Структура бцу

СчК – служит для формирования и хранения адреса выполняемой команды в основной памяти БЦУ. Он формирует адрес следующей команды , хранит в зависимости от фазы выполнения команды адрес выполняемой команды или адрес следующей команды.

РАП- регистр адреса памяти, РИП – регистр информации памяти служат для обмена информацией БЦУ с основной памятью. Они выполняют функцию буферных регистров, позволяющих иметь минимальные связи между блоками ЦПр и шинами памяти.

РК – регистр команд предназначен для хранения команды, считанной из основной памяти.

УА – управляющий автомат использует команды считанные из основной памяти для формирования необходимой последовательности управляющих сигналов. УА координирует и синхронизирует работу остальных блоков ЦПр и узлов БЦУ при выполнении команды. ГТИ – генератор тактовых импульсов вырабатывает последовательности тактовых импульсов.

З апуск или останов ЦПр осуществляется блоком БЦУ с помощью узла пуска-останова по сигналам с пульта управления других процессоров и по командам программы. Этот узел реализует функции приостановки работы ЦПр на несколько тактов по сигналам от БПП, КВВ, УА.

Рис. 8. Цикл работы ЦПр при выполнении команды.

Цикл работы ЦПр при выполнении каждой команды разделяется на две основные фазы:

фазу выборки, в течение которой команда считывается из основной памяти и записывается в РК;

фазу исполнения, в течение которой команда дешифрируется и выполняются действия в соответствии с заданным кодом операции и признаками.

После фазы исполнения команды в каждом цикле работы ЦПр проверяется наличие запроса от БПП на прерывание выполнения данной программы. Если такой запрос имеется, то выполняется последовательность действий, обеспечивающая переход к новой программе.

Рис.9. Структурная схема центрального процессора.

Рис. 10. Структурная схема двухмашинного управляющего комплекса.

Характер и организация этих связей во многом определяется режимами работы ДУК.

Применяются следующие режимы работы ДУК:

1. автономный;

2. синхронный;

3. разделения нагрузки.

При работе в автономном режиме одна из исправных ЭУМ (основная) выполняет возложенные на ЦУУ функции, связанные с обслуживанием всех поступающих вызовов, а другая ЭУМ (резервная) находится в состоянии полной готовности и в любой момент времени может заменить основную ЭУМ (нагруженный резерв). При этом резервная ЭУМ или не решает никаких задач, или решает контрольные задачи, а основная ЭУМ периодически переписывает из своего ОЗУ информацию о всех соединениях, установленных для обслуживаемых вызовов, в общее с резервной ЭУМ внешнее ЗУ. При выходе из строя основной ЭУМ обслуживание вызовов, о которых имеется информация в ВЗУ, продолжается резервной ЭУМ. Остальные вызовы, находившиеся на обслуживании основной ЭУМ в момент ее отказа, теряются.

Применение синхронного режима работы ДУК связано с высокими требованиями к достоверности обработки вызовов. Параллельная работа обеих ЭУМ сама по себе еще не обеспечивает требуемой синхронности, так как имеется разброс временных параметров элементов обеих ЭУМ, одна из них будет работать немного быстрее, чем другая. В результате обе ЭУМ с течением времени «разойдутся» и будут в один и тот же момент выполнять разные команды, и даже разные программы. При этом необходимо применять специальные меры по синхронизации работы ДУК.

Синхронизация работы ЦУУ при параллельной работе может осуществляться различными способами.

При синхронизации на уровне микрокоманд моментами синхронизации являются моменты обращения ЦПр к основной памяти за командами и данными.

Основной проблемой при работе ДУК в синхронном режиме является организация связи ЭУМ с ПУ и ВУ. Эта проблема возникает в связи с невозможностью одновременного приема одним ПУ сообщений от двух ЭУМ и асинхронным характером работы ВУ. Активная ЭУМ (например, ЭУМ А) имеет доступ к ПУ как для приема, так и для передачи информации. Пассивная ЭУМ (ЭУМБ) может только получать информацию от ПУ одновременно с активной ЭУМ. Рис.

Рис. 11. Организация связи УК с ПУ и ВУ

при синхронном режиме работы.

Рис. 12. Организация связи ДУК с ПУ и ВУ при работе в режиме разделения нагрузки.

При работе с ВЗУ активная ЭУМ или последовательно записывает одну и туже информацию в одноименные ВЗУ обеих ЭУМ, или считывает нужную информацию из одного ВЗУ соответствующего типа, которая направляется параллельно в обе ЭУМ. При работе с АПД и УВВ используются только соответствующие устройства активной ЭУМ. Второй комплект находится в горячем резерве.

При выходе из строя какого-либо из основных устройств активной ЭУМ ( ЦПр, ЗУ, КВВ) последняя отключается и обработка вызовов продолжается второй ЭУМ, которая с этого момента становится активной по отношению к ПУ и ВУ. Содержимое основной памяти и ВЗУ активной и пассивной ЭУМ одинаковы, поэтому потерь обрабатываемых вызовов, не происходит.

После восстановления работоспособности отключенной ЭУМ для ввода ДУК в синхронный режим необходимо восстановить идентичность содержимого памяти в обеих ЭУМ. Такое восстановление осуществляется с помощью специальных аппаратурных возможностей ЭУМ (адаптер канал-канал АКК), они позволяют быстро переписать содержимое оперативной памяти одной ЭУМ в оперативную память другой.

Главное достоинство синхронного режима – обеспечение высокой достоверности обработки вызовов.

В режиме разделения нагрузки обе ЭУМ УК осуществляют обработку различных вызовов параллельно. При этом они полностью равноправны как по выполняемым функциям, так и по отношению к ПУУ и ВУ, т.е. они могут независимо друг от друга обращаться к ПУУ и ВУ с целью приема и передачи информации. Организация связи ЭУМ с ПУУ и ВУ для ДУК, работающего в режиме разделения нагрузки приведена на рис. 2.

Независимая работа обеих ЭУМ в режиме разделения нагрузки создает конфликтные ситуации при одновременном обращении двух ЭУМ к одним и тем же ПУ, ЗУ и к информации в основной памяти каждой ЭУМ о состоянии общедоступных ресурсов ИС. Для исключения подобных ситуаций обе машины работают по времени со сдвигом по фазе. Сдвиг фаз работы ЭУМ выбирается так, что когда одна ЭУМ производит обмен информацией с ПУ, другая ЭУМ обрабатывает ранее принятую от ПУ информацию. Фазы обмена информацией и ее обработки в каждой ЭУМ могут начаться только по окончании соответствующих фаз во второй ЭУМ. В связи с этим в каждой ЭУМ возникают периоды ожидания, в течение которых она не выполняет полезной работы.

При этом каждая ЭУМ может принимать и обрабатывать сообщения от всех ПУ (временное разделение нагрузки) или только от части нагрузки (примерно от половины) ПУ (пространственное разделение нагрузки).

Особенностью режима разделения нагрузки является то, что обслуживание одного и того же вызова на различных этапах может выполняться разными ЭУМ. Несмотря на все непроизводительные потери машинного времени, использование режима разделения нагрузки позволяет почти в два раза увеличить производительность ДУК по сравнению с синхронным режимом.

Основными недостатками построения ЦУУ в виде ДУК является невозможность наращивания его производительности при расширении емкости узла коммутации и его ограниченная надежность.

Эти недостатки в значительной мере устраняются при построении ЦУУ на базе многопроцессорной ЭУМ.

Рис. 13. Диаграмма работы ДУК в режиме разделения нагрузки.