Устройство контроля электропитания процессора

 

1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРОЦЕССОРА, содержащее группу масштабных блоков, входы которых являются группой входов устройства, а выходы через соответствующие компараторы группы соединены с группой входов блока сравнения, блок задания эталонного напряжения, выход которого соединен с входами компараторов группы, формирователь тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности устройства в работе, в него введены блок задания режимов, блок синхронизации , формирователь кода напряжения , формирователь номера источника, формирователь признаков состояния, причем выходы формирователя тактовых импульсов соединены с первыми входами блока задания режимов и формирователя признаков состояния и с вторым входом блока задания режимов, третий вход которого и первый вход формирователя номера источника соединены с первым входом устройства , второй вход которого соединен с вторым входом формирователя признаков состояния, выходы которого 1 -.i . ..--, соединены с четвертым входом блока задания режимов и первым входом блока синхронизации, другие входы которого соединены соответственно с третьим входом устройства, первым и вторьлч выходами блока задания режимов, первым и вторым выходами блока сравнения , -ВЫХОДЫ блока синхронизации яв-, ляются первым и вторым выходами устройства , чвыходы формирователя кода напряжения соединены с третьим выходом устройства, пяты входом блока задания режимов и первым входом блока задания эталонного напряжения, другие входы юоторого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока задания режимов и первым выходом формирователя номера источника, соединенного также с первым входом блока сравнения, другие входы которого соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока задания режимов и вторым выходом формирователя номера источника, соединенного Я-акже с четверти выходом устройстО ва, седьмой и восьмой выходы блока :о задания режимов соединены с перв1Л4 9) и вторым входами фop 0ipoвaтeля кода зь напряжения, девятый выход блока заi :о дания режимов соединен с вторым входом формирователя номера источника и с третьим входом формирователя признаков состояния, четвертый вход IcoToporo соединен с третьим выходом блока сравнения и шестым входом блока задания реж1О{ов, десятый выход которого соединен с третьим входом формирователя номера источника, четвертый выход блока сравнения соединен с третьим входом формирователя кода напряжения,, четвертые входы

СООЗ СОВЕТСКИХ

И Р П

РЕСПУЬЛИН

u9) 01) 3(ЯЭ G 06 F 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н asrwcwaw свидетвъствм (21) 3618386/18-24 (22) 11.0?.83 (46) 07.06.84,Бюл. У 21 (72) А.П.Запольский, А.Н.Чистяков, В.М.Григоренко и Г.А.Иванов (53) 681 ° 3(088 ° 8) (56) 1. Патент США Ф 3867618, кл. 235-153, опублик. 1975.

2. Патент США Ф 4016408, кл. 235-153, опублик. 1977 (прототип). (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ

ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПРОЦЕССОРА, содержащее группу масштабных блоков, входы которых являются группой входов устройства, а выходы через соответствующие компараторы группы соединены с группой входов блока сравнения, блок задания эталонного напряжения, выход которого соединен с входами компараторов группы, формирователь тактовых импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и надежности устройства в работе, в него введены блок задания режимов, блок синхронизации, формирователь кода напряжения, формирователь номера источника, формирователь признаков состояния, причем выходы формирователя тактовых импульсов соединены с первыми входами блока задания режимов и формирователя признаков состояния и с вторым входом блока задания режимов, третий вход которого и первый вход формирователя номера источника соединены с первым входом устройства, второй вход которого соединен с вторым входом формирователя признаков состояния, выходы которого соединены с четвертым входом блока задания режимов и первым входом блока синхронизации, другие входы которого соединены соответственно с третьим .входом устройства, первым и вторым выходами блока задания режимов, первым и вторым выхочами блока сравнения, выходы блока синхронизацци яв-, ляются первым и вторым выходами устройства, выходы формирователя кода напряжения соединены с третьим выходом устройства, пятым входом блока задания режимов и первым входом блока задания эталонного напряжения, другие входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами бло- Я ка задания режимов и первым выходом формирователя номера источника, соединенного также с первым входом блока сравнения, другие входы которого соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока задания режимов и вторым выходом формирователя номера источника, соединенного также с четвертым выходом устройства, седьмой и восьмой выходы блока задания режимов соединены с первым и вторым входами формирователя кода напряжения, девятый выход блока задания режимов соединен с вторым входом формирователя номера источника и с третьим входом формирователя признаков состояния, четвертый вход которого соединен с третьни выходом блока сравнения и шестым входом блока задания режимов, десятый выход которого соединен с третьим входом формирователя номера источника, четвертый выход блока сравнения соединен с третьим входом формирователя кода напряжения, четвертые входы

i096649 системы электропитания процессора

ЗВМ.

Известно устройство динамического контроля источника питания, содержащее регисТр состояния, пороговые детекторы, фильтры, дешифратор, адресный регистр (1) .

Недостатками этого устройства являются ограниченные функциональные воэможности, обусловленные fO отсутствием режима измерения. Кроме того, следует отметить, что устройство в своем составе содержит специальные элементы (частотные фильтры, детекторы), что усложняет технологию производства, а следовательно и повышает стоимость.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности явЛяется устройство контроля электропитания, со- 2п держащее группу масштабных блоков, входы которых являются группой входов устройства, а выходы через соответствующие компараторы группы соединены с группой входов блока сравне- 25 ния, блок задания эталонного напряжения, выход которого соединен с входами компараторов группы,формирователь тактовых импульсов (2J .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения напряжения при ограниченном объеме оборудования и при ограниченном времени измерения, что снижает надежность работы устройства. Кроме того, 35 в известном устройстве не предусмотрены средства обнаружения кратковременного выхода контролируемого напряжения за допустимые пределы. Это снижает помехоустойчивость известного устройства.

Цель изобретения — повышение помехоустойчйвости и надежности устройстЮ ва в работе.

Поставленная цель достигается тем, 45 что в устройство контроля электропитания процессора, содержащее группу масштабных блоков, входы которых являются группой входов устройства, а выходы через соответствующие компа- 50 раторы группы соединены с группой входов блока сравнения, блок задания эталонного напряжения, выход которого соединен с входами компараторов группы, формирователь тактовых импуль- 55 сов введены блок задания режимов, блок синхронизации, формирователь кода напряжения, формирователь номера источника, формирователь признаков состояиия, причем выходы формирователя тактовых импульсов соединены с первыми входами блока задания режимов и формирователя признаков состояния и с вторым входом блока задания режимов, третий вход которого и первый вход формирователя номера источника соединены с первым входом устройства, второй вход которого соединен с вторым входом формирователя признаков состояния, выходы которого соединены с четвертым входом блока задания режимов и первым входом блока синхронизации, другие входы которого соединены соответственно с третьим входом устройства, первым и вторым выходами блока задания режимов, первым и вторым выходами блока сравнения, выходы блока синхронизации являются первым и вторым выходами устройства, выходы формирователя кода напряжения соединены с третьим выходом устройства, пятым входом блока задания режимов и первым входом блока задания эталонного напряжения, другие входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока задания режимов и первым выходом формирователя номера источника, соединенного также с первым входом блока сравнения, другие входы которого соединены соответственно с пятым и шестым выходами блока задания режимов и вторым выходом формирователя номера источника, соединенного также с четвертым выходом устройства, седьмой и восьмой выходы блока задания режимов соединены с первым и вторым входами формирователя кода напряжения, девятый выход блока задания режимов соединен с вторым входом формирователя номера источника и третьим входом формирователя признаков состояния, четвертый вход которого соединен с третьим выходом блока сравнения и шестым входом блока задания режимов, десятый выход которого соединен с третьим входом формирователя номера источника, четвертый выход блока сравнения соединен с третьим входом формирователя кода напряжения, четвертые входы которого и формирователя номера источника соединены с одиннадцатым выходом блока задания режимов, двенадцатый выход которого соединен с пятым входом формирователя признаков состоянияе

При том блок задания режимов содержит регистр, три триггера, два

1096649 элемента ИЛИ, шесть элементов И, причем вход регистра является третьим входом блока, группа выходов регистра является третьим выходом блока, первый выход регистра является две5 надцатым выходом блока, второй выход регистра является девятым выходом блока и соединен с входами первого элемента ИЛИ и первого и второго элементов И, третий выход регистра

10 является четвертым выходом блока, соединен с входами первых триггера и элемента ИЛИ, третьего и четвертого элементов И и через первый элемент И— с первым выходом блока, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым и вторым входами второго триггера и первым. входом третьего триггера, выход которого соединен с одиннадцатым выходом блока, входами второго элемента

ИЛИ, четвертого,и пятого элементов И и третьим входом второго триггера, выход которого соединен с вторым и третьим входамИ третьего триггера и через второй элемент ИЛИ вЂ” с входами

25 третьего и шестого элементов И, пятый вход блока через первый триггер соединен с вторым выходом блока и входом третьего элемента И, второй вход

30 блока соединен с синхроиизирующими входами первого и второго триггеров, входом пятого элемента И и через четвертый элементы И вЂ” с восьмым выходом блока, первый вход блока соединен с синхронизирующим входом третье-35 го триггера, входом шестого элемента И и через третий элемент И вЂ” c седьмым выходом блока, шестой вход блока соединен с входом шестого элемента И, четвертый вход блока соеди" 4О нен с входом второго элемента И, выход которого является шестым выходом блока и через пятый и шестой элементы И соответственно соединен с пятым и десятым выходами блока. Причем фор45 мирователь номера источника содержит регистр, счетчик, триггер, коммутатор, элемент И, причем первый вход формирователя через соединенные после довательно регистр и коммутатор соединен с вторым выходом формирователя и входом элемента И, второй вход формирователя соединен с входами триггера и коммутатора, третий вход формирователя соединен с входом счет-55 чика и через соединенные последовательно элемент И и триггер — с первым выходом формирователя, четвертый вход которого через счетчик соединен с входом коммутатора.

1(роме того, формирователь признаков состояния содержит счетчик, два триггера, четыре элемента И, причем о первьИ вход формирователя соединен с. входом первого элемента И, второй вход формирователя соединен с входом первого элемента И и через второй элемент И вЂ” с входом счетчика, выход которого соединен с входами первого триггера, третьего элемента И н через четвертый элемент И вЂ” с входом второго элемента И, третий вход формирователя соединен с входами первого и второго триггеров, четвертый вход формирователя соединен с входом второго элемента И и через первый триггер — с входами четвертого элемента И,, второго триггера и через третий элемент И вЂ” с входом второго триггера, выход которого соединен с вхо— дами счетчика, первого триггера и через первый элемент И вЂ” с входом второго триггера, пятый вход формирователя является входом первого триггер.а .

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 -. схема блока задания режимов, на фиг.3 — схема формирователя номера источника, на фиг.4 — схема формирователя признаков состояния.

Устройство содержит формирователь 1 тактовых импульсов, блок 2 задания режимов, формирователь 3 кода напряжения, формирователь 4 номера источника, блок,5 сравнения, формирователь

6 признаков состояния, блок 7 синхронизации, блок 8 задания эталонного напряжения, комнараторы 9, масштабные блоки 10.

Блок задания режимов (фиг.2) содержит регистр 1i триггеры i2-14, элементы ИЛИ 15 и 16, элементы И 17-22.

Формирователь номера источника (фиг.3) содержит регистр 23, счетчик 24, коммутатор 25, триггер 26, элемент

И 27. Формирователь признаков состояния (фиг.4) содержит счетчик 28, триггеры 29 и 30, элементы И 31-34.

Формирователь 1 предназначен для формирования двух тактовых последовательностей, синхронизирующих работу устройства. Блок 2 предназначен для задания режимов функционирования -. и управления работой устройства. Формирователь 3 предназначен для форми1096649 рования цифрового кода измеряемого напряжения вторичного источника электропитания. Формирователь 4 предназначен для хранения и модификации адресов

O контролируемых вторичных источников электропитания и для управления формированием опорного напряжения. Блок 5 предназначен для обработки результатов сравнения напряжения вторичных источников электропитания с опор10 ным напряжением. формирователь 6 предназначен для формирования сигналов, обеспечивающих. установку соответствующих признаков при выходе значения контролируемого напряжения за 15 допустимые пределы по истечении заданного интервала времени.

Блок 7 предназначен для синхронизации процесса передачи информации состояния, формируемой устройством, с работой процессора. Блок 8 предназначен для формирования аналогового опорного сигнала в соответствии с цифровыми кодами граничных ,значений допустимых напряжений, а тан 25 же в соответствии с кодами, формируемыми блоком измерения. Компараторы 9 предназначены для сравнения напряжения вторичных источников электропитания с напряжением опор- 30 ного аналогового сигнала. Компараторы вырабатывают сигнал единичного уровня при превышении значением контролируемого напряжения значения опорного аналогового сигнала. Масштаб"З5 ные блоки 10 предназначены для приведения напряжений вторичных источников электропитания, имеющих различные номинальные значения, к единому универсальному значению напряже- 4р иия.

Устройство в режиме оперативю ного контроля работает следующим образом.

При отсутствии признаков режимов 45 оперативного контроля и измерения. в регистре 11 блока 2 отсутствуют сигналы на его выходах, на выходах элементов ИЛИ 15 и 18, что вызывает установку в исходное состояние тригге- О ров 12-14 в блоке 2, триггера 26 в формирователе 4, триггеров 29, 30 в формирователе 6.

Для установки режима оперативного контроля в регистр 11 из процессора заносится признак режима оперативного контроля. Сигнал единичного уровня с выхода регистра 11 через элемент ИЛИ 15 поступает на входы триггера 13, разрешая его установку в единичное состояние. Так как в это время триггер 14 сброшен, то установится второй триггер 13, наличие сигнала.на выходе которого разрешает установку триггера 14 по,заднему фронту второго тактового сигнала, поступающего с формирователя 1.

По следующему тактовому сигналу триггер 13 сбрасывается и отсутствие сигнала на его выходе запрещает изменение состояния триггера 14 по следующим тактовым сигналам. Сигнал с выхода триггера 14 поступает на вход счетчика 24 формирователя 4, коэффициент пересчета которого равен числу контролируемых вторичных источников электропитания.. При отсутствии данного сигнала устанавливается .режим сброса счетчика 24.

Первый синхроимпульс сбрасывает счетчик 24 в нулевое состояние, так как в это время еще отсутствует признак модификации на его входе. Контроль источников электропитания начинается с нулевого адреса. Адрес вторичного источника электропитания с выхода счетчика 24 через коммутатор 25 поступает на вход блока 5.

На входы блока 5 поступают сигналы с компараторов 9. Туда же подается сигнал с триггера 26 формирователя 4. Триггер 26 предназначен для управления выборкой констант, соответствующих верхим и нижним граничным значениям напряжений в блоке 8.

При единичном уровне сигнала на выходе триггера 26 контролируется превышение верхних граничных значений, при нулевом уровне сигнала — нижних граничных значений. Эти ситуации анализируются в блоке 5.

Сигнал единичного уровня с выходов блока 5 устанавливает триггер 29 формирователя 6, так как счетчик 28 находится в нулевом состоянии и отсутствует сигнал на его выходе. Единичный сигнал с выхода триггера 29 устанавливает триггер 30, а также поступает на блок ?. Единичный сигнал с выхода триггера 30 формирователя 6 разрешает прохождение тактовых сигналов через элемент И 3 1, устанавливает режим модификации счетчика 28, который начинает отсчитывать заданный временной интервал. Сигнал с выхода элемента И 18 поступает в блок 5, 1096649 запрещая прохождение тактового сигнала из формирователя 1, на выход элемента И 21 б л со>к а 22, а также блокирует синхросигналы модификации счетчика 28 через элементы И 22. 5

В счетчике 24 формирователя 4 ñîõðàняется адрес вторичного источника электропитания, напряжение которого вышло за граничные значения, а также сохраняется состояние триггера 26 в

10 течение заданного интервала времени, отсчитываемого счетчиком 28. Единичное состояние триггера 29 является признаком возможного кратковременного ухода напряжения вторичного источника электропитания за граничные значения и определяется как самовосстанавливаемый сбой в системе электропитания. "ñëè о истечении заданного временного интервала значение напряжения вторичного источника электропитания остается за граничными значениями, фиксируется постоянное нарушение граничных значений.

По истечении заданного временного интервала на выходе счетчика 28 на входах элементов И 33 и 34 триггера

29 появляется сигнал единичного уровня . Если до этого не обработан запрос на прерыВание и не сброшен триггер 29, то сигнал нулевого уровня на выходе элемента И 34 заблокирует прохождение синхросигналов на выход элемента И 32 и на вход счетчика 28.

В счетчике 28 сохранится код отсчитан ного временного интервала до тех пор, пока не будет сброшен триггер 29. Нулевой уровень сигнала с выхода триггера 30 блокирует прохождение тактового сигнала на выход элемента И 31, устанавливает режим сброса счетчика 28, сброс которого происходит по заднему фронту импульса с выхода элемента И 32, а также разрешает ф5 прохождение признака И 18 на входы блока 5 и на входы элементов И 21 и 22 блока 2. Если условия нарушения граничных значений на заданный интервал времени исчезают., т.е. фиксиРует- 5О ся кратковременный уход напряжения вторичного источника электропитания, то блок 5 не выдает c .оответствующие сигналы.

По второму тактовому сигналу на выходе элемента И 22 появляется сигнал модификации счет:.ика 24 формирователя 4, где устанавливается адрес следующего контролируемого вторич-ного источника электропитания. При возникновении нарушения граничных значений при контроле г1 — го истсчника повторится описанная последовательность.

Если же"условия нарушения граничных значений за заданный интервал времени не исчезают, то сигнал с выхода блока 5 поступает на вход элемента И 22 блока 2 и заблокирует синхросигнал модификации счетчика 24. Триггер 29 формирователя 6 в этом случае неустановится, так как на выходе счетчика 28 имеется единичный уровень сигнала. Сигнал с вы— хода счетчика 28 запрещает повторную установку триггеров 29 и 30, обеспечивая тем самым установку блока 5.

Устройство переходит к режиму измерения.

В этом режиме устройство работает следующим образом.В регистр 11 блока 2 заносится признак режима измерения. Сигнал единичного уровня с вы-хода регистра 11 поступает на вход элемента ИЛИ 15 и блока 8. В регистр

23 формирователя 4 заносится адрес вторичного источника электропитания который передается в блок 5 через коммутатор 25, В блоке 2 по признаку режима измерения и тактовым сигна— лам устанавливаются триггеры 13 и 14 и сигналы единичного уровня с их выходов через элемент ИЛИ 16 поступают на вход элемента И 19, разрешая прохождение тактового сигнала в формирователь 3.

При установленном триггере 14 блока 2 на входе элемента И 20 установится сигнал единичного уровня, разрешающий прохождение тактового сигнала на формирователь 3, куда также поступает сигнал с блока 5.

В последнем цикле измерения единица сдвинется в младший разряд одного из регистров сдвига формирователя 3, сигнал с выхода которого поступает в блок 2, на вход триггера 12, котсрый установится в единичное состояние по тактовому сигналу и заблокирует синхросигналы сдвига на выходе элемента И 19, а также поступает на вход блока 7.

Микропрограмма обработки результатов измерения, определив по информации на выходе блока 7, что для заданного вторичного источника электропитания двоичный код напряжения сформирован, 1096649 сбрасывает режим измерения в регистре режимов 11 блока 2. Устройство переходит в исходное состояние. После этого устанавливается адрес следующего вторичного источника электропитания и режим измерения. Повторяется описанный процесс измерения.

Если на двух выходах регистра 11 режимов блока 2 появятся одновременно единичные уровни, что соответствует 10 наличию признаков режима оперативного контроля и измерения одновременно, то на выходе элемента И 17 появится единичный уровень сигнала, который поступает на блок 7 и с его выхода далее 15 вызывая запрос на микропрограммное прерывание. При обработке запроса фиксируется сбой в оборудовании устройства.

Введение устройства обеспечивает 20 организацию контроля уровней напряжения источников электропитания процессора ЭВМ. Эта дает возможность поддерживать уровни напряжений, питающие электрорадиоэлементы процессора, главным образом интегральные микросхемы, являющиеся основным компонент м процессора, максимально приближенными к их номинальным значениям

Выполнение этого условия обеспечива- 30 ет оптимальные условия эксплуатации электрорадиоэлементов, а в особенности микросхем, параметры которых (в частности помехоустойчивость) наиболее сильно зависят от величин питаю-З5 щих напряжений, что в свою очередь, способствует повышению помехоустойчивости процессора, увеличивает срок службы микросхем. Эти факторы повышают надежность функционирования 40 основной электронной части 3BN— процессора, а тем самым и ЭВМ в целом.

Наличие контроля уровней питающих напряжений позволяет исключить необходимость регулярного проведения циклов технического обслуживания устройства электропитания процессора и проводить его только по мере необходимости в зависиомсти от технического состояния устройства.Это сокращает потери полезного времени и повышает эффективность использования

ЭВМ. Кроме того, средства контроля системы электропитания обеспечивают возможность регистрации случаев ухудшения параметров системы электропитания в регистрационном файле. Наличие в предлагаемом устройстве блока, выделяющего кратковременные нарушения контролируемыми напряжениями допустимых уровней, позволяет регистрировать помехи в сети первичного электропитания ЭВМ. Эти возможности позволяют обслуживающему персоналу проводить глубокий анализ причин возникновения сбоев и отказав в процессоре, проанализовароть из цоявление и своевременно принимать меры по предупреждению сбоев и отказов.

Устройство обеспечивает возможность измерения выходного напряжения источников электропитания и выдачу в процессор результата в виде двоичного кода. При помощи специальной микропрограммы процессора результат измерения может быть выдан на экран пультового дисплея в цифровом виде. Причем, благодаря высокой скорости измерения (время измерения одного источника составляет приблизительно 180 мк с), на экран пультово-а дисплея одновременно могут быть выданы результаты измерения напряжений всех источников. Эта процедура занимает время менее 2 с.

1096649

1096649

1096649

Составитель Т.Арешев

Техред Т.Маточка Корректор И.Эрдейи

Редактор Н.Бобкова

Подписное

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

Заказ 3827/37 Тираж 699

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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