Устройство для реконфигурации многомашинного вычислительного комплекса

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для разработки отказоустойчивых многомашинных вычислительных комплексов, (МВК) используемых для приема и обработки поступающей из каналов связи (КС) информации. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет формирования управляющих сигналов реконфигурации приема. Устройство содержит каналы, регистр приоритета канала, блок элементов ИЛИ канала, три блока элементов И канала, элемент ИЛИ канала, схему сравнения канала, элемент НЕ канала, регистр адреса канала, счетчик канала, элемент И канала, элемент задержки последнего канала, блок элементов И первого канала, дешифратор 15, регистры номеров ЭВМ, группу блоков элементов И, элемент ИЛИ, блок элементов ИЛИ, группу схем сравнения, группу элементов ИЛИ, регистры конфигурации приема, блоки элементов И, схемы сравнения, элементы задержки, элементы ИЛИ, элемент задержки, блоки элементов И, блок элементов ИЛИ. Блоки и элементы, образующие блок приоритетов, обеспечивают хранение кодов состояния ЭВМ МВК и реконфигурацию резервных ЭВМ в случае их отказа, блоки и элементы, образующие блок анализа отказов, обеспечивают фиксацию конфигурации ЭВМ, принимающих информацию из КС, реконфигурацию прижимающих ЭВМ в случае их отказа и выработку сигналов управления блоком приоритетов, а также сигналов коммутации ЭВМ МВК и КС. 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике, может быть использовано для разpаботки отказоустойчивых многомашинных вычислительных комплексов (МВК), используемых для приема и обработки поступающей из каналов связи (КС) информации.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по сущности и техническому решению является устройство для реконфигурации МВК, содержащее блок приоритетов и блок анализа отказов.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности подключения к КС ЭВМ МВК, составляющих новую конфигурацию приема информации из КС, а также отсутствие возможности отключения от КС отказавших ЭВМ, входящих в прежнюю конфигурацию приема информации из КС.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет формирования управляющих сигналов реконфигурации приема.

На фиг. 1 приведена структурная схема блока приоритетов; на фиг. 2- структурная схема блока анализа отказов.

Устройство содержит каналы 1, регистр 2 приоритета канала, блок 3 элементов ИЛИ канала, блок 4 элементов И канала, кроме первого канала, блок 5 элементов И канала, кроме последнего канала, элемент ИЛИ 6 канала, схему 7 сравнения канала, элемент НЕ 8 канала, кроме последнего канала, блок 9 элементов И канала, регистр 10 адреса канала, счетчик 11 канала, элемент И 12 канала, элемент 13 задержки последнего канала, блок 14 элементов И первого канала, дешифратор 15, регистры 16 номеров ЭВМ, группу 17 блоков элементов И, элемент ИЛИ 18, блок 19 элементов ИЛИ, группу 20 схем сравнения, группу 21 элементов ИЛИ, регистры 22 и 23 конфигурации приема, блоки 24 и 25 элементов И, схемы 26 и 27 сравнения, элементы 28 и 29 задержки, элементы ИЛИ 30 - 33, элемент 34 задержки, блоки 35 и 36 элементов И, блок 37 элементов ИЛИ, вход 38 сброса устройства, вход 39 системного времени устройства, группу 40 выходов устройства, вход 41 приема приоритета устройства, группу 42 входов приоритетов ЭВМ устройства, группу 43 входов состояний ЭВМ устройства, группу 44 выходов номера подключаемой ЭВМ устройства, вход 45 запуска реконфигурации устройства, группу 46 выходов канала, группу 47 входов управления каналами устройства, группу 48 входов отказов ЭВМ устройства, группу 49 входов номера ЭВМ устройства, вход 50 приема номера ЭВМ устройства, группы 51 и 52 информационных входов устройства, входы 53 и 54 первоначальной установки конфигурации приема устройства, выход 55 подключения ЭВМ и КС устройства, выход 56 отключения ЭВМ от КС устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии регистры 2 и 10 каждого канала обнулены через вход сброса сигналом, поступившим по входу 38 устройства. Этим же сигналом все разряды счетчика 11 канала установлены в единичное состояние, что является условием блокировки поступления импульсов системного времени с входа 39 устройства через элемент И 12 канала на счетчик 11 канала. В регистрах 16 хранятся номера машин МВК (от 1 до n). Оператор МВК по группам входом 51 и 52 заносит в регистры 22 и 23 номера двух ЭВМ, которые составляют первоначальную конфигурацию приема информации из КС. Затем, поочередно выдавая управляющие сигналы на входы 53 и 54 устройства, оператор МВК осуществляет подключение ЭВМ, составляющих первоначальную конфигурацию приема, к КС (сигналом с выхода 55 устройства). При этом номер ЭВМ определяется номером соответствующего выхода дешифратора 15. Устройство готово к работе.

Возможны три режима работы устройства. В первом режиме (занесение кодов состояний ЭВМ) устройство работает следующим образом.

Каждая ЭВМ комплекса, за исключением неисправных, находящихся на профилактике и занятых приемом информации из КС, по группе входов 43 устройства присылает свой код состояния (номер ЭВМ и свой обобщенный приоритет). Одновременно код номера ЭВМ поступает по группе входов 49 на блок 19 элементов ИЛИ, а код обобщенного приоритета - по группе входов 42 устройства на схемы 7 сравнения каналов. Код номера ЭВМ сопровождается сигналом, который по входу 50 устройства через элементы ИЛИ 21 поступает на управляющие входы схем 20 сравнения. Если в устройстве не хранится код состояния ЭВМ, которая в данный момент присылает свой код состояния, то на выходе схем 20 сравнения сигнал не формируется. В случае совпадения номеров ЭВМ по одному из каналов соответствующая ему схема 20 сравнения, кроме последнего канала, через элементы ИЛИ 6 выдает сигнал на управляющие входы блоков 4 элементов И всех последующих каналов. Это обеспечивает сдвиг содержимого регистров 10 и 2, счетчика 11 этих каналов на один уровень выше. Выполнение этой операции предотвращает возможность одновременного хранения устройством кодов состояний одной и той же ЭВМ. Старый код состояния ЭВМ будет уничтожен за счет парафазного сдвига информации между каналами. По входу 41 устройства с задержкой по отношению к сигналу входа 50 (задержка обусловлена возможным сдвигом информации между каналами) подается сигнал. Он подается на управляющие входы схемы 7 сравнения каждого канала, на которые поступают, с одной стороны, обобщенные приоритеты, хранящиеся в каждом канале, и, с другой стороны, обобщенный приоритет записываемого кода состояния ЭВМ. Там, где этот код оказывается больше хранящегося в канале, схемы 7 сравнения выдают сигнал, который поступает на управляющий вход блока 5 элементов И своего канала, кроме последнего канала, и разрешает парафазное копирование содержимого регистров 10 и 2 и счетчика 11 канала через блок 3 элементов ИЛИ последующего канала на соответствующие регистры и счетчик этого последующего канала. Этот же сигнал через элемент НЕ 8 своего канала, кроме последнего канала, поступает на блокирующий вход блока 9 элементов И последующего канала, блокируя запись поступающего по группе 43 входов устройства нового кода состояния ЭВМ в данный канал. Кроме этого сигнал от схемы 7 сравнения поступает на управляющий вход блока 9 элементов И своего канала и при отсутствии блокировки производит запись нового кода состояния ЭВМ в регистры 10 и 2 и счетчик 11 своего канала. Динамический приоритет (содержимое счетчика 11 канала) изменяется путем подачи на счетчик 11 канала через элемент И 12 канала импульсов системного времени, поступающих по входу 39 устройства, которые уменьшают его содержимое (режим "вычитание"). При обнулении счетчика 11 канала счетчик формирует сигнал, который через элементы ИЛИ 6 каналов поступает на управляющие входы блоков 4 элементов И всех последующих каналов, разрешая тем самым копирование содержимого регистров 10 и 2 и счетчика 11 этих последующих каналов в соответствующие регистры предыдущих каналов. Таким образом, осуществляется парафазный сдвиг 2 информации между каналами вверх до уровня, где произошло обнуление счетчика 11 канала, что соответствует решению задачи на ЭВМ, номер которой записан в этом канале. В последнем канале сигнал на копирование информации в предыдущий канал через элемент 13 задержки последнего канала и через элемент ИЛИ 6 последнего канала производит обнуление содержимого регистров 10 и 2 и установку в единичное состояние всех разрядов счетчика 11 последнего канала. Такое же обнуление происходит и в случае, если ЭВМ, номер которой записан в регистре 10 последнего канала, завершила решение задачи (обнулился счетчик 11 последнего канала). При этом управляющий сигнал с выхода счетчика 11 канала через элемент ИЛИ 6 данного канала поступает на входы установки в нулевое состояние регистров 10 и 2 и в единичное состояние всех разрядов счетчика 11 данного канала. ЭВМ, завершившая решение задачи, присылает свой новый код состояния, соответствующий либо режиму ожидания (N_ЭВМ 11...1), либо запуску решения новой задачи (N_ЭВМ Стат.пр-т t_реш.).

Во втором режиме (реконфигурации резерва) устройство работает следующим образом.

В случае отказа одной из ЭВМ, решавшей функциональную задачу или находившейся в состоянии ожидания, сигнал отказа ЭВМ поступает на соответствующий номеру ЭВМ вход группы 48 отказов ЭВМ устройства и далее на блок 17 элементов И с таким же номером, разрешая считывание номера отказавшей ЭВМ из соответствующего регистра 16 номера ЭВМ, который через блок 19 элементов ИЛИ поступает на схемы 20 сравнения. С другой стороны, на схемы 20 сравнения поступают коды номеров ЭВМ из регистров 10 адреса соответствующих каналов. Этот же сигнал отказа ЭВМ через элементы ИЛИ 18 и 21 поступает на управляющий вход каждой схемы 20 сравнения. По этому сигналу схема 20 сравнения, имеющая на входах одинаковые коды, выдает сигнал на реконфигурацию резерва на вход 47 управления соответствующего канала и далее на элементы ИЛИ 6 данного и последующего каналов, что ведет к парафазному сдвигу информации между каналами, как было описано выше. Тем самым удаляется код состояния отказавшей ЭВМ. После восстановления ЭВМ присылает свой новый код состояния и устройство фиксирует его согласно первому режиму работы.

В третьем режиме (реконфигурации приема) устройство работает следующим образом.

В случае отказа одной из ЭВМ, осуществляющей прием информации из КС, сигнал отказа поступает по одному из входов 48 устройства. Считанный из соответствующего регистра 16 код номера отказавшей ЭВМ поступает через соответствующий блок 17 элементов И и блок 19 элементов ИЛИ на соответствующие входы схем 26 и 27 сравнения. На другие входы схем 26 и 27 сравнения подаются коды номеров ЭВМ, хранящиеся в соответствующих регистрах 22 и 23 конфигурации приема. На управляющие входы схем 26 и 27 сравнения через элемент ИЛИ 18 поступает сигнал отказа ЭВМ. В случае совпадения кодов номеров ЭВМ одна из схем сравнения выдает сигнал, который через элемент ИЛИ 30 поступает на выход 56 отключения ЭВМ от КС устройства.

Сигнал, выработанный одной из схем сравнения (26 или 27), через соответствующий элемент ИЛИ 31 или 32 поступает на управляющий вход соответствующего блока элементов И (35 или 36). Результатом выполнения перечисленных выше действий является выдача кода номера отказавшей ЭВМ через блок 37 элементов ИЛИ на входы дешифратора 15. Сигнал на соответствующем выходе дешифратора 15 в сочетании с выдачей сигнала по выходу 56 обеспечивает отключение от КС отказавшей ЭВМ.

Сигнал, выдаваемый элементом ИЛИ 30, одновременно поступает на вход элемента 34 задержки. Через время, достаточное для отключения отказавшей ЭВМ от КС, сигнал с выхода элемента 34 задержки выдается на вход 45 запуска реконфигурации устройства и через элемент ИЛИ 33 на вход 55 подключения ЭВМ к КС устройства. Сигналом запуска реконфигурации устройства, подаваемым на управляющий вход блока 14 элементов И первого канала, обеспечиваются парафазный сдвиг информации, характерный для первого режима работы устройства, а также выдача кода номера ЭВМ из регистра 10 первого канала через блок 37 элементов ИЛИ на вход дешифратора 15. Сигнал на соответствующем выходе дешифратора 15 в сочетании с сигналом на выходе 55 подключения ЭВМ и КС устройства обеспечивает подключение другой ЭВМ и КС вместо отказавшей. Одновременно с вышеописанными действиями осуществляется занесение кода номера подключаемой к КС ЭВМ по группе выходов 44 номера подключаемой ЭВМ через блок 24 или 25 элементов И в регистр 22 либо в 23 с помощью разрешающих сигналов, выдаваемых с выхода элемента 28 или 29 задержки . Таким образом, номер подключаемой к КС ЭВМ записывается в регистр 22 или 23 в зависимости от того, какая из ранее подключенных на прием ЭВМ отказала.

Реализация режима реконфигурации приема представляется возможной при выборе таких значений временных задержек (для элементов 28, 29, 34 задержки) и таких длительностей сигналов управления устройством, при которых обеспечивается выполнение всех вышеперечисленных действий.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕКОНФИГУРАЦИИ МНОГОМАШИННОГО ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА, содержащее блок анализа отказов и n каналов (где n - число ЭВМ в вычислительном комплексе), в каждом из которых содержится регистр приоритета, регистр адреса, схема сравнения, блок элементов ИЛИ, элементы И и ИЛИ и во всех каналах, кроме последнего, элементы НЕ и три блока элементов И, а в последнем канале - два блока элементов И и элемент задержки, причем в каждом из каналов первая группа входом схемы сравнения подключена к группе входом приоритетов ЭВМ, первый вход первого блока элементов И соединен с группой входом состояний ЭВМ, выход схемы сравнения подключен к второму входу первого блока элементов И своего канала и во всех каналах, кроме последнего, к первому входу второго блока элементов И своего канала и через элемент НЕ своего канала к третьему входу первого блока элементов И последующего канала, выход первого блока элементов И соединен с первым входом блока элементов ИЛИ своего канала, выход которого соединен с входами установки кода регистра приоритета, регистра адреса и счетчика своего канала, выход регистра адреса во всех каналах, кроме последнего, подключен к второму входу второго блока элементов И своего канала и, кроме первого и последнего каналов, - к первому входу третьего блока элементов И своего канала, выходы регистра приоритета и счетчика соединены с соответствующими входами второй группы входов схемы сравнения своего канала и во всех каналах, кроме последнего, - с вторым входом второго блока элементов И своего канала и, кроме первого и последнего каналов, - с первым входом третьего блока элементов И своего канала, выход элемента И подключен к счетному входу счетчика своего канала, вход системного времени устройства подключены к первому входу элемента И, выход второго блока элементов И последнего канала соединен с вторым входом блока элементов ИЛИ предыдущего канала, выход регистра адреса последнего канала подключен к первому входу второго блока элементов И своего канала, а в последнем канале выход регистра приоритета и счетчика подключен к первому входу второго блока элементов И своего канала, выход третьего блока элементов И, кроме первого и последнего каналов, подключен к второму входу блока элементов ИЛИ последующего канала, третий вход блока элементов ИЛИ, кроме первого и последнего каналов, соединен с выходом второго блока элементов И предыдущего канала, второй вход блока элементов ИЛИ последнего канала соединен с выходом второго блока элементов И предыдущего канала, вход сброса устройства подключен к входам сброса регистров адреса и приоритета и счетчика каждого канала, кроме последнего канала, а блок анализа отказов включает дешифратор, группу из n регистров номеров ЭВМ, первый и второй регистры конфигурации приема, группу из n - 2 схем сравнения, первую и вторую схемы сравнения, первый блок элементов ИЛИ, группу из n блоков элементов И, первый и второй блоки элементов И, группу из n - 2 элементов ИЛИ, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы задержки, причем выходы регистров номеров ЭВМ группы соединены с первыми входами соответствующих блоков элементов И группы, к вторым входам которых подключены соответствующие входы группы входов отказов ЭВМ устройства, выходы блоков элементов И группы соединены с соответствующими входами блока элементов ИЛИ, (n + 1)-й вход которого подключен к группе входов номера ЭВМ, а выход - к первым входам схем сравнения группы, к вторым входам которых подключены выходы соответствующих регистров адреса каналов, к управляющему входу каждой схемы сравнения подключен выход соответствующего элемента ИЛИ группы, выход каждой сземы сравнения подключен к первому входу элемента ИЛИ соответствующего канала, первый вход каждого элемента ИЛИ группы и управляющие входы первой и второй схем сравнения соединены с выходом первого элемента ИЛИ, входы которого соединены с соответствующими входами группы входов отказов ЭВМ устройства, второй вход каждого элемента ИЛИ группы соединен с входом приема номера ЭВМ устройства, выходы третьего блока элементов И первого канала подключен к первым входам первого и второго блоков элементов И, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго регистров конфигурации приема, выходы которых подключены соответственно к первым входам первой и второй схем сравнения, к вторым входам первого и второго регистров конфигурации приема подключены соответственно первая и вторая группы информационных входов устройства, вторые входы первой и второй схем сравнения подключены к выходу первого блока элементов ИЛИ, а выходы - соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выход первой схемы сравнения подключен через первый элемент задержки к второму входу первого блока элементов И, выход второй схемы сравнения через второй элемент задержки - к второму входу второго блока элементов И, второй вход третьего блока элементов И первого канала соединен с выходом регистра адреса первого канала, каждый выход дешифратора подключен к соответствующему входу ЭВМ, выход элемента ИЛИ каждого канала, кроме предпоследнего и последнего каналов, подключен к вторым входам третьего блока элементов И и элемента ИЛИ последующего канала, выход элемента ИЛИ предпоследнего канала соединен с вторым входом второго блока элементов И последнего канала и через элемент задержки последнего канала с вторым входом элемента ИЛИ последнего канала, первый выход счетчика каждого канала подключен к третьему входу элемента ИЛИ своего канала, второй выход - к второму входу элемента И своего канала, выход элемента ИЛИ последнего канала подключен к входу сброса регистров адреса и приоритета и счетчика своего канала, вход сброса устройства подключен к четвертому входу элемента ИЛИ последнего канала, а вход приема приоритета соединен с управляющим входом схемы сравнения каждого канала, отличающееся тем, что в него введены третий и четвертый блоки элементов И, второй блок элементов ИЛИ, третий, четвертый и пятый элементы ИЛИ и третий элемент задержки, причем выходы первой и второй схем сравнения подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого элементов ИЛИ, соединенных выходами с входами соответственно третьего и четвертого блоков элементов И, подключенных вторыми входами к выходам соответственно первого и второго регистров конфигурации приема, а выходами - соответственно к первому и второму входам второго блока элементов ИЛИ, связанного третьим входом с выходом третьего блока элементов И первого канала, а выходом - с входом дешифратора, вторые входы третьего и четвертого элементов ИЛИ подключены соответственно к первому и второму входам пятого элемента ИЛИ и являются соответственно первым и вторым входами первоначальной установки конфигурации приема устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом третьего элемента задержки и является выходом отключения ЭВМ от канала связи устройства, выход третьего элемента задержки объединен с третьим входом пятого элемента ИЛИ, с первым входом третьего блока элементов И первого канала, вс вторым входом элемента ИЛИ первого канала и является входом запуска реконфигурации устройства, выход пятого элемента ИЛИ является выходом подключения ЭВМ к каналу связи устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2