Устройство для функционального контроля вычислительных машин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН, содержащее группу сумматоров по модулю два счетчик импульсов, генератор импульсов., триггер, п1вреключатель , отличающееся тем, ЧТО, с целью повьшения достоверности работы, оно дополнительно содержит : первую и вторую группы элементов И третий,, четвертый и пятый элементы И, шестую группу элементов И, элементы НЕ, первый,.второй и третий элементы ИЛИ, дешифратор, первый и второй регистры, причем информационные . выходы первой вычислительной машины подключены ко вторым входам первой группы элементов И, а информационные выходы второй вычислительной машины ко вторым входан второй группы элементов И, первые вхбды первой и второй групп .элементов И соединены с выходом первого элемента ИЛИ, выходы первой группы элементЬв И подключены к информационным, входам первого регистра, выходы вторсЛ группы элементов И соединены .с информационными входами второго регистра, управляющие входы первого и второго регистров соединены с выходом третьего элемента ИЛИ, прямые и инверсные, выходы первого регистра подключены к первым входам соответствующих сумматоров по модулю два, а прямые и инверсные выходы второго регистра - ко вторым входам группы сумматоров по модулю два,. третьи входы которых подключены к выходу второго элемента ИЛИ, выходы - ко входам третьего элемента И, выход которого подключен ко второму входу шестой группы элементов И, ко второму входу третьего элемента ИЛИ и к элементу НЕ, i выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента И, первый вход которого подключен к (п +1) выходу дешифратора, выход четвертого элемента И Соединен с первым выходом устройства и с первым входом триггера , второй вход которого подключен к выходу переключателя, инверсный выход триггера соединен со вторым входом пятого элемента И, первый вход которого, соединён с выходом СО 4ib генератора импульсов, выход пятого элемента И подключен к информаСО 4 :А ционному входу счетчика импульсов, : управлякиций вход которого соединен с. выходом-третьего элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу переключателя., выходы счетчи ка импульсов соединены с соответствующими , йходами дешифратора все нечетные выходы которого, начиная с nepieoro до(п -l) , подключены . ко входам первого элемента ИЛИ, а все четные, начиная со второго, до П подключеныко входа1)- второго элемента ИЛИ, прямые выходы первого

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОпНСАННЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н EOTOPCNOPIV CEOEETEllbCTEV

ВСЕСОЮЗР;:": Я

ИАТЕЧТ ио- 1 е

ТЕХИЯВ:КМ

ИЬЛИОТИА (21) 3594900/24-24 (22) 20.05.83 (46) 15.01.85. Бюл. В 2 (72) А.P.Êàïëàí, М.М.Чинчевой и Н.Н.Новиков (53) 681.326(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 283688, кл. G Об F 1!/16, 1968.

Ъ

2. Кузьмин И.В., Бурназян P.Г., Ковергин А.А. Аппаратный контроль электронных цифровых вычислительных машин. M. "Энергия", 1974, с. 21"

22, рис. 13(прототип1. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН, . содержащее группу сумматоров.по модулю два счетчик импульсов, генератор импульсов, триггер, переключатель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности работы, оно дополнительно содержит, первую и вторую. группы элементов И, третий, четвертый и пятый элементы

И, шестую группу элементов И, элементы НЕ, первый,.второй и третий элементы ИЛИ, дешифратор, первый и второй регистры, причем. информационные выходы первой вычислительной машины .подключены ко вторым входам первой группы элементов И, а информационные выходы второй вычислительной машины— ко вторым входам второй группы элементов И, первые входы первой и.второй групп элементов И соединены с выходом первого элемента ИЛИ, выходы первой группы элементЬв И подключены к информационным, входам первого регистра, выходы второй группы эле:ментов И соединены,с информационными..SU„, 11 4 43 A

1 ф<у) С 06 F I I /16- Н 05 К 10 00 входами второго регистра, управляю щие входы первого и .второго регистров соединены с выходом третьего элемента ИЛИ, прямые и инверсные. . выходы первого регистра подключены к первым входам соответствующих сумматоров по модулю два, а прямые и инверсные выходы второго регистра— ко вторым входам группы сумматоров по модулю два, третьи входы которых подключены к выходу второго элемента ИЛИ, выходы — ко входам третьего элемента И, выход которого подключен ко второму входу шестой группы элементов И, ко второму входу третьего элемента.ИЛИ .и к элементу НЕ, выход которого соединен со вторым ® входом четвертого элемента И, первый вход которого подключен к (n+)) выходу дешифратора, выход четвертого элемента И соединен с первым вйходом

Ф\ устройства и с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу переключателя, инверсный выход триггера соединен. со вторым входом пятого элемента И, первый вход которого. соединен с выходом генератора импульсов, выход пято- р

ro элемента И подключен к информационному входу счетчика импульсов, . управляющий вход которого соединен -с выходом - третьего элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу переключателя, выходы счетчика импульсов соединены с соответствующими.входами дешифратора все нечетные выходы которого, начиная с первого до(п -1), подключены . ко входам первого элемента ИЛИ, а все четные, начиная со второго до .и, подключены- ко входаМ. второго элемента ИЛИ, прямые выходы первого!!34943 регистра соединены с первыми. входа- ; ды которых соединены со вторыми ми шестой группы элементов. И, выхо- входами устройства.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для контроля. работы вычислительнйх машин, не имеющих внешних средств синхронизации и встроенных средств контроля.

Известно устройство для указания неисправностей в дублированных

pHcKpeTHblx автоматах, содержащее дублированные блоки, выходы которых щ подключены к входам элемента сравнения.и через первый и второй элементы совпадения к первым входам элементов ИЛИ, к вторым входам которых подключен выход третьего. элемента совпадения, а выходы элементов ИЛИ подключены к входам по-. следующих дублированных блоков plj .

Недостатком устройства является то, что оно не может быть использо= вано для контроля вычислительных машин, не имеющих дополнительных выходов для синхронизации их работы,а также не имеющих встроенных средств контроля, Известно устройство, содержащее. первую вычислительную машину, синхронизирующее устройство, устройство контроля, элемент повторного пуска, . . счетчик сбоев, элемент начального пуска, причем синхронизирующее устройство подключено к первым входам первой и второй вычислительной .машины, первые выходы первой и второй вычислительной машины соединены со входами устройства контроля, вто- 35 рой вход первой и второй вычислительной. машины соединен с элементом повторного пуска, счетчиком сбоев и устройством контроля, .третий. вход и второй выход первой и второй вычис-40

)лительнай машины подключен к элементу .начального пуска, первый и второй выход элемента начального пуска соединен с устройством контроля, выход элемента повторного пуска 45 и счетчика сбоев подключен к третьему и четвертому, соответственно, входам элемента начального пуска, первый вход устройства соединен с пятым входом элемента начального пуска P) .

Недостатком устройства является то, что оно требует примечення вычислительных машин, имеющих дополнительные входы, обеспечивающие синхронизацию их работы и предполагают наличие встроенного аппарат-. ного контроля. Применение устройства для вычислительных машин, не имеющих внешней синхронизации, приводит к увеличению вероятности выдачи ложного сигнала "отказ", так как счетчик мбжет постоянно фиксировать несовпадение выходных воздействий в первой и второй вычислительных машинах, т.е.. достоверность работы устройства будет низкой.

Целью изобретения является повышение достоверности работы устройства, т.е, уменьшение вероятности выдачи ложного сигнала "Отказ", при применении вычислительных машин не имеющих входов для внешней синхронизации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее группу сумматоров, по модулю два, счетчик импульсов, генератор импульсов, триггер, переключатель, дополнительно содержит первую и вторую группы элементов И, третий, четвертый и пятый элементы И, шестую группу элементов И, элемент НЕ, первый, второй.и третий элементы

ИЛИ, дешифратор, первый и второй регистры, причем информационные выходы первой вычислительной машины подключены ко вторым входам первой группы элементов И, а информационные выходы второй вычислительной машины — к вторым входам. второй группы элементов И, первые входы первой и второй группы элементов И соединены с выходом первого элемен3 1134 та ИЛИ выходы первой группы элементов И подключены к информационным входам. первого регистра, выходы второй группы элементов И соединены с информационными входами второго регистра, управляющие входы первого и второго регистров соединены с выходом третьего элемента ИЛИ, прямые и инверсные выходы первого регистра подключены к первым входам соответствующих сумматоров по модулю два, а прямые и инверсные выходы второго. регистра — ко вторым входам группы сумматоров по модулю два,.третьи входы которых подключены к выходу второго элемента ИЛИ, выходы— ко входам третьего элемента И, выход которого подключен ко второму .входу шестой группы элементов И, ко . второму входу третьего элемента

ИЛИ и к элементу НЕ, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента И, первый вход которого подключен к {и +1)выходу дешифратора, выход .четвертого элемента И соединен с первым выходом устройства и с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу переключателя, инверсный выход триггера соединен.со вторым входои пятого эле.мента И, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход пятого. элемента И подключен к информационному входу счетчика им.пульсов, управляющий вход которого соединен с выходом третьего элемента

ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу. переключателя, выходы счетчика импульсов соединены с соответствующими входами дешифратора, все нечетные выходы которого, начиная с первого до(п-l), подключены ко входам первого элемента.

ИЛИ, а все четнь1е, начиная со второ" го до .rl, подключены ко входам второго элемента ИЛИ, пряиые выходы первого регистра соединены с первыми входами. шестой группы. элементов

И, выходы которых .соединены. со вторыми входами устройства, 56

На фиг.: 1 представлена блок-схема

1 устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма работ к устройства, когда выходные сигналы с первой и второй вы числительной машины не совпадают Я между собой менее чем .на половину периода, на фиг. 3 — то же,выходные сигналы с первой н второй вычисли943 4 тельных машин,не совпадают. между собой более чем на половину периода, На фиг..l. показаны первая и вторая вычислительные машины 1 и 2, первая 3 группа элементов И, вторая

4 группа элементов И, первыйрегистр 5,-второй регистр 6, группа

7 сумматоров.по иодулю два, третий элемент И 8, элемент НЕ 9, четвертый элемент И 10, первый элемент

ИЛИ 11, дешифратор 12 второй элемент ИЛИ 13 ° счетчик импульсов 14, пятый элемент, И 15, третий элемент

ИЛИ 16, генератор импульсов 17, триг" гер 18, шестая 19 группа элементов

И, переключатель 20, первый выход

2l устройства, второй выход 22 устройства, выходы 23 первой вычислительной машины 1, выходы 24 второй вычислительной машины, первый выход 25, второй выход. 26,.третий выход 27, четвертый выход 28 пятый выход 29, шестой. выход 30» седьмой выход 31 дешифратора 12.

На фиг. 2 приняты следующие обоэкачения:- выходные сигналы на выходе

23 первой вычислительной иашины 1, выходные сигналы на. выходе 24 второй вычислительной иашины 2, выходные сигналы .на первом выходе 25, на втором выходе 26., на третьем выходе 27, на четвертом выходе 28 дешифратора 12.

На фиг. 3 приняты следующие обоэначения. . выходные сигналы на выходе

23 первой вычислительной машины 1 выходные сигналы на выходе 24 второй вычислительной машины 2, вы" ходные сигналы на первом выходе 25, на втором выходе 26, на третьем выходе 27, на четвертом выходе 28, на пятом выходе 29, на шестом выходе

30, на седьмом выходе 31 дешвфратора 12.

Выходы.23 первой 1 вычислительной машины подключенц к вторым-входам первой 3 группы элементов И, а вы- . ходы 24 вычислительной машины 2. - к вторым входам второй 4 группы элементов И, первые входы первой 3 и второй 4 группы элементов И соедине-ны с выходами первого .11 элемента

ИЛИ. Выходы .первой .З,грулпц элеиентг тов И подключенц к .информационным входам первого 5 регистра. Выходы второй 4 группы элементов И соединены с инфориационныии входаик второго 6 регистра. управляющие входы первого 5 и второго 6 регистра свя43 счетчика импульсов 14, триггера 18 и регистров 5 и 6. С установкой триггера 18 в исходное(нулевое)состо" якие(т.е. с поступлением сигнала на второй вход триггера 18)c его инверсного выхода снимается сигнал, соответствующий логической единице. Этот сигнал поступает на второй вход пятого 15 элемента И, подготавливая

его к открытию. На первый вход элемента И 15 поступают импульсы с генератора импульсов 17. Эти импульсы через элемент И 15 поступают на счетный вход счетчика импульсов 14.

Емкость счетчика импульсов 14 будет определяться частотой следования импульсов с генератора импульсов 17 и периодом следования сигналов с ЭВМ

1.С выхода счетчика импульсов 14 комбинации выходных воздействий поступают на вход дешифратора 12.

Выходные сигналы с вычислительной машины 1 и 2 поступают на второй вход первой 3 группы элементов И и соответственно на второй вход второй 4 группы элементов И.Сдвиг выходных импульсов вычислительной машины l и 2 между собой не должен превьппать половину периода следования импульсов..Если сдвиг между выходными импульсами превышает зту величину, то одна из вычислительных машин функционирует неправильно.

При поступлении комбинации входных оздействий с выхода счетчика 14 имульсов на вход дешифратора 12, на его выходе начинают последовательно возбуждаться выходные шины.

Сложность дешифратора 12 будет определяться емкостью счетчика

14 импульсов. При возбуждении первого выхода 25 дешифратора !2 через первый 11 элемент ИЛИ выдается сигнал на первые входы первой 3 и второй 4 группы элементов И. Выходные сигналы, которые находятся в данный момент. времени на выходе вычислительной машины 1 и 2 записываются .соответственно в первый 5 и второй 6 регистры. На группу сумматоров 7 по модулю два поступают сигналы с противоположных выходов первого 5 и второго 6 регистров. Так, например, с первого разряда регистра

5 поступает сигнал с прямого выхода на первый вход группы сумматоров 7 по модулю два, а с этого же регистра б на второй вход группы сумматоров

7 по модулю два поступает сигнал с инверсного выхода регистра 6(или же

Э 11349 6 заны с выходом третьего 11 элемента

ИЛИ, прямые и инверсные выходы первого 5 регистра подключены к первым входам им соответствующих сумматоров

7 по модулю. два группы, а прямые и инверсные выходы. второго. б регистра — к вторым входам группы 7 сумматоров по модулю.два. Третий вход группы 7. сумматоров по модулю два подключен к выходу второго И эле- 10 мента ИЛИ, выходы группы 7 сумматоров по модулю два соединены со входами третьего 8 элемента И, выход которого подключен к второму входу шестоф 19 группы элементов И, к 15 второму входу третьего 16 элемента

ИЛИ, и к элементу 9 НЕ, выход которого соединен.со вторым входом четвертого 10 элемента И, первый вход которого подключен к (о+1) выходу З! дешифратора 12. Выход четвертого 10 элемента И соединен с первым 21 выходом устройства,и с первым входом триггера 18, второй-вход которого подключен к переключателю 20. Инвер- д сный выход триггера 8 соединен со вторым входом пятого 15 элемента.И,первый вход которого соединен с генератором

17 импульсов, Выход пятого 15 эле.мента И подключен к информационно30 му входу счетчика 14 импульсов, управляющий вход которого соединен с выходом третьего 16 элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к переключателю 20; Выходы счетчика

14 импульсов соединены со входами З дешифратора 12, все нечетные выходы которого, начиная с первого по(п-1) подключены ко входам первого 11 элемента ИЛИ, а все четные, начиная со второго, подключены ко входам второ-. 40 го 13 элемента ИЛИ. Прямые выходы первого 5 регистра соединены с первыми входамишестой 19 группы элемен-: тов И, выходы которых связаны со вторым 22 выходом устройства. 45

Первая 1 и вторая 2 вычислительные машины — это две идентичные вычислительные машины или микро-вычислительные машины. Использование двух вычислительных машин. обосновано 50 необходимостью повьппения достоверности работы вычислительных машин, не имеющих встроенных средств контроля.

Устройство работает слЕдующнм .образом. 5S

С подачей питания, нажатием переключателя 20, выцается сигнал на приведение в исходное состояние

1134943 8. наоборот, в регистре 5 снимаются сигналы с инверсных выходов, а в регистре 6 - с прямых).

При возбуждении второго выхода

26 в дешифраторе 12 через элемент 13

ИЛИ выдается сигнал на третий вход группы сумматоров 7 по модулю два.

Если сигналы, поступающие на первый вход и второй вход. группы сумматоров

7 по модулю два, отличаются друг 10 от друга, уо с его выхода снимается сигнал, эквивалентный логической . единице. Если с каждого сумматора 7 по модулю два группы. количество которых определяется, разрядностью регистров 5, 6, снимаются сигналы, эквивалентные логической единице, которые поступают на элемент. 8 И, то в этом случае с его выхода выдается сигнал эквивалентный логичес- 20 кой единице. Этот .сигнал поступает на второй вход элементов 19 И, pasрешая выдачу информации на выход 22, записанной в первом 5 регистре. Одновременно с выхода элемента 8 И посту- 5 пает сигнал через элемент 16 ИЛИ на— приведение счетчика 14 импульсов в исходное состояние, а также регист-. ров 5 и 6.

Если хотя-бы с одного сумматора

7 по модулю два группы поступает сигнал, эквивалентный логической единице, то на выходе элемента 8 И сигнал: эквивалентный логической единице, тоже отсутствует, а на выходе элемента 9 НЕ возникает сигФ нал, который будет эквивалентен ло1 гической единице. Этот сигнал подготавливает к.открытий элемент: 10 И.

В этом случае, в соответствии с временной диаграммой, представленной на фиг.2,счетчик 14 импульсов продолжает дальше заполняться. На выходе дешифратора 12 возбуждается третий выход 22, обеспечивая. через элемент 11 ИЛИ и элемент 3,4 И пов- 4

Ъ торную запись информации в регистры

5 и 6. Сравнение..записанной информации в регистрах 5 и 6.происходит после того, как на дешифратор 12 поступает код, возбуждающий его четвертый выход 28. Далее процесс работы аналогичен описанному. Количество повторных считываний опреде- ляется периодом следования информации с вычислительной машины 1(2) .и частотой генератора I7.èìïóëüñoà (за количество считываний примем как само считывание информации из вычислительной машины 1, так и ее сравнение) . Если в результате проведения 11 -го считывания на выходе элемента 8 И.сигнал» эквивалентный логической единице, отсутствует, то при возбуждении(о +1) выхода 31 дешифратора 12, в соответствии с временной диаграммой, представленной на фиг. 3, поступает сигнал на первый вход элемента 10 И. С выхода элемента 10 И поступает сигнал отказ на первый 21 выход и на первый вход трйггера 18, устанавливая его в единичное состояние. В этом случае на инверсном выходе триггера 18 устанавливается сигнал, эквивалентный логическому нулю, который закрывает элемент 15 И, т.е. счетчик 14 импульсов отключается от генератора 17 импульсов.

Для продолжения работы необходимо нажать переключатель .20, т.е. все устройства привести в исходное состояние.

В случае, к примеру, наличия неисправности в вычислительной машине 1 (2) выходные последовательности сигналов с вычислительных машин 1 и 2 отличаются. друг от друга. Эти выходные. последовательности через элементы 3 И при возбуждении первого выхода 25 в дешйфраторе

ll занисываются соответственно в регистр 5 и 6 ° Выходные сигналы с прямых и инверсных выходов регистра

5 и выходные сигналы с инверсных и прямых выходов. регистра 6 поступают на соответствующие сумматоры 7 по модулю два группы.

При возбуждении второго выхода

26 в дешифраторе 12 выходной сигнал через элементы 13 ИЛИ поступает на третий управляющий вход сумматоров 7 по модулю два группы.

Допустим, в С -м разряде выходыне последовательности. сигналов с вычислительиых машин l и 2 отличаются друг от друга, то в атом случае с выхода 5 -ro сумматора 7 па модулю два группы"будет нулевой. сигнал .

На группу сумматоров 2 по модулю два поступает. информация. с противоположньщ выходов регистра. 5 и 6, т.е. если .в i -й разряд регистра

5 записана единица, а в i -й разряд регистра 6 ноль, то на s --й сумматор 7 по модулю два группы с прямого выхода 1 -ro разряда регистра 5 поступает единичный сигнал и с ииверс9 11349

"ного выхода (-го. разряда регистра

6 также. поступает единичный .сигнал.

В этом случае гигйвл с выхода элемента 8 И отсутствует °

При последовательном возбуждении третьего 27 .и пятого 29. выходов в дешифраторе 12 происходит повторное считывание. информации из ВМ 1.

tt ВИ 2. При возбуждении четвертого

28 и шестого 30.выходов в дешифрато- 1р ре 12 происходит подача повторного третьего,. управляющего сигнала на группу сумматоров 7.по модулю двв.

С помощью этого. сигнала осуществляется синхронизация работы сумматоров 7 по модулю два группы. При воз- . буждении седьмого {и+1) 31 выхода в дешифраторе 12 им выдается сигнал .на элемент 10 И., так как с выхода элемента 8 И сигнал отсутствует, то с выхода элемента 9 НЕ поступает второй сигнал.. В этом, случае с выхода элемента 10 И сигнал поступает на выход .21 и одновременнб переводит триггер 18 в единичное состояние, тем самым прекращая подачу.импульсов .с. генератора 17 иипульсов через элемент 15 И.

В случае, если в. вычислительной машине 1 или 2 возник або, в не устойчивая неисправность, то уст. ройство работает аналогично описанкому, Если при пов горных считываниях в регистры 5 и б будет записана

43 lO идентичная информация, то со всех сумматоров 7 по модулю два группы будут сниматься единичные сигналы, .при подаче соответствующего управляющего сигнала íà его третий вход.

Элемент 8 И открывается и выдает сигнал, подготавливвющий к открытию элементы 1.9 И, и одновременно этим сигналои, через элемент, 16 ИЛИ, приводит в исходное состояние счетчик 14 импульсов.

i:ñ Üðåèìóùåñòâàìè.ïðåäëàãàåìîãî устройства являются повышение достоверности работы несинхроиизированных вычислительных машин. T,å. уменьшение вероятности выдачи ложного сигнала "Отказ"..за счет применения многократного считывания информации с ; вероятность выдачи ложного сигнала "Отказ" определяется, нестабильностью работы вычислительной машины; возиожность применения серийно- выпускаеиьщ микро-ЭВИ,. не имеющих аппаратных встроенных средств контроля и доступа.для внешней синхронизации, т.е. достоверность, работы которой можно,повысить применяя метод дублирования для построения контрольно-измерительной аппаратуры.

Применение таких вычислительных машин в контрольно-измерительной аппаратуре позволит сократить экономические расходы на ее создание.! 134943

l 134943

SblX

О йа

2Ô

Ж(18ых

Ж12

26(Иых

Х12

2?(Зйи

Ж2

О(байи

Ж12

Фию. 2

Вых.

24

2$(f8blg

РР2

26(М@

ВСЕ

; 2713йи

9с17, 289йи

Ж12

29(Иих

Ж12 Ю(ЙЬх

Ж12

71(7йи .Ж12

Составитель" В. Максимов

Редактор А.Долинич Техред А.Бабннец, Корректор В.Синицкая

Ф Заказ 30091/42 Тираж 710; Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д.4/5

° ЬЮЮЮЮЮ

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