专利名称:交换系统的故障保护高效率的多处理机中央控制单元的操作方法
本发明涉及以下概念所定义的特殊方法的继续发展，该概念为一个交换系统，特别是电话交换系统的具有故障保护的、高使用率的多处理机-中央控制单元的操作方法在中央控制单元配置有多台中央处理机，每个中央处理机装配有双倍的-对于可容许的一定的时间差异不予考虑-微同步并行操作的、安全无误执行真正连接的处理机部件;为了实施故障保护，并对由有关处理机的两个处理机部件所处理的指令和(或)数据进行及时检验，它们安置了独特的故障识别电路，如误差检测和校正(EDC)电路、奇偶校验位网络和(或)一个比较电路;它们还有一个专用的局部存贮器，这存贮器具有一个随机存取存贮器部分RAM和一个只读存贮器部分ROM，例如可偏程序只读存储器部分PROM，同时，如果对各种不同的处理机进行比较，只读存贮器部分中储存着至少有部分彼此相类似的用于有关处理机的自身校验的一些子程序，此外，在该只读存贮器中还储存着一些交换子程序，例如那些为处理机所频繁和急于迅速需要的交换程序段;在中央控制单元中还配置有一个中央存贮器，中央处理机通过总线系统向该存贮器进行存取;该中央存贮器还存贮着各种不同的、偶而一用的、和(或)不是马上被某台中央处理机所急于需要的交换程序段，以及-至少是暂时存贮的-为大多数或所有的处理机可用的数据，这些数据涉及到用户之间的内部连接和/或涉及到外围系统部件。上述多中央处理机和这个中央存贮器皆和一个中央总线系统相并联，该方法在欧洲专利申请、141245(即VPA 83 P 1727E)已有描述。
在那里所描述的处理机的一对处理机部件的误差检测和校正码(EDC code)的故障保护方法在这里则是按照欧洲专利申请140155(即V PA 83P 1723E)来完成的。
这种中央控制单元应该具有极强的抗故障能力，也就是说由于某种故障而产生其他一些能影响交换系统正常操作的故障之前，就应尽可能快地识别出所出现的这些故障，并且能将有毛病的，甚至怀疑有毛病的中央控制单元的组成部分如处理机，尽可能快地更换。因此在一般情况下，这个中央控制单元不仅只是处理机的部件，而且还有中央存贮器的存贮块和总线系统都是双倍地设置的，并且都在故障保护的情况下微同步并行操作。至于某种可能在这些“微同步并行”操作的部件中间出现的所能容许的一定的时间差错(Schlupf)则可不予考虑。
此外，这样一种中央控制单元除了有极强的抗故障能力之外，它还必须显示出某种极高的可使用性，也就是说，该中央控制单元即使在连续不间断工作时也应尽可能做到，一年中至多只有几秒或几分钟内才出现任何严重的故障。应尽可能不引起某种或多或少地、范围广泛的、连接操作的全面中断。
本发明的任务是继续提高中央控制器单元的中央处理机的可靠性;
首先保证强大的抗故障能力、处理机的自检验能力及保持可使用性事实上不受干扰的能力;
归根结底是继续提高交换系统操作运行的可靠性。
以上任务都是通过下面阐述的措施完成的。即某处理机的故障识别电路中的至少一个电路在有关的处理机中确定出某个故障，-至少当这个故障不能继续被校正时-，根据这个故障，首先相关的故障识别电路的相应于该故障的输出信号直接或间接地借助分离开关或是与这个分离开关相当的输入输出I/O组件立即把有关的处理机从总线系统分离开;而且还立即触发读出故障诊断程序段，这个程序段是为了应付这种故障而存贮在局部存贮器的专用只读存贮器部分ROM里的;然后这个被分离开的处理机的两个处理机部件就开始执行这个故障诊断程序段，以便对这个故障进行精确的定位和(或)分析这个故障属于何种类型。
借助本发明，于是首先-也许仅仅因为一次短时间的、一次性的故障-将被划入嫌疑范围内的，怀疑有故障的处理机从总线上分离开，对此它自行检验，而无需从外部得到帮助。
本发明的其他一些组成部分允许这个所涉及到的处理机有特别优秀的操作方案，通过这种方案，中央控制单元的抗故障能力以及使用效率可以继续得到改善，即当所提到的这个处理机在自行检验过程中如果没有发现持久的故障，它自己就能再次与总线系统连接起来;而当它在自行检验时发现了某种持久的故障的话，那么它也能和总线系统仍保持分离状态。因为在冗余状态时有若干本身具有独立工作能力而且始终能完成同样的交换工作量的处理机同时并联地与总线系统相连接，所以一台或多台其他的与总线系统相连接的处理机在任何时候都能够全部承担任何一台保持分离状态的、出现了故障的处理机的任务。尽管单台或多台处理机持久地分离开，可是中央控制单元通常还在很大的程度上能继续使用。
由于采用本发明，在处理机中所出现的故障向中央控制单元以及整个交换系统的其余操作扩展的趋势将会迅速而可靠地得到制止。因此交换系统使用时就特别具有抗故障能力，效率特别高和特别可靠。
在以下所论述的补充措施可以继续改善具有故障或者有故障嫌疑的处理机的操作。
按照如果在诊断处理时没有明确指明某种故障，那么有关的处理机就会自动地再次与总线系统相连接，如果所要处理的仅仅只是某种偶尔发生的一次性的故障，那么就用最少的费用，也就是简单地使用某个存贮在局部存贮器中的指令使得中央控制单元原有的高效率全部重新产生出来。
按照如果在诊断处理时，明确地指明了某个故障，那么与此故障相应的故障码，例如故障诊断程序段的有关指令的地址就被存入到有关处理机CPx的一个专用诊断寄存器内，在自行检验时，对于处理机的或多或少能详细确定位置的和确定损坏属于何种类型的部分可以稍晚一点在下次维修时有的放矢地加以修理，或者最低限度也要提出一定的标志以确定故障位置。这样，就可不必在修理时从头到尾漫无目的地将整个处理机进行更换。
按照当故障码被存入之后，诊断程序段的执行就被中断，省掉故障诊断程序段的继续处理，一般情况下这种处理在后来并不需要，因为这个程序段中断的地方已经记录在诊断寄存器中(REG)去了。
按照诊断程序段中断之后，有关的处理机保持停机断开状态，及时地除掉一个有故障的处理机，它不再参与交换工作，以便能避免时间浪费。
按照具有一个专用处理机，例如某个操作维修站的一台专用处理机，通过总线系统，用某种特殊码对每台与总线系统分离开的处理机进行访问，例如询问其诊断寄存器的内容，简化中央控制单元故障的远程诊断。
按照如果通过给两个处理机部件中的某一个部件直接设置的故障识别电路，例如误差检测和校正(EDC)电路，或者是奇偶校验位网络，只对两个处理机部件中的某一个确定了有故障，那么这个相关的处理机部件就会被单独地断开，并且处理机的正常操作则单独地依靠这台处理机的另一个处理机部件来加以维持，在某一处理机部件出现毛病时，实际上不会限制中央控制单元原有的极高的可使用性。
按照把断开某一个处理机部件以待维修的信息记录下来，例如记录在诊断寄存器中，确保在对中央控制单元进行下一次维修时，在对出故障的地方进行检验之前就能够对有关的紧急状态作好充分准备。
本发明及其深入的结构和优点都借助于图中所示的实施例继续得到阐述。
在这个图中所展示的中央控制单元的实施例在很大程度上相当于在下列德国专利申请的附图和说明书中所阐述的中央控制单元的实施例，这些专利申请为P 3334773.5P 3334792.1(即VPA 83P 1722)，P 3334765.4(即VPA 83P 1723)，P 3334766.2(即VPA 83P 1724)，P 3334797.2(即VPA 83P 1725)，P 3334796.4(即VPA 83P 1726)，P 3319710.5(即VPA 83P 1382)，P 3323577.5(即VPA 83P 1448)。
在这些其他的专利申请中，依据其不同的任务和解决途径，都只各自强调这些不同实施例的另外的一些观点。本专利可以应用到所有这些原有的实施例中去。因为最重要的普遍特性都已经在先有的那些专利申请中详细叙述过了，所以对现在展示的中央控制单元实施例中的结构和操作方式就不需要再次对所有的细节加以赘述了，下面只对本专利发明方法的独到之处加以论述就够了。
这个方框图所展示的是中央处理机CPO…CPll，IOCO，IOCl…，它们内部都装有双重设置的处理机部件PU，例如装有双重设置的32位微处理机芯片PU。这些处理机部件PU经常是微同步并行操作的，因此也并行地、有故障保护能力地执行原有的连接任务。为此它们至少得保持有或被分配到某种独特专有的识别故障的电路，例如误差检测和校正(EDC)电路，奇偶检验位网络，和/或某种比较电路V，以便对于上述处理机的两个处理机部件所处理的指令和(或)数据进行即时检验。处理机CP，IOC内设置有它们专有的局部存贮器LMY以及LMYIO，这些存贮器带有一个随机存取存贮器部分RAM和一个只读存贮器部分ROM，例如可编程序只读存贮器PROM，我们将各处理机彼此之间加以比较对照，它们都在局部存贮器中储存着至少是部分相类似的故障诊断程序以及测试程序，这些程序用于自身专有的检验，还可能储存着一些进一步的交换程序段，例如那些为处理机CP，IOC都频繁和/或急速需要的其他的交换程序段。
中央存贮器CMY-中央处理机CP，IOC都通过总线系统BCMY0/BCMY1向它进行存取-至少存贮着各种不同的、罕见的和/或经常不被某个中央处理机CP，IOC所马上需要的交换程序段，以及(至少是暂时性的)通过当时的多次连接和通过外围系统机构而为大多数或所有的处理机CP，IOC所通用的数据。
只要通过至少是某一个故障识别电路，如某个处理机的比较电路，在有关的处理机如CPx中将故障确定下来-至少当这个故障不能立刻被校正时-那么与这个故障相应的故障识别电路的输出信号马上就会首先使得处理机CPx直接或间接地与总线系统BCMY0/BCMY1分离开，其间使用了分离开关或是使用与这种分离开关相当的输入/输出(I/O)部件，而且还立即触发读出故障诊断程序段，这个程序段是为了应付这种故障存贮在局部存贮器LMY(或LMYIO)的专用只读存贮器部分ROM里的。随后这个CPx处理机的两个处理机部件PU就开始对这个故障诊断程序段进行处理，以便精确地确定该故障所处的位置和(或)确定该故障属何类型。由于分离开了处理机CPx，就制止了这个故障继续向整个交换系统进行扩展，这样就保证了较高的抗故障能力。这种及时进行的自行检验使得随后进行的故障诊断变得容易，并且使今后可能进行的修理维护也很明确，通常只限制在该处理机的某个小的从属部件上。如果在进行处理时，没有明确指明某种故障，那么该处理机CPx就会以优先的方式再次自动地与总线系统BCMY0/BCMY1相连接，以使在其后及时恢复其原有的使用率极高的性能。
如果在进行诊断时，明确地指明某个故障，那么一个与此故障相对应的故障码，例如上述故障诊断程序段指令的地址就会被存贮在有关处理机CPx的一个专用的诊断寄存器REG内，在这种情况下，具有故障的处理机的诊断在以后就能变得特别快而且容易。
如果某个故障能被详尽地定出位置并被分析出属何种类型，那么在这个故障码存入之后我们随后就能马上中断诊断程序段的处理。
如果把有故障的处理机CPx简单地从总线系统BCMY分离开来，那么就可以在分配交换任务时立即跳过它，这样分离不会引起时间的损失，这样一来，分离对于中央控制部分的可使用性所施加的影响就大大地限制住了。
对所有故障进行的远距离诊断和某种对中央控制单元进行下一次维修所作的良好准备，都可以用某个操作和维护站的一台专用处理机来达到(通过总线系统BCMY0/BCMY1)，通过这个操作维护站，采用只对它才可以使用的特殊码，就可以向每一个与总线系统BCMY0/BCMY1相分离的处理机CPx进行访问，比如询问其诊断寄存器REG的内容。
如果通过某一个直接安排给这两个处理机部件PU中的一个部件的故障识别电路，例如误差检测和校正电路，或奇偶校验位网络的检查，两个处理机部件PU中只有一个有故障，那么这个损坏的处理机部件PU就可以单独地被断开，并且处理机的正常操作也能通过这个处理机的另一个处理机部件PU而得到维持。这就使得中央控制单元的可使用性保持到原有的那种高度。下述的一些做法也是有益的，即当单独断开那一个处理机部件PU时，把这个断开而待维修的信息再次记录在例如诊断寄存器REG中，这个诊断寄存器能从远距离通过一个操作维修站被询问。这样在准备进行下一次维修时，对这台处理机的修理就已经被纳入了计划。
权利要求
1.交换系统，特别是电话交换系统的具有故障保护的、高使用率的多处理机-中央控制单元的操作方法(1)在中央控制单元配置有多台中央处理机(CP，IOC)，每个中央处理机装配有双倍的-对于可容许的一定的时间差异不予考虑-微同步并行操作的、安全无误执行真正连接的处理机部件(PU)；为了实施故障保护，并对由有关处理机的两个处理机部件(PU)所处理的指令和(或)数据进行及时检验，它们安置了独特的故障识别电路，如误差检测和校正(EDC)电路、奇偶校验位网络和(或)一个比较电路(V)；它们还有一个专用的局部存贮器(LMY，LMY∶IO)，这存贮器具有一个随机存取存贮器部分RAM和一个只读存贮器部分ROM，例如可偏程序只读存贮器部分PROM，同时，如果对各种不同的处理机(CP，IOC)进行比较，只读存贮器部分(ROM)中储存着至少有部分彼此相类似的用于有关处理机(CP，IOC)的自身检验的一些子程序，此外，在该只读存贮器中还储存着一些交换子程序，例如那些为处理机(CP，IOC)所频繁和急于迅速需要的交换程序段；(2)在中央控制单元中还配置有一个中央存贮器(CMY)，中央处理机(CP，IOC)通过总线系统(B∶CMYO，B∶CMY1)向该存贮器进行存取；该中央存贮器还存贮着各种不同的、偶而一用的，和(或)不是马上被某台中央处理机(CP，IOC)所急于需要的交换程序段，以及-至少是暂时存贮的-为大多数或所有的处理机(CP，IOC)可用的数据，这些数据涉及到用户之间的内部连接和/或涉及到外围系统部件。上述多中央处理机(CP，IOC)和这个中央存贮器(CMY)皆和一个中央总线系统(B∶CMYO/B∶CMY 1)相并联；上述操作方法的特征在于通过某处理机(如CPx)的故障识别电路(V)中的至少一个电路在有关的处理机(CPx)中确定出某个故障，-至少当这个故障不能继续被校正时-，根据这个故障，首先，相关的故障识别电路(CPx中的V)的相应于该故障的输出信号直接或间接地借助分离开关或是与这个分离开关相当的输入输出I/O组件立即把有关的处理机(CPx)从总线系统(B∶CMYO/B∶CMY1)分离开；而且还立即触发读出故障诊断程序段，这个程序段是为了应付这种故障而存贮在局部存贮器(LMY)的专用只读存贮器部分的ROM里的；然后这个被分离开的处理机(CPx)的两个处理机部件(PU)就开始执行这个故障诊断程序段，以便对这个故障进行精确的定位和(或)分析这个故障属于何种类型。
2.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于如果在诊断时没有明确指明某种故障，那么有关的处理机(CPx)就会自动地再次与总线系统(BCMY0/BCMY1)相连接。
3.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于如果在诊断时，明确地指明了某个故障，那么与此故障相应的故障码，例如故障诊断程序段的有关指令的地址就被存入到有关处理机CPx的一个专用诊断寄存器(REG)内。
4.根据权利要求
3所述的方法，其特征在于当故障码被存入之后，诊断程序段的执行就被中断。
5.根据权利要求
3或4所述的方法，其特征在于在这之后，有关的处理机(CPx)保持停机断开状态。
6.根据权利要求
2至5所述的方法，其特征在于具有一个专用处理机，例如某个操作维修站的一台专用处理机，通过总线系统(BCMY0/BCMY1)，用某种特殊码对每台与总线系统(BCMY0/BCMY1)已分离开的处理机(CPx)进行访问，例如询问其诊断寄存器的内容。
7.根据权利要求
1，3，4或6所述的方法，其特征在于如果通过给两个处理机部件(PU)中的某一个部件直接设置的故障识别电路，例如误差检测和校正(EDC)电路，或者是奇偶校验位网络，只对两个处理机部件(PU)中的某一个确定了有故障，那么这个相关的处理机部件(PU)就会被单独地断开，并且处理机的正常操作则单独地依靠这台处理机的另一个处理机部件(PU)来加以维持。
8.依据权利要求
7所述的方法，其特征在于把断开某一个处理机部件(PU)以待维修的信息记录下来，例如记录在诊断寄存器(REG)中。
专利摘要
交换系统故障保护的多处理机操作方法。该系统有多台处理机以及一存贮器，它们都与总线系统并联着。这些处理机安置有双重的微同步并行操作的处理机部件和自己的故障识别电路，和一专用局部存贮器，在它的只读存贮器里存有处理机自身检验子程序。根据所确定故障该故障识别电路首先使有关处理机从总线系统处分离，并触发起动读出诊断程序段。然后上述两个处理机部件开始执行该故障诊断存贮段，以确定故障部位，和/或分析故障属于何种类型。
文档编号G06F11/16GK87101838SQ87101838
公开日1987年12月2日 申请日期1987年3月12日
发明者鲁道夫·比特津格, 沃尔特·恩格尔, 西格弗里德·赫梅尔, 克劳斯·施赖伯 申请人:西门子公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan