Резервированное устройство

 

РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее h резервируемых блоков, выходы которых соединены с соответствующими первыми входами восстанавливающего блокаJ содержащего первый элемеит ИЛИ, выход которого соединен с выходом блока, первые входы через соответствующие элементы И, а вторые входы непосредственно соединены с соответствующими входами блока , ключи, включенные Б цепи питания соответствующих резервируемых блоков, выход восстанавливающего блока соединен с первым выходом устройства, с первыми входами элементов И первой группы и через первый инвертор с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с выходами резервируемых блоков и через вторые инверторы - с вторыми входами соответствукмцих элементов И первой группы, выходы элементов И первой и второй групп соединены соот-. ветствеино с первыми и вторыми входами соответствующих триггеров. третьи входы которых, соединены с шиной сброса, первые выходыс управляющими входами соответствующих ключей , а вторые выходы - с соответствующими вторыми выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства , в него введены формирователи - импульсов, элементы задержки, регистр сдвига, второй элемент ИЖ, третья и четвертая группы п и п-2 элементов И соответственно, первый вход каждого элемента И четвертой группы соединен с выходом соответствующего одноименного элемента задержки и с вхоS дом последующего элемента задержки, второй вход - с первым выходом регис (Л тра сдвига. Четвертым входом первого с триггера и входом первого элемента задержки, а выход - с четвертым входом соответствующего триггера, начиная со второго входы формирователей импульсов соединены с вторыми выходами соответствующих триггеров, КЭ а их выходы соответствующими 4 дами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом реСД гистра сдвига, второй вход которого соединен с шиной сброса, а второй вы (;о ход - с третьим выходом устройства и с первыми входами элементов И третьей группы, вторуе входы которых соединены с выходами соответствующих резервируемых блоков, а выходы - с соответствующими вторыми входами восстанавливающего блока.

3(511 Н 05 К 10/00 6 06 F 11./18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

/ ъН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ19 (21) 3536096/18-24 (22) 06.01.83 (46) 15.11.84. Бюл.У 42 (72) Е.И,Жуков и Л.И.1цапиро (53) 681.396(088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 608277, кл. Н 05 К 10/00, 19?6, 2. Авторское свидетельство СССР

N- 1012468 кл. Н 05 К 1О/00, 1982 (прототип). (54) (57) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее и резервируемых блоков, выходы которых соединены с соответствующими первыми входами восстанавливающего блока, содержащего первый элемент ИЛИ, выход которого соединен с выходом блока, первые входы через соответствующие элементы И, а вторые входы непосредственно сое-. динены с соответствующими входами блока, ключи, включейные ь цепи питания соответствующих резервируемых блоков, выход восстанавливающего блока соединен с первым выходом устройства, с первымн входами элементов И первой группы и через первый инвертор— с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с выходами резервируемых блоков и через вторые инверторы — с вторыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы элементов И первой и второй групп соединены соот-. ветственно с первыми и вторыми входами соответствующих триггеров, SU„, 1124459 А третьи входы которых соединены с шиной сброса, первые выходы — с управляющими входами соответствующих ключей, а вторые выходы — с соответствующими вторыми выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены формирователи импульсов, элементы задержки, регистр сдвига, второй элемент ИЛИ, третья и четвертая группы и и и-2 элементов

И соответственно, первый вход каждого элемента И четвертой группы соединен с выходом соответствующего одноименного элемента задержки и с входом последующего элемента задержки, Е второй вход — с первым выходом регистра сдвига, Четвертым входом первого триггера и входом первого элемента задержки, а выход — с четвертым входом соответствующего триггера, начиная со второго входы формирователей импульсов соединены с вторыми,выходами соответствующих триггеров, а Их выходы — с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом регистра сдвига, второй вход которого соединен с шиной сброса, а второй выход — с третьим выходом устройства и с первыми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих резервируемых блоков, а выходи — с соответствующими вторыми входами восстанавливающего блока.

1I24459

Изобретение относится к Вычислительной технике„ Б частности к конструкциям резервированных устройств, которые могут бытb использованы при создании цифровЫх вычислительных устройств высокой надежности, ИББестно резервированное устройство, сод ржащеc резервируемые блоки с Восстан;-.:.Вливающим блоком„ ключи

Включенные Б цепи питания аответствующих реэсрвируе??1?х блоков, элечен ы И,. 11нвертОр 14 трч1 геры БыхОД

Босстанавл?-,,аюше го блока .еОез ннвертОр сОединеь с пер13ыми Входами зле мен | 0;-: И Бтсвь? = Бхоць? ХОTОБЬ?х сое

gHH =" H6t выходами соответствующих

РЕЭЕPBHP"" r?Mb,", . OJIO ROB Ä B ВЫХОДЫ С парвымы В. Ода.1И триггepoB, .выходы которых соединены с уйравляющимы Входами- ключей . Б :?. -., J устройстве происy:Од!1, 0, ьлюче?!Ие От.казавшиy блОХОБ

28

От источника питая? я., Вследствие =;Toг0 t

-..«Достаткам известного устройства .=:??гнется Отсутствие контроля работоспособяОсте р =э::pвируcмых блОХОВ е

На " ?О??е —, ..:.::.:.Бк:м к изоб?.етению я. -."1яа! 0Н ОезаpBHролаянО» у1 pОисTВО

? Оде - —, -, ?сзе:. Be з Б О .амых б?-,,;тсв чп

«bI Одь! ХОТО,—:, ".-, . Соед:411 >." 1- Оотаетствую ь1??я и 1- ымн ВИОдами BOсс! F3HGB» ливающе! а 5лока., -.Оцеожа!цегс первь .

БЛЕМ= -Г1 !1?!!1 = (7 KQТОР 1": СОЕ t IHBH с Б. .?ходом .-л ":а. -..BpBb е:. ходы че,аез

СООтБ TOTE„ ?щие элементы И:, а BTOpi?е 3

Б Х ОДЬ1 Н Е 1 (О С PP....? С Т Б Е? НО О Е Д!В-:. Е НЫ С соответс гвую?,ими Входам.? бл01 а, клюvi Бкл:эчен1?Ые E цели Питания соотBB! .? З "Ю?1?Ил > ЭЕБ ЗИРУЕМЬЖ,ЛОКОН выход Бос станавлиьающего блока соеди-40 нен с первым ББОдсм устрОЙстБа - с пер выми БхОдэми. элементов И первой груп " пы и через первый инвертop"-с первыми . входами элементов И второй группы, Бт-? рые входы кот орь?х соеди??ены с Bbt- 45 ходами ре??ерныруемых блоков и через т с pbt Q и 11 Р е р т о р61 с Б т о Б ы ." vi В х Од а ми

ОООтве с" Бующих элементов И :ерБОЙ .". pyr.пы . Бь?хОды -. reменто B И пe pВОЙ

t1 Бт 0 30 1 p JJ?п сОедин сны ссоТ Бет б сTBBHH с первыми и BTopbtми БхОдами оответству?с??!их триггеров, третьи

Бходь которых соединены с:.я:ной < броса Г1ервые Бь?ХО?1ь. — с у?1равляю??.;Ими

ВХОД ами сООт Бе-т ст Бу ?ащи1.. - .Люч«Й „а 51

БТOP6IE БЫ «ОД=! С COOT B Т:TBУЮЩИМИ

Бт006?ми Выходами уc "poAOT В, !3 JH ном ус. рсйстве Отсу"ствы;:;-: ..::«p ?IIB работоспособности резервируемых блоков устранено путем фиксации всех отказов резервируемых блоков в триггерах и выводом информации о наличии

Отказов на выходы устройства (2!.

Недостатком этого устройства является резкое уменьшение его надежности в случае, когда работоспособность устройства обеспечивается двумя блоками из и . При этом отказ

Б любом иэ двух оставшихся блоков приводит к Выходу из строя всего усTpoAcTBR и вероятность отказа такого устроиства вдвое больше, чем устройства, в котором Включен только один блок.

Цель изобретен? я — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в резервированное устройство, содержащее п резервируемых блоков, Выходы которых соединены с соответствующими первыми входами восстанав,.Нвающе"0 блока, содержащего первый элемент ИЗИ, выход которого соединен с Выходом блока, первые входы через

coQTBeTcTBytotJJHe элементы И,а вторые

Входы Het!OcpeJIOTBBHHQ соединены с соответствующими входами блока, ключи, включенные Б цени питания соответ ствующих резервируемых блоков, выход восстанавливающего блока соединен с первым выходом устройства, с первыми входами элементов И первой группы и через первый инвертор — с первыми

Входами элементов И второй группы, Вторые входы которых соединены с вы=;.одами резервируемых блоков и через вторые инверторы — с вторыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы элементов И первой и второй групп соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих триггеров, третьи

Б:,.Qäû которых соединены с шиной сброса, первые выходы — с управляющими входами соответствующих ключей, а вторые выходы — с соответствующими вторыми выходами устройства, введены формирователи импульсов, элементы задержки, регистр сдвига, второй элемент ИЛИ, третья и четвертая группы tt и и-2 элементов И соответственно, первый Вход каждого элемента И четвертой группы соединен с выходом соответствующего одноименного элемента задержки и с входом последующего элемента задержки, второй вход— с первым Выходом регистра сдвига, 3 1124 четвертым входом первого триггера н входом первого элемента задержки, а выход — с четвертым входом соответствующего триггера, начиная со второго, входы формирователей импульсов соединены с вторыми выходами соответствующих триггеров, а их выходы— с.соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом регистра сдвига, второй вход которого соединен с шиной сброса, а второй выход — с третьим выходом устройства и с первы.ми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих резервируемых блоков, а выходя — с соответствующими вторыми входами восстанавливающего бпока.

На чертеже представлена блок-схе20 ма предлагаемого устройства при и =5.

Устройство содержит резервируемяе блоки .1-5, ключи 6 † выполняющие функцию отключения блоков 1-5 от ис точника 11 питания, восстанавливающий блок 12, содержащий элементы И 13-22 и первый элемент ИЛИ 23. Устройство содерякт также первый инвертор 24, первую группу элементов

И 25-29, триггеры 30-34, второй элемент ИЛИ 35, вторые инверторы 36-40, ЗО вторую группу элементов И,41-45, формирователи 46-50 импульсов, регистр

51 сдвига, элементы 52-54 задержки, третью группу элементов И 55-59 и четвертую группу элементов И 60-62, З5 выходы 63-69 и шину 70 сброса.

Выход восстанавливающего блока 12 подключен к первому выходу 63 устрой. ства, к первым входами элементов И

25-29 и к входу йнвертора 24, выход 40 которого соединен с первыми входами элементов И 41-45. Выходы элементов

И 25-29 соединены с первыми входами, а выходы элементов И 41-45 „- с вто" рыми входами триггеров 30-34 45 соответственно. Первые выходы триггеров 30-34 соединены с управляницими входами ключей 6-10 соответственно. Вторые выходы триггеров 30-34 соединены с вторыми выходами 64-68 50 . устройства. Выход второго элемента

ИЛИ 35 соединен с первым входом регистра 51 сдвига, первый выход которого соединен с четвертым входом триггера 30, первыми входами элемен- 55 тов И 60-62 и входом первого элемента 52 задержки, выход которого соединен с вторым входом элемента И 60

459 4 и с входом элемента 53 задержки, выход которого соединен с вторым вхо- дом элемента И 61 и с входом элемента 54 задержки, выход которого соединен со вторым входом элемента И !

62. Второй выход регистра 51 сдвига соединен с третьим выходом 69 устройства и с первыми входами элементов

И 55-59, выходы которых соединены с соответствующими вторыми входами восстанавливающего блока 12. Третьи входя триггеров 30-34 и второй вход регистра 5! сдвига подключены к шине

-70 сброса. Выходы резервируемых блоков 1-5 соецинены с вторыми входами элементов И 41-45 соответственно, через инверторы 36-40 — с вторыми входами элементов И 25-29 соответственно и с вторыми входами элементов И 55"59. Вторые выходы триггеров

30-34 через формирователи 46-50 импульсов соединены также с соответствуницими входами элемента ИЛИ 35.Выходы элементов И 60-62 соединены с четвертыми входами триггеров 31-33 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

При исправной работе блоков 1-5 триггеры 30-34 находятся в состоянии, при котором ключи 6-10 открыты и через них напряжение источника ll питания подается на блоки 1-5. В такое положение триггеры 30-34 устанавливаются перед началом работы импульсом сброса, поступающим на шину 70.

При возникновении отказа типа

"ложная 1" в одном из блоков 1-5, например в блоке I, на выходе элемента ИЛИ 23 восстанавливающего блока 12 информация остается равной ."0".

В этом случае на выходе элемента И

4! будет сигнал "1", который переключит триггер 30.в положение, при котором ключ 6 закроется, с блока I снимается напряжение питания и на вход восстанавливающего блока 12 с выхода блока I поступит информация

"0", Одновременно с этим в результате переключения триггера 30 на выходе 64 образуется сигнал "0", указывающий на наличие отказа в блоке 1, а также формирователь 46 импульсов сформирует импульс, который через элемент ИЛИ 35 поступает на вход регистра 51 сдвига. При этом s регистре сдвига происходит сдвиг информации "1" из первого разряда во второй (в первый разряд "1" записыФ 11244 вается при сбросе по шине T0) . Аналогичным образом произойдет фиксация отказа блока 1 и при отказе типа "ложный 0". В этом случае триггер

30 будет переключен сигналом с вы5

:хода элемента И 25.

При возникновении последующих отказов любых двух других блоков

2-5 аналогичным образом произойдет отключение отказавших блоков и сдвиг !О информации в регистре 51 сдвига из второго разряда в четвертый. При

=-том сигнал с выхода четвертого регис.тра 51 сдвига поступит на вход триг" гера 30 и входы элементов И 60-62. !5

Поскольку нэ-за отказа блока 1 срабатывание триггера 30 не произойдет и„ следовательно, регистр 51 сдвига останется в прежнем положении, сигнал с выхода четвертого разряда 2б регистра 51 сдвига, пройдя элемент

52 задержки и открытый элемент И 60, посту1iÿò на вход триггера 31 °

В дальнейшем возможны два варианта, Если в числе отказавших блоков

2-5 был блок 2„ то триггер 31 не переключится и регистр 51 сдвига останется в прежна, состоянии. Тогда сигнал перекпючения через элемент 53 задержки и э; емент И 61 поступит на вход

-.риггера 32.. Время задержки элементов

52-5-": ;адержки определяется необходимым времен= .и на гереключение триггеров 30-33, форлмрователей 4650 имп..-льсо=, элемента ИЛИ 35 и реги

35 тра 5 l сдви1 2.

Если же блок 2 в этот момент вре;.,-:-н;» был исправен, то произойдет пере-спючение триггера 31,, форм:рователя - 7 импупьсов и импульс через эле,0 мент А!Л 35 с,двинет информацию в регистре 51 сдвига из четвертого рязряда в гятый, При переключении триг59 б гера 31 описанным способом произойдет отключение блока 2 от восстанав ливающего блока 12.

С выхода пятого разряда регистра

5l сдвига сигнал поступает на выход

69, указывая на то, что работоспособность резервированного устройства обеспечивается только одним блоком, а также на входы элементов И 55-59, разрешая прохождение через них информации с блоков 1-5, Поскольку блоки

1-5 все, кроме одного, оказываются отключенными от источника 1! питания, информация с одного из элементов И 55-59 поступает через элемент

ИЛИ 23 на выход 63 устройства.

Таким образом, при отказе трех блоков 1-5 происходит, отключение четвертого исправного блока и работоспособность .устройства обеспечивается одним блоком. Это позволяет предлагаемому устройству после отказа трех блоков сохранять существенно аолее высокую вероятность безотказной работы по сравнению с прототипом, у которого после трех блоков остаются включенными 2 блока, так как вероятность безотказной работы двух

2 блоков равна Р =Р——

z где Р ра2 боты двух блоков", Р— вероятность безотказной ра1 боты одного блока.

Расчеты показывают, что если, чапример, вероятность безотказной работы ЦБМ за 1000 ч составляет P (t1=

=0,8, то при мажорировании обычным способом и числе каналов резервирования

v=5 Р (t) =0,942, а в предлагаемом устройстве P (tl =0,996 за 1000 ч работы, 1124459

ВНЮШИ Заклал 8300/4б Тирал 782 Подлисное

Филиал ШШ "Иайамт", t.Óèãîðîä, ул.Проектная, 4