автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Метод сохранения и восстановления состояния вычислительного процесса по сигналу отказа

НАУЧНО - ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОВ"ЕДИНЕНИЕ

/, и 1 У 2 ' '

•'ПЕРСЕЙ*'

Эк». N

ГРОМОВ ФЕЛИКС ИСААКОВИЧ УПК

На правах рукописи

1ЕТОД СОХРАНЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ПО СИГНАЛУ ОТКАЗА

Спациальность' 03. 3.11 — математическое и программное обеспечения вычислительных нашим и систем

Авторе + ерат диссертации ма соискание' ученой.степени кандидата технических нацк

Москва - 1971

С Г Patibrö выполнена в Научно—исследвательском центре »лвктромной инислиталиной техники (НМЦЭВТ).

Иаучнный руководители — кандидат техиимесних наук, старший аучный сотрудник Л. Д. Райков.

Официальные оппоненты» доктор технических наук, старший

научный сотрудник D.H. Перекатов.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.П. "Волков. .

Ведущее пред риятие: ЛНИИММ г> Пенза.'

Защита состоится " __ "_________ 199 г. в_______часов .

^ заседании ученого совета Д 113.01.01 Научно-исследовательского гнтра электренной вычислительной техники по адресу: Москва, 13525, НИЦЗВТ.

С диссертацией можно ознакомиться е библиотеке НИЦЭВТ.

Автореферат разослан "__"_________199 г.

Учёный секретар ь

Специализированного соЕет«* ПИЦЭВТ

Д.Т.Н., профессор "у- УЛ Н. С. Кузин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕПЫ. В связи с широким внедрением вычислительной техники во все сферы народного хозяйства страны больше« яначв-чие приобрела задача обеспечения высокой эффективности использования ЭВМ. Решение данной задачи а значительной степени зависит от эксплуатационной надежности и готовности ЭВМ, которая достигается ia счет использования разнообразных и эффективных аппаратурным и программных средств в с* "становления (СВ> после машинных ошибок.

Разработанные в настоящее время аппаратурные и программные СВ обладают хорошей эффективностью, которая в основном достигается аа чет исправления машинных ошибок раэличныйи истодами обработки. >дмако, в тех случаях, когда или центральная часть ЭВМ поеремдена яжелой машинной* ош бкой или возник отказ в системе первичного лектропитания (СПЭП) ЭВМ, обработка машинных ошибок данными мета— аии становится невозможной и состояние вычислительного процесса ВП> считается потерянным* Дальнейшее повышение эксплуатационной адежнасти Функционирования ЭВМ может быть достигнуто за счет ис — ользоеания таких методов восстановления -состояния ВП, которые, ыполняя дополнительную обработку машинных ошибок, предотвращают отери состояния ВП. Одним из таких методов является метод сохра-ения и восстановления состояния ВП (метод СВСВП), предложенный Е' тор ом диссертационной работы, и используемый в целях предотера-ения потерь состояний ВП или сн^жен^я производительности ЭВМ. При >:удшении характеристик ЭВМ (ошибка D5) , нарушении при обработки Г/и^нды (ошибка PD) или предупреждении (ошибка W) метод СВСЕП

обеспемиеает сохранение состояния ВП на НМД и восстановление дан ного состояния ВП после ремонта ЭВМ с целью продолжения его с точ ки прерывания. Кроме этого, при необходимости проведения профилак тического ремонта во время прогонов многочасовых заданий, мето СВСВП обеспечивает сохранение состояния ВП по команде оператор ЭВМ.

Таким образом, требуемая эффективность применения ЭВМ дости гается за счет исключения непроизводительных расходов по переаа пуску задании с начала или с контрольной точки (КТ) и поддержани максимальной производительности ЭВМ во время ее работы.

ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является: разработка4, реализаци и внедрение в практику эксплуатации ЭВМ метода СВСВП.

Основными задачами работы являются]

1• Выявление классов машинных ошибок, дополнительная .бработ ка которых возможна методом СВСВП. '

2. Анализ архитектуры центральнсй части ЕС ЭВМ с точки зрени возможности реализации метода СВСВП.

3. Выработка основных концепций разработки программны средств метода СбСВП.

4. Анализ эффективности алгоритмов сохранения и восстановле ния состояний ВП.

5. Исследования быстродействия различных вариантов канальнм программ.

6. Оценка мощности, потребляемой критической конфигурации ЭЬ на протяжении Т£охрвп.

7. Определение состава дополнительных аппаратурных средст

ПЭП, а также выбор АГП минимальной мощности, испольоусгных во вра-я сохранения состояния ВП методом СВСВП-при отказах в с».'.'и лиричного электропитания ЭВМ.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, С целью разработки и выбора эффективных лгоритмов сохранения состояния систрмы ввода-вывода (СВВ) были ^полнены эксперименталкниа исследования с использованием иэнери— эльных мониторов, позволяющие оценить поведение СЕВ с режйме пакй--40й обработки одной из конфигураций ЭВМ. На основании полученных анных были разработан-1 алгоритмы имитационнрго моделирования (ИМ) :следо»ания поведения СВВ при различных вариантах типовой аагруз-л и различных конфигурациях ЭВМ. По результатам ИМ был сделан вы-зр оптимального метода сохранения СВВ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Впервые был р зработдн и внедрен в практику эксплуатации "'М эффективный: механиэн сохранения состояния ВП па упреждающему »риалу, выработанному ЦП при возникновении одной из машинных оши-эк 00, и или РБ, или по команде оператора и восстановления сохранного состояния БП с точки прерывания после ремонта ЭВМ.

2. Экономическая эффективность метода СВСВП достигается эа 1ет исключения непроизводительных расходов по созданию КТ на всех •апах выполнения ВП. По упреждающему сигналувыработанному ЦП, толняться лишь одно сохранение ВП, соответствующее моменту воэ-1кн05<?ния отказа.

3. Обработка машинных ошибок ВО» и или РБ методом СВСВП о<Зес~ чпвает псевдонепрерыеность ВП. С целью согласования моментсз хранения и Босстаноьления состояния ВП комплекс программ ПСЬСЕ<П

выполняет перенастройку службы отсчета времени к моменту восстановления состояния ВЛ.

4. Сохранение состояния ВП при отказе в СПЭП ЭВМ класс* ЕС-1087 с о^'еиом ОП 16 116 обеспечивается за счет поддержки электропитания критической конфигурации ЭВМ с потребляемой мощность с 32 квт от АБ на протяжении 7,5 сек.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ.

1. полученные в диссертационной работе результаты реализована в виде комплекса программных средств ПСВСВП, разработанного е ранках создания средств повышения надежности функционирования Е( ЭВМ. Реализация комплекса программных средств ПСВСВП позволила выполнить эксперименты по проверке эффективности принятых решений с отношении предложенных алгоритмов сохранения и восстановления состояния ВП, методов реализации и внутренней архитектуры комллекса.

2. Реал»-/зация комплекса ПСВСВП позволила внедрить в практику эксплуатации ЭВМ удобные и гибкие средства сохранения состояния ВГ по упреждающему сигналу, выработанному ЦП при возникновении машинных ошибок Ш или РО или по команде оператора и восстановление с НМД состояния Ь'Л с целью его продолжения с точки прерывания после ремонта ЭВМ.

3. Сохранение состояния ВП при отказах в СПЭП ЭВМ .класс, ЕС—1087 с объемом ОП '6 Мб, выполняемое одновременно двумя канальными программами на НМД ЕС-5063 с максимальной скоростью передач* данных, позволило минимизировать время сохранения состояния В? (Тсохрвп) до в сек. При этом критическая конфигурация ЭВМ', состоящая из ЦП, каналов, ОП, двух НМД ЕС-5063, снабжается на протяжени!

7,5 сек электроэнергией от аккумуляторной батареи <АБ> мощностью не менее 32 ква.

4. Внедрение комплекса ПСВСВП' в практику эксплуатации ЭВМ позволило предотвратить потери состояния ВП при возникновении отказов центральной части, а также обеспечило возможность проведения профилактического ремонта ЭВМ без потери состояния ВП с удобное для обслуживающего персонала время.

РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ, Результаты диссертационной работа использованы при создании комллеса программных средств ПСВСВП. Внедрение комплекса ПСВСВП в ряде организаций городов Москвы и Нижнего Новгорода позволило получить экономический эффект сз 60 ООО рублей в год на каждой ЭВМ типа ПС-1066 и подтвержден докум нтами.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались*

на научно-техническом совещании по "Системам бесперебойного питания ЭВМ", г. Москва, 1986 г.;

на межотраслевой научно-технической конференции по системам вторичного электропитания (СВЭП) РЭА, г- Москва, 1988 г.;

на научно—технической конференции "Актуальные проблемы развития вычислительной техники", г. Москва, 1933 г,;

на научно—техническом семинаре "Проектирование и создание многомашинных и многопрроцессорнын систем реального времени", г. Москва, 1990 г.;

на секции Ученого СоЕета 1ШЦЭВТ, 1990 г.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационной работы опубликовано

8 печатных работ«

СТРУКТУРА 11 ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа изложена на 133 страницах манинописного текста, содержит рисунка« и таблицы и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (30 наименований) и приложений на 30 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ содержит краткое изложение актуальных проблем, связанных с необходимостью разработки СВ, выполняющих дополнительную обработку машинных ошибок, которая в ряде случаев предотвращает потери состояния ВП. Даётся общая постановка задачи диссертационной работы и обзор содержания диссертации по главам.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ обосновывается необходимость повышения надежности Функционирования ЭВМ при возникновении различных сбоев и отказов ь аппаратурных средствах, даётся обзор аппаратурных и программных СВ и описываются идеи, заложенные в реализацию данных методов. Приводится обобщенная информация, позволяющая сделать оценку эффективности методов аппаратурного и программного восстановления состояния ВП и повышения надежности Функционирования ЭВМ'. В таблице 1 приведены методы аппаратурного и программного восстановления состояния ВП и повышения надёжности Функционирования ЭВМ.

Как видно иэ таблицы 1 существующие методы восстановления состояния ВП обладают следующими недостатками:

а) сохранность состояния ВП после любых машинные ошибок может быть обеспечена только методом КТ. При этом поврежденная м^ниннои

Таблица 1

Методы аппаратурного и программного восстановления состояния ВП и повышения надежности функционирования ЭВМ

Методы

Обрабатываемые ошибки или назначение метода

Подавляемые условия

Вое стан

Оповещение

Подав, нарушен.

Ю СО ЕЭ

П»20Т—

лож условия

РО БЭ

Ош. пан.

Неу-ст.

ЭС

Уст-ойч.

Ош. ключа

Неу-ст.

Уст-ойч.

Аппаратурные АПК, ККО, ОП

Программного повторения команды

Контрольных сумм

Логического отключения

Считывания страниц памяти

Перевода задачи в-незьтиемое сост.

Аварийного завершения задачи

Моделирования команд

Обеспеваеч восстановление задач или БП с КТ после воэниквения машинных ои.ибок любых классов

Рестарта системы

О еспевает сохранность файлов накопления или информации ео входных и выходных очередях

Обеспечения це~ лосткати ВЦ

Обеспееает сохранность БД при оказал технических средств ЭВМ

Обеспечения опер. ГОТОЕНОСТИ ОС

Обеспееает ускоренную загрузку ОС и восстановление очередей заданий

Построения ВК

Обеспееает Еысокую устойчивость ВП по отношению к отказам аппаратурных средств ВК

Продолжения ВП

Обеспевает продолжение ВП на Еремя работы АГП

Сое ершенстпоЕания ТПС ЭГ/М

Обеспечивает повышение надежностных х аракт^рис-тик функциирования ЭВМ

ОЭ СО Ы

*

#

*

*

*

*

*

*

5

*

6

*

*

*

7

*

3

*

9

10

1 1

1

14

ошибкой задача илй состояние ВП в лучшем случав могут быть восстановлены с последней КТ;

б) построение ВК хотя и обеспечивает высокие показатели наработки на отказ, тем не менее значительные материальные «атраты н« приобретение и эксплуатации» ВК не всегда эффективны;

в) обработка машинной ошибки РВ методом моделирования команд возможна для тех моделей ЭВМ, а которых реализован ЦП с общими ресурсами. Снижение производительности ЭВМ более, чем в 100 ра; ставит под сомнение эффективность использования данного метода;

г> технические решения, используемые с целью продолжения В! При отказах в СПЭП ЭВМ, обеспечивают только его непрерывность н< время работы АГП;

Как видно из таблицы 1, используя преимущества метода КТ I метода моделирования команд, возможна реализация метода СЬСВП. Пр« этом метод СВСБ'Л обладает следующими лримуществамиг

а) обеспечивает сохранение состояния ВП на НМД при возникновении машинной ошибки РВ, отказах в СПЭП ЭВМ, системе вентиляции по команде оператора и при достижении порогового значения произво дительности, вызванного деградацией ЭВМ;

б) обеспечивает восстановление состояния ВП и его продолжени с точки прерывания.

На рис. 1 показана обработка ошибки РО методом СВСВП.

Сущность метода заключается в следующем:*

в момент отказа всегда должна быть ислравна общая часть Ц (Р) , отказом может быть поврежден один или несколько,- (А, В, С операционных блоков ЦП;

в момент еосстановления, то есть после ремонта ЭВМ, исправна как общая часть, так и ©се операционные блоки ЦП, поэтому тяжелая машинная ошибка РО, вызванная отказом блоков ЦП, в момент восстановления обрабатывается как легкая машинная ошибка методом АПК.

Отказ ' Восстановление

Общая часть ЦП не повреждённая отказом

После ремонта ЭВМ коррекция методам АПК

Отказ операционных Работоспособные оле—

блоков ЦП рационные блоки ЦП

после ремонта ЭВМ

А, В, С, Р - операционные блоки ЦП.

Рис. 1. Обработка машинной ошибки РИ методом СВСВП Краткий результат анализа, проведенного в глаее 1в 1. Результаты анализа задачи сохранения состояния РП при возникновении машинной ошибки РР показывают, что надежная обработка Донной машинной ошибки является перспективным направлением, нота—

ров вносит позитивный вклад в развитие программных СВ.

2. Реализация метода СВСБП позволяет отказаться от использования методов предупреждающего сохранения и техник КТ. Восстановление состояния ВП с точки прерывания экономит время на перезапуск аадач и восстановление БД.

3. Реализация метода СВСВЛ позволяет, выполнить профилактический ремонт ЭВМ в любой момент времени, не дожидаясь Завершения задач .

4. Включение 0 состав технических средств АГП озволяет получить относительно недорогую .реализацию метода СВСВП, используемую сцелью сохранения ВП при отказах в СПЭП.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ разработаны алгоритмы метода СВСВП. Вводятся понятия сохранения и восстановления состояния ВП. Под сохранением состояния ВП в момент возникновения отказа понимают сохранение состояний процессора однопроцессорной.ЭВМ или процессоров многопроцессорной ВС, СВВ, позиционирования магнитных носителей, информации, хранящейся в обрабатываемых и страничных Файлах или наборах данных, задач или ВМ пользователей, дисплей-консолей операторов, службы отсчета времени, устройств единичных записей. Сначала состояние ВП сохраняется в ОП, ватем содержимое ОП выгружается на НМД.

Состояние ЦП в момент возникновения отказа определяется содержанием регистров, РБЫ, таймера процессора, компаратора, часов, интервального таймера, регистра префикса, памяти ключей защиты, а также ОП, используемой во время выполнения вычислений. Сохранение данной информации не представляет трудностей.

Сохранение состояния СВВ является наиболее сложной проблемой, которая сводится к решению следующих задач:

1. Сохранения состояния СВВ;

2. Позиционирования м/л и восстановления состояния СВВ после ремонта ЭВМ.

Рассматриваются следующие идеи сохранения состояния СВВ:

1. Ожидания завершения всех операций ввода-вывода, стоящих в очереди.

2. Ожидания завершения проинициализированных до момента возникновения отказа операций ввода-вывода.

3. Остановки проинициализированных до момента возникновения •.отказа операций ввода-вывода и перезапуска данных операций во время восстановления состояния СВВ.

4. Перехвата сигналов прерывания о завершившихся операциях ввода-вывода во время сохранения состояния СВВ и моделирования данных сигналов' во время восстановления состояния СВВ.

Комбинации данных методов.

Исследования показывают, что оптимальным методом сохранения состояния СВВ является комбинированный метод. Комбинированный метод объединяет в себе преимущества метода перехвата прерываний ввода—вывода и метода моделирования недостающих прерываний и лишен такого существенного недостатка, как значительное время обслуживания "при перехвате прерываний длительных ленточных операций." Сохранение дисковых операций ввода—выгода выполняется методом перехвата прерываний. Сохранённые и потерянные прерывания о завершении длительных ленточных операций моделируются во время восстановления

состояния CGB.

Позиционирование и/л в номент восстановления состояния ВП аа-висит от следующих Факторов]

1. Машинной ошибки (DG, PD, W) (

2. Метода сохранения состояния СВВ;

3. Последней ленточной операции ввода-вывода.

При использовании комбинированного метода сохранения СВВ по— виционирование н/л во время восстановления состояния СВВ неоходино только в том случае восстановления состояния ВП после отказа в СПЭП.

Позиционирование м/л в ОС ЕС 6.1 и"MVS выполняется путём иве— лечения из управляющих блоков ОС серийного номера м/л« номера обрабатываемого файла, номера блока, адреса и типа НМЛ и анализа последней операции ввода-вывода, Неаависиная канальная программа в случае необходимости выполняет подведение м/л к обрабатываемому блок'^. Схема позиционирования м/л в СВМ отличается от аналогичной схемы в ОС НС 6.1 и MVS. Ввиду того, что планирование, инициирование вапросов ввода-вывода и обработка прерываний реальной ЭВМ выполняется в среде МВМ, информация для повиционирования м/л частич-; но выбирается ив управляющих блокоо МВМ. Так как МВМ в процессе работы не сохраняет в управляющих блоках номера обрабатываемых блоков и стандартные метки м/л, то программы ПСВСВП вычисляют текущие номера блоков с момента инициализации операции ввода-вывода и* до её ¡завершения и на оператора СВМ воялагается ответственность ва установку необходимых м/л.

Успешное восстановление состояния БП вависит от того, ли

обеспечена идентичность обрабатываемых и страничных Файлов или наборов данных при сохранении и восстановлении состояния ВГ). Для этого восстановление состояния ВП выполняется специальным загруэг чиком, который исключается модификации данных в системных и страничных Файлах и наборах данных«

Ввиду того, что во время востансвление состояния ВП может измениться состав пользователей ВМ СВМ, то при сохранении состояния ВП с цельн> сохранения обрабатываемых файлов пользователей все ВМ переводятся в режим работы с отсоединенным пультом, а во время восстановления состояния ВП обеспечивается регистрация измененного состава пользователей ВМ.

В ОС 6.1 и MVS восстановление состояния ВП непосредстЕенно связано с перенастройкой конфигураций консолей оператора на ту конфигурацию, которая будет использована в работе после ремонта ЭВМ и с восстановлением информации на экранах дисплей—консол&й к моменту возникновения отказа. В качестве метода восстановления информации на экранах диспей-консолей выбран метод момелпрощания сигнала "ВНИМАНИЕ". Суть метода заключается в том, чго do Бремя восстановления состояния ВП для каждой дисплей—консоли моделируется прерывание ввода-вывсда с признаком "ВНИМАНИЕ", которое обновляет экран дисплей-консоли из буферов мультиконсольного •обеспечения.

Так как между процессами сохранения и восстановления состояния Е*П происходят временные задержки, необходимые для выполнения ремонта ЭВМ, гиполняется перенастройка службы отсчёта еременм. С этой це»лью в момент возникновения отказа фиксируются значения кон—

-и-

п«р«тора, таймера процессора, псжаалнив часов и вначвнив интервального таймер*. Наиболее простыл способом перенастройки службы отсчета времени в ОС ЕС 1 и MVS является восстановление сох** р»нйнных в^ачений компаратора, таймера процессора, показания часов и интервального таймера и установка текущей даты и времени командой оператора SET. В среде МВМ перенастройка службы отсчета времени данным способом невовножна и выполняется путём восстановления значений интервального таймера, таймера процессора, установления нового показания *(»сов и восстановления компаратора в сответствии со следующим выражением!

Ткв ■» Тч® ♦ (Тко - Тчо)

где«

Тчо, Тча — показания часов на момент возникновения отказа и момент восстановления состояния ВП;

Тко, Ткв — значения компаратора на момент возникновения отказа и момент восстановления состояния ВГ);

Позиционирование устройств единичных записей перед восстановлением состояния ВП выполняется оператором ЭВМ и еаключается о заправке бумажного носителя или установке колоды п/к.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ обоснован выбор комбинированного метода сохранения состояния СВВ и параметров, испольвуемых при проектировании программ. С »той целью выполняются исследования на базе предложенной концептуальной модели функционирования ОС £С в различных режимам мультипрограммной обработки, типовых параметрах нагрузки ВС различных конфигурациях и быстродействиях ЭВМ. В соответствии с необходимым уровнем детализации имитационная модель

отражает только состояния инициализации, счета и ввода-выводм задачи. На основании этого, модель представлена тремя основными компонентами: задачами пользователя, Формирующими запроси ввода-вывода , программой системного быеода WTR и супервизором ОС ЕС. Таким образом рабочая нагрузка на СВВ в модели представлена мультипрограммной смесью задач пользователя и системных задач, Р качестве системы ИМ выбрана система GPS5/PC ввиду её явных преимуществ по сравнению с другими системами ИМ.

С целью недолиросания реальной загрузки СОВ разработан эталонный пакет, Формирующий запросы на ввод—вывод для экономических и научно-технических задач. В произвольные моменты времени в эталонном пакете Формировались запросы к 12 НМД типа ЕС-30Я0, подключенным к трем БЯМК, двум НМЛ типа ЕС-5025, подключенным к Двум БЛМК, и двум АЦПУ типа ЕС-7034, подключенным к также двум БТМК. Прогон эталонного пакета и иэнер^ния результатов эксперимента выполнялся на ЕС-1046, трассы Физических операций ввода-вывода регистрировался стандартными средствами трассировки СТР.

Анализ данных, полученных в результате прогонов эталонного пакета и реэультатов контрольны;! прогонсь модели при аналогичных исходных данных, показывает следующее:

алгоритмы, положенные d основу ИМ, позволяют исследовать загрузку СВВ в установившемся режиме пакетной обработки}

моде л ь обладает устойчивостью к ьыходым параметрам и может пспользоваться при прогнозировании степени загрузки СВВ;

оценка параметров> полученных в результата прогона эталонного пакета и сред не-статистических результатов прогонов ИМ, пока за/»а

точность, составляющую 8-10Х;

разработанная ИМ адекватна реальному поведению СВВ. , Основные результаты ИМ СВВ представлены в таблице 2.

Таблица 2

Основные результаты моделирования

N Значения Конфигурация А Конфигурация В

М1М , МАК МШ МАК

X Тобр мсек 50 104 52 95

4. Тобрн мсек 45 50 45 47

3 Точке мсек 5 58 5 50

4 Точки мсек 2 6 5 14

3 №с 0,25 1,95 0,25 1,73

6 Ыан 0,07 0,17 0,25 0,56

7 N3« 0,5 0,3 0,5 0,5

О Мпр 0 3 0 0

9 Тобра мсек 60 61 59 61

10 Тобрм мсек 31 62 60 62

где:

%Тобр, Тобрн - среднее время обработки запросов ввода-вывода системными или несистемными НМД;

Точке,,Точки — среднее время нахождения запросов на ввод—вывод в очереди к системному или несистемному НМД;

№с, Ызн, Мэм — среднее количество запросов в очередях к системным или несистемным НМД и НМЛ;

Нпи> — количество обработанных запросов ввода-вывода, находящихся с- очереди прерываний;

Тобра, Тобрм - среднее время обработки запросов в^ода-вы&ода к АЦПУ или НМЛ.

Кон*. А - 2 БТМК, 10 БЛМК, 2 ЕС-3325, 4 ЕС-5025, 8 ЕС-Э^ЗО, 32

ЕС-5080, 2 ЕС—7034;

Кон*. В - 2 БТМК, 3 БЛИК, 2 ЕС-5525,.2 ЕС-5025, 3 ЕС-5080, 12 ЕС-5080, 2 ЕС-7034.

При моделировании рассматривались ЭВМ с быстродействием 1 500 ООО - 10 ООО ООО опер/сек.

По результатам моделирования сделан выбор оптимального варианта метода сохранения состояния СВВ. Выбор метода базировался на таких Факторах, как мининальное время Тсохрсвв, простота реализации и степень использования средств ОС ЕС- В таблицах 3 и 4 приводятся значения Тсохрсвв для рассматриваемых методов.

Таблица 3

Тсохрсвв для метода обработки запросов, стоящих в очереди

Значение Конфигурация А Конфигурация В

ММ МАХ МШ МАК

Тссхрсвэ (мсек) ■ 1240 1762 981 1740

Таблица 4

Тсохрсвв для других предложенных методов сохранения состояния СВВ

N Методы сохранения состояния СВВ Тсохрсвв (сек) Использование ОС во время сохранения состояния ВП

1 Обработки завершив- 0,5 да

шихся запросов.

2 Перехвата прерываний 0,5 нет

3 Комбинированный 0,05 нет

На основании полученных данных сделан выбор оптимального метода сохранения состояния СВВ, которым является комбинированный мэтод.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ рассматриваются пути сохранения состояния ВП при отказах в СПЭП, выполняется оптимизация времени сохранения состояния ВП на НМД (Тсохрвп) и определяется состав аппаратурных средств СПЭП ЭВМ, используемый при реализации метода СВСВП. Сохранение состояния ВП при сбоях и отказах в СПЭП возможно следующими методами: КТ, продолжения ВП и СВСВП. Использование метода КТ для сохранения состояния «зсей ВС приводит к увеличению накладных расходов по созданию КТ и замедлению вычислений. Возможность продолжения ВП зависит от времени работы АГП с момента выработки упреждающего сигнала и до момента понижения напряжения до критического значения (Тпод). Если обеспечено Тпод « 0,2-0,5 сек, то возможна только регистрация отказа. Если электроснабжение ЭВМ поддерживается в интервалах 0,5 сек < Тпод < Тсохрвп, то возможно только частичное сохранение состояния ВП, например, данных особой важности. Если электроснабжение ЭВМ поддерживается в течение Тпод ■» Т сох^вп, то возможно полное сохранение состояния ВП методом СВСВП. Если электроснабжение поддерживается в течение Тпод >> Тсохрвп, то воаможно продолжение -вычислений и в конце Тпод сохранение состояния ВП методом СВСВП. Так как сохранение состояния ВП осуществляется в два этапа, при этом сначала состояния ВП сохраняется в ОП, а аатем ОП выгружается на НМД, существенным является оптимизация времени 'Гсохрьп. Испольвуя оптимизированное значение Тсохрвп и энергопотребление} критической конфигурации ЭВМ, сделан выбор АГП минимальной мощности VI габаритов. Исследования показывают, что ми-нимальнаа Тсохрвп достигается только при сохранении ОП нл ЕС—3063 канальной командой, ь которой используются команды ,миаго-

дорожечного поиска. При этом выведены следующие Формулы] Тсохрвп =0,13 + 0,0000009V (для ОС 6.1 и MVS) Тсохрвп = 0,13 + 0,000001V (для ОС 7.1) где: V - выгружаемый об'em 0П, при V в 16 777 216 байтов, получаен! Тсохрвп = 15,23 сек (для ОС 6.1 и MVS) Тсохрвп = 16,9 сек (для ОС 7.1)

Уменьшение Тсохрвп наполовину достигается только за счет одновременной работы д&ух канальных программ, каждая из которых выгружает 0,5 объема 0П на своей собственной НМД. Воэножная схема сохранения состояния БП при одновременной работе двух канальных программ приведена Рис. 2-

НМД

УУ

НМД i+1,J,k

УУ

1 + 1,J

Канал 1

Канал 1 + 1

Канал N

ЦП 1

2

ЦП 2

JSP

0,5 6П

0,5 0П

Рис. 2.Сохранение состояния ВП двумя канальными программами

1 — Первая канальная програнма;

2 - Область 0П, выгружаемая на НМД первой канальнсй программой?

—>

3 — Вторая канальная программа;

4 — Область ОП, ьыгружаемая на КПД второй канальной программой..

Важным условней реализации метода СВСВП является расчет и распределение потребляемой мощности ЭВМ с монента выработки ЪСг вплоть до завершения сохранения состояния ВП. Поддержка электроснабжения полной конфигурации ЭВМ на протяжении всего Тсохрвп еа счет АБ не является оптимальным решением. Решение, мининизирующее мощность АБ, заключается в совместном использовании ДМА и АБ на протяжении Тсохрвп. ДМА за счёт своей инерционной массы обеспечивает электроснабжение ЭВМ в течении 0,5 сек. Через О,"5 сек после выработки сигнала УСг подключается АБ и электроснабжение ЭВМ осуществляется от АБ. Во время сохранения состояния ВП, с целью минимизации мощности АБ, средства автоматики отключают неиспользуемые ПУ. Распределение мощности, потребляемой критической конфигурацией ЕС—1087 во время сохранения состояния ВП, показано-на рис. 3.

Предложенная схема АГП на баев ДМА, АБ и средств автоматики обладает такими преимуществами, как использование стандартного ДМА, простой способ отключения ПУ и подключения АБ минимально воз-ножной мощности на минимально возможное время.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ привадятся основные результаты диссертации!

1. Разработан и внедрен в практику эксплуатации ЭВМ эффективный мотод сохранения состояния ВП по упреждающему сигналу и восстановления состояния ОП с точки прерывания после ремонта ЭВМ.

2. Экономическая эффективность метода СВСВП достигается ¡за счет исключения непроизводительных расходов по созданию КТ.

3. Определён состав дополнительных аппаратурных средств СПЭГ1 и выбран АГП минимальной ммпщности.

Мощность р ква Моменты времени

Тнр То Т1 Т2 ТЗ Т4

Ра 122,1 102,1 33,17 31,7 31,7 0

Рв 77,6 37,6 33,7 31,7 31,7 0

Р ква 122,"

102,1 77,6

37.6

33.7 31,7-

Электрос— ерабжение ЭВМ от сети

Тнр- Нормальная работа ЭВМ;

То - Возникновение отказа в СПЭП;

Т1 — Отключение неиспользуемых НМД и НМЛ;

Т2 - Отключение всех АЦПУ;

ТЗ - Подключение ДБ;

Т4 - Отключение ЭВМ;

- Конфигурация А;

— — Конфигурация В.

Электроснабжение ЭВМ от мотор-генератора

Электроснабжение ЭВМ от АБ

То Т1 Т2

ТЗ

7,3 с^к

Т4 Т

Тнр

Тсохрвп=Тлод=а сек

Рис- 3- Распределение мощности, потребляемой ЕС-1037 б течение Тсохрвп

4. Сохранение состояния ВП при откаве#СПЭП ЕС—1037 с об'емом ОП 16 Мб обеспечивается за счет поддержки электролитания критической конфигурации ЭВМ от АБ мощностью 32 Ква на протяжении 7,5 сек.

5. Восстановление ВП после машинных ошибок PD методом СВСВП воаможно только на ЭВМ с общими ресурсами ЦП.

В ПРИЛОЖЕНИЯХ находятся блок-схемы, графики, таблицы, исходные данные и результаты ИМ. i

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Громов Ф.И. , Егорычев А.П., Казаков А.К, Соловьев B.C.

Пути сохранения вычислительного процесса в ЕС ЭВМ при отказах

£* сети электроснабжения. . Вопросы радиоэлектроники, 1984, вып., 3, серия ЭВТ, с. 94 - 1^)2.

2. Громов Ф.И. Сохранение вычислительного процесса при сбоях электропитания ЕС ЭВМ. — Материалы научно-технического совещания. "Системы бесперебойного питания ЭВМ", г. Москва, 1986, с. 6-т8.

3. Громов Ф.И., Казаков А.К. Сохранение состояния вычислительного процесса в экстремальных случаях. -Вопросы радиоэлектроники, 1986, вып. 3, серия ЭВТ, с. 72 - 74.

4. Гронов Ф.И., Шегидеьич Я.С. Методика сохранения вычислительного процесса при сбоях электропитания ЕС ЭВМ. - Материалы межотраслевой научно-технической конференции по системам вторичного электропитания (СВЭГ1) РЭА, г. Москва, 1908, с. 9-11.

5. Громов Ф.И. Метод сохранения состояния вычислительного процесса по сигналу отказа. Теаисы докладов научно-технической конференции. "Актуальные проблемы развития вычислительной техни-

ки". М.» 1988,' 123 с.14 - 16.

6. .Громов в.И., Нгорычев А.Н., Чобоням С.М. Восстановление вычислительного процесса в ЕС ЭВМ при отказах в сети электропитании*. - Вопросы радиоэлектроники 1939, вып. 7, серия ЭВТ, с.

'124-134.

7. Громов Ф.И. Метод сохранения состояния вычислительного процесса по сигналу ошибки. Материалы научнго—технического семинара "Проектирование и создание многомашинных и многопроцессорных систем реального времени", М.I 1990, с. 84-37.

3^ Громов Ф.И., Жаворонкова Т.Т. Построение имитационной модели подсистемы ввода-вывода высокопроизводительных ЕС ЭВМ. Тезисы научно—технического семинара "Проектирование и создание многомашинных и многопроцессорных систем реального времени", М.: 1990, с. 7.

Инн. 1? 39-252,

от 04.12.91.

Доп. размн. 80 экз.

по з/н № 37,

от 05.12.91.

Зал. 1'ООЛ Л/<А Ъ'чЦЖТ