Устройство для синхронизации двух-процессорной системы обработкиданных

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЗЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 190979 {21) 2823999/18-24:(1Ж с присоединением заявим Ио

G 06 F 15/16 G 06 F 1/04

Государстеенный комитет

СССР. по дедам изобретений я открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3006.81. Ьюлле<+< 24 (53) УДК 681. 14 (088. 8) Дата ©@ублнкеванняьпнсаннв 3006,81 (72) Авторы изобретения

Н.Е.Алексащина и В.Ю.Макаров (73) Заявитель

f t3(J „"(/

I ! (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ ДВУХПРОЦЕССОРНОЙ

СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Иэобретенйе относится к вычислительной технике и может быть испольэовано в многопроцессорных системах обработки данных.

Известны устройства для синхронизации многопроцессорных систем обработки данных, содержащих процессоры, блок управления конфигураций, генераторы синхронизации, генераторы часов астрономического времени, блоки переключения генераторов, блокй фор« мирования синхросигналов, блоки часов астрономического времени.. Система работает в синхронном режиме, gcпользуя в качестве задающего генера- .!5 тора синхросигналов генератор синхро-. сигналов одного из процессоров. Для обеспечения ремонта вьваедшего из строя процессора, чей генератор ис- . йользуется как задающий генератор 20 системы, предусматривается возмож-. ность подключения в качестве задающего генератора системы генератора синхросигналов одного из исправных процессоров (1). 25

Недостаток этих устройств состо ит в больших аппаратурных затратах, так как система использует раздельное переключение генераторов сиихрьнизации и генераторов часов. 30

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является: устройство для синхронизации двух-, процессорной. системы обработки данныи, содержащей первый .процессор, второй процессор, блок переключения конфигураций, генератор синхросигналов первого процессора, генератор синхросигналов второго процессора, генератор часов первого процессора, генератор часов второго процессора, блок переключения генераторов синхронизации первого процессора, блок переключения генераторов синхронизации второго процессора, блок переключения генераторов часов первого процессора, блок переключения генераторов часов второго процессора; блок формирования синхросигналов первого процессора, блок формирования синхрасигналов второго процессора, блок часов первого процессора, блок чаоба второго процессора, блок синхронизации генераторов, причем. выход генератора синхросигналов каждого процессора соединен со входом блока переклвчейия генераторов синхрони-. зации первого процессора и со входсва блока переключения генераторов синхронизаций второго процессора, выход

842825 генератора часов каждого процессора

СОЕДИНЕН СО ВХОДОМ бЛОКа ПЕрЕКлЮЧЕния. генераторов часов первого процессора и со входом блока переключения генераторов часов второго процессора, выходы блока переключения конфигураций соединены со входами блока пере-! ключения генераторов синхронизации каждого процессора и со входаМИ бло,ка переключения генераторов часов каждого процессора, выходы блока синхронизации генераторов соединены со входами блока переключения генераторов синхронизации каждого процессора и со входами блока переключения генераторов часов каждого процессора, выход блока переключения генераторов синхронизации каждого процессора соединен со входом блока формирования синхросигналов данного процессора, выход блока формирования синхросигналов каждого процессора соединен со входом блока часов данного процессора и с данным процессором, выход блока переключения генераторов часов каждого процессора соедиьен со вторым входом блока часов данного процессора, выход блока часов каждого процессора соединен с данным процессором.

При необходимости отключения питания на процессоре, генератор синхронизации и генератор .часов которого являются задающими генераторами системы, блок переключения конфигураций вырабатывает сигнал, определяющий новую конфигурацию генераторов, Сигнал конфигурации поступает в блоки переключения генераторов синхронизации и генераторов часов каждого процессора, где при наличии разрешающего сигнала от блоха синхронизации генераторов, новая конфигурация вызывает переключение генераторов (2) .

Недостатком этой многопроцессорной системы является большой объем оборудования, что обусловлено необходимостью наличия схемы синхронизации, определяющей момент переключения, а также использование блока переключения генераторов синхросигналов и блока переключения генераторов часов, выполняющих сходные функции.

Цель изобретения — сокращение объема оборудования многопроцессорной систеваа путем создания одйого универсального блока для переключения генераторов часов и синхросигна. лов без использования схемы синхронизации момента переключения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем блок переключения конфигураций и два блока синхронизации, каждый из которых включает генератор часов, узел переключения генераторов, сое. диненный первым входом с выходом генератора синхросигналов, а пер4

5 вым выходом — со входом узла формирования синхросерий, выход которого соединен с первым входом узла пересчета и первым выходом синхронизации соответствующей группы выходов устройства, а первый выход узла пересчета является вторым выходом синхронизации той же самой группы выходов устройства, причем второй вход узла переключения генераторов одного блока Синхронизации подключен к генера О тору синхросигналов другого блока синхронизации, а первый и второй выходы блока переключения конфигураций соединены соответственно с третьими входами узлов переключения генераторов первого и второго блоков синхронизации, вторые вход и выход узла пересчета каждого блока синхросигналов подключены соответственно ко второму выходу и четвертому входу узла переключения генераторов того же блока синхронизации, пятым входом соединенного с третьим выходом блока переключения конфигураций, шестым и седьмым - соответственно со вторым входом узла формирования синхросерий и выходом генератора часов того же самого блока синхронизации, а восьмым входом — с выходом генератора часов другого блока синхронизации.

Зр Узел переключения генераторов содержит первый элемент И, входы которого соединены соответственно с пятым, шестым и четвертым входами узла, элемент задержки, подключенный вхо- .

35 дом к пятОму вхОду уэлар а выходом к первым входам триггера подключения своего процессора, триггера подключения другого процессора и триггера ввода конфигураций и через элемент

HE к первому входу второго элемента

И, вторым входом и выходом соединенного соответственно .с выходом пер- . вого элемента И и вторым входом триггера ввода конфигурации, выход которого подключен к первым входам третье45 го-шестого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым, вторым, седьмым и восьваим входами узла, первый и второй элементы ИЛИ, выходы которых являются

Я соответственно первым и вторым выходами узла„ а первые и вторые входысоединены соответственно с выходами третьего-.шестого элементов И, н элементов И-НЕ, входом соединенный с третьим входом узла,.инверсным входом - со вторым входом триггера подключения своего процессора, выход которого подключен к третьим входам третьего и пятого элементов И, а прямым выходом - со вторым входом

40 триггера подключения другого процессора, выход которого подключен к . третьим входам четвертого и шестого элементов И.

На фиг.1 приведено устройство, 45 блок-схема;. на фиг.2 — функциональ5

842825 бб

65 ная схема узла переключения генераторов; на фиг.3 - временная диаграмма работы блока переключения генераторов.

Устройство содержит (фиг.1) блоки 1 и 2 синхронизации первого и второго процессора, блок 3 управле« ния конфигурацией, генераторы 4 и 5 синхросигналов блоков 1 и 2, гейераторц 6 и 7 часов блоков 1 и 2, узлы 8 и 9 переключения генераторов блоков 1 и 2, узлы 10 и 11 формирования синхросерий блоков 1 и 2, узлы

12 и 13 пересчета блоков 1 и 2, выходные шины 14 и 15 генераторов 4 и

5.синхросигналов, выходные шины Хб и

17 генераторов 6 и 7 часов, вйходная шина 18 сигнала конфигурации и первый выход блока 3, вьцсодная шина

19 сигнала -установки конфигурации и третйй выход блока 3, выходные шины 20 и 21 сигналов конца такта синхронизации процессов (вторые выходы) узлов10 и ll выходные шины

22 и 23 сигнала конца пересчета часов процессоров (первые выходы) узлов 12 и 13,, выходные шины .24 и

25 сигналов синхронизации (первые. выходы) узлов 8 и 9, выходные шивы

26 и 27 сигналов пересчета часов (вторые выходы) узлов 8 и .9.

Узлы З.-и 9 подключении генераторов содержат (Фиг.2) элемент 28 задержки, первый элемечт H 29, эле" мент НЕ 30„ второй элемент Й 31, элемент И ЙЕ 32, триггер 33 ввода конфигурации, триггер 34 подключения генераторов своего процессора, триггер 35 подключения генераторов другого процессора, третий-шестой элементы И 36-39, элементы ИЛИ 40 и 41, шина 42 сигнала разрешения ввода конфигурации, шина 43 задержанного сигнала установки конфигурации, шина 44 сигнала блокировки генераторов 44.

Сигналы 42, 44, .показанные на фиг.3 представляют собой сигиалы блока. переключения генераторов второго процессора. Укаэанные сигналы соответствуют сигналам 42., 44, приведенным на фиг.2

Блок 3 может представлять собой, например, кнопочный переключатель для формирования сигнала установки конфигурации и 3-х позиционный пере ключатель с положениями Процессор

1, Процессор 2, Местное .

Генераторы 4, 5 синхросигналов и генераторы б, 7 часов представляют собой стандартныв кварцевые генераторы °

Узлы 10 и 11 представляют собой стандартные узлы с типовыми функциональными.возможностями,-в которыя из последовательностей, выдающих. сигналы на шинах 24, 25, вырабатывается несколько серий,синхроимпульсов, сдвинутых между собой на равные части такта. Сигналы окончания такта синхронизации, выдаваемые на шины 20, 21 являются последними сериями такта.

Узлы 12., 13 представляют собой счетчики, пересчитывающие содержимое регистра часов длиной в 51 разряд, по частям в,течение нескольких тактов.

Устройство. работает следующим образом.

Сигналы с блока 3 поступают на узлы В, 9, позволяют производить переключение пар.генераторов 4, 6 и 5, 7. Выбор необходимой пары генераторов осуществляется с помощью сигнала на шине 18, а момент их

15 подключения определяется сигналом на шине 19. Переключение генераторов, сиихросигналов должно производиться после окончания машинного такта, так как в случае, возможны зО нарушения вычислительного процесса в системе из-за потери части машинно го такта.. Узлы 10, 11 выдают сигналы конца такта синхронизации на шинах

20, 21, причем в обоих узлах зти сигналы не совпадают по времени.

Узлы 12, 13 также вырабатывают сигналы конца пересчета на шинах 22, 23, ве совпадающие по времени (фиг.З) .

Эти сигналы совместно с сигналом на шине 19 поступают в узел 8 на

39 входы элемента 29, на выходе 42 которого появляется сигнал. Аналогично в.узле 9 Формируется сигнал на выходе

42 . Максимальный временной сдвиг между сигналами на выходах 42, 42

35 равен периоду пересчета часов.

Сигнал на выходе 42 и единичный уровень с элемента HE 30 образуют конъюнкцию на эпементе И 31, которая поступает на вход триггера

4О 33.триггер устанавливается в нуль, запирая элементы И 36-39, в результате чего импульсы генераторов не проходят на выходы узлов 8, 9 и не поступают в устройства первого про45 цессора (Пр..l). Аналогично во втором процессоре (Hp. 2),происходит блокировка импульсов, выдаваемых в узлы

10-13. Таким образом, блокировка в обоих процессорах происходит в раз Н) ные моменты времени, определяемые сигналами на выходах элементов И

29 узлов 8 и 9 (на Фиг.3 это време-, на и ).

Ийициация работы системы от вы55,бранной пары генераторов происходит одновременно в обоих процессорах, что приводйт к их дальнейшей синхронной работе. Сигнал на шине 19, задержанный на время, большее такта часов.с помощью элемента 28 задержки, поступает одновременно на входы триггера 33 и иа входы синхронизации триггеров 34, 35 обоих процессоров.

Одновременность прихода этих сигналов также регулируется с помощью элемента 28 задержки. tIepee pec в

842825 единичное состояние триггера 33 совпадает с приемом новой конфигурации на триггере 34, 35, выходные сигналы которых, поступая на элементы И 3639, разрешают прохождение сигналов той или другой пары генераторов через элементы ИЛИ 40, 41 на выходные .шины 24, 26.. Для предотвращения наличия запрещенной комбинации на входах триггера 33 в момент времени tg предусматривается блокировка R-входа ат сигнала на выходе 43 через элементы НЕ 30 и И 31.

Таким образом, устройство обеспечивает сокращение объема оборудования за счет использования универсального блока переключения генераторов беэ применения дополнительной схемы синхронизации для определения момента переключения. Наряду с этим использование данного устройства позволяет сохранить непрерывность вычислительного процесса в системе в момент переключения генераторов, не требуя перегрузки системы, что является его дополнительным преимуществом по сравнению с известным устройством.

Формула изобретения

Устройство для синхронизации двухпроцессорной системы обработки данных, содержащее блок переключения конфигураций и два блока синхронизации, каждый иэ которых включает генератор часов, узел переключения генераторов, соединенный первым входом с выходом генератора синхросигйалов, а первым выходом - со входом узла формирования синхросерий, выход которого соединен с первым входом узла пересчета и первым выходом синхронизации соответствующей группы выходов устройства, а первый выход узла пересчета является вторым выходом синхронизации той же самой группы выходов устройства, причем второй вход узла переключения генераторов одного блока синхронизации подключен к генератору синхросигналов другого блока синхронизации, а первый и второй выходы блока переключения конфигураций соединены соответственно с третьими входами узлов переключения генераторов первого и второго блоков синхронизации, о т л и ч а.ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения объема оборудоваИсточники информации, принятые so внимание при экспертизе, 1. Патент ПНР М 81689, .кл, G 06 Р 15/16, опублик,1976.

2. Патент США 9 4021784., кл. 340-172.5, опублик.1977 (прото- тип) .

1О

45 ния, вторые вход и выход узла пересчета каждого блока синхросигналов подключены соответственно ко второму выходу и четвертому входу узла переключения генераторов того же блока синхронизации, пятым входом соединенного с третьим выходом блока переключения конфигураций, шестым и седьмым - соответственно со вторым выходом узла формирования синхросерий и выходом генератора часов того же самого блока синхронизации, а восьмым входом — c выходом генератора часов другого блока синхронизации. . 2. Устройство по п.i, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что узел переключения генераторов содержит первый элемент И, входы которого соединены.соответственно с пятым, шестым и четвертым входами узла, элемент задержки, подключенный входом к пятому входу узла, а выходом — к первым входам триггера подключения своего процессора, триггера подключения другого процессора и триггера ввода конфигураций и через элемент НЕ к первому входу второго элемента И, вторым входом и выходом соединенного соответственно с выходом первого элемента

И и вторым входом триггера ввода конфигурации, выход которого подключен к первым входам третьего-шестого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым, вторым, седьмым и восьмым входами узла, первый и второй элементы ИЛИ,выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами узла, а первые и вторые входы соединены соответственно.с входами третьего-шестого элементов И, и элемент И-НЕ, входом соединенный с третьим входом узла, инверсным выходом — со вторым входом триггера подключения своего процессора, выход которого подключен к треть.им входам третьего и пятого элементов

И, а прямым выходом — со вторым входом триггера подключения другого процессора, выход которого подключен к третьим входам четвертого и шестого элементов И.

842825 ф

16 МЛйЛапннпОшдг

f7 и

21 хг

Л

18

rg

42

4г

4)

44

Pgl

24

25 г6. г

Я ъ,5

Составитель В.Вертлиб

Редактор А.Власенко Техред А. Бабинец КорректоР Н.Стец

««Ф

Заказ 5103 f61 Тирам 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r Уигород, ул.Проектная,