперативно фиксировать неисправности в аппаратуре отдепь ных UBM, осуществпять их поиск и восстановпение работоспособности без остановки всей системы.

Формула изобретения

557367

7 второго блоков прерывания программ соедн» пены с первым выходом блока контроля, первый и второй входы которого соединены с информационными выходами UBM, третий и четвертый входы блока контроля соединены с контрольными выходами UBN, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что с целью повышения надежности, система содержит регнстр начального адреса, первый и второй триеры, блок обмена, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, причем выход ре гистра .начального адреса соединен с тре- ° тьнми входами первого и второго блоков прерывания программ, четвертые входы первого и второго блоков прерывании программ щ соединены соответственно с первым и втоpbTh4 упр&влякяднмн входамн снстемы, ВтО» рой н третий выходы блока контроля соедннены с пятыми входами соответственно1первого и второго блоков прерывания программ щ и с первыми входами соответственно первого и второго триггеров, вторые входы которых соединены с управляюшими выходами UBM, выходы первого и второго тря, реров соединены с первыми входами corn ветственно первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока контроля, выходы первого и второго эле ментов И соединены через элемент ИЛИ с выходом системы и со входом регистра начального адреса, входы блока обмена соединены с информационными выходами БВМ, а выходы ««с кодовыми входами UBN.

Источники ннформации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство ¹ 209048, G 06 f 11/06, 1968.

2. A.âòîðñêoå свидетельство № 311272, Q 06 f 15/50, 1971.

3 Кузьмин И В н др Аппаратный контроль электронных вычислительных машин. М„энергия, 1974, с,. 21-24.

Составитель ф. Шагиахметов

Редактор И. Марховская Техред 3. фанта Корректор А. Гриценко

Заказ 848/59 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4