Мажоритарно-резервированное счетное устройство

 

Изобретение может быть использовано для построения устройств ввода число-импульсных сигналов в ЭВМ. Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства. Мажоритарный счетчик содержит в каждом канале счетчик (С) 1, мажоритарный элемент 2 и элемент И-НЕ 3. В каждый канал мажоритарного элемента введены счетчик 4, мажоритарные элементы 5 по числу разрядов , С1, коммутатор 6, 1К-триггер 7, распределитель 8 импульсов, элемент ИЛИ .9, элементы 10-12 задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, элемент И 14, элемент И-НЕ 15 и элементы НЕ 16 и 17. Наличие поразрядного контроля совпадения разрядов С1 с состояниями большинства одноименных разрядов в С1, выявляюш,его отказы и сбои в каналах после каждого счетного импульса и наличие возможности периодических проверок работоспособности самих этих элементов выявления отказов и сбоев позволяет своевременно выявить отказавшие или склонные к сбоям элементы в мажоритарном счетчике и поддерживать его надежность на высоком уровне путем их своевременной замены. 1 ил. i (Л со О5 СО ГО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1363216 А 1 (51) 4 G 06 F 11 18 Н 03 К 21 40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВ", Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4057277/24-21 (22) 16.04.86 (46) 30.12.87. Бюл. № 48 (72) В. Г. Леонов и А. Н. Малецкий (53) 621.374 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 982187, кл. G 06 F 11/18, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1188882, кл. Н 03 К 21/40, 1984. (54) МАЖОРИТАРНО-РЕЗЕРВИРОВАННОЕ СЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение может быть использовано для построения устройств ввода число — импульсных сигналов в ЭВМ. Цель изобретения — повышение надежности функционирования устройства. Мажоритарный счетчик содержит в каждом канале счетчик (С) 1, мажоритарный элемент 2 и элемент И вЂ” НЕ 3. В каждый канал мажоритарного элемента введены счетчик 4, мажоритарные элементы 5 по числу разрядов С t, коммутатор 6, 1К-триггер 7, распределитель 8 импульсов, элемент ИЛИ .9, элементы 10 — 12 задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, элемент И 14, элемент И вЂ” HE 15 и элементы НЕ 16 и 17.

Наличие поразрядного контроля совпадения разрядов С l с состояниями большинства одноименных разрядов в С l, выявляющего отказы и сбои в каналах после каждого счетного импульса и наличие возможности периодических проверок работоспособности самих этих элементов выявления отказов и сбоев позволяет своевременно выявить отказавшие или склонные к сбоям элементы в мажоритарном счетчике и поддерживать его надежность на высоком уровне путем их своевременной замены. 1 ил.

1363216

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения высоконадежных устройств ввода число-импульсных сигналов в ЭВМ.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования мажоритарного счетчика импульсов.

На чертеже представлена функциональная схема одного канала устройства.

Мажоритарно-резервированное счетное устройство содержит в каждом канале счетчик 1, мажоритарный элемент 2 и элемент

3 И вЂ” НЕ, дополнительный счетчик 4, дополнительные мажоритарные элементы 5 по числу разрядов первого счетчика, коммутатор 6, 1К-триггер 7, распределитель 8 импульсов, элемент 9 ИЛИ, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы задержки, элемент 13 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент 14 И, дополнительный элемент 15

И вЂ” HE, первый 16 и второй 17 элементы

НЕ. Выход дополнительного элемента 15

И†HE соединен с входом обнуления дополнительного счетчика 4, выходы разрядов которого являются первыми информационными выходами 18 данного канала и подключены к соответствующим управляющим входам коммутатора, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих разрядов счетчика 1, а выход соединен с первым входом элемента 13

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу мажоритарного элемента 2, а выход — к первому входу элемента 14 И, выход которого является выходом 19 сигнала ошибки данного канала, а второй вход . является входом 20 вспомогательной последовательности импульсов, соединен с тактовым входом дополнительного счетчика и тактовым входом 1К-триггера 7, вход обнуления которого через первый элемент задержки подключен к выходу переноса дополнительного счетчика 4 и первому входу элемента 3

Н вЂ” НЕ, выход которого соединен с входом управления счетчика, а второй вход является входом 21 выбора режима данного канала и подключен к информационному входу распределителя импульсов, управляющий вход которого является входом 22 проверочной последовательности импульсов и через второй элемент 11 задержки и первый элемент 16 НЕ соединен с входом К-триггера, К-вход которого подключен к шине логического нуля, первый выход распределителя импульсов подключен ко входу сложения счетчика, вход вычитания которого соединен с выходом элемента 9 ИЛИ, первый вход которого подключен к второму выходу распределителя импульсов, а второй вход через второй элемент 17 НЕ и третий элемент 12 задержки — к выходу заема счетчика, вход

55 обнуления которого является входом 23 обнуления данного канала, а информационные входы соединены с выходами соответствующих дополнительных мажоритарных элементов 5 и являются вторыми информационными выходами 24 данного канала, i-e выходы счетчика каждого N-ro канала соединены с N-м входом соответствующего

i-ro дополнительного мажоритарного элемента 5 данного канала, остальные входы которого подключены к соответствующим i-м выходам разрядов счетчиков остальных каналов, выход 1К-триггера N-го канала соединен с N-м входом дополнительного элемента И вЂ” НЕ данного канала, остальные входы которого соединены с выходами

1К-триггеров остальных каналов, причем количество каналов нечетно.

Устройство работает следующим образом.

Мажоритарно-резервированное счетное устройство работает в двух режимах; счета и проверки. В режиме счета устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 1 во всех каналах обнулены. На входах 21 выбора режима во всех каналах присутствуют сигналы лог. «1», разрешающие прохождение с инверсией счетных импульсов со входа 22 импульсов через распределители 8 импульсов на входы суммирования счетчиков 1, при этом на вторых выходах распределителей 8 импульсов присутствуют сигналы лог. «1», которые через элементы 9 ИЛИ поступают на вычитающие входы счетчиков 1 во всех каналах. Счетные прямоугольные импульсы, поступающие на входы 22 всех каналов, совпадают по частоте и фазе и имеют вид меандра. По срезу каждого счетного импульса содержимое счетчиков 1 увеличивается на единицу. С задержкой относительно среза счетных импульсов, определяемой элементом 11 задержки, величина которой выбирается такой, чтобы в счетчиках 1 закончились переходные процессы после прибавления очередного импульса, на 1-входы 1К-триггеров поступают сигналы с уровнем лог. «1» с выходов элементов 16 НЕ. На входе 20 вспомогательной последовательности импульсов во всех каналах присутствуют высокочастотные совпадающие по частоте и фазе прямоугольные синхроимпульсы. 1К-триггеры 7 всех каналов по фронту очередного синхроимпульса взводятся в единичное состояние.

Сигналы лог. «1» с прямых выходов

1К-триггеров поступают на соответствующие входы элементов 15 И вЂ” НЕ всех каналов, таким образом на выходе элементов 15

И вЂ” НЕ всех каналов одновременно сформируется сигнал лог, «О», разрешающий счет счетчикам 4. Счетчики 4 срабатывают по срезам синхроимпульсов на своих С-в"одах и последовательно формируют адресь г,. довые комбинации для управления в своик каналах коммутаторами 6, синхронно под1363216

10

20 ключающими одноименные разрядные выходы счетчиков 1 к блокам контроля, содержащим мажоритарный элемент 2, элемент 13 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент 14 И своего и всех остальных каналов.

При отличии состояния разряда счетчика 1 данного канала от состояния большинства одноименных разрядов в счетчиках 1 всех каналов блок контроля данного канала формирует сигнал ошибки на выходе 19 в виде сигнала лог. «1». Если, например, после очередного синхроимпульса на выходе коммутатора 6 первого канала присутствует сигнал лог. «1», а на входы мажоритарного элемента 2 первого канала с коммутаторов всех каналов поступает больше сигналов лог. «О», чем лог. «1», то на выходе мажоритарного элемента 2 будет присутствовать сигнал лог. «О». Сигнал лог. «1» с выхода коммутатора 6 первого канала и сигнал лог. «О» с выхода мажоритарного элемента 2 поступают на входы элемента 13 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. В результате на его выходе возникает сигнал лог. «1», который стробируется на элементе 14 И очередным синхроимпульсом. В результате на выходе 19 сигнала ошибки первого канала появляется сигнал лог. «1», свидетельствующий о наличии ошибки по данному разряду счетчика 1 в первом канале. Аналогичным образом блок контроля обнаруживает ошибку в случае, когда на выходе коммутатора первого канала присутствует сигнал лог. «О», а на выходах большинства коммутаторов всех каналов присутствуют сигналы лог. «1». Блоки контроля других каналов функционируют аналогичным образом. Выходы 19 сигналов ошибки могут быть подключены к системе прерывания ЭВМ. При возникновении сигналов прерывания в виде сигналов лог. «1» на этих шинах ЭВМ может опрашивать соответствующие первые информационные выходы 18 и фиксировать адрес разряда, по которому в данном канале присутствует ошибка. После формирования адреса последнего разряда в счетчиках 1 по срезу очередного синхроимпульса на входе 20 счетчики 4 в каналах переходят в состояние, при котором на выходе переноса в каждом из этих счетчиков устанавливается состояние лог. «1». По этим сигналам, поступающим на управляющие входы предустановки счетчиков 1, через элементы 3 И вЂ” НЕ происходит занесение по установочным входам в счетчики 1 кодов, являющихся мажоритарной сверткой состояний счетчиков 1 всех каналов. Состояния счетчиков 1 поступают на входы мажоритарных элементов 5 каждого канала.

Через элемент 10 задержки сигналы лог.

«1» с выхода переноса счетчика 4 обнулят 1К-триггеры 7, а те, в свою очередь, 25

55 обнулят счетчики 4 и, если к этому моменту на I-входах IК-триггеров присутствуют сигналы лог. «0», то IК-триггеры и счетчики 4 будут оставаться в нулевом состоянии до прихода среза очередного счетного импульса на входе 22. Если же на 1-входах 1К-триггеров присутствуют сигналы лог. «1», то по очередному фронту синхроимпульса на входах 20 IК-триггеры устанавливаются в единичное состояние и цикл контроля состояний разрядов счетчиков 1 повторится. Длительность импульсов управления счетчиков 1 для занесения поступающей на информационные входы информации, определяется величиной задержки элементов 10. Частота следования синхроимпульсов на входе 20 выбирается такой, чтобы за половину минимального периода следования счетных импульсов на входах 22 были последовательно опрошены состояния всех разрядов счетчиков 1.

Коды с выходов мажоритарных элементов

5 каждого из каналов поступают на вторые информационные выходы 24 для ввода в

ЭВМ через независимые для каждого канала устройства ввода и последующей мажоритарной свертки программным путем.

Режим проверки в предлагаемом мажоритарно-резервированном счетном устройстве используется для проверок работоспособности элементов, выявляющих отказы в счетчиках 1 каналов. В этом режиме в исходном состоянии счетчики 1 во всех каналах обнулены и на входах 22 присутствует уровень лог. «О». При проверке работоспособности элементов, выявляющих отказы в счетчиках 1 одного из каналов, на входе 21 данного канала устанавливают сигнал лог. «О», который разрешает прохождение с инверсией счетных импульсов со входа 22 через распределитель 8 импульсов и элемент 9 ИЛИ на вход вычитания счетчика l. При этом на первом выходе распределителя 8 импульсов проверяемого канала будет присутствовать сигнал лог. «1», поступающий на вход суммирования счетчика 1. На входах 21 выбора режима работы всех других каналов устанавливают сигналы лог. «1», которые разрешают прохождение с инверсией счетных импульсов со входов 22 этих каналов через распределители 8 импульсов на входы суммирования счетчиков 1. На входах вычитания счетчиков 1 при этом будут присутствовать сигналы лог. «1».

Таким образом, счетчик 1 в проверяемом канале подготовлен для работы в режиме вычитания, а счетчики 1 в других каналах подготовлены для работы в режиме суммирования. Состояния разрядов счетчика 1 в проверяемом канале после каждого счетного импульса будут прямо противоположны состояниям разрядов счетчиков 1 в других каналах, если перед на1363216

Формула изобретения

5 чалом счета из счетчика 1 проверяемого канала вычесть единицу. Вычитание единицы организовано с помощью элемента 12 задержки, элемента 17 НЕ и элемента 9 ИЛИ.

Действительно, по фронту первого счетного импульса на входах 22 на втором выходе распределителя импульсов 8 проверяе. мого канала появится срез импульса (переход из лог. «1» в лог. «0»). Этот же срез появится и на выходе элемента 9 ИЛИ и, поскольку счетчик 1 находится в нулевом состоянии, на выходе заема счетчика 1 в проверяемом канале. Этот срез задерживается элементом 12 задержки, инвертируется элементом 17 НЕ и поступает на второй вход элемента 9 ИЛИ в виде фронта (переход из лог. «О» в лог. «1»). В результате на выходе элемента 9 ИЛИ произойдет переход из состояния лог. «0» в состояние лог. «1». Данный фронт переведет счетчик 1 проверяемого канала из нулевого состояния в состояние, при котором все разряды счетчика 1 установлены в лог. «1». На выходе заема счетчика 1 возникает сигнал лог. «1», который поступит через элемент 12 задержки и элемент 17 HE на второй вход элемента 9 ИЛИ в виде лог. «0». Величина задержки элемента 12 выбирается такой, чтобы была обеспечена минимально допустимая длительность этого дополнительного импульса на входе вычитания счетчика 1. С другой стороны этот импульс должен кончиться раньше, чем возникнет срез первого счетного импульса на входе 22. По срезу каждого счетного импульса на входе 22 из счетчика 1 проверяемого канала происходит вычитание очередной единицы, а к счетчикам 1 всех остальных каналов — прибавление очередной единицы. При этом состояния разрядов счетчика 1 проверяемого канала в течение всего времени счета импульсов остаются инверсными состояниями одноименных разрядов счетчиков 1 всех остальных каналов, поскольку прохождение импульсов с выхода переноса счетчика 4 на управляющий вход счетчика 1 через элемент 3 И вЂ” НЕ блокируется сигналом лог. «О» на входе 21 проверяемого канала.

Поэтому по каждому счетному импульсу (его срезу) на входе 22 в проверяемом канале на выходе 19 данного канала должно возникать число импульсов, кратное числу разрядов счетчика 1, если элементы выявления отказов в счетчиках 1 исправны. Поскольку выходы 19 подключаются к системе прерываний ЭВМ, то данное число импульсов может быть сосчитано ЭВМ и сравнено с контрольным. Совпадение свидетельствует о правильной работе элементов выявления одиночных отказов проверяе мого канала при данном состоянии счетчика 1. Для полной проверки необходимо произвести аналогичные сравнения для всех состояний счетчика 1. Для сокращения

55 времени проверки при большой разрядности счетчиков 1 счетные импульсы на входы

22 каналов могут поступать в режиме проверки непосредственно с выходов ЭВМ и с большей частотой, чем счетные импульсы в режиме счета.

Наличие поразрядного контроля совпадения состояний разрядов счетчика 1 с состояниями большинства одноименных разрядов в счетчиках 1, выявляющего отказы и сбои в каналах после каждого счетного импульса, и наличие возможности периодических проверок работоспособности самих этих элементов выявления отказов и сбоев позволяет своевременно выявить отказавшие или склонные к сбоям элементы в предлагаемом мажоритарно-резервированном счетном устройстве и поддерживать его надежность на высоком уровне путем их своевременной замены.

Мажоритарно-резервированное счетное устройство, содержащее в каждом канале счетчик, мажоритарный элемент и элемент

И вЂ” HE. отличающееся тем, что, с целью повышения надежности функционирования, в него в каждый канал введены дополнительный счетчик, дополнительные мажоритарные элементы по числу разрядов счетчика, коммутатор, 1К-триггер, распределитель импульсов, элемент ИЛИ, три элемента задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, элемент И, дополнительный элемент

И вЂ” НЕ, два элемента НЕ, выход дополнительного элемента И вЂ” НЕ соединен с входом обнуления дополнительного счетчика, выходы разрядов которого являются первыми информационными выходами данного канала и подключены к соответствующим управляющим входам коммутатора, информационные входы которого подключены к выходам соответствующих разрядов счетчика, а выход соединен с первым входом мажоритарного элемента и с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу мажоритарного элемента, а выход — к первому входу элемента И, выход которого является выходом сигнала ошибки данного канала, а второй вход является входом вспомогательной последовательности импульсов и соединен с тактовым входом дополнительного счетчика и тактовым входом 1К-триг. гера, вход обнуления которого через первый элемент задержки подключен к выходу переноса дополнительного счетчика и первому входу элемента И вЂ” НЕ, выход которого соединен с входом управления счетчика, а второй вход является входом выбора режима данного канала и подключен к информационному входу распредели. теля импульсов, управляющий вход которого является входом проверочной последо1363216

91 1Е

2 с к

1 г. к4!

z к-1

29

21

2 71 1

11 1б

2

2 / 1

-1

2о

2 г и

2Ч

Составитель П. Смирнов

Редактор А. Долинич Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 5966/41 Тираж.671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 вательности импульсов и через второй элемент задержки и первый элемент НЕ соединен с 1-входом 1К-триггера, К-вход которого подключен к шине логического нуля, первый выход распределителя импульсов подключен к входу сложения счетчика, вход вычитания которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к второму выходу распределителя импульсов, а второй вход через второй элемент НЕ и третий элемент за- 10 держки — к выходу заема счетчика, вход обнуления которого является входом обнуления данного канала, а информационные входы соединены с выходами соответствующих дополнительных мажоритарных элементов и являются вторыми информационными выходами данного канала, i-e выходы счетчика каждого N-го канала соединены с N-м входом соответствую1него i-ro дополнительного мажоритарного элемента данного канала, остальные входы которого подключены к соответствующим

i-м выходам разрядов счетчиков остальных каналов, выход 1К-триггера N-го канала соединен с N-м входом дополнительного элемента И вЂ” НЕ данного канала, остальные входы которого соединены с выходами

1К-триггеров остальных каналов, остальные входы мажоритарного элемента подключены к выходам коммутаторов остальных каналов.