Резервированная система

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано , при проектировании вычислительных систем и устройств повышенной надежности. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы за счет обеспечения режима поканального обмена. Система содержит восстанавливающий орган 2, а в каждом канале резервирования резервируемое вычислительное устройство 1, блок 3 контроля и управления, дешифратор 8, регистр 9. мультиплексор 10, элемент И 16 и элемент ИЛИ 17. бил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ.ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг, f (61) 1584137 (21) 4840589/24 (22) 18.06.90 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (71) Научно-производственный комплекс

"Система" Ленинградского научно-производственного обьединения "Электронмаш" (72) В.И.Родин (53) 681.326 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР гк 1584137, кл. Н 05 К 10/00. G 06 F 1/18, 1988. (54) РЕЗЕРВИРОВАННАЯ СИСТЕМА. Ж „1718399 А2 (я)з Н 05 К 10/00, G 06 F 11/18 (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано. при проектировании вычислительных систем и устройств повышенной. надежности. Целью изобретеиия является расширение функциональных возможностей системы за счет. обеспечения режима поканалънога обмена. Система содержит восстанавливающий орган 2, а в каждом канале резервирования резервируемое вычислительное устройство 1, блок 3 контроля и управления, дешифратор 8; регистр 9, мультиплексор 10, элемент И 16 и элемент

ИЛИ 17, 6 ил.

1718399

10

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано при проектировании вычислительных систем и устройств повышенной надежности.

Резервированная система по авт.св. М

1584137 содержит восстанавливающий орган, а в каждом канале резервирования резервируемое вычислительное устройство, причем информационный выход вычислительного устройства каждого канала соединен с соответствующим информационным входом восстанавливающего органа, выход которого соединен с информационным входом вычислительного устройства, каждый канал резервирования содержит также блок контроля и управления, дешифратор, регистр и мультиплексор, причем в каждом канале резервирования входы дешифратора, информационные входы регистра и адресные входы мультиплексора подключены к соответствующим выходам восстанавливающего органа, выходы регистра подключены к информационным входам мультиплексора, выход которого соединен с соответствующим управляющим входом восстанавливающего органа, в каждом канале резервирования вход стробирования регистра подключен к первому выходу дешифратора, информационный выход резервируемого вычислительного устройства подключен к первому входу блока контроля и управления, к второму входу которого подключен выход восстанавливающего органа, в каждом канале резервирования входы прерывания резервируемых вычислительных устройств соединены с выходом прерывания блока контроля и управления, информационный выход блока контроля и управления каждого резервируемого канала соединен с входами коррекции блоков контроля и управления остальных резервируемых каналов.

Восстанавливающий орган выполнен многоразрядным по разрядности информационных входов, в каждом разряде восстанавливающий орган содержит мажоритарный элемент и по количеству каналов резервирования элементы неравнозначности, причем информационные входы восстанавливающего органа подключены к входам мажоритарного элемента и первым входом соответствующего элемента неравнозначности, а управляющие входы подключены к вторым входам соответствующих элементов неравнозначности, выходы которых соединены с входами мажоритарного элемента, выход которого является выходом соответствующего разряда восстанавливающего органа.

Недостатком известной системы является ограничение ее функциональных возможностей в связи со сложностью реализации обмена информацией трехканальной структуры с одноканальными (нерезервированными) устройствами.

Необходимость организации такого обмена возникает практически во всех высоконадежных резервированных системах контроля и управления в процессе отладки программного обеспечения, настроечных, подготовительных и регламентных работ.

При таких работах к трехканальной системе могут быть подключены нерезервированные устройства документирования и отображения информации, средства отладки программ и т,д. Обеспечение данного режима в системах с мажоритарным резервированием требует ввода информации от одноканального устройства в три канала, что вызывает большие дополнительные затраты аппаратуры на коммутацию соответствующих сигналов.

В известной системе обращение к устройствам ввода-вывода организовано на магистральном принципе (по адресу). При этом ввод данных от одного нерезервированного устройства в три канала требует значительного увеличения оборудования, что может оказаться неприемлемым. Например, если адресация к устройствам ввода-вывода осуществляется через и-разрядную шину, то количество информационных входов мультиплексора, управляющего режимом работы восстанавливающего органа. увеличивается на 2п разрядов (для 8 разрядов адреса 256 входов мультиплексора). Реализация такой схемы на стандартных микросхемах возможна только при их каскадном соединении, что значительно увеличивает объем аппаратуры и снижает быстродействие.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей системы путем обеспечения режима поканального обмена, Поставленная цель достигается тем, что в резервированную систему, содержащую восстанавливающий орган, а в каждом канале резервирования резервируемое вычислительное устройство. причем информационный выход вычислительного устройства каждого канала соединен с соответствующим информационным входом восстанавливающего органа, выход которого соединен с информационным входом вычислительного устройства, содержащую также блок контроля и управления, дешифратор, регистр и мультиплексор, причем в каждом канале резервирования входы дешифратора. информационные входы реги1718399

25

35

50

55 стра и адресные входы мультиплексора подключены к соответствующим выходам восстанавливающего органа, выходы регистра подключены к информационным входам мультиплексора, выход которого соединен с 5 соответствующим управляющим входом восстанавливающего органа, в каждом канале резервирования вход стробирования регистра подключен к первому выходу дешифратора, информационный выход резер- . 10 вируемого вычислительного устройства подключен к первому входу блока контроля и управления, к второму входу которого подключен выход восстанавливающего оргайа, в каждом канале резервирования входы 15 прерывания резервируемых вычислительных устройств соединены с выходом префывания блока контроля и управления, информационный выход блока контроля и управления каждого резервируемого канала соединен с входами коррекции блоков контроля и управления остальных резервируемых каналов, восстанавливающий орган выполнен многоразрядным по разрядности информационных входов, в каждом разряде восстанавливающий орган содержит мажоритарный элемент и по количеству каналов резервирования элементы неравнозначности, причем информационные входы восстанавливающего органа подключены ко входам мажоритарного элемента и первым входам соответствующего элемента неравнозначности, а управляющие входы подключены к вторым входам соответствующих элементов неравнозначности, выходы которых соединены с входами мажоритарного элемента. выход которого является выходбм соответствующего разряда восстанавливающего органа, введены в каждый канал ре- зервирования элементы И и ИЛИ, выход . элемента ИЛИ подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с соответствующим выходом восстанавливающего органа, а выход- с входом стробирования мультиплексора, причем первый вход элемента ИЛИ первого канала ïîäêëþчен к второму входу элемента ИЛИ второго канала и выходу блокировки третьего канала. второй вход элемента ИЛИ первого канала подключен к первому входу элемента

ИЛИ третьего канала и выходу блокировки второго канала, первый вход элемента ИЛИ второго канала подключен к второму входу элемента ИЛИ третьего канала и выходу блокировки первого канала

На фиг. 1 показана функциональная схема резервированной системы: на фиг, 2— вариант подключения информационных входов мультиплексора к выходу регистра; на фиг, 3- вариант реализации блока контроля и управления; на фиг. 4 — схема микропроцессорного модуля; на фиг. 5 — схема модуля ввода-вывода; на фиг. 6 — схема восстанавливающего органа.

Система содержит (фиг. 1) резервируемые вычислительные устройства 1, восстанавливающий орган 2, блоки 3 контроля и управления, выходы 4 прерывания, микропроцессорный модуль 5, модуль 6 памяти. модуль 7 ввода-вывода, дешифратор 8. регистр 9 (номера участка резервирования), мультиплексор 10, входную шину 11, выходную шину 12, вход 13 прерывания, двунаправленную шину 14 устройства 1, выходы 15 дешифраторов, элемент И 16, элемент ИЛИ

17 и выход 18 блокировки.

На фиг. 2 обозначены инверторы 19 и 21 и дешифратор 20, Блок 3 контроля и управления (фиг.3) состоит из инверторов 22 — 49, элементов 5077 неравнозначности, 8-входовых элементов И-НЕ 78-81, элементов ИЛИ 82 и И-HE

83, триггера 84, элемента 85 с открытым коллекгором, формирователя 86, инвертора

87, дешифратора 88 и регистра 89, Микропроцессорный модуль 5 (фиг. 4) содержит инверторы 90 и 91, микропроцессор 92. элементы И 93-97, шинный формирователь 98 и регистр 99.

Модуль 7 ввода-вывода.(фиг. 5) состоит иэ шинных формирователей 100. 101 и 103, дешифратора 102, инверторов 104, 105 и

107 и параллельного программируемого интерфейса 106.

На фиг. 6 показан восстанавливающий орган 2 на один разряд, выполненный на элементах 108-110 неравнозначности и мажоритарных элементах 111.

Система работает следующим образом.

В устройствах 1 три микропроцессорных модуля 5 работают синхронно по одинаковым программам, хранимым в модулях 6 памяти. Обмен информацией устройств 1 с периферийными производится через модули 7 ввода-вывода по двунаправленным шинам 14. Выходные шины 12, предназначенные для передачи адреса, данных и управляющих сигналов, представляют собой совокупность линий связи, идущих от микропроцессорных модулей 5 через восстанавливающий орган 2 и входные шины 11 к модулям памяти 6 и ввода-вывода 7, и наоборот, от.модулей памяти 6 и ввода-вывода 7 к микропроцессорным модулям 5.

Система продолжаетаравильно функционировать при отказе любого.иэ резервируемых компонентов, При обнаружении отказа конкретного модуля или участка резервирования в системе имеется воэможность переключения вос1718399

10

25

35

50 станавливающего органа е режим работы от одного из двух оставшихся исправными модулей данного типа, Восстанавливающий орган выполняет мажоритарную функцию выбора "два из трех" над входными сигналами. По управляющим сигналам он транслирует информа:цию от одного из двух исправных каналов на свой выход.

В: исходном режиме регистры 9 (фиг. 1 и

2) установлены в нулевое состояние, При работе системы, в случае отсутствия записи в регистры 9, на выходах мультиплексоров

10 присутствуют также нулевые сигналы.

Восстанавливающий орган 2 при этом выполняет мажоритарную функцию, Переключение восстанавливающего органа в режим работы от одного исправного канала осуществляется подачей на соответствующие входы единичных управляющих сигналов от мультиплексоров 10. Если обнаружен отказ е первом канале, то единичные сигналы должны подаваться от мультиплексоров первого и второго(или третьего) кана. лов,. при отказе ва втором канале — от мультиплексоров второго и третьего (или первого) каналов. в третьем канале — от первого и третьего (или второго) каналов. .При обнаружении отказа в регистры 9 записывается информация, соответствующая номеру отказавшего участка резервирования, Если необходимо отключить отказавший участок, например, в первом канале, то производится запись в регистры тех каналов, с выходов мультиплексоров которых должны подаваться единичные управляющие сигналы для переключения восстанавливающего органа.

Избирательная запись в регистры 9 от общего выхода восстанавливающего органа

2 осуществляется соответствующим подключением выходов дешифратаров 8 к управляющим входам регистров. На фиг. 2 показано подключение выхода 1 дешифратора 20 к управляющему входу регистра 9 для. первого канала, Для второго канала к управляющему входу регистра 9 должен .быть подключен выход 2 дешифратора 20, для третьего канала — выход 3.

Выработка управляющих сигналов для переключения восстанавливающего оргзна производится следующим образом.

Если необходимо отключить неисправный.микропроцессорный модуль в разряд

:Q4 регистра 9 соответствующих каналов записывается логическая единица. При последующем обращении микропроцессорного модуля 5 к шинзм по командам "Запись" или

"Вывод" нз выходах мультиплексоров 10 соответствующих каналов формируется сигнал логической единицы, который отключает шины данных (адреса) на время указанного обращения;

По команде "Ввод" мультиплексор 10 коммутирует на свай выход сигнал от разряда Q3, Если в этот разряд записана логическая единица, то обеспечивается отключение шин данных ат соответствующего модуля ввода-вывода.

По команде "Чтение" состояние выхода мультиплексора 10 определяется сигналами на адресном входе АО и информационных входах 00, 01. Сигналы "Ввод", "Вывод", "Запись" при этой команде отсутствуют. Записью необходимой информации в разряды

Q0, Q1 регистра 9 обеспечивается возможность отключения области памяти по адресу

А15.

Выработка единичных выходных сигналов от соответствующих мультиплексоров

10 при работе с нерезервированными устройствами ввода-вывода осуществляется при подаче на вход стробироеания ("стр") мультиплексора 10 сигнала логичеСкой единицы (так как выходы мультиплексоров инверсные), Если нерезервированное устройство ввода-вывода установлено в первый канал, то при обращении к нему по соответствующему адресу модуль 7 ввода-вывода первоro канала формирует единичный сигнал, поступающий через выход 18 блокировки, элементы ИЛИ 17 второго и третьего каналов на соответствующие входы элементов И

16, По управляющему сигналу "Ввод" на входе "стр" мультиплексоров 10 с выходов элементов И 16 второго и третьего каналов появляются единичные сигналы для переключения восстанавливающего органа 2.

Аналогично для нерезервированных устройств ввода-:вывода. установленных в других каналах, формируются по сигналам с соответствующих выходов 18 блокировки единичные уровни на выходах мультиплексаров 10, Определение отказавшего участка резервирования осуществляется следу|ощим образом.

В блоках 3 контроля и управления (фиг, 3) в случае отсутствия неисправностей триггер 84 установлен в исходное состояние, а на элементах 22-83 осуществляется поразрядное сравнение информации на выходе восстанавливающего органа 2 с информацией на шинах 12, Рассогласование сигналаз запоминается на триггере 84, сигнал с выхода которого через инверторы 85 поступает на входы формирователей 86, вырабатывающих импульс записи е регистры 89.

Тем самым в регистрах 89 запоминается ин1718399

5

20

30 органа единичных логических уровней или повторяют информацию при нулевых сигналах на управляющих входах.

50 формация. характеризующая номер отказавшего канала и состояние мажоритарных шин, например управляющих сигналов("Запись", "Чтение", "Ввод", "Вывод" ), данных (ОО-D7), адреса (АО-A15), признака рассогласования в шинах данных (с элемента 81).

Сигнал с обьединенных выходов элементов НЕ 85 поступает также на входы прерывания микропроцессорных модулей

5. Получив этот сигнал, вычислительное ус-тройство опрашивает регистр 89 через восстанавливающий орган 2 и обрабатывает полученную информацию. Разрядность регистров 89 зависит от необходимой глубины диагностики неисправности. На фиг.3 поМазан регистр 89 на 8 разрядах. Назначение управляющих сигналов, поступающих .на входы регистров, следующее: "Запись" — запись данных DG — 07 по адресу AG — А15.из микропроцессорных модулей в модули памяти: "Ввод" — ввод данных из модулей ввода-вывода в микропроцессорные модули: .. "Вывод" — вывод данных из микропроцессорных модулей в модули ввода-вйвода. Запись в разряды 00-02 регистра кода 001 соответствует отказу третьего канала, 100первого канала, 010 — второго канала. По разрядам 03-Р6 определяется тип отказавшего модуля, например код 1000 соответствует отказу модуля памяти, 1 — указывает:.на рассогласование в шинах данных. а 000- на наличие при этом сигнала "Чтение" памяти.

По разряду 97 определяется номер неисп-.

- равного накопителя. памяти. При увеличении разрядности регистра 89 глубина диагностирования также увеличивается.Микропроцессор 92 (фиг, 4) имеет двунаправленную магистраль данных 00-67, которая преобразуется в однонаправленную по сигналу "Прием", Регистр 99 предназначен для запоминания состоянмя, определяющего тип выполняемой микропроцессором 92 команды. Запись состояния производится по сигналу с элемента И

93. flo состоянию регистра 99 и сигналам от микропроцессора 92 на элементах И 94-97 формируются управляющие сигналы "За:пись", "Чтение", "Ввод" и "Вывод".

Основным- элементом модуля ввода-вывода(фиг. 5) представлен программируемый параллельный интерфейс 106 с тремя портами А, 8, С по адресам АО-А1, Нерезервированные устройства вводавывода могут подключаться к соответствующим шинам адреса, данных и управления в каждом канале через шинные формирователи 100, 101 и 103 и элементы 104 и 105.

Дешифратор 102 вырабатывает сигналы выбора элементов 106, работающих в.трех каналах синхронно с резервированными устройствами ввода-вывода через шины 14 и сигналы блокировок (выход 18) при обращении вычислительных устройств 1 пп адресам, соответствующим нерезервированным устройствам ввода-вывода.

Если нерезервированные устройства ввода-вывода устанавливаются в каждом канале, то их адреса должны быть разными.

При выводе данные поступают в три канала одновременно, но реагирует на эти данные только устройство с соответствующим.адресом. При вводе формирование единичного сигнала на выходе 18 обеспечивает соответствующее переключение восстанавливающего органа 2.

Элемент 111 {фиг. 6) выполняет мажоритарную функцию выбора "четыре из шести" над выходными сигналами. Элементы 108110 неравноэначности инвертируют входную информацию при поступлении на управляющие входы восстанавливающего

Формула изобретения

Резервированная система по авт.св. М 1584137, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей системы путем обеспечения режима поканального обмена, в каждый канал резервирования введены элемент И и элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к соответствующему разряду выхода восстанавливающего органа, а выход — к входу строба мультиплексора своего канала резервирования, причем соответствующие входы элемента ИЛИ каждого канала резервирования соединены с выходами блокировки резервируемых вычислительных устройств остальных каналов резервирования устройства.

3718399

1738399 о а.

1718399 !

1718399 у ра8лн1

5ха8 урф лущ

6god

9прабМю йод

Составитель Н, Парамонов

Редактор О. Юрковецкая Техред М,Моргентал Корректор С. Черни

Заказ 891 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101