Устройство для управления реконфигурацией резервированной вычислительной системы

 

Сущность изобретения: устройство содержит: элементы И 34-42, элементы ИЛИ 43-48, регистр 20 готовности процессоров, регистры сдвига 55-59, генератор 30 тактовых импульсов, шифраторы согласования 49,50, группы элементов ИЛИ 31-33, счетчик 19 тактов, группы счетчиков 55, триггеры 51- 54, коммутатор 9, схему сравнения 11, дешифратор 60, элементы задержки 13-18. 3 ил,7 табл.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 06 F 11/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ;"(ФФ.Ы

Г1,-"-"" .г "., 1Т ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

: К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4, :(21) 4914343/24 . (22) 25.02,91, (46) 30.08.93. Бюл. N 32

:,(72) АЛО,Онуфрей, С.А.Бобонец, В,И.Нико-! лаев и И.Б.Шубинский (56) Патент Великобритании М 146648,, : кл. G 06 F 11/04, опублик. 1977.

Авторское свидетельство СССР

:М 1077070, кл. Н 05 К 10/00, 1984.

Изобретение относится к вычислитель; ной технике и может быть использовано при, построении отказоустойчивых многоп роцессорных вычислительных систем (ВС).

Цель изобретения — повышение достоверности контроля функционирования

1системы путем органиэации приоритетного

:,контроля наименее надежных процессо, ров.

На фиг,1 представлена схема резервированной вычислительной системы; на фиг.2 — схема устройства управления; на фиг,3 — временные диаграммы работы уст, ройства управления.

Резервированная ВС (фиг,1) содержит

;11, ..., 1m, 1„+1 рЕЗЕрВИруЕМЫЕ ПрОцЕССОрЫ, коммУтатоРы 21, ..., 2m вывода инфоРма-! ции, модули памяти 31, ..., З п, устройство 4 управления, первая группа 51, .„, 5m, 5п+1 информационных входов устройства уп равления, коммутаторы 61, ..., 6m ввода ин формации, первая группа 71, ..., 7m, 7 +1 и вторая группа 81..Д, 8п выходов устройства управления, коммутатор 9, выход 10 элемен„„Я „„1837296 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕКОНФИГУРАЦИЕЙ РЕЗЕРВИРОВАННОЙ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ (57) Сущность изобретения: устройство содержит: элементы И 34 — 42, элементы ИЛИ

43 — 48, регистр 20 готовности процессоров, регистры сдвига 56-59, генератор 30 тактовых импульсов, шифраторы согласования 49, 50, группы элементов ИЛИ 31 — ЗЗ, счетчик 19 тактов, группы счетчиков 55, триггеры 5154, коммутатор 9, схему сравнения t1, дешифратор 60, элементы задержки 13 — 18, 3 ил, / табл, тов третьей 33 группы ИЛИ, схему сравнения 11, выход 12 схемы сравнения.

Устройство управления (фиг.2) содержит первый 13, второй 14, третий 15, четвертый 16, пятый 17, шестой 18 элементы задержки, счетчик 19 тактов, регистр 20 roтОВНОСтИ ПрОцЕССОрОВ, ПЕрауЮ 211, .„, 21m, 21m+1, вторую 221, ..., 22m, 22m+1, третью

231 .„23, 23m+1 четвертую 241, ..., 24П,, пятую 251, ..., 25п, шестую 261, ..., 26m, седьмую 271...„ 27п, 27 +1, восьмую 281, ..., 28m, 28m+1, девятую 291...,, 29 а, 29, 2+1 группы элементов И, генератор 30 тактовых импульсов, первую 311, ..., 31m, 31m+1, вторую 321...Д 32п, третью 331, ..., 33m, 33m+1 группы элементов ИЛИ, первый

34, второй 35. третий 36, четвертый 37, пятый 38, шестой 39, седьмой 40, восьмой 41, девятый 42 элементы И, первый 43, второй

44, третий 45, четвертый 46, пятый 47, шестой

48 элементы ИЛИ, первый 49 и второй 50 шифраторы согласования, первый 51, второй 52, третий 53 и четвертый 54 триггеры, группу 551...„55п /2, 55 2+1 счетчиков, пер1837296 вый 56, второй 57, третий 58 и четвертый 59 регистры сдвига, дешифратор 60.

На временных диаграммах (фиг,3) обозначено: 61 — сигнал на выходе генератора

30, 62 — сигнал на выходе третьего 45 элемента ИЛИ, 63 — сигнал на выходе пятого 47 элемента ИЛИ, 64 — сигнал на выходе переполнения счетчика 19 тактов, 65 — сигнал на прямом выходе третьего 53 триггера, 66— сигнал на прямом выходе четвертого 54 триггера, 101, 10з, „„102ьз, 102ь1, 10zi+i, "., 10 -1, 10m+1 — сигналы управления коммутатором 9, 81, 82, 8з, ..., 82ьз, 8й-з, 8Й+, ..., 8m-з, 8m-1 — сигналы управления соответствующими коммутаторами ввода 2 и коммутаторами вывода 6 информации.

Общий принцип функционирования вычислительной системы состоит в следующем. Каждый резервируемый процессор через соответствующие коммутаторы ввода и вывода подключается к одному из модулей памяти. В исходном состоянии все процессоры исправны. Организован внешний контроль работы процессоров — в каждом такте назначается пара проверяемых процессоров, которые подключаются к одному модулю памяти и выполняют одни и те же инструкции над одинаковыми исходными данными, Результаты работы назначений пары процессоров сравниваются. Если произошло совпадение результатов работы проверяемых процессоров, то на следующий такт назначается новая пара процессоров. Если произошло несравнение результатов работы пары проверяемых процессоров, то на следующий такт для проверки назначается зта же пара процессоров. Если при повторном счете произошло совпадение результатов работы, то принимается решение, что в предыдущем такте произошел "сбой" и на следующий такт назначается новая пара процессоров.

Если при повторном счете опять произошло несравнение результатов работы пары проверяемых процессоров, принимается решение о неисправности одного иэ процессоров и на основе анализа работы процессоров в следующем такте выявляется неисп равный процессо р.

Выбор пары процессоров для внешнего контроля происходит с учетом надежности работы процессоров: для каждой пары параллельно работающих процессоров подсчитывается количество сбоев, при достижении числа сбоев заданного порога

К эа определенное количество L тактов работы В С, назначается приоритетный контроль той пары процессоров, число сбоев

55 которой первым достигло порогового значения.

Если ВС работает беэ сбоев, не превышен порог К за L тактов работы, то происходит последовательное (неприоритетное) назначение пар процессоров для внешнего контроля за цикл работы ВС, равный, в данном случае, (m/2+1) тактам, каждый процессор будет один раз проверен внешним контролем.

Если назначен приоритетный контроль, то выбранная пара процессоров назначается для внешнего контроля, через каждый такт работы ВС. в оставшихся тактах осуществляется последовательный контроль остальных пар процессоров. В приоритетном режиме за цикл работы ВС, равный, в данном случае, (m+2) тактам, выбранная пара процессоров будет проверена внешним контролем (m/2+2) раз, а остальные процессоры — один раз.

Приоритетный контроль может быть отменен, если в последующие LTBKT08 работы число сбоев ни для одной иэ пар процессоров не достигло порога К, В этом случае возобновится неприоритетный (последовательный) контроль, всех пар процессоров, Приоритетный контроль может быть назначен вновь или продолжен без его отмены с той же или любой другой парой процессоров, для которой число сбоев превысило порог К эа L тактов работы, При обнаружении неисправного процессора внешний контроль прекращается, неисправный процессор восстанавливается, а исправные m процессоров на это время подключаются к соответствующим m модулям памяти. Решение задачи продолжается беэ снижения производительности системы, контроль работоспособности системы осуществляется только встроенными средствами контроля процессоров, После восстановления отказавшего рроцессора, система вновь функционирует с резервным процессором и использованием внешнего контроля, Заданный уровень достоверности результатов работы системы обеспечивается выбором длительности такта в цикле контроля. Значение следует выбирать таким, чтобы в течение допустимого времени перерыва в работе отказавший процессор был локализован и перекоммутирован с резервным процессором.

Резервированная вычислительная система работает следующим образом. В исходном состоянии все процессоры 1>, ..., 1m, 1 +1исправны, во всех разрядах регистра 20 готовности процессоров записаны нули, триггеры 51, 52, 53, 54 находятся в единич1837296 ном состоянии, во всех разрядах счетчиков группы 55, счетчика 19, регистров 57, 58, 59 записаны нули, в регистре 56 записан код ,100...0. Сигналы высокого уровня с инверсных выходов регистра 20 разрешают про- 5 хождение через соответствующие элементы

И 231,..., 23m, 23щ+1 нд выходы 71 ..., 7m, 7 п+1 устройства управления сигналов пуска соответствующих процессоров от генератора

30, В каждом такте работы формируются 10 управляющие коды; код для подключения процессоров к модулям памяти (на выходе

8 устройства управления) и код для коммутации выходов пары параллельно работающих процессоров на входы схемы 11 15 сравнения (на выходе 10 устройства управления), Таким образом, осуществляется послеовательный (неприоритетный) контроль всех пар процессоров путем их поочеред- 20 ной параллельной работы и последующего сравнения результатов работы. Порядок назначения пар параллельно работающих роцессоров в режиме неприоритетного онтроля показан в табл.1, 25

Организация приоритетного контроля

ыбранной пары процессоров происходит ледующим образом: третий 53 триггер пееводится в нулевое состояние и высокий отенциал с инверсного выхода этого триг- 30 ера разрешает прохождение тактовых имульсов с выхода пятого 38 элемента И ерез шестой 39 элемент И на счетный вход етвертого 54 триггера, обеспечивая тем саым переключение триггера 54 в каждом 35 акте работы системы, Нулевое состояние риггера 54 обеспечивает контроль (паралельную работу) выбранной пары процессоов через каждый такт работы системы. диничное состояние триггера 54 обеспечи- 40 ает последовательный (поочередный) конроль остальных пар процессоров.

Режим приоритетного контроля может ачаться в любом такте контроля, но для пределенности и удобства описания при- 45 ем, что он начался в нечетном такте работы истемы. Помня о том, что данный режим ог начаться и в четном такте работы. Поядок назначения параллельно работаюих процессоров для неприоритетного 50 онтроля и приоритетного контроля пары роцессоров с номерами (2i-1, 21) показан абл.2.

Для приоритетного контроля выбираетя та пара процессоров, где число "сбоев" 55 остигло порога К за L тактов работы систеы. Выбор такой пары процессоров происодит следующим образом. Каждой паре араллельно работающих процессоров noq авлены в соответствие счетчик из группы

55 счетчиков. В каждом такте работы на выходах третьей группы 33 элементов ИЛИ формируется позиционный код для коммутации выходов контролируемой пары процессоров на входы схемы 11 сравнения.

Наличие высокого уровня на одном иэ выходов элементов ИЛИ 331, ...,33m, 33m+1 однозначно определяет номер пары процессоров, контролирующихся в данном такте. По разрешающему сигналу высокого уровня, подключенному к вторым входам элементов 29 И девятой группы и свидетельствующему о том, что в одном из процессоров контролируемой пары произошел

"сбой", позиционный код с выходов элементов ИЛ И 331, 33з,... 33п -1 через соответствующие элементы И 291, 292, ..., 29п!2, 29 2+1 поступает на соответствующие счетные входы счетчиков 551, 552,,", 55па, 5п/2+1

Содержимое счетчика. соответствующего паре процессоров, при параллельной работе которых произошел "сбой", увеличится на единицу, Подсчет числа "сбоев" s счетчиках группы 55 будет продолжаться до тех пор, пока какой-либо иэ счетчиков не выдаст сигнал переполнения, который свидетельствует о том, что число "сбоев" для соответствующей пары процессоров достигло критерия К, K = 2",п =-2, 3, 4, ..., разрядность счетчиков группы 55 выбирается в зависимости от заданного критерия К, Счетчик 19 реализует подсчет L тактов работы системы, на его счетный вход через четвертый

37, третий 36 и пятый 38 элементы И поступают тактовые импульсы от генератора 30.

L = 2", n = 2, 3, 4. „., разрядность счетчика

19 выбирается в зависимости от заданного критерия L, причем должно выполняться неравенство К < 1, Любой иэ сигналов переполнения с выходов счетчиков 55 группы поступает через пятый 47 элемент ИЛИ на вход установки в ноль счетчика 19 и через шестой 48 элемент

ИЛИ на входы установки в ноль счетчиков группы 55, а также на вход установки в ноль триггера 53. Это обеспечивает перевод названных счетчиков в исходное состояние и назначение режима приоритетного контроля, так как выполнен критерий — К "сбоев" за L тактов работы системы. Сигнал переполнения с выхода счетчика 19 поступает на входы установки в единичное состояние триггеров 53 и 54, а также через шестой элемент 48 ИЛИ на входы установки в ноль счетчиков группы 55, обеспечивая этим отмену приоритетного режима контроля при отсутствии К "сбоев" за L последующих тактов работы системы.

1837296

Для организации вычислений в ВС, в каждом такте работы на коммутаторы вывода 21, ..., 2m соответственно с выходов 81, ..., 8 устройства управления поступает управляющий код, определяющий порядок подключения процессоров к модуля памяти (см. табл.3). Низкий уровень на выходах 81...,, 8 означает подключение соответствующего процессора 1z, ..., 1, 1m+> к модулю памяти с номером, на единицу меньшим номера процессора. Процессор 11 всегда подключен к модулю памяти 31. Высокий уровень на выходах 8>, ..., Sm означает подключение соответствующего процессора к модулю памяти с номером, равным номеру процессора, за исключением процессора 1m+i который будет подключен в данном случае к модулю памяти 31.

В неприоритетном режиме управляющий код формируется в каждом такте работы во втором регистре 57 и через пятую группу 25 элементов И и через вторую группу 32 элементов ИЛИ поступает на выходы

8>, ..., Sm устройства управления. В исходном состоянии в регистре 57 записан код

0000...00, в следующем такте содержимое регистра 57 станет равным 1100.„00, в сле. дующем — 11110...00 и т,д. В течение(пз/2+1) тактов в регистр 57 будет записан код

1111...11. Запись двух единиц в регистр 57 осуществляется путем задержки тактового импульса пятым 17 элементом задержки на время, превышающее время длительности тактового импульса. Таким образом, на выходе 62 третьего 45 элемента ИЛИ (см. фиг.3) формируются два последовательных сигнала — тактовый импульс и задержанный тактовый импульс — и через элемент И 42 поступают на сдвиговые входы регистров 56 и 57. В исходное состояние регистр 57 переводится сигналом высокого уровня с выхода первого разряда регистра 56, поступающего на вход установки в ноль регистра 57.

Затем процесс заполнения единицами регистра 57 повторяется.

В приоритетном режиме — в нечетных тактах работы — управляющий код на выход

8 устройства управления поступает с четвертого регистра 59 через группу 24 элементов И и через группу 32 элементов ИЛИ, в четных тактах работы — с регистра 57 через группу 25 элементов И и через группу 32 элементов ИЛИ. Формирование управляющего кода в регистре 57 отличается (от неприоритетного режима) в данном случае тем, что формирование кода — запись двух единиц со сдвигом — осуществляется только в четных тактах работы системы, то есть код

1111...11 будет сформирован в регистре 57 за (m+2) тактов работы.

Поочередное считывание кода коммутации из регистров 57 и 59 обеспечивается переключением в каждом такте работы триггера 54, прямой и инверсный выходы которого подключены к вторым входам элементов И группы 25 и элементов И группы 24 соответственно, а также наличием сигнала высокого уровня на третьих входах элементов И групп 24 и 25, поступающего с прямого выхода первого 34 элемента И (все процессоры исправны).

Формирование управляющего кода в регистре 59 осуществляется по сигналу с выхода пятого 47 элемента ИЛИ, который, при наличии высокого уровня с прямого выхода второго 52 триггера, проходит через седьмой 40 элемент И и поступает на вход синхронизации регистра 59. По этому сигналу код с выходов группы 55 счетчиков, преобразуемый вторым 50 шифратором записывается в регистр 59. В соответствии с этим кодом в нечетных тактах работы будет организовано подключение выбранной пары процессоров к одному модулю памяти, Соответствие номеров счетчиков группы 55, в которых вырабатывается сигнал переполнения, кодов управления на входе и выходе шифратора 50 и номера выбранной пары процессоров представлено в табл,4.

После выполнения вычислений результаты с информационных выходов непроверяемых и одного из пары проверяемых процессоров через коммутаторы 2 вывода информации поступают на входы модулей 3 памяти и записываются в них.

Информация в модуль памяти считывается с того процессора, из пары проверяемых процессоров, который имеет младший номер (см. табл.5). Это достигается путем блокировки в каждом такте работы старшего no номеру процессора из пары проверяемых. Для этого код с выходов элементов

ИЛИ группы 33 поступает на вторые входы второй группы 22 элементов И, и, при разрешающем уровне на первых входах элементов 22, высокий уровень на выходе одного, определенного элемента 22 передается в соответствующую выходную шину 7 устройства управления.

Результаты вычислений с информационных выходов всех пддцессоров поступают также на информационные входы коммутаторов 9. С выхода 10 устройства управления на адресный вход коммутатора 9 в каждом такте работы поступает управляющий код, который разрешает коммутацию информационных выходов пары проверяемых процессоров на схемы схема 11 сравнения (табл,5).

1837296

В неприоритетном режиме этот код формируется в каждом такте работы в первом регистре 56 и через восьмую группу 28 элементов И и через третью группу 33 эле ментов ИЛИ поступает на выходы 10, ..., 10m, 10 +1 устройства управления, В каж-!!дом такте происходит прямой сдвиг (млад шие разряды переписываются в старшие) информации, записанной в регистре 56, на два разряда.

В исходном состоянии в регистре 56 записан код 1000...00. B следующем такте содержимое регистра 56 станет равным

0010...00, в следующем — 000010...0, и т.д. В течение (m/2+1) тактов в регистр 56 будет записан код 0000...01. Сдвиг на два разряда обеспечивается поступлением на сдвиго вый вход регистра 56 двух последовательных импульсов с выхода девятого 42 элемента И, В исходное состояние регистр

56 переводится при циклическом переносе единицы из (m+1)-го в 1-й разряд регистра

56, в данном случае сдвиг осуществляется на один разряд, т,к. низкий уровень сигнала с инверсного выхода последнего разряда регистра 57 поступает на второй вход пятого 38 элемента И и запрещает прохождение тактового импульса на пятый 17 элемент задержки и далее через элементы 45 ИЛИ и элемент 42 И на сдвиговый вход регистра

56.

В приоритетном режиме — в нечетных тактах работы — этот код на выход 10 устройства управления поступает с третьего регистра 58 через седьмую группу 27 элементов

И и через группу 33 элементов ИЛИ, в четных тактах работы — с регистра 56 через группу 28 элементов И и через группу 33 элементов ИЛИ. Формирование управляюl щего кода в регистре 56 отличается (от неприоритетного режима), в данном случае, ем, что формирование кода — сдвиг на два, разряда содержимого регистра 56 — осуществляется только в четных тактах работы ! системы.

Поочередное считывание управляющео кода из регистров 56 и 58 обеспечивается ереключением в каждом такте работы риггера 54, прямой и инверсный выходы оторого подключены к вторым входам элеентов И группы 28 и элементов И группы

7 соответственно.

Формирование управляющего кода в

1 егистре 58 осуществляется по сигналу с

ыхода седьмого 40 элемента И, поступаюего на вход синхронизации регистра 58. о этому сигналу код, сформированный на

ыходах 551, 55, ..., 55вд, 55!!д+! группы 55 четчиков(см. табл.4) записывается соответтвенно в 1, 3, .... m-1, m+1 разряды регистра

58, во 2, 4, „„m разряды регистра 58 записываются нули.

Выходная информация пары проверяемых процессоров сравнивается в схеме сравнения 11, на выходе которого при положительном результате сравнения вырабатывается сигнал низкого уровня. Этот сигнал поступает на входы дешифратора 60, на первый вход — с задержкой на два такта, на второй — с задержкой на один такт, на третий — без задержки. Дешифратор 60 на основе анализа сигналов на его входах вырабатывает соответствующий сигнал высокого уровня на одном из своих выходов (см. табл.6), При положительном результате сравнения — на всех выходах дешифратора 60 сигналы низкого уровня — устройство управления свою работу не изменяет, При несравнении результатов вычислений параллельно работающих процессоров с номерами 2i-1, 2!, на выходе схемы сравнения 11 вырабатывается сигнал выского уровня и поступает через элементы задержки на вход дешифратора 60. Б этом случае на 2-м или 3-м выходе дешифратора 60 вырабатывается сигнал высокого уровня, свидетельствующий о том, что произошел

"сбой". По этому сигналу, прошедшему через четвертый 46 элемент ИЛИ, на выходе (i-го) элемента И девятой 29 группы, соответствующего номеру пары проверяемых процессоров, выработается сигнал высокого уровня и поступит на счетный вход соответствующего (I-го) счетчика группы 55. Содержимое этого счетчика увеличится на единицу, т.е, происходит посчет "сбоев" в парах параллельно работающих процессоров.

В то же время, сигнал с выхода элемента

46 ИЛИ, пройдя через второй 44 элемент

ИЛИ, сбросит в нулевое состояние первый

51 триггер. Это обеспечит организацию повторного счета в следующем такте работы системы. Низкий уровень на прямом выходе триггера 51 запрещает прохождение тактового импульса от генератора 30 через четвертый 37 элемент И на сдвиговые входы регистров 56 и 57 и на счетный вход триггера

54. Таким образом, в следу!ощем такте работы для контроля будет назначена та же самая пара процессоров с номерами 2t-1, 2!.

Если в следующем такте работы происходит сравнение результатов работы контролируемых процессоров, то в предыдущем такте имел место однотактный "сбой" и со следующего такта возобновляется прежний режим работы ВС. Сигнал высокого уровня с инверсного выхода триггера 51, задержанный на длительность такта четвертым 16

1837296

10

40

55 элементом задержки, пройдя через второй

44 элемент ИЛИ, обеспечит переключение триггера 51 в исходное (единичное) состояние и. тем самым, возврат устройства управления к исходному режиму работы.

При повторном несравнении результатов (код на выходе дешифратора — "110") на четвертом выходе дешифратора 60 появится сигнал высокого уровня, который сбрасывает в нулевое состояние второй 52 триггер.

С этого момента "принимается" решение о неисправности одного из контролируемых процессоров и осуществляется его поиск в течение последующего такта работы. В последующем такте для параллельной работы будет назначена пара процессоров с номерами 2i, 2t+1, что обеспечивается прямым сдвигом информации на один разряд либо в регистрах 58, 59 — если отказ выявлен в паре процессоров, выбранной для приоритетного контроля, триггер 54 в нулевом состоянии, либо в регистрах 56, 57 — если отказ выявлен в любой другой паре процессоров, триггер 54 в единичном состоянии.

Сдвиг информации на один разряд обеспечивается наличием сигнала низкого уровня на третьем входе пятого 38 элемента

И, поступающего с прямого выхода триггера

52 и запрещающего прохождение тактового импульса через элемент 17 задержки, элемент 45 И и далее на входы прямого сдвига регистров 56, 57 или регистров 58, 59, Отсутствие тактовых импульсов на выходе элемента 38 И обеспечивает неизменность состояния триггера 54 во время выявления отказавшего процессора, т.к. эти импульсы не поступают на счетные входы счетчика 19 и триггеры 54. При выявлении отказавшего процессора запрещен также прием новой информации в регистры 58, 59, на входы синхронизации которых с седьмого 40 элемента И поступает сигнал низкого уровня.

Если при параллельной работе пары процессоров с номерами 2i, 2i+1 произошло сравнение результатов вычислений (код на входе дешифратора — "011"), то неисправным является (2l-1)-й процессор. На первом выходе дешифратора 60 вырабатывается сигнал высокого уровня по которому.осуществляется обратный сдвиг (старшие разряды переписываются в младшие) на один разряд в регистрах 56 и 58. По этому же сигналу, прошедшему через первый 43 элемент ИЛИ и задержанному шесты 18 элементом задержки на время, необходимое для обратного сдвига информации в регистрах 56, 58 будет сформирован разрешающий сигнал на первых входах элементов И первой 21группы. В зависимости от состояния триггера 54, скорректированный в регистрах 56 и 58 код поступит либо из регистра

56 через группу 28 элементов И, либо из регистра 58 через группу 27 элементов И на входы группы 33 элементов ИЛИ и далее через группу 2l элементов И и группу 31 элементов ИЛИ на информационные входы регистра 20 готовности процессоров. Таким образом, в (2i-1)-ом разряде регистра 20 готовности процессоров будет записана единица.

Если при параллельной работе пары процессоров с номерами 2l, 2i+1 произошло несравнение результатов вычислений (код на входе дешифратора — "111"), то неисправным считается 2i-й. процессор. На пятом выходе дешифратора 60 вырабатывается сигнал высокого уровня, по которому код (беэ обратного сдвига) иэ регистра 56 или регистра 58 будет переписан, как указано выше, в регистр 20 готовности процессоров, В данном случае единица будет записана в

2l-й разряд регистра 20 готовности процессоров.

На прямом выходе разряда, в котором записана единица, регистра готовности процессоров вырабатывается сигнал останова отказавшего процессора и поступает в соответствующую выходную шину группы

71, ..., 7п, 7®+1 выходов устройства управления. На инверсном выходе — сигнал низкого уровня запрещает прохождение через соответствующий элемент И группы 23 сигналов запуска от генератора 30 в соответствующую выходную шину группы 71, ..., 7m, 7m+1 выходов устройства управления. При наличии единицы в одном из разрядов регистра

20 готовности процессоров на прямом выходе первого 34 элемента И формируется сигнал низкого уровня, который поступает на первые входы элементов И группы 22 и запрещает прохождение сигналов блокировки записи на выходные шины группы 71, „., 7,„, 7m+> выходов устройства управления, Кроме того, сигнал низкого уровня с прямого выхода элемента 34 И запрещает прохождение информации через четвертую 24 и пятую 25 группы элементов И, запрещает прохождение тактовых импульсов через третий 36 элемент И, запрещая тем самым, изменение содержимого регистров сдвига. Сигнал высокого уровня с инверсного выхода элемента 34 И разрешает прохождение информации через шестую 26 группу элементов И, разрешает прохождение тактовых импульсов через второй 35 элемент И на установочный вход регистра 57.

Таким образом, происходит подготовка системы к работе с m-исправными процессорами. Начиная со следующего такта сис1837296

1тема будет продолжать функционировать с

m-исправными процессорами без проведения внешнего контроля. Функции остановленного процессора будет выполнять соседний, с номером на единицу большим, процессор. Контроль работоспособности процессоров будет осуществляться только внутренним контролем, Внутренним контролем отказ процессора фиксируется по сигналам, поступающим от имеющихся в каждом процессоре средств контроля. При этом с контрольного выхода одного из процессоров на соответствующий вход 5 устройства управления поступает сигнал высокого уровня, который пройдя через соответствующий элемент ИЛИ группы

31 устанавливает в единичное состояние соответствующий разряд регистра 20.

В этом случае, так же, как и при обнаружении отказа процессора внешним контролем, на отказавший процессор посылается сигнал останова, Происходит запрещение выработки сигналов запуска отказавшего процессора, сигналов блокировки записи выходной информации процессоров в пмять, запрещение изменения состояния регистров сдвига тактовыми импульсами, поступающими на первый вход элемента

36 И.

Кроме того, на выходах 8>, „., 8,п устройства управления вырабатывается код для коммутации m модулей памяти с m исправными процессорами. Этот код формируется первым шифратором 49 согласования {cM. табл.7), Высоким уровнем с инверсного выхода элемента 34 И через элемент 35 И пропускаются тактовые импульсы генератора 30, которы поступают на установочный вход регистра 57, обеспечивая перезапись в каждом такте кода с выходов шифратора 49 в регистр 57. Код из регистра 57 через группу 26 элементов ИЛИ поступает на выход в устройства управления.

Таким образом, осуществляется распределение m модулей памяти между m исправными процессорами, функционирование ВС с m процессорами продолжается без внешнего контроля процессоров, которые будут KoHTpoëèðoâýòücÿ только внутренним контролем.

В предлагаемом устройстве за 1 тактов работы ВС выявляется наименее надежная пара процессоров, после чего организуется ее приоритетный контроль — внешний контроль через каждый такт работы системы, чем обеспечивается достижение цели изо бретения, Формула изобретения

Устройство для управления реконфигу рацией резервированной вычислительной

55 системы, содержащее первый — девятый элементы И, первый — третий элементы

ИЛИ, регистр готовности процессоров и первый-четвертый регистры сдвига, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в устройство введены генератор тактовых импульсов, первый и второй шифраторы согласования, перваятретья группы элементов ИЛИ, перваятретья группы элементов И, счетчик тактов, группа счетчиков, четвертый-шестой элементы ИЛИ, четыре триггера, коммутатор, схема сравнения, дешифратор и шесть элементов задержки, группа входов первого шифратора согласования и первые входы элементов ИЛИ первой группы подключены к соответствующим входам первой группы информационных входов устройства, а группа выходов — к информационным входам второго регистра сдвига, вход сброса которого подключен к выходу первого разряда первого регистра сдвига, вход синхронизации второго регистра сдвига соединен с выходом второго элемента И, вторые входы элементов ИЛИ первой группы подключены к соответствующим выходам элементов И первой группы, выходы элементов ИЛИ первой группы подключены к группе информационных входов регистра готовности, группа прямых выходов которого подключена к соответствующим выходам первой группы выходов устройства, а группа инверсных выходов — к первым входам соответствующих элементов И третьей группы и к входам первого элемента И, инверсный выход которого соединен с первым входом второго элемента И, а прямой выход — с первым входом третьего элемента И и входами первыми элементов И второй группы, выходы элементов И второй и третьей групп подключены к соответствующим выходам первой группы выходов устройства, выход генератора тактовых импульсов подсоединен к вторым входам элементов И третьей группы, вторая группа информационных входов устройства, служащая для подключения к выходным информационным шинам процессоров вычислительной системы, соединена с первой и второй группами информационных входов коммутатора, подключаемого первым и вторым выходами к первому и второму входам соответственно схемы сравнения, выход которой подсоединен к входам первого и второго элементов задержки и к первому входу дешифратора, выход первого элемента задержки подключен к входу третьего элемента задержки, а выходы второго и третьего элементов задержки соединены с вторым и третьим входами соответственно дешифратора, первый и пятый выходы кото1837296

16 рого подключены к входам первого элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом шестого элемента задержки, выход которого подключен к первым входам элементов И первой группы, второй и третий выходы дешифратора подключены K входам четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первым входам элементов И девятой группы и к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента задержки, а выход — к счетному входу первого триггера, инверсный и прямой выходы которого подключены соответственно к входу четвертого элемента задержки и первому входу четвертого элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход — к вторым входам второго и третьего элементов И; четвертый выход дешифратора соединен со счетным входом второго триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу восьмого элемента И, а прямой выход — к первым входам пятого и седьмого элементов И, выход которого соединен с входами синхронизации третьего и четвертого регистра сдвигов, первый вход управления сдвигом третьего регистра сдвига соединен с входом управления сдвига четвертого регистра сдвига и выходом восьмого элемента И, второй вход управления сдвига третьего регистра сдвига соединен с первым входом управления сдвига первого регистра сдвига и первым выходом дешифратора, группа выходов третьего регистра сдвига подключена к первым входам соответствующих элементов И седьмой группы, выходы которых подключены к первым входам соответствующих элементов ИЛИ третьей группы, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих элементов И восьмой группы, а выходы — к вторым входам соответствующих элементов

И первой и второй групп и к адресному входу коммутатора, выходы нечетных элементов ИЛИ третьей группы элементов

ИЛИ подключены к вторым входам элементов И девятой группы, выходы которых подключены к счетным входам соответствующих счетчиков группы, входы сброса которых соединены с выходом шестого элемента

ИЛИ, а выходы переполнения счетчиков группы подключены к группе входов пятого элемента ИЛИ, к группе нечетных информационных входов третьего регистра сдвига и к группе входов второго шифратора согла5

ЗО

55 сования, группа выходов которого подключена к группе информационных входов четвертого регистра сдвига, группа выходов которого подключена к первым входам соответствующих элементов И четвертой группы, выход пятого элемента ИЛИ подключен к первому входу шестого элемента ИЛИ, второму входу седьмого элемента И, входу сброса третьего триггера и входу сброса счетчика тактов, выходы переполнения которого соединен с вторым входом шестого элемента ИЛИ и входами установки в единичное состояние третьего и четвертого триггеров, инверсный выход третьего триггера подключен к первому входу шестого элемента И, выход которого соединен со счетным входом четвертого триггера, ин версный выход которого подключен к вторым входам элементов И четвертой и седьмой групп и к второму входу восьмого элемента

И, а прямой выход — к первым входам элементов И пятой и восьмой групп и к первому, входу девятого элемента И, выход которогб соединен с входом управления сдвигом второго регистра сдвига и вторым входом управления сдвигом первого регистра сдвига, группа выходов которого подключена к вторым входам соответствующих элементов И восьмой группы, группа выходов второго регистра сдвига подключена к вторым входам соответствующих элементов И пятой группы и первым входам соответствующих элементов И шестой группы, вторые входы элементов И шестой группы соединены с инверсным выходом первого элемента И, прямой выход которого соединен с третьими входами элементов И четвертой и пятой групп, выходы элементов И четвертой, пятой и шестой групп подключены к входам соответствующих элементов ИЛИ второй группы, выходы которых подключенык первой группе управляющих выходов устройства, инверсный выход старшего разряда второго регистра сдвига подключен к второму входу пятого элемента И, третий вход которого соединен с выходом третьего элемента И и с первым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, счетным входом счетчика тактов и вторым входом шестого элемента И, выход третьего элемента

ИЛИ подключен к второму входу девятого элемента И и третьему входу восьмого элемента И, а выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами элементов И первой группы.

1837296

Таблица 1

Значение Значение триггера триггера

Номер такта

Номер пары процессора, работаю" щих параллельно в данном такте

53 54

2

1,2

3,4

5,6

+ 1

21 — 1, 2i

2i+ 1, 2i+ 2

m/2

m/2+1 н- 1, m+ 1, Таблица 2

Номер такта

Значение Значение Номер пары процессоров, работриггера триггера таюцих параллельно в данном

53 54 такте пн-1

m+2

2

4

2i-2

2i-1

2i

2i+1

2 i+2

2i+3

О

О

0

О

0

О

О

О

О

О

1

1

1

О

О

2i

1, 2

2i

3, 4

2i

2i

2i

2i—

2i +

2i

m-1

2i— н+2, 1, 2i

1, 2i

1, 2i

3, 21 - 2

1, 2i

1, 2i

1, 2i

1, 2i+2

1, 2i

1837296

СЧ

° + л

CV о

z о с х

БГ

СЧ

С 4 С 4

+ л

СЧ °

Я .Э

Щ С о щ

e a

Щ Щ

Щ! е

° Л ю °

hЯЯ оо

the оо

° ° °

° т т

° ° ° оо

° Л "4

СЧ СЧ оо

СЧ СЧ

° °

I I л л

СЧ СЧ

° a тл

Са СЧ

l

I

1

I

I

1

1

1

I

I

3

)

I

I !

1

f

1

Ш

fg а о

1cg

CL

z э

Э х о

):тт .

2i

cg

z о с б т °

° °

° °

С 1 С 1

СЧ СЧ т °

° ° °

° ° оо оо оо оо оо

° ° °

° ° °

° ° ° оо ооо оо оо

1 ° Л о о о

1 °

° °

° ° °

° ° °

° ° ° оо оо

I

I СЧ оо о !

I а о

I1

° » оо у о

1Э

3 Щ

o Y

ЯС У оо о!

ji

C

Р) ае

L Ф

СЧ

° Я

Х1

Се ! !

Щ!

I-

1

I а

1 !

1

1

I

1 !

l

1 !

I

I !

l

I

1

I

I

I

I

1

I

1

1

l

l

I

I

I

I

1

1

l

1

1

I

t !

1

I

I

1

3 б

Ю и о ох* ф М

О Я Э ощс

Э 1 O3g

0!О а

Q. Щ 35

1: Ф 1:

I

I т

1

I ° !

I °

3 °

1 ° а !

I т»

l т

° I »

- а

° )

I ч

X I

fg 4

CL 3 т о о

O I

Q 3 т"Т I о

Q. I

1 1

I . I

I ! Я

1 т

Я !

I СЧ !

I 8f

I СЪ

1

3 °

I ° л

I nl

° »

1 Л

1 СЧ

I CV

I ° Л

К 1 С 4

z

Э 1

С I Л и СЧ

Щ I а 1 с

:)) I °

Щ 1 и I .4

1- о

)Z I С) о а r

3- е сЧ о

» х

2i

Э

fg

Я

Ф

c»т, о

1:

° с

3Ц

fg

)5

Э с

) о

cg а

Э

X о

СО л

Ю

1i о х

OО

СЧ О

I т °

С Ъ тС

° л л.л

СЧ СЧ СЧ

I I I

° Л ° Л4

CV СЧ СЧ

СЧ СЧ СЧ

I I I

° ллл

СЧ СЧ СЧ

С ) ° ) сЧ cq cq т- С 4 СЧ о о о ооо ооо о о о о о о о о ооI л

° ° ° СЧ

° ° ° ° ° °

° Ф

1 +

° ° Я Я

° °

° ° ° °

° °

° °

° ° ° °

° °

° ° о °

I

1 и о

I Cb.1.. О

I ...OI ....З О а Э 3 Щ =Г! 3..co

I 1 1

) cgI

I-1

I

I О

Ш Щ а .)а 43 с z

C Я а э

L $ э х

С;(й о— х

Да и

m o

YO

Щ Xm

Х 7 сХ Э

I Я

1 ч

1

СЧ

l

1 р Е

1 Я

3 ° !

I ° Л

I

1 т

1 Л

1 СЧ

1 СЧ

I т4

I С 3

1 С )

I +

I c4

) °

I

С1

СЧ

3 °

3

1 +

I C4

Я

1 СЧ

3 Я

1

I т»

I +

1 ° л

СЧ -Ф тО в е в т- тт) ))) о о о о.о о о о о о о о

° ° °

° ° °

° ° ° ооо ооо ооо ооо

° ° °

° ° °

° ° т ооооооо о о ооо

° ° °

° ° т

° ° ° о о о ооо

° ° °

° ° °

° ° т ооо о оо

° СЧ С 1

I +

° 4 Л

° ° СЧ СЧ т

° ° ч л

° В

° ЬЯ

22.

Табли ца 5

1837296

Выходы 10,... 10 управления устройства

1 23 . ° . 2i 1 2i 2i+1 ... m-1m

1 2 3 ... О.. О О

000 ... О О О

О О О 1, 2

О О О 3, 4

2i-1

2i+1

0 О О ... 1 6 О

О О О ... О . О 1

О О О 2i 1, 2i

О О О 2i+1, 2i+2

m-1 я+1

О О О ... 0 О О

0 О О ° ° . О О

1 О О п1, и

О 0 1 m+1, 1

Та блица 6

Входы дешиФ- Выходы дешиФратора Примечания ратора

1 2 . 3 ч 5

3 2 1

О О 0 О О

О 0 0 О О - He используются

0 0 0 0 0

0 1

1 0 0 О 0 - Иесравнение в двух тактах из трех (выявление отказавшего процессора) - несравнение в одном такте

"сбой"

1 1 0

0 0 О 1 0

- несравнение в двух тактах подряд (Факт отказа одного из процессоров) 1 1 1

0 О 0 0

- несравнение в 3-х тактах из

3-х (выявление отказавшего. процессора) Т абли ца 2

tt процессора, от которого и-разрядный код на выходах пришел сигнал неисправности шиФратора 49

t 1 1.. ° 1 0

1 1 1...1

m и+ 1

0 0 О

0 О 1

0 О

1 0 0

1 0 1

1 О 1

3

0 1 0 0 0

0 О 1 0 О

О О 1 О 0

1Ж процессоров, подключаемых к блоку сравнеm+1 ния

О О О...О О

1 0 0...0 О

1 1 0...0 0

Р процессора, с которого считывается инФормация в модуль памяти

1837296

1837296

Ъ

Ч.

1837296 м м в и м м w ю м м

%ю O

%

Ъ) ° °

° °

° °

3 с ф 4

° °

° °

° °

4. ю 1

E Е

У ю

ev и И1 е аэ i i + ° 1

Е Е со сю CO

o4 W e4, > «,<, М О сэ а

Составитель А. Онуфрей

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор

Корректор С Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2866 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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