Устройство для управления реконфигурацией резервированной системы

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕКОНФИГУРАЦИЕЙ РЕЗЕРВИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ, содержащее формирователь контрольных сигналов, вход которого соединен с тактовьм входом устройства , а первый выход - с входами трбХ резервируемых блоков, выходы которш соединены с информационными входами управляемого мажоритарного элемента, выход которого соединен с выходом устройства и с первым входом блока сравнения, с вторым входом которого, соединен второй выход фбрмирователя контрольных сигналов, отличающ ;е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно содержит четйре элемента И записи три элемента И считывания и элемент И контроля, два элемента НЕ, мажоритарный элемент : контроля, регистр контроля, регистр задания режима, первый вход КОТОРОГО соединен с тактовым входом устройства , первый, второй, третий и чствертый выходы - с первыми входами сйотвётствутацих четырех элементов И записи , вторые входы которых соединены с выходом блока сравнения, а выходы с соответствующими входами регистра контроля, первый выход которого соединен с первым входом элемента И контроля, с вторым входом которого через первый элемент НЕ соединен выход мажоритарного элемента контроля, с входами которого и с вторыми вхог дами элементов И считывания соединены; второй, ретий и четвертый выходы регистра контроля, с третьими вхо- -i дами всех элементов И считывания соединен через второй элемент НЕ выход элемента И контроля, а выходы, элементов И считываний соединены соответственно с вторым, третьим и чет:вертым входами регистра задания режима , второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами управляемого мажоритарного элемента, а пятый I соединен с первыми входами всех ;элементов И считывания.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU„„1040632 A

3(50 Н 05 К 10 0

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ: ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3427704/18-24 .(22) 19.04,82 (46) 07.09.83. Бюл.РЗЗ .(72) О.И. Плясов, В.Н. Середа и N.À. Чернышов (53).681-.325(088.8).

56 1. Авторское свидетельство СССР

9 463972, кл. G 06 F 11/18 1975, 2. Авторское свидетельство СССР:9 546886, .кл. G 06 F 11/18., 1977., 3. Авторское свидетельство СССР

9 41 1455, кл °, G 06 F 11/18, 1974. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВПЕНИй, РЕКОНФИГУРАЦИЕЙ РЕЗЕРВИРОВАННОЙ

CHCTEMbl, содержащее формирователь контрольных сигналов, вход которого. соединен с тактовьм входом устройства, а -первый выход — с входами трех резервируемых блоков, выходы котррых. соединены с информационными входами уйравляемого мажоритарного элемента, выход которого соединен с выходом устройства и с первым входом блока сравнения, с вторым входом которого. соединен второй выход формирователя контрольных сигналов, о т л и ч а ющ;е е с я тем, что, с целью повыае ния надежности, оно содержит четыре элемента И записи три элемента И считывания и элемент И контроля, два элемента НЕ, мажоритарный элемент контроля, регистр контроля, регистр задания режима, первый вход которого соединен с тактовым входом устройства, первый, второй, третий и четвертый выходы — с первыми входами сдответствующих четырех, элементов И зайиси, вторые входы которых соединены с выходом блока сравнения, а выходыс соответствующими входами регистра контроля, первый выход которого соединен с первым входом элемента

И контроля, с вторым входом которого через первый элемент НЕ соединен выход мажоритарного элемента контроля, с входами которого и с вторыми входами элементов И считывания соединены® второй, третий и четвертый выходы ф в регистра контроля, с третьими вхо- ЮФ дами всех элементов И считывания сое- Ф динен через второй элемент НЕ выход, элемента И контроля, а выходы элементов И считываний соединены соответственно с вторым, третьим и чет.вертым входами регистра задания режима, второй, третий и четвертый выходы- которого соединены с управляющими входами управляемого мажоритарного элемента, а пятый выход

1соединен с первыми входами всех ,элементов .И считывания.

1040632

Изобретение относится. к вычислительной технике и может быть примеt нено при разработке резервированных систем управления повышенной надежности, а также при разработке адаптивных резервированных устройств. 5

Известна схема для управления реконфигурацией резервированного. устройства, содержащая блоки контроля резервных блоков каждого канала,, элементы И, ИЛИ, инверторы, мажори- . tO тарный элемент и связи между ними f1)

Известна также схема для управления реконфигурацией резервированного трехканального устройства, содержащего в каждом канале резервируе-)5 мый блок, блок контроля, блок переключения, восстанавливающий орган и связи между ними (2 J.

Нецостатком резервированных уст-ройств является то, что не произво- щ днтся контроль их работоспособности в мажоритированном режиме при обнаружении отказов в двух или трех функциональных блоках.

Наиболее близким по технической д сущности к предлагаемому является устройство для управления реконфигурацией, примененное в резервированном устройстве, содержащем мажоритарный элемент и индикаторы отказов, выходы которых через элементы ИЛИ сое динены со входом счетчика, ключи установленные на входе мажоритарного элемента, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих индикаторов отказов, дополнитель-35 ный элемент ИЛИ, подсоединенный ко входам мажоритарного элемента, и переключатель, управляющий вход которо.го соединен с выходами счетчика, а сигнальные входы с выходами мажори 40 тарного элемента и дополнительного элемента ИЛИ (3 ).

Однако при отказе двух или трех функциональных блоков в данном устоойстве не производится контроль его работоспособности в мажоритированном режиме, что не позволяет использоваТь дополнительные ресурсы повышения его надежности.

Рассмотрим ситуацию, когда функцио ;д нальный блок состоит из секций, инм формация в которых обрабатывается независимо и последовательно во времени поступает на выход функционального блока. ПРимеРом такого функционального блока может служить запоминающее устройство, -..ñåêöèÿìè - от.дельные модули накопителя запоминающего устройства. Пусть, например, каждый из трех:резервируеь|гх функцио-. нальных блоков. содержит секции „;, 52; О

5>;,54;, где t =1,2,3, (номер фуйкцйонального блока ). Пусть также в секциях 4и 5 обнаружены отказы.

В этой ситуацйи все известные Резервированные устройства, перестраивают- 65 ся схемами контроля и реконфигураинн на выдачу. информации секций 5„з, 5 з, Sa3 54 . В дальнейшем при отказе любой из указанных секций устройство выходит из строя.

" Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления реконфигурацией Резервированной системы, содержащее формирователь контрольных сигналов, вход которого соединен с тактовым входом устройства, а первый выход — с входами трех резервируемых блоков, выходы которых соединены с информацйонными входами управляемого мажоритарного элемента, выход которого соединен с выходом устройства и с первым входом блока сравнения, со вторым входом которого соединен второй выход формирователя контрольных сигналов, введены четеры эле мента И записи, три элемента И считывания, элемент И контроля, два элемента ИЕ, мажоритарный элемент контроля, регистр контроля, регистр задания режима, первый вход которого соединен с тактовым входом устройства, первый, второй, третий и четвертый выходы— с.первыми входами соответствующих четырех элементов И записи, вторые входы которых соединены с выходом блока сравнения, а выходы — с соответствующими входами регистра контроля, первый выход которого соединен с первым входом элемента И контроля„ со вторым входом которого через первый элемент НЕ соединен выход мажоритарного элемента контроля, со входами которого и со вторыми входами элементов И считывания соединены второй, третий и четвертый выходы регистра контроля, с третьими входами

scex элементов И считывания соединен через второй элемент НЕ выход элемента И контроля, а выходы элементов И считывания соединены-соответственно со вторЫм, третьим и четвертым входами регистра задания режима, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими вхо- дами управляемого мажоритарного элемента, а пятый выход — с первачи входами всех элементов И считывания.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство дйя управления реконфигурацией Резервированной системы содержит резервируемые блоки 1-3, формирователь 4 контрольных сигналов, управляемый мажоритарный элемент 5, блок 6 сравнения, регистр 7 задания режима, элементы И 8-11 записи, регистр 12 контроля, элемент И 13 контроля, первый элемент НЕ 14, мажори тарный элемент 15 контроляг блемен ты И 16-18 считывания, второй элемент

1040632

НЕ 19. Тактовый вход устройства обо-. ,значен позицией 20, а выход — 21..

Тактовый вход 20 устройства соеди-. нен с первым входом регистра 7 задания режима и входом формирователя

4 контрольных сигналов. Первый выход формирователя 4 соединен со входами резервируемых блоков 1-3, а второй выход - co вторым входом блока 6 сравнения, Выходы резервируемых блоков

1-3 соединены с информационными вхо- 10 дами управляемого мажоритарного эле мента 5, выход которого соединен с выходом 21 и с первым входом блока б сравнения. Первый, второй, третий и четвертый выходы регистра 7 задания 15 режима (выходы первого, второго, тре, тьего, и четвертого разрядов )соединены с первыми входами элементов И 8-11 записи со вторыми входами которых соединен .выход блока 6 сравнения. Выходы элементов И 8-11 записи соединены со входами регистра 12 контроля, первый выход (выход первого разрядаj регистра 12 контроля.

,соединен с первым входом элемента :,. р5 H 13 контроля, со вторым входом которого через первый элемент НЕ 14соединен выход мажоритарного элемента 15 контроля. Со входами этого элемента соединены второй, третий и четвертый выходы регистра .12 конт-, роля. Эти выходы соединены также

-с первыми входами элементов И 16-18

1 считывания, со вторыми входами которых через второй элемент НЕ 19 соединен выход элемента И 13 контроля.

Выходы элементов И 16-18 считыва-: ния соединены со вторым, третьим и четвертым входами регистра 7 задания режима, пятый выход которого,(-выход пятого разряда )соединен с тре- 49 тьим входом элементов И 16-18 считывания. Второй, третий и четвертый выходы регистра 7 задания режима соединены с управляющими входами управляемого мажоритарного элемента 5.. :45

Устройство работает следующим образом.

На тактовый вход 20 устройства последовательно во времени подаются четыре тактовых сигнала. Этим опре- О деляется цикл контроля и установки работоспособной конфигурации устрой-. ства. Начальное состояние регистра

7 задания режима - "00000". Таким образом, на управляющих входах мажоритарного элемента 5 код 000, задающий мажоритарный режим-его работы °

По первому тактовому сигналу формирователь 4 выдает серию контрольных сигналов, поступаницих на входы резервируемых блоков 1-3. Резервируе- 60 алые блоки обрабатывают эти сигналы и выдают на выход устройства серию результирующих сигналов, которые после выполнения над ними логической функции мажоритарного элемента 5 поступают на выход устрбйства и на первый вход блока 6 сравнения. Hà второй вход этого блока подаются эталонные сигналы. При несравнении блоком 6 сравнения вырабатывается сигнал"0", а при сравнении "1" °

По первому тактовому сигналу регистр 7 задания режима устанавливается в состояние "10000" и.разрешается тем самым запись выходного сигнала блока 6 сравнения после первого такта контроля в первый разряд регистра 12 контроля через элемент

И. 8 записи.

В этом такте проверяется работоспособность в мажоритированной конфигурации резервированной системы, состоящей из трех блоков 1-3 и мажоритарного элемента 5.

При браке (несравнении)в первый разряд регистра 12 контроля записывается "0",.при норме - "1" °

По .второму тактовому. сигналу регистр 7 задания режима устанавливается в состояние "01000". Этим задается режим выдачи на выход мажоритарного элемента 5 информации блока 1 и: .разрешается запись результата сравнения во второй разряд регистра 12 контроля через элемент И 9 записи..

В этом такте контроля проверяется работоспособность функционального блока 1.

По третьему и четвертому тактовосу сигналу регистр 7 задания режима устанавливается соответственно в состояния "00100" и "00010" и .проверяется работоспосббность блоков 2 и 3.

По пятому тактовому сигналу ре-. гистр 7 задания режима устанавливается в состояние "00001", разрешая тем самым срабатывание элементов

И 16-18 считывания по третьему входув

Если в мажоритированной конфигурации система не работоспособна (в первом разряде регистра 12- контроля "0" то на входе элемента И 13 контроля

"0", на выходе второго элемента

НЕ 19 .- -"1", и во второй, третий и четвертый разряды регистра 7 задания режима переписывается содержимое второго, третьего и четвертого разрядов регистра 12 контроля, задавая возможную работоспособную конфи гурацию системы.

Если в мажоритированной конфигурации система.работоспособна (в первом разряде регистра 12 контроля -"1"), то разрешается. срабатывание элемента -И 13 контроля по первому входу.

В том.случае, если во втором, третьем и четвертом разрядах регистра

12 контроля содержатся коды 100, 010, 001, 000, то на выходе первого элемента НЕ 14 — "1" и срабатывает элемент И 13 контроля, запрещая тем

Саум череэ второй элемент HE 19 сра1040632 батывание элементов И считывания

16-18. При этом. во второй, третий и четвертый разряды регистра 7 задания режима. записывается код 000; задавая мажоритарную конфигурацию, В этом случае, если во втором, тре-. тьем и четвертом разрядах регистра

12 контроля содержатся коды 111, 011, 101, 110, то .на выходе мажоритарного элемента 15 контроля — "1", на выходе первого элемента НЕ 14 - . 10

".0"., элемент И 13 контроля не срабатывает н во второй, третий и четвертый разряды регистра 7 задания режима переписывается код разрядов регистра 12 контроля. При этом коды

111,011,101 и 110 задают мажоритарную конфигурацию.

На этом режим контроля и установки рабочей конфигурации, заканчивается и система продолжает работать в рабочем режиме .в конфигурации, задаваемой вторым, третьим и четвертымразрядами регистра 7 задания режима.Таким образом, предлагаемое уст-. ройство позволяет не перестраивать мажоритарный элемент 5 при отказе двух блоков и работоспособности в мажоритированной конфигурации. Это . обеспечивает повышение надежности, например, для системы из резервируемых блоков, -состояших иэ секций, информация в которых обрабатывается независимо и:последовательно во времени поступает на выход блока..

Определим выигрыш в надежности для предлагаемой системы по сравне- 35 нию с известной, считая, что в состав I"ão ФУнкционального блока входят четыре сек ции Б„„., ь

Схемы контроля и. перестройки будем считать значительно более надежными 40

I чем функциональные блоки, и примем их надежность равной 1.

Надежность известного. устройства рассчитывают по формуле

<„=P +ЗР (1-Р)+ЭР(1-р),и, гдер=р4; . Р— надежность секции я р;

1,2,3,4, =12,3; epjfl- веРоЯтность обнаружения :отказов. средствами контроля.

Надежность предлагаемого устройства рассчитывают по формуле

Й =(Р„+зр„(<-Р„)) тЗ,4 (1-РДР„+зр. (Р,)1 »

Дпя р„=0,95,„ра =0,8 имеем й. =0,9768, к2 0,9936.

ВероятностЪ выхода предлагаемого устройства из строя по сравнению с известным уменьшается при выбранных значениях р„ и (ц,. примерно в 3,6 раза.

Очевидно, что при увеличении числа секций в функциональном блоке выигрыш в надежности увеличивается. Надежчость устройства, состояшего из И секций, рассчитывают по формуле

Результаты испытаний предлагаемого устройства подтверждают его высокую надежность, так как оно.парирует большее число отказов резервируемых функциональных блоков..

1040632

Составитель В. Максимов .Редактор Т. Мермелштайн Техред М,Надь Корректор,В. Бутяга

Заказ 6950/59 Тираж 845 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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