Четырехканальная резервированная система

 

Сущность изобретения: система содерж.ит: резервируемые блоки 1-4, мультиплексоры 5-8, схемы сравнения 9 и 10, буферный регистр, распределитель 12 тактовых импульсов , счетчик 13 отказов, элементы И 14, 15, триггер 1ботказа, 12-1-6-9-14-13-6-5- 11, 12-2-9-5-, 14-15-16. 12-3-7, 12-4-6, 12-13-24,-12-15-16, 12-11. 3-6-. 1-7-10- 14,1-8-10, 7-5.4-8. бил.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

1 (21) 4798750/24 (22) 05.03.90 (46) 07.07,92. Бюл. M 25. (72) В.С,Харченко, Г;Н,Тимонькин. А.А.Говоров, С;Н.Ткаченко и С.В.Терещенков (53) 681.325,65(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М1211898, кл. G 06 F 11/18, Н 05 К 10/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1478996, кл. G 06 F 11/18, 1988.

Каган Б.М. и Мкртумян И.М. Основы эксплуатации ЭВМ. — М,: Энергоатомиздат, 1.988, с.160 — 162, рис.5-30.

„SU 174б383А1 (я)5 G 06.F 11/18, Н 05 К 10/00

2 (54) ЧЕТЫРЕХКАНАЛЬНАЯ РЕЗЕРВИРОВАННАЯ СИСТЕМА (57) Сущность изобретения; система содержит: резервируемые блоки 1-4, мультиплексоры 5-8, схемы сравнения 9 и 10, буферный регистр, распределитель 12 тактовых импульсов, счетчик 13 отказов, элементы И 14, 15; триггер 16 отказа, 12-1 — 6 — 9-14-13 —.6-511, 12; 14 — 15-16, 12-3 — 7, 12-4-6, 12 — 13 — 24, -12 — 15 —.16, 12-11. 3-6-. 1-7-1014,1-8-10,.7 — 5, 4-8. 5 ил..

1746383

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в отказоустойчивых системах.

Известны устройства для реконфигурации систем, которые обеспечивают ее работоспособность при наличии двух отказавших каналов. Эти устройства содержат схемы сравнения, мультиплексор, регистры, счетчики, гейераторы импульсов, элементы И, ИЛИ.

Их недостатком является низкая оперативность реконфигурации при двух отказах, поскольку в этом случае реализуется специальный режим прерывания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и доетигаемому положительному эффекту является устройство для реконфигурации резервированной системы, содержащее первый, второй, третий, четвертый, резервированные блоки. мультиплексор, первый, второй элементы сравнения, регистр, причем выходы первого и второго резервированных. блоков соединены с входами первого элемента сравнения, выходы третьего и четвертого резервированных блоков соединены с входами второго элемента сравнения. выход первого элемента сравнения соединен с адресным входом мультиплексора, выходы первого и третьего резервированных блоков соединены с входами данных мультиплексора,-выход которого соединен с входом данных регистра, вход тактовых импульсов устройства соединен с входом синхронизации регистра. выход которого является выходом устройства, Недостатком этого устройства является низкая отказоустойчивость. При выходе из строя первого (или второго) и третьего (или четвертого) резервированных блоков устройств сообщит о ненорме системы несмотря на исправность еще двух резервированных блоков. Это потребует перехода в специальный режим прерывания с последующим тестированием каналов, что ограничивает применение прототипа в системах реального масштаба времени, Цель изобретения —.повышение отказоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для реконфигурации резервированной системы, содержащее первый, второй, третий, четвертый резервированные блоки, первый мультиплексор, первый и второй элементы сравнения, регистр, причем выход первого резервированного блока соединен с входом первого элемента сравнения, выход которого соединен с адресным входом первого мультиплексора, выход

25 !

35 ряда счетчика соединен с вторым адресным

40 первый выход «оторого соединен с входами

45 ход генератора тактовых импульсов соеди50 дом триггера, выход которого является выходом останова устройства.. На фиг,1 представлена функциональная схема четырехканальной резервированной системы; йа фиг.2 — вариант функциональ.55 ной схемы генератора тактовых импульсов; на фиг.3 —; Hs фиг.4- таблицы работы мультиплексора; на . фиг,5 — временные диаграммы работы устройства.

10 которого соединен с входом данных регистра, выход которого является выходом данных устройства, дополнительно. введены второй, третий, четвертый мультиплексоры, генератор тактовых импульсов, счетчик:, первый и второй элементы И, триггер, причем выход второго резервированного блока соединен с первыми входами данных второго, третьего, четвертого мультиплексора; выход третьего резервированного блока соединен с вторыми входами данных второго и третьего мультиплексоров., выход четвертого резервированного блока соединен с третьим входом данных второго и вторым входом данных четвертого мультиплексоров, выход второго мультиплексора соеди-. нен с первым входом данных-nepsoro мультиплексора и вторым входом .первого элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом первого элемента И., выход третьего мультиплексора соединен с входами данных первого мультиплексора и первым входом второго элемента.сравнения, выход четвертого мультиплексора.соединен с входом второго элемента сравнения, выход которого соединен с вторым входом первото элемента И, выход «оторого соединен с управляющим входом счетчика, инверсным управляющим вхбдом регистра и первым входом второго элемента

И, выход младшего разряда счетчика соеди-. нен с первым адресным входом второго мультиплексора и адресным входом четвер- . того мультиплексора, выход старшего развходом второго мультиплексора и адресным входом третьего. мультиплексора, вход тактовых импульсов устройства соединен с axo.дом генератора тактовых импульсов. первого, второго, третьего, четвертого резервированных блоков. второй выход гене.ратора тактовых импульсов соединен с входом синхронизации регистра, третий вынен со счетным входом счетчика, четвертый выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом второго. элемента И, выход которого соединен с единичным вхо1746383

2 пара

3и4

1иЗ

1и4

1и4

Четырехканальная резервированная информации резервированных блоков персистема (фигЛ) содержит второй 1, первый . вой и второй пары соответственно.

2, третий 3, четвертый 4 резервируемые бло- Регистр 11 фиксирует выходную инфорки, первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый мацию мультиплексора 5. Распределитель

8 мультиплексоры, первую 9 и вторую 10 5 12формируеттактовуюсеткуустройства, По схемы сравнения. буферный регистр 11, тактовым импульсам r> с выхода 12Л осураспределитель 12 тактовых импульсов, ществляетсясменаинформациирезервиросчетчик 13 отказов, первый 14 и второй 15 ванных блоков. По тактовым импульсам хг элементы И, триггер 16 отказа, шину 17 с выхода 12,2 распределителя производится тактовых импульсов, выход 18 данных уст- 10 запись информации в регистр.11. По такторойств, выход 19 "Останов" устройства. вым импульсам тз (фигЛ.5) с выхода 12.3

Распределитель 12 тактовых импульсов производится смена состояний счетчика 13. (фиг 2) содержитсчетчик20, дешифратор 21, По тактовым импульсам т4 с выхода 12.4 элементИЛИ20, элемент23 задержки. производится фиксация ненормы при пеНа алгоритме работы устройства(фиг.З) 15 реборе всех возможных комбинаций и от- . символом$обоэначеносостояниесчетчика сутствии хотя бы одной работоспособной

13, символамий, N2 — сигналы ненормысо пары резервированных блоков. Импульсы схем 9 и 10 сравнения, соответственно, в т1 — т4формируютсяраспределителем12спо-, таблицах работы мультиплексоров (фиг.4): мощью, счетчика 20 и дешифратора 21. При

$ — старший разряд выхода счетчика 20 появлении импульса на выходе 4 дешифратора 21 через время, определяемое элеменS> - младший разряд. том 23 задержки, счетчик 20 обнуляется и

Схема 9 сравнения (фигЛ) производит начинает работу сначала.. межканальное сравнение выходной инфор- Счетчик 13 предназначен для управлемации первой пары резервируемых блоков, 25 ния мультиплексорами 6 — 8, Счетчик циклиэлемент 1О сравнения — второй пары. ческий, с коэффициентом пересчета 2.

С учетом этого, состоянию счетчика (вы- Элемент И.14 предназначен для формиходы Sg $1) соответствует следующая ком- рования обобщенного сигнала ненормы мутация каналов:. межканального сравнения в обеих парах

30 блоков.

1 пара Элемент И 15 при наличии сигнала с

1.и 2 элемента И 14 пропускает на вход триггера

16 тактовый импульс с четвертого выхода генератора.12 тактовых импульсов. . 10 35 Триггер 16 предназначен для формирования устойчивого единичного сигнала на выходе 19 при отсутствии хотя бы одной

На временной диаграмме (фиг.5) изо- работоспособной пары резервированных бражена работа системы без отказов и при блоков, последовательном во времени возникнове- 40 Устройство для реконфигурации резер. нии следующих ситуаций: отказ второго ре- вированной системы работает следующим зервируемого блока, отказ третьего образом.. резервируемого блока, отказ hepaoro. ре- . 8.исходном состоянии все реэервируезервируемого блока. мые блоки 1-4 работоспособны. Счетчики

В качестве резервируемых блоков 1 — 4 45 13, 20 обнулены (поз.1,- фиг,З), триггер 16 могут использоваться микропроцессорные . также обнулен. По тактовому импульсу модули, блоки памяти, любые однотипные . производится смена информации резерви- . цифровые системы. Смена информации на рованных блоков. Схемы 9 и 10 сравнения их.выходах синхронизируется импульсами первой и второй пары показывают норму х1 с выхода 12.1. межканального сравнения нулевым состоя50 нием выходов. С помощью мультиплексора

Мультиплексор 5 коммутирует выход 6 на схеме 9 производится сравнение инодного из блоков исправной пары на выход формации первого и второго резервируесистемы. мых блоков, à с помощью мультиплексора 7

Мультипяексоры 6-8 позволяют произ- и 8 и схемы 9 — сравнение информации вывести перебор всех комбинаций резервиро- 55 хода 3 и 4 резервируемых блоков. Мультиванных блоков по принципу "два из . плексор 5 при нулевом сигнале на выходе чвтырвх". Элементы 9 и 10 сравнения пред- схемы 9 коммутирует выход мультиплексора назначены для межканального сравнения 6.на вход данных регистра 11 (фиг.4). По

1746383 синхроимпульсу т2 производится запись информации в регистр 11.

Пусть произошел отказ второго резервируемого блока 1 (фиг.3, поз.2 ветвь "нет", поэ.4 ветвь "да"), По единичному сигналу на выходе схемы 9 производится переключение мультиплексора 5 на вторую пару(фиг.3, поэ.5, фиг.4) и выход третьего резервируемого блока через мультиплексор У и 5 будет скоммутирован на вход данных регистров

11. При сбоях устройство работает аналогично, Пусть произошел отказ третьего резер- вируемого блока (фиг.3, поз,2 ветвь "да"), Единичный сигнал с выхода элемента И 14 разрешит подачу синхроимпульса т; высокой частоты на счетный вод счетчика и откроет элемент И 15 для прохождения синхроимпульса 74 на единичный вход триггера 16 и запретит смену информации на регистре 11.

По первому синхроимпульсу тз счетчик

13 перейдет в единичное состояние (фиг.3 поз,3, фиг;4}. На выход мультиплексора 6 будет скоммутирован блок 4, на выход мультиплексора 7 — блок 3, на выход мультиплексора 8 — блок 1. Таким образом составляются пэры для межканального сравнения; блоки 4 и 2, 1 и 3. По-прежнему на выходах схем 9 и 10 будут единичные сигналы ненормы. По второму синхроимпульсу тз аналогичным образом произойдет формирование пар 3 и 2, 1 и 4 резервируемых блоков (фиг.3, поз.3, фиг.4).

На выходе схемы 10 (фиг.3, поз.2, ветвь

"нет", поз.4,, ветвь "да") появится нулевой сигнал нормы и будет произведена коммутация третьего канала на вход данных регистра 11 (фиг.3. поз.5), нулевым сигналом на выходе элемента И 14 будет запрещена смена информации на счетчике 13, разблокирован регистр 11, закрыт для поступления синхроимпульса t4 элемент И 15; По синхроимпульсу х произойдет запись информации с выхода блока 3 в регистр 11.

Пусть далее произошел отказ блока 1 ° . To есть, из четырех резервируемых блоков отказало три. Работа устройства в этом случае аналогична, за исключением: по первому синхроимпульсу za произойдет перевод счетчика в нулевое положение, по.второму — в первое, по третьему — so второе. По синхроимпульсу г4 .триггер 16 перейдет в единичное состояние, зафиксировав сигнал останова (отказа) на выходе 19. Регистр 11 заблокирован, информация на его выходе изменяться не будет.

30

40

50. которого соединен с вторым входом первой

Рассмотренные ситуации полностью описывают работу устройства и приведены на временной диаграмме на фиг.5.

Таким образом, в предлагаемом устройстве существенно снижается вероятность останова системы, следовательно, повышается вероятность выполнения системой заданных функций. Достоверность достижения цели изобретения подтверждается приведенными расчетами

Формула изобретения

Четырехканальная резервированная система, содержащая первый — четвертый резервируемые блоки, первый мультиплексор, две схемы сравнения и буферный регистр, выход первого резервируемого блока соединен с первым входом первой схемы сравнения, выход которой подключен к адресному входу первого мультиплексора, выход которого соединен с информационным входом буферного регистра, выход которого является выходом данных системы, о т л ie ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения отказоустойчивости системы. в нее введены с второго по четвертый мультиплексоры, первый и второй элементы И, триггер отказа. счетчик отказов и распределитель тактовых импульсов, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, первый выход подключен,к тактовым входам первого -четвертого резервируемых блоков, второй выход соединен с синхровходом буферного регистра, третий выход подключен к счетному входу счетчика отказов, а четвертый выход соединен с первым входом neysoro элемента И, выход которого подключен к входу триггера отказа, выход которого является выходом отказа системы, выход второro резервируемого. блока соединен с первыми информационными. входами второго, третьего и четвертого мультиплексоров, выход третьего резервируемого блокас вторыми информационными входами втарого и третьего мультиплексоров, а выход четвертого резервируемого блока — с вторым информационным входом четвертого мультиплексора и третьим информационным входом второго мультиплексора. выход схемы сравнения и первым информационным входом первого мультиплексора, второй информационный вход которого подключен к выходу третьего мультиплексора, к первому входу второй схемы сравнения, соединенной вторым входом с выходом четвертого мультиплексора; выходы первой и второй схем сравнения соединены c ffepвым и вторым соответственно входами второго элемента И, выход которого подключен.1 746383

10 к входу блокировки буферного регистра, второму входу первого элемента И и входу управления счетчика отказов. выходы которого соединены с соответствующими адресными входами второго — четвертого мультиплексоров, 1746383.20

; 12Л

Составитель А.Александров

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Редактор Н.Химчук

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2396 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5