CN1093955C - 计算机系统 - Google Patents

Abstract

一种计算机系统应当尽可能迅速地启动。根据本发明的恢复系统实现了这个任务，在执行中该恢复系统在公用存储器(CMY)中按并行方式在数据传输之前，采集为了恢复要向外围设备单元传输的数据。

Description

计算机系统

发明领域：

一种计算机系统，特别是电话交换系统，需要启动系统(复原系统)，这些启动系统在启动一个计算机系统时或在警报出现之后，应尽可能快地再次产生适合计算机系统工作的软件和硬件的状态。

发明背景：

当第一次接通或是当计算机的设备程序系统改变或是在出现系统故障之后都需要启动计算机系统。在计算机系统，其结构包括一个中央处理器系统和外围处理器系统时，系统的启动由计算机系统的中央处理器系统来控制。在此特别是中央处理器系统，控制外围处理器系统必需的数据(编码数据、控制数据等等)的重新装入。

发明目的：

本发明的基本任务是，规定一种计算机系统，在启动计算机系统时，应尽可能迅速地(且准确无误地)实现外围处理器系统必需的重新装入。

发明方案概述

这个任务通过一种计算机系统来实现。

根据本发明，上述计算机系统具有：

a)一个中央处理器系统(CP)，它集中控制该计算机系统，中央处理器系统为此目的包括中央处理器(BAPM，BAPS，CAP0，…，CAP6)和一个经总线系统(B：CMY)接至这些处理器的公用存储器(CMY)，

b)若干外围处理器系统，控制该计算机系统的外围设备单元(LTG，DLU)，

c)一个恢复系统，它包含在中央处理器系统(CP)中，在其向外围设备单元传输用于恢复外围设备单元的数据之前，先将要传输的数据采集在公用存储器(CMY)中，且按并行方式执行采集。

根据本发明的计算机系统，优选地所述中央处理器各包含一个本地存储器(LMY)，在其中它每次先采集要传输的数据，之后将所述的数据再传输到公用存储器。

优选地在根据本发明的计算机系统中，一个特定的中央处理器(BAP-M)传输数据到外围设备单元，与此同时其余的中央处理器采集其它要传输的数据。

根据本发明的计算机系统，优选地，一个特定的中央处理器(BAP-M)按一种DMA-方法传输要传输到外围设备的数据。

根据本发明的计算机系统，优选地一个特定的中央处理器(BAP-M)按广播-方式传输要传输到外围设备的数据进入外围设备。由中央处理器系统所有的处理器并行采集要装入外围处理器系统的数据，使迅速启动计算机系统成为可能。

在根据本发明的方案中，通过中央处理器的本地存储器中数据的暂时缓冲存储，实现了中央存储器的动态优化使用。

在根据本发明的结构形式中，通过这种结构进一步缩短了计算机系统的启动时间。

在根据本发明的结构形式中，在这个结构形式进一步缩短了计算机系统的启动时间。

在根据本发明的结构形式中，启动时间通过以广播方式并行下载数据而进一步缩短。

在下文中使用包括三个附图的图示更详细地解释本发明的实施例。

附图简述

图1示出一种示例性的计算机系统，即交换系统的硬件结构。

图2示出中央处理器系统CP的硬件结构以及用于根据本发明的恢复系统的软件结构。

图3示出了鉴于预采集时在MDD和LMY之间，复制时在LMY和CMY之间以及最后传输过程中CMY和MBU之间的传输过程CP的HW-结构。

优选实施方案叙述

图1示出一种示例性的计算机系统，即交换系统的硬件结构。这种交换系统包括一个中央处理器系统CP，它通过中央交换网络SN连接到外围连接组LTG，并且包括作为中央交换网络接口的消息分配单元MBU。在外围连接组LTG上再连接数字线路单元DLU，这些单元构成整个交换系统的对用户终端。整个计算机系统从中央处理器系统CP直到连接组LTG制造成双份，为此当许多硬件出现故障的时候，就可以用作替代线路，因此用户不会察觉到这种故障。

然而，如果因为外围设备有了严重故障，需要将整个外围设备(如与用户数据相关的设备)重新初始化，那么这种恢复过程必须执行得非常迅速，因为在此期间外围设备的工作被中断了，且交换系统的工作质量很大程度上决定于故障的持续时间。

恢复过程主要包括两个过程，它们并行进行，即一个采集过程和一个传输过程。在采集过程中，从数据库中取出要采集的外围设备的数据，在中央处理器的本地存储器LMY中采集，且将LMY中的数据复制到CMY中。传输过程再把CMY中搜集在一起的外围设备数据传输到外围设备。

图2示出中央处理器系统CP的硬件结构以及用于根据本发明的恢复系统的软件结构。

中央处理器系统的硬件结构主要包括中央处理器BAPM，BAPS，CAP0，…，CAP5，它们通过双总线系统B：CMY0，B：CMY1与双公用存储器CMY0，CMY1连接。此外CP包括输入-/输出控制器IOC0、IOC1，它们特别用于CMY和MBU之间的数据传输。

基于本发明的恢复系统的软件结构包括，如图2所示的，一个采集程序DCP，它驱动相应的采集子程序DCR用来执行采集过程，一个用来向外围设备传输数据的传输程序TP以及一个监视程序MP，它借助于公用存储器中的中央图表TAB监视在中央处理器中并行执行的采集过程。

中央图表TAB用于协调数据并行采集。它在外围设备启动的一开始，就由工作系统来构造且由监视程序初始化。

在中央处理器中的采集程序，同样在必须要执行启动的情况下由操作系统完成启动，并用于由一个数据库DB中采集要传输给外围设备的数据，且在将这些数据传输到外围设备之前，在公用存储器的一个特殊存储区ZSP中以数据流的形式缓存。

为了执行它们的工作，采集程序和传输程序使用提供数据采集和数据传输顺序的中央任务图表。以此方式中央任务图表支持透明的数据采集和传输。

以下流程图是适用的：

1.启动采集程序及监视程序(监视程序)

2.LMY中的数据采集

3.由LMY到CMY的数据复制

4.由CMY传输数据到外围设备

为了完成采集，采集程序每次由中央任务图表接受一项任务，从数据库DB中采集由该任务所描述的数据(根据CMY的大小，数据库DB或者是全部或是至少一部分已经存在于CMY中)并且将它们传输到公用存储器CMY的一个特殊存储区ZSP，之后由此通过传输程序再传输到外围设备中。采集程序由操作系统在每个主动的中央处理器内单独启动。在它们开始采集数据之前，执行内部初始化过程，此过程同时包括登记到中央处理器BAPM中的监视过程。在这些初始化过程之后，循环完成以下任务：

-向中央任务图表请求一项任务，

-检验，任务的处理是否可能，

-在中央处理器的本地存储器LMY中(预先)采集在中央任务图表中为该项任务规定的数据，

-传输所采集的数据到公用存储器CMY的特殊存储区中。

采集与传输无关。数据(不同的“数据类型”)的顺序对采集过程是不重要的。因此采集机构依据要向外围设备传输的数据(数据量和数据类型)有关未来的改变是灵活的，即与有关数据的变化无关。

如上所述，数据首先存储在一个正在采集的中央处理器的本地存储器中，之后传输到公用存储器的特殊(缓冲-)存储区ZSP中。在中央处理器的本地存储器内的ZSP的暂时存储具有许多优点。采集过程中一旦发生错误，只影响单个中央处理器和其专用的存储器管理系统。在这种情况下在错误处理时不必把公用存储器包括在内。另一个优点在于，即使公用存储器中所述的特殊存储区ZSP暂时不能接收新的数据，还可采集一部分要采集的数据。

采集子程序对数据的采集使用一个公用的接口。使不同的中央处理器的采集子程序针对任务要采集的大量数据的不同部分调用这个公用的接口。如果中央处理器的本地存储器与在一项任务的范围内要采集的数据量相比，例如是太小了，于是该任务的大量数据可由几个处理器来采集。

另一方面，如果要采集的数据存放在中央数据库的一个数据区内，而未放在公用存储器，那么包含这些数据的数据库的那一部分，必须首先从磁存储盘MDD复制到公用存储器中。

缓冲存储区ZSP由一个特殊控制器，即所谓的存储器管理器来管理。为了得到该缓冲存储器的入口，必须调用由存储管理器提供的入口子程序。这个子程序允许，请求和再次释放存储空间。这种子程序的使用者为此必须事先有所准备，只得到分配给较少的存储空间或者有时甚至没有存储空间。

下面对传输到外围设备的数据在CMY的ZSP中的搜集作进一步的解释。

不同的中央处理器，靠其中运行的采集程序首先采集在其专用的本地存储器LMY中的数据。不同的采集子程序DCR，它们由不同的采集程序为采集数据所需要，从公用存储器的数据库DB中挑选所需的数据。这种挑选是必要的，因为不是数据库中的所有数据都需要加载到外围设备中。

可用的缓冲存储器ZSP的大小是可变的，且决定于公用存储器的物理结构。缓冲存储器ZSP划分成组P1，...，Pn。一个组填满了要采集的数据之后，就被释放提供给传输用的传输程序。于是一个组构成了一个传输单元。每一组又是由很小的存储器段(如16千字节或32千字节(KByte)，大小可以被优化)组成，段中包含了要传输的数据。一个存储器段构成了最小的存储单元，可由缓冲存储器的管理器来管理。每个采集程序都需要一个存储器段，用来在ZSP中存储在采集过程中采集的数据。

下面借助于一实施例说明上述原理。根据第一任务，假设要采集的数据量为46KB。假设最小存储器段的大小为32KB。处理器A根据监视程序的请求接受这个第一任务。它在中央图表TAB中标注这个任务，且在其本地存储器中开始采集过程。采集过程完成之后，在中央图表中将其登记，且在监视程序中请求向公用存储器传输。如果在组Px中包含空闲存储器，数据就由本地存储器传输到公用存储器。同时被记录下来的只是刚采集到的本任务的部分数据。一旦组Px最终完成搜集，即此组的所有的存储器段由外围设备的数据填满，所述的组被关闭，即被释放允许向外围设备传输，而还是空闲的组Py被打开。处理器B(这个处理器可能碰巧就是前述的同一个处理器)向监视程序查询要采集的数据。如果监视程序(如本例所示)确定，在组Px中采集与一项任务有关数据之外，还必须采集与该任务有关的其他数据，那末与这个任务有关的随后的任务首先分配给处理器B。只有当上述组(组Px)没有其他数据必须采集时，组Py才由“新的”任务填充，即任务不是随后的任务。

下面对以上所述概括一下：

1.数据流，即为一件工作(任务，Task)要采集的大量数据，可以分组。

2.数据流的各部分必须按相继的组装入外围设备。

3.数据流的不同部分可由不同的处理器来采集。

4.如果一个采集程序出现故障，那么该同一的任务可由另一个采集程序完成。对此可由监视程序根据规范，如“多重-故障”，“硬件-故障”或“软件-故障”来作出决定。于是监视程序对计算机系统的关键的启动阶段的可靠性具有决定性意义。

采集程序DCP所使用的采集子程序DCR以及这些子程序对于外围设备的数据库的入口在特殊条件下运行，即没有其他的运行程序在同时间内对外围设备数据库的存取。因此恢复过程的采集子程序以此方式优化运行时间，即它的不使用特殊的入口机构或如锁(LOCK)-序列类的保护机构。

正如所述，传输程序TP用来把所述的数据传输到外围设备，并且类似于监视程序MP，只在中央处理器BAPM中采用。传输程序优化的结果，使得它包括一个透明的下载机构(机构，它不认识数据内容和数据格式)，它包括应用直接存储存取方法(缩写为DMA-方法)以及通过主动和被动的消息通道传输。

监视程序借助不同计时器监视数据的采集，即对每一采集程序监视程序使用各一个计时器。依靠这种监视机构，监视程序识别处理器的故障或可能的软件错误(比如在一程序中的无限循环，数据库错误，...)。

采集子程序，它们在所述的不同的中央处理器中运行，它们是作为独立的工作过程实现的。一方面为了在采集过程彼此之间同步，另一方面为了在采集过程和监视程序之间同步，使用所述中央图表，这里也称为任务图表。建立一个内部的配置图表之后，建立该任务图表。内部配置图表包括外围设备的复制和外围设备状态的复制。监视程序把任务图表以某种依赖关系与配置图表组合在一起，并且使用这个图表来监视不同的采集程序。

在由中央处理器采集了数据之后，采集数据的参考转移给BAP-M中的传输程序用于接下来的已采集的数据传输给外围设备(确切地说是连接组LTG的外围设备的处理器)。借助于该参考，BAP-M再处理向连接组的传输。为此，它使用上述的DMA-方法，即它提供一个经输入-/输出控制器连接的具有来自TAB的相应参数的输入-/输出处理器，并安排它执行传输。于是输入-/输出处理器通过输入-/输出控制器提供在B：CMY上的一个时隙，及经此进行从CMY到MBUs的数据传输。

图3示出了鉴于预采集时在MDD和LMY之间，复制时在LMY和CMY之间以及最后传输过程中CMY和MBU之间的传输过程CP的HW-结构。在图3中示出的中央处理器系统CP包含8个消息分配单元MBU，它们每次可同时处理8路广播设置。

为了保证数据从MBU到LTG或到用户线单元优化传输，特别采用了以下两种方法。一种方法是同时传输相同的数据到多个连接组，以及使用每个MBU所谓的广播设置传输。第二种方法是通过主动通道a和b及被动通道a′和b′同时进行数字传输单元口数据的传输。基于上述两种方法保证，对于口数据的传输可以利用所有现有的计算机系统的资源。

下面对中央任务图表TAB作进一步的解释。TAB构成用于采集子程序DCR和传输子程序的信息中心。

为了读出中央任务图表的单个字段的内容，或者通过写入来改变它，可以使用不同的入口子程序。因此中央任务图表的入口也只可能通过这些入口子程序。中央任务图表的入口子程序支持多处理器入口。因此监视程序用来协调该入口。

中央任务图表分成两部分。第一部分用来描述用于各个任务采集数据的外围设备单元，及用来标注任务的瞬时状态。第二部分用于采集/和传输子程序参数的管理，此外还通过监视程序用于写入或读出控制数据。

下面对中央任务图表中的几个重要字段作进一步解释。

字段“任务(Task)”描述了用于采集数据的外围设备单元。中央处理器从中央任务图表得到这个信息之后，把这个信息复制到它的本地存储器。

字段“任务控制(Task-Control)”用来监视任务的实时状态以及支持多处理器方案。字段“任务控制(Task-Control)”可以接收不同的值。这些值的意义将在下面作进一步解释。

值＂空闲(FREE)＂表明，任务尚未被处理。到目前为止还没有采集到数据。任务管理尚未投入使用。

值＂抓取(SNAPPED)＂表明，任务被处理器保留以便处理。变量＂抓取(SNAPPED)＂设置之后，不再有其他的采集程序分配给此任务。

值＂采集数据(COLLECT-DATA)＂表明，任务目前正在处理。数据也正在采集。

值＂准备传输到CMY(READY FOR TRANSFER TO CMY)＂表明，数据被采集到中央处理器的本地存储器中以及即将传输到公用存储器。倘若公用存储器中有足够的存储器供支配，数据就被传输到公用存储器。不然，采集程序必须等待重新启动。

值＂数据采集完成(DATA COLLECTION FINISHED)＂表明，任务的处理已经结束，即数据已被采集，且已存储在公用存储器中。数据因此已准备好传输到外围设备中去。

值＂不可处理(UNPROCESSABLE)＂表明，任务不能被执行。如果数据不能被采集或任务管理不被接受时，字段任务控制(Task-Control)包含这个值。

值＂传输到外围设备(TRANSFER TO PERIPHERY)＂表明，任务目前正在由一个传输子程序使用。在传输过程结束后通知监视程序，并对状态字段赋一新值。

值＂任务已被处理(TASK IS PROCESSED)＂表明，该任务的所有数据已被传输到外围设备中。

以下解释第二部分字段。

字段＂计数器(COUNTER)＂对每个组P1，…，Pn用一数码来标识。这个数码由传输程序使用，目的是将为各个组搜集的数据传输到外围设备单元。

字段＂处理器ID(PROCESSOR-ID)＂描述处理器，它通过数码管理任务。这个处理器数码用于采集程序的识别以及由监视程序用来监视和处理任务、处理器和程序。

字段＂外围设备单元(PERIPHERY UNITS)＂描述正在接收的外围设备单元。这个信息由各个采集子程序交付给中央任务图表。此外这个字段描述相应的单元，数据通过这些单元传输，比如消息通道，MBU或配对连接组。这个字段的内容用于广播设置和/或传输子程序。

字段＂存储器长度(MEMORY LENGTH)＂描述最大可能的存储范围，它可以由传输子程序用于数据的缓冲存储。倘若没有足够的可支配的存储区，则允许其他采集子程序的调用。特别是，采集子程序可以先是在本地存储器中采集，然后，如果基于向外围设备并行运行的传输过程缓冲存储器仍然有足够的存储区可以使用，它们将在本地存储器里已采集的数据传输给缓冲存储器，然后结束其采集过程。

字段＂存储器长度(MEMORY LENGTH)＂被初始化之前，采集程序经监视程序从缓冲存储器ZSP的管理器中要求和得到适当的存储区。采集过程一旦结束，采集程序就要求此存储区。因此它为每一任务提供用于数据采集的一个严格定义的存储区。该字段的值传输给中央任务图表作为称作采集程序的采集子程序调用的参数。

字段＂存储器指针(MEMORY POINTER)＂描述公用存储器中存储区的指针，在公用存储器中通过任务规定数据要缓冲存储，或是已被缓存。指针的值被初始化是在采集程序由存储管理器分配存储空间之后，并且在实际的数据采集过程开始之前。初始化的值在整个数据传输到外围设备的过程中保持不变。此值作为调用参数提供给采集子程序。

字段＂呼叫标识标志(CALL MARK FLAG)＂描述数据采集过程的状态。此标志由采集子程序返回到采集程序。此标志既在采集过程中由采集程序，又在传输过程中由传输程序解释。此标志可以设定为以下值：

值“第一次恢复呼叫(FIRST RECOVERY CALL)”，它在呼叫第一采集子程序时由调用者，即由采集程序提供。这个值用于呼叫标识标志的初始化。

值“再呼叫(CALL AGAIN)”，它由已调用的采集子程序返回采集程序，如果在公用存储器中没有足够的存储器用来存储采集子程序所要采集的数据。在下次调用采集子程序时，这个值由调用者提供给采集子程序。然后采集子程序再次试图将已在本地存储器中所采集的数据传输到缓冲存储器中。值“再呼叫(CALL AGAIN)”还向传输程序表明，在传输之前还必须采集更多的数据。

如果还必须传输其他类型的数据，值“呼叫下一种数据类型(CALLNEXT DATATYPE)”从采集子程序中返回。这个值表明该传输程序可以传输同一任务的数据，它们将在下一组中被传输，与以前一样，即直到目前的配置可以保持用于传输这个任务的数据。否则，如果值“呼叫下一种数据类型(CALL NEXT DATATYPE)”出现时，由DCP和TP就如值“再呼叫(CALL AGAIN)”的情况一样进行。

如果没有其它的数据再收集时，值“最后呼叫(LAST CALL)”由采集子程序返回。

倘若在采集过程中出现了错误，值“没有呼叫成功(NO CALLSUCCESS)”由采集子程序返回。

所有上述的值都由采集子程序返回到采集程序，然后再把它们记入中央任务图表的字段“呼叫标识标志(CALL MARK FLAG)”，于是它们在那里就可供传输程序读出。

字段“检查和(CHECKSUM)”用于检查数据传输。它保证可靠的数据传输。这个字段的值由调用的采集子程序提供。

字段“延续指针(CONTINUATION POINTER)”包括一个保证采集子程序内部状态的指针。如果需要多于一个采集子程序的调用，则该指针不变地通过采集程序返回。指针由调用的采集程序送回。

字段“数据长度(DATA LENGTH)”描述采集子程序实际采集的数据长度。其值由被调用的采集子程序提供，且交付传输数据的传输子程序。

字段“错误标志(ERROR FLAG)”描述任务的状态，它不能在第一尝试中处理。倘若值得，则再次进行尝试执行该任务。如果处理器在数据采集过程失效，就满足进行另一次尝试的条件。然而，倘若采集程序不能对相应的要求作出应答，就是可能有数据错误或是另一种软件错误。在此情况下其他的尝试是没有意义的。这个错误标志只由监视程序改变。以下的值可以被区分：

值“无错误(NO ERROR)”，以此值对错误标志初始化并指示没有错误。

值“重试(TRY AGAIN)”，倘若处理器失效，则输入该值。用这种方法表示一种任务的状况时，可以再次尝试执行该项任务。

值“不再试(NO FURTHER TRY)”，当监视程序从采集程序那里得不到任何应答，它还防止其他采集程序能得到进入此任务的入口，则输入此值。

字段“任务识别(TASK IDENTIFICATION)”，用于借助DMA-方法的数据的传输。这个字段的值由设置广播方式的传输子程序送回。这个字段的值由输入-/输出处理器IOP的内部管理器使用。此字段的值除此之外由传输程序传送给传输数据的传输子程序和最后结束广播过程的子程序。

最后，字段“同步字段(SYNC.-FUELD)”，它包含了所有的对监视程序和采集程序间同步十分重要的数据。该字段的一部分是一项新任务已经开始的信息和如果必要则是详细的错误信息。

Claims (5)

1.一种计算机系统，具有：

a)一个中央处理器系统(CP)，它集中控制该计算机系统，中央处理器系统为此目的包括中央处理器(BAPM，BAPS，CAP0，…，CAP6)和一个经总线系统(B：CMY)接至这些处理器的公用存储器(CMY)，

b)若干外围处理器系统，控制该计算机系统的外围设备单元(LTG，DLU)，

c)一个恢复系统，它包含在中央处理器系统(CP)中，在其向外围设备单元传输用于恢复外围设备单元的数据之前，先将要传输的数据采集在公用存储器(CMY)中，且按并行方式执行采集。

2.根据权利要求1的计算机系统，

其特征在于，

中央处理器各包含一个本地存储器(LMY)，在其中它每次先采集要传输的数据，之后将所述的数据再传输到公用存储器。

3.根据权利要求1或2的计算机系统，

其特征在于，

一个特定的中央处理器(BAP-M)传输数据到外围设备单元，与此同时其余的中央处理器采集其它要传输的数据。

4.根据权利要求1或2的计算机系统，

其特征在于，

一个特定的中央处理器(BAP-M)按一种DMA-方法传输要传输到外围设备的数据。

5.根据权利要求1或2的计算机系统，

其特征在于，

一个特定的中央处理器(BAP-M)按广播-方式传输要传输到外围设备的数据进入外围设备。

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