Резервированное пересчетное устройство

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (П) 39 Н 03 21/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i) 3421615/18-21 (È) 09.04.82 (46j 07 ° 08.83. Иол. 9 29 (72» НвН. Восомыкин и Г.П. Переверзев (53) . 621 . 374. 32(088. 8) (бб) 1. Авторское свидетельство СССР .

9 645282, кй. Н 03 K 21/34Ä 1977.

2. Авторское .свидетельство СССР

9 834923, клв Н 03 К 21/34, 1978. (apoToéèè) . (54) (57) РБЭБРНИРОВАННОБ ПБРБСЧБтНОИ

УСТРОЙСТВО, содержащее три канала, каждый из которых содержит входную шину, .счетчик, нервыйЭК-триггер, два элемента ЙЕ и элемент И-НЕ-, выход которого соединен с входом Э первого разряда счетчика.и через первый элемент НЕ - e. Входам,=1 nepsaro 3K.триггера, тактовый жход которого соеч .. динен "c входной йиной и тактовым входом счетчика, соответствующие выходы разрядов которого соединены с входами элемента И-НЕ, входы устгановки в ноль всех разрядов, кроме

aepsoro, соединены с входом второго элемента НБ, выход которого соединен с входом,К первого разряда счетчика, р т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования, в каждый канал -введены второй 7К -триггер, два элемента И и элемент ИЛИ, выход которого соедннен с входом второго элемента НБ, тактовый вход и вход 3 второго 3Kтриггера соединены соответственно с тактовым входом и входом Гпервого

7К -триггера, -ssxopaa первого и второго,7К- триггеров соединены соответственно с первыми входамн первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами К первого и второго 7V -трнгге ров и соединены с входами элемента.

ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов И первого канала соединен.-а соответственно с выходами первых.

ЗК, -триггеров второго и третьего каналов, вторые входы первого и второго влввавтов В вгорого:ваввла оов»: С динены,соответственно с выходом первого ЗК -триггера первого канала и Я с выходом второго ЗК-триггера третье

ro канала, вторые входы первого и второго элементов Я третьего канала соединены соотвественно с выходами вторы :Ж-триггеров первого и второго каналов.

1034196

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть применено в резервированных устройствах для осуществления счета импульсов по любому основанию.

Известен резервированный делитель частоты, содержащий в каждом канале счетчик импульсов на М -триггерах схему сравнения и мажоритарный элемент $1).

Этому устройству присущи следующие ( недостатки.

Первый недостаток заключается в том, что известное устройство неработоспособно в одноканальном режиме.

Например, если вышли из строя . 15 в двух каналах) элементы, расположенные до мажоритарных блоков (например, выходные триггеры счетчиков), то это однозначно ведет к блокированию всех мажоритарных элементов и как2О следствие - к полной рассинхронизации счетчиков и их остановке.

Второй недостаток заключается в том, что выход иэ строя мажоритарного элемента хотя бы в одном канале 25 (по его входам) приводит .к выходу из строя резервированной системы в целом. Например, если. мажоритарный элемент в первом канале пробит и на его входы проходит плюс напряжения питания, то это значит, что все межканальные связи (при магистральной структуре) находятся в состоянии логической единицы. Аналогично, если внутри мажоритарного элемента произошло короткое замыкание на отрицательную шину источника питания, .то вся обменная магистраль находится в состоянии логического нуля. Следоь; вательно, если отказ произошел хотя бы в одном канале, то это влечет за собой выход из строя всех трех каналов.

Известно также резервированное пересчетное устройство, содержащее 45 три канала, каждый иэ которых содержит входную шину, мажоритарный элемент, счетчик, ЗК -триггер, два элемента НЕ и элемент И-НЕ, выход которого соединен с входом 7 первого раз ряда счетчика и соединен через первый элемент НЕ с входом 3 ЭК-триггера, тактовый вход которого соединен с входной шиной и тактовым входом счетчика, соответствующие выходы разрядов которого соединены с входами55 элемента И-НЕ, входы установки в ноль всех разрядов, кроме первого, соеди-; нены с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с входом К первого разряда счетчика, выход мажо6О ритарного элемента соединен с входом второго элемента НЕ и с входом С .7К- триггера, входы мажоритарного элемента соединены с выходами ЭК триггеров всех каналов (2). 65

Известному устройству присущи следующие недостатки.

Выход из строя 7К- триггера в двух каналах так, что на выходах триггеров постоянно присутствует, например, высокий уровень, приводит к тому, что мажоритарные элементы блокируются во всех каналах, а это в свою очередь ведет к отказу резервированной сис темы в целом. Следовательно, известное устройство не может работать в одноканальном режиме.

Выход из строя мажоритарного элемента хотя бы в одном канале (по его входам) приводит к выходу резервированной системы в целом. Например если входы мажоритарного элемента в первом канале закорочены на плюсовую шину питания, то вся обменная магистраль находится в состоянии логи-. ческой единицы. Аналогично, если внутри мажоритарного элемента произошло короткое замыкание на минусовую.шину питания, то вся обменная магистраль находится в состоянии логического нуля. Отказ лишь одного элемента, являющегося к тому же Ме основным элементом пересчетной схемы (а всего лишь элементом обмена) прйводит к отказу резервированнойг системы в целом.

Цель изобретения — повышениенадежности функционирования.

Для достижения поставленной цели в резервированном пересчетном устрой, стве, содержащем три анала, каждый из которых содержи. входную шину, счетчик, первый 3К -триггер, два элемента НЕ и элемент К-НЕ, выход которого соединен с входом 3 первого разряда счетчика и через первый элемент

HE соединен с входом.3 первого 3К триггера, тактовый вход которого сое» динен C входной шиной и тактовым входом счетчика, соответствующие выходы разрядов которого соединены с входами элемента И-HE входы установки в ноль всех разрядов, кроме первого, соединены с входом второго элемента

НЕ, выход которого соединен с входом

1(первого разряда счетчика, в каждый канал введены второй Э .триггер, два элемента И и элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом второго элемента НЕ, тактовый вход и выход

3 второго ЗК -триггера соединены соответственно с тактовым входом и входом 7 первого 3K — триггера, выходы первого и второго,> -триггеров соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов

И, выходы которых соединены соответственно с входами К первого и второго ЭК- триггеров и соединены с вхо«. дами элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов И первого канала соединены соответствен1034196 но с выходами первых ЗК триггеров второго и третьего каналов, вторые входы первого и. второго элементов И второго канала соединены соответст- ° венно с выходом первого ЭК -триггера первого канала и с выходом второго ЭК-триггера третьего канала, вторые входы первого и второго элементов И третьего канала соединены соответственно с выходами вторых

3К -триггеров первого и второго каналов.

На фиг. 1 приведена электричес,кая схема одного канала резервированного пересчетчого устройства; на фиг. 2 - потенциальные диаграммы ра- 15 боты устройства.

На фиг, 1 обозначены входная шина 1, элементы HE 2 и 3, счетчик 4, элемент И-HE 5, 7К -триггеры б .и 7, выходная шина 8 входная шина 9, выходная шина 10, входная шина 11„ элементы И 12 и 13 и элемент KTIH 14.

Входная шина 1 соединена с тактовыми входами счетчика 4 и ЗК-триггеров б и 7, выходы которых соединены соответственно с выходными шинами 8 и 10 и, с первыми входами элементов

И 12 и 13, вторые входы которых соединены соответственно с входными шинами 9 и 11, выходы элементов И

12 и 13 соединены соответственно с входами элемента ИЛИ 14, выход кото-. рого соединен с входами установки в ноль всех разрядов, кроме первого, счетчика 4 и соединен через элемент

HE .2 с входом К первого разряда счетчика 4, вход 7 первого разряда которого соединен с выходом элемента

И-НЕ 5 и с входом элемента HE 3, вы ход которого соединен с входами 3К триггеров 6 и 7. Соответствующие 40 выходы разрядов счетчика 4 (в данном случае инверсный выход первого разряда и прямые выходы остальных разрядов)соединены с входами элемента

И-НЕ 5. 45

Входные шины 9 и 11 первого канала сОединены соответственно с выходными шинами 8 второго и третьего каналов, входные шины 9 и 11 второго канала соединены соответственно с выходными 5g шинами 8 и 10 первого и третьего каналов, входные шины 9 и 11 третьего канала соединены соответственно с выходными шинами 10 первого и второго каналов.

На фиг. 2 обозначены потенциальные диаграммы 15-24 сигналов соответстю венно на входной шине 1, на выходах первого, второго, третьего и четвертого разрядов счетчика 4, на выходе 60 элемента.И-HE 5 и на шинах 8-11. . Устройство имеет коэффициент пе1ресчета,К-15. В исходном состоянии все разряды счетчика 4 находятся s нулевом состоянии, O К -триггеры 65

6 и 7 также обнулены. Ha:входе . К первого разряда счетчика присутствует высокий потенциал, создавая условия ,(совместно с высоким уровнем на входе 3) для работы первого разряда счетчика 4 в счетном режиме.

Работа устройства (фиг. 1) начинается с подачи счетных импульсов по шине 1. Происходит процесс заполнения счетчика. После отсчета счетчиком четырнадцатого импульса на выходе элемента НЕ 3 появляется высокий потенциал, поступающий на 3-входы .триг.геров б и 7. По заднему фронту следующего (пятнадцатого) входного им" йуль a триггеры б и 7 устанавливаются в единичное состояние, посылая высокие уровни с шин 8 и 10 на обмен в другие каналы. Счетчик 4 по заднему фронту пятнадцатого импульса переходит в очередное { нулевое) состоя ние.

Если каналы работают синфазно, то на выходные шины 9 и 11 f одновременно и синфазно с сигналами,на выходных шинах 8 и 10) поступают подтверя дающие сигналы в виде высоких уровней. На выходах элементов И 12 и 13 появляются высокие уровни, подающиеся на К -входы триггеров 6 и 7 и проходящие через элемент ИЛИ 14 беэ инвертирования. Высокий уровень с выхода элемента ИЛИ 14 приходит на -. входы R установки в ноль разрядов счетчика 4 и устанавливает старшие разряды последнего в нулевое состояние. Одновременно с установкой в нуль старших разрядов счетчика на входе К первого разряда его появляется нулевой уровень.

По заднему фронту очередного (первого) импульса, приходящего на . шину 1, первый разряд счетчика переключается в единичное состояние, а триггеры 6 и 7 — в нулевое, снимая тем самым сигналы обмена с шин 8 и

10. Далее процесс повторяется. Происходит процесс очередного заполнения счетчика. Описанный процесс работы устройства при синфазной работе каналов поясняется потенциальными диаграммами 15-24 (фиг. 2).

Рассмотрим случай, когда каналы по любой из случайных причин оказались расфаэированы,.т. е. счетчики 4 в каналах оказались в разных положениях и имеют один относительно другого сдвиг.

Пусть, например, в первом канале по заднему фронту пятнадцатого импульса введены в единичное состояние триггеры б и 7. При этом на шинах 8 и 10 появились высокие уровни, которые были поданы во второй и третий каналы соответственно. Пусть счетчик второго канала отстает от первого, например, на четыре периода счетных

1034196 импульсов, а от третьего канала - на восемь периодов. Спустя четыре периода счетных импульсов во втором канале(по заднему фронту пятнадцатого импульcai взводятся триггеры б и 7.

Вйсокий уровень подается с шин 8 и

10 второго канала на шины 9 и 11 пер вого и третьего каналов соответственно. В первом и s opaM каналах срабатывают элементы И 12, распространяя высокий уровень со своих выходов через элемент ИЛИ 14 на установочные входы R старших разрядов счетчиков 4, В этот момент старшие разряды счетчиков оказываются в одинаковом нулевом состоянии. Теперь старшие разря- 15 счетчиков 4 имеют возможность работать синфазно. На входах К первых разрядов счетчиков первого и второго каналов устанавливаются нули,,;поэтому по заднему фронту бчередного 20 счетнога импульса -первые разряды счет чиков 4 оказываются в одинаковом единичном состоянии, а триггеры б в этих каналах сбрасываются в нулевое состояние. Происходит процесс 25 взаимной синхронизации. первого и второго каналов. Теперь эти каналы работают синфазно. Однако триггеры 7 первого и второго каналов находятся в единичном состоянии(в состоянии щ ожидания) . ,Спустя еще четыре периода счетных импульсов в тертьем канале (по заднему фронту пятнадцатого импульса) взводятся в единичное состояние 35 триггеры 6 и 7. Высокий уровень подается с шин 8 и 10 на шины 11 первого и второго каналов, а также на первые входы элементов И 12 и 13 своего (третьего) канала. В первом и втором каналах срабатывают элементы

И 13, а в третьем канале - элементы И

12 и 13 одновременно Далее происходит процесс взаимной синхронизации, описанный для первого и второго каналов. Происходит взаимная синхрони- 45 зация всех трех каналов. Счетчики всех каналов работают синфазно, а триггеры б и 7 сбрасываются в нулевое состояние до очередного момента взаимной синхронизации (один раз за 5{) цикл обращения счетчика) . Описанный процесс функционирования устройства предполагает синфазность поступления счетных импульсов во всех каналах.

Предлагаемое устройство надежнее известных.

Например, если вышли из строя вто. рой и третий каналы и они посылают постоянно на обмен высокие уровни на шины 9 и 11 первого канала, то 60 зто не влияет íà его работоспособность, что объясняется тем, что для того, чтобы сработали элементы И 12 и 13 необходимо, чтобы триггеры б и

7 первого канала находились в едияичном состоянии. Но в этом состоянии они находятся в строгом соответ ствии (диаграммы 21-24 на фиг. 2).

Остальное время триггеры б и 7 находятся в нулевом состоянии, Если же второй и третий каналы посылают на обмен постоянные нули, то они на элементы И 12 и 13 не воздействуют.

На основании изложенного предлагаемое устройство может работать в одноканальном режиме, т. е. при наличии неисправностей в двух каналах.

Рассмотрим теперь ситуацию, когда например, элемент И 12 второго канала вышел из строя так, что его входы оказались закороченными на минусовую шину питания. В этом слу чае низкий уровень поступает на алины 8 и 9 первого канала, но он не может помешать его работе. Все.три канала будут работать синфазно ввиду того, что второй канал имеет исправную связь с третьим каналом, а третий канал в свою очередь связан с первым.

Если во втором канале такую же неисправность имеет элемент И 13 (входы его также закорочены на минуаовую шину питания), то получается, что второй канал будет работать самостоятельно и он будет несинфазен с первым и третьим. Последние же будут ра ботать синфазно, ввиду того, что между ними существует исправная связь.

Проблема синфазной работ" каналов ре- -. зервирования пересче:;ых схем черезвы-., чайно важна в связи с необходимостью в вычислительных системах производить обмен информацией для устранения сбо-. ев и одиночных отказов.

Если в каком-либо канале (например во втором) вышел.из строя элемент И 12(либо элемент И 13 так, что

"его входы закорочены с плюсовбй шиной питания, то высокий уровень с его шин 8 н 9 распространяется на шины 8 и 9 первого канала, блокируя его работу. Однако и в этом, наиболее тяжелом для предлагаемого устройства случае третий канал резервирования останется работоспособным.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными оказывается более защищенным от воздействия указанных недостатков.

Схема связей между каналами в устройстве кольцевая, а у. известных- устройств - магистральная. Кольцевая схема связей более надежна чем ма,гистральная. Например, обрыв связей между первым и третьим каналами (кольцо может быть разорвано в любом другом месте ) на работоспособность резервированного устройства не влияет вообще. Разрыв кольца в двух местах приводит к изоляции одйого

1034196

7 какого-либо канала, но два других каsana имеют между собой связь и ра6ота рт поэтому синфаэно.

Зследствие того, что предлагаемое устройство позволяет повысить надежность функционирования прибора, в котором оно будет использоваться, представляется возможность уменьшить кратность поблоч ного резервирования, а также получить экономический эф- . ° фект за счет уменьшения кратности резервирования.

: ВНИИПИ Заказ 5643/59 Тираж 936 Подписное

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