Резервированное устройство

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и928685 (51) Дополнительное к авт, санд-ву (22) Заявлено 07. 04. 80 (21) 2948151/18-24 с присоединением заявки М (23 ) Приоритет

Опублнковано 15.05. 82. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 15 .05. 82 (53)M. 6(л.

Н 05 К 10/00

G 06 F 11/00

3ЬвудерстеенныП квинтет

СССР ев денни нзебретеннй н етерытнй (53} УДК 681. 327 (088. 8) (72) Авторы изобретения

О.И. Плясов и А.И. Тарусин

AP i.1 - r

А юМ.% (Vi) Заявитель (54) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Из вест но т рех канальное резер аиро. ванное устройство, содержащее блоки контроля резервных блоков каждого канала, элементы И, ИЛИ, инверторы и мажоритарный элемент, причем вы" ходы блоков контроля каждого канала соединены с первыми входами соответствующих первых элементов И каждого из каналов и через инвертор с первыми входами вторых элементов И каждого из каналов, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих резервных блоков, а выходы первого и второго элементов И каждого из каналов подключены через соответствующие элементы ИЛИ сигналов к соответствующим входам мажоритарного элемента и ко вторым входам первых: элементов И соседнего канала непосредственно или соответственно через схемы согласования, трансформаторные гальванические развязки и формирователи импульсов f17.

Недостатком известного устройства является то, что система его реконфигурации построена таким образом, что при отказе одного и (или) двух резервных блоков появляется дополнительная задержка распространения сигналов резервных блоков на выход устройства, что в быстродействующих устройствах недопустимо.

Другим недостатком устройства являтеся то, что оно не парирует отказы трех резервируемых блоков.

Известна также троированная мо1е дульная избыточная система, содержащая не менее четырех мажоритарных органов и логических модулей„ схему реконфигурации, три .сравнивающих

20 устройства, логическое решающее уст" ройство, регистры состояний и генератор синхроимпульсов. При этом выходы мажоритарных органов соединены .со входами логических модулей, вы928685

55 ходы которых соединены со входами схемы реконфигурации, выходы схемы реконфигурации соединены со входами сравнивающих устройств и входами мажоритарных органов последующих логических модулей, выходы сравнивающих устройств соединены с первыми входами логического решающего устройства, со вторыми входами,которого соединены первые выходы регистров состояний, с третьим входом соединен выход генератора синхроимпульсов, а выход логического решающего устройства соединен со входом регистров состояний, второй выход которых соединен со входом схемы реконфигурации (2) .

Недостаток данного устройства состоит в использовании для изменения структуры сложного оборудования, в частности большого количества (не менее 4 3=12) многовходовых элементов 1-1-1...1-16 и многовходового элемента ИЛИ 1-1 в структуре схемы реконфигурации.

Другим недостатком устройства является то, что оно не парирует отказы, раух и (или) трех логииеских. модулей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является адаптивное устройство, содержащее в каждом из четырех каналов резервируемый блок, блок подключения резерва, основной управляемый переключатель и восстанавливающий орган, причем выход резервируемого блока в каждом канале соединен с первым информационным входом основного управляемого переключателя и с первым информационным входом блока подключения резерва, прямой выход которого соединен с первым управляющим входом упомянутого переключателя, а выход восстанавливающего органа в каждом канале соединен со входом установки в "О" резервируемого блока в данном канале, кроме того оно содержит в каждом из M-1 каналов дополнительный управляемый переключатель

Недостаток этого устройства состоит в использовании для изменения структуры сложного оборудования, в частности дополнительных управляемых переключателей в каждом канале, а также блока подключения резерва и основного управляемого переключа5

1О

25 зо

45 теля в канале. Недостатком устройства также является в случае возникновения отказов резервируемых блоков дополнительная задержка распространения сигналов резервируемых блоков на выход устройства, что в быстродействующих устройствах недопустимо.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в ре„зервированное устройство, сОдержащее в каждом из трех каналов основной резервированный блок, блок подключения резерва, переключатель каналов и восстанавливающий орган, выход которого подключен к входу основного резервируемого блока своего канала, выход которого соединен с первым информационным входом переключателя своего канала, с первым и вторым управляющим входами которого соединены соответственно инверсный и прямой выходы блока подключения резерва своего канала, а выходы переключателя каждого канала соединены с информационным входом блока подключения резерва и с одним иэ входов каждого восстанавливающего органа, введены дополнительный резервируемый блок, причем выход одного из восстанавливающих органов соединен дополнительно с входом дополнительного резервируемого блока, выход которого соединен с вторым информационным входом одного из переключателей каналов, втОрые информационные входы соответствующих остальных переключателей каналов соединены с выходами двух основных резервируемых блоков, а контрольные выходы блока подключения резерва каждого канала соединены с контрольными входами блоков подключения резерва остальных каналов.

На фиг.1 изображена функциональная схема предложенного резервируемого устройства; на фиг.2 — выполнение блока подключения резерва.

Устройство содержит в каждом из трех каналов основной резервируемый блок 1 — 3 и общий для всех каналов дополнительный резервируемый блок 4.

Кроме того, оно содержит в каждом иэ каналов блок подключения резерва 5 (6 и 7), восстанавливающий орган 8

25

Логика работы схемы установки 17 блоков 5 - 7 может быть реализована аппаратно или аппаратно-программно и иллюстрируется таблицей, где показаны три возможных варианта работы схемы 17 установки: вариант 1 с реконфигурацией после отказа одного резервируемого блока;вариант П с реконфигурацией после отказа двух резервируемых блоков; вариант Ш с обеспечением минимальной выходной нагрузки резервируемых блоков.

Каждая цифра трехзначного кода в колонках таблицы, соответствующих вариантов T — Ш, означает состояние триггера соответствующего блока 5 (6 и 7) подключения резерва. При

5 92! 6 (9 и 10) и переключатель 11 (12 и 13) каналов. Переключатель 11 (12 и 13) каналов содержит магистральные элементы 14 и 15. K информационным вхо,дам магистральных. элементов 14 и 15 присоединены соответственно первый и второй информационные входы переключателя 11, к управляющим входамсоответственно первый и второй управляющие входы переключателя 11.

Объединенный по ИЛИ выход магистраль ных элементов !4 и 15 является выходом переключателя 11. Магистральные элементы 14 и 15 представляют собой ключи, пропускающие информацию на выход при наличии сигнала на их управляющем входе. Выход переключателя 11 (l2 и 13) соединен с информационными входами блока подключения резерва 5 (6 и 7), инверсный выход которого соединен с первым управляющим входом переключателя 11

12 и 13) каналов, а прямой выходс его вторым управляющим входом.

Контрольный выход блока подключения резерва 5 соединен с контрольными входами блоков подключения резерва 6 и 7, а их контрольные выходы соединены с соответствующими контрольными входами смежных блоков зо

i подключения резерва. Выходы каждого переключателя 11 - 13 каналов сое динены также с каждым входом восстанавливающих органов 8 †. 10. Выходы восстанавливающих органов 8 и з5

9 соединены соответственно с входами основных резервируемых блоков 1 и 2, а выход восстанавливающего органа 10 соединен со входом основного резервируемого блока 3 и входом до- 4о полнительного резервируемого блока

4. Выходы основных резервируемых блоков 2 и 3 соединены с первыми и вторыми информационными входами переключателей 12, ll и 13, 12 кана- is лов соответственно. Выход основного резервируемого блока 1 соединен только с первым информационным входом переключателя 11 каналов, а выход дополнительного резервируемого бло- sg ка 4 соединен только со вторым информационным входом переключателя 13 каналов.

Восстанавливающий орган 8 (9 и 10) представляет собой, например, мажо55 ритарный элемент и содержит, например, три вдухвхсдовых элемента И, ко входам которых попарно. подключены входы восстанавливающего органа и элемент ИЛИ, ко входам которого подключены выходы элементов И, а выход элемента ИЛИ подключен к выходу восстанавливающего органа 8 (9 и 10}.

Блок 5 (6 и 7) (фиг.2}. может быть выполнен, например, в виде схемы контроля l6, схемы установки

17 и триггера 18, причем вход схемы контроля 16 соединен с информационным входом блока 5 (6 и 7), а выход контроля 16 соединен с первым входом схемы установки 17 и с контрольным выходом блока 5 (6 и 7}, со вторым и третьим входами схемы установки 17 соединены контрольные входы блока 5 (6 и 7), а выход схемы установки 17 соединен с установочными входами триггера 18, инверсный и прямой выходы которого сое динены соответственно с инверсным и прямым выходом блока 5, (6 и 7).

Схема контроля 16 осуществляет контроль функционирования резервируемого модуля, например с использованием контрольных разрядов совместно с информационными разрядами, составляющих выходной код резервируемого блока (на фиг.l и 2 показан один из выходных разрядов). При этом может быть использован побайтовый контроль по mod 2, в котором четные байты контролируются на четность, а нечетные — на нечетность. В этом случае обнаруживаются как константные отказы типа "ложная 1", так и константные отказы типа "ложный 0", возникающие одновременно на всех выходах блоков 1 (2 — 4), включая и контрольные выходы.

928685 8

55,этом "0" соответствует низкому по тенциалу на прямом выходе триггера и высокому потенциалу на инверсном выходе триггера, а " 1" соответствует высокому потенциалу на прямом выходе триггера и низкому потенциалу на инверсном выходе триггера. Дробь

100/100 в колонке варианта 6 означает возможность установки для соответствующей ситуации варианта Ii! ,кода "100" или "110", т.е. эта дробь может читаться как Ч 00" или "110

Устройство работает следующим образом.

Устройство передает и обрабатывает параллельные коды. Выходной код каждого резервируемого блока составляет информационные разряды совместно с контрольными разрядами (на фиг.1 и 2 показан один из выходных разрядов). Выходами устройства являются выходы восстанавливающий органов 8 - 10, B исходном состоянии при исправных резервируемых блоках 1 — 4 (первая строка таблицы) блоки 5 — 7 находятся в начальном состоянии. Код состояния блоков 5 — 7 - "000".

При этом на их прямых выходах низкие (нулевые) потенциалы, а на инверсных выходах высокие (единичные) потенциалы, разрешающие срабатывание магистральных элементов 14 переключателей 11 " !3. При этом на входы восстанавливающих органов 8 — 10 и на входы блоков 5 — 7 поступают выходные блоки резервируемых блоков

1 — 3. При последовательном возникновении отказов блоков 1 — 4 схема установки 17 устанавливает триггеры блоков 5 - 7 в соответствии с кодами таблицы.

Рассмотрим подробно работу устройства для варианта «! работы схемы установки 17.

При отказе резервируемого блока 4 {вторая строка таблицы) состояние блоков 5 - 7 соответствует "000ны

При обнаружении отказа одного из резервируемых блоков 1 — 3, например блока 1 (третья строка таблицы), схема установки 17 устанавливает в "1" триггер блока 5 и устанавливает в "0" триггеры блоков 6 и 7.

Код состояния блоков 5 - 7 становится равным "100ни При этом в переключателе 11 разрешается срабатыва15 зо

36

40 ние магистрального элемента 15, а в переключателях 11 и 13 разрешается срабатывание магистральных элементов 14. На выходе переключателя 11 будет присутствовать выходной код отказавшего блока 16 а на выходах переключателей 12 и 13 будет присутствовать код исправного блока 3.

Эти коды поступают на входы восстанавливающих органов 8 — 10. В описанной ситуации в результате мажоритирования код на выходах восстанав ливающих органов 8 — 10 соответствует коду блока 3.

Если отказали резервируемые блоки 3 и и (11-ал строка таблицы), то схема установки 17 устанавливает триггеры блоков 5 — 7 в "0". Заместить отказавший блок 3 при этом не удается, так как замещающий его блок 4 отказывает.

Устройство позволяет также защититься от отказа трех резервируемых блоков 1, 3 и 4 или 1, 2 и 4

Рассмотрим, например, ситуацию с отказом блоков 1„ 2 и 4 (последняя строка таблицы).

Схема установки 17 устанавливает в "!" триггер блока подключения, соответствующего левому по отношению к исправному, отказавшему резервируемому блоку (триггер блока 6) .

Триггеры блоков 5 и 7 устанавливаются в "0". Таким образом, код состояния блоков 5 — 7 соответствует

"010на и на выход переключателя 11 а поступает код неисправного блока 1, а на выходы переключателей 12 и 13— код исправного блока 3.

При реализации вариантов Й и П работы схемы установки 17 устройство работает аналогично Коды состояния блоков 5 - 7 формируются в соответствии с таблицей.

Таким образом, упрощение устройства достигается за счет использования в каждом канале только одного переключателя максимально простого типа. Этим достоинством не обладарт известные устройства.

Предлагаемые в известном устройстве варианты исключения дополнительных переключателей позволяют исправлять только одну ситуацию отказа трех резервируемых блоков в четырехканальной структуре блоков

9 9286

1 - 3 каналов, тогда как предлагаемое устройство позволяет парировать две ситуации отказа трех резервируемых блоков. Этим достигается повышение надежности. Кроме того, повышение надежности достигается при упрощении устройства за счет уменьшения общего количества оборудования.

Состояние триггеров блоков по вариантам

Ij III

2 3

000

000

000

000

000

000

100

000

010

011

000

001

001

000

011

010

010

101

100

100

001

001

001

100/110

000

100

010

О!О

000

000

000

000

100

100

100

010

010

010

Формула изобретения ключателя своевого канала, с первым и вторым управляющими входами которо го соединены соответственно инверсный и прямой выходы блока подключения резерва своего канала, а выходы переключателя каждого канала-соединены с информационным входом блока подключения резерва H c o H 3 Вхо дов каждого восстанавливающего органа, отличающееся тем,, что, с целью упрощения устройства

Сочетание отказов, резервируемых блоков

Резервированное устройство, содержащее в каждом из трех каналов основной резервированный блок, блок подключения резерва, переключатель каналов и восстанавливающий брган, выход которого подключен к входу основного резервируемого блока своего канала, выход которого соединен с первым информационным входом пере85

Повышение быстродействия устройства достигается за счет того, что при отказе одного, двух, трех резервируемых блоков не происходит дополнительная задержка распространения выходных сигналов, что имеет решающее значение для быстродействующих устройств, работающих в реальном масштабе времени.

928685

ВНИИПИ Заказ 3288/73 Тираж 856 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ч повышения его быстродействия, оно содержит дополнительный резервируемый блок, причем выход одного из восстанавливающих органов соединен с входом дополнительного резервируемого блока, выход которого соединен с вторым информационным входом одного из переключателей каналов, а вторые информационные входы соответствующих остальных переключателей каналов соединены с выходами двух основных резервируемых блоков, а контрольные выходы блока подключения резерва каждого канала соединены с контрольными входами блоков подключения резерва остальных каналов °

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свиаетельство СССР

N 463972, кл . G 01 F 11/00, 1972.

2, Патент США И 3665173

to кл. 235-153, опублик. 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

И 550638, кл. G 06 F ll/00,1977 (прототип).