Устройство для реконфигурации резервируемых блоков

 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при построении высоконадежных устройств на основе однотипных резервируемых блоков Целью изобретения является повышение надежности функционирования устройства Устройство содержит первый-четвертый резервируемые блоки, коммутатор данных, регистр данных, первую-шестую схемы сравнения, первыйчетвертый счетчики сбоев, элемент И, коммутатор сигналов отказа 3 ил

ДЦ > 1748155 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 06 F 11/18, Н 05 К 10/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

AO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Р) " в т

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t.:

1: . .. -: 2 (21) 4827604/24 .: . -: . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕКОНФИГУРА(22) 21.05.90:.. :.: ЦИИ РЕЗЕРВИРУЕМЫХ БЛОКОВ (46) 15.07.92, Бюл. N 26 ....,: . (57) Изобретение относится к цифровой вы;(71) Конструкторское бюро электроприборо-: числительной технике и автоматйке и может стростроения " :: .. . бйть использовано при построении высоко(72) Н,К.Байда, В.Н,Середа, B.Ñ:Õàð÷åíêî,: надежных устройств на основе однотипных

В;Г,Литвиненко, Г.Н.Тимонькйн и С.Н.Тка- резервируемыхблоков. Целью изобретения ченко :,: - является пойышенйе надежности функцио(53) 681.326(088.8)... :. нирования устройства, Устройство содер(56)Авторскоесвидетельство СССР: жит первый-четвертый резервируемые

N 1390612, кл. G 06 F 11/18, 1986; .. блоки, коммутатор данных, регистр данных, Каган Б.М, и Мкртунян И.Б, Основы экс- первую-шестую схемы сравнения. первыйплуатации 3BM, M,: Энергоатомиздат, четвертый счетчики сбоев, элемент И, ком1988, с. 118, рис. 4.17; с. 160-162, рис, 5.30.. мутатор сигналов отказа. 3 ил. ф (, Ю

Ql

1

Изобретение относится к цифровой вы- .. ка соедйнен с первым входом первого элечислительной технике и автоматике и может . мента сравнения, выход которого соединен быть использовано при йостроении высоко-: с первым управляющим входом коммутатонадежйых устройств на основе одйотипных ра; выход которого является выходом данрезервируемых блоков. .: :, ных устройства, выход второго

Известно устройство для контроля вы- резервируемого блока соединен с первым числительных-машин, содержащее два ре- входом второго элемента сравнения, выход зервируемых блока (машины), элемент: которото соединен с вторым управляющим сравнения, триггер, коммутатор,-элементы входом коммутатора, выход третьего резерИ, ИЛИ. ... -::::: .,:-: . : вируемого блока соединен с вторым входом

Недостатком указанного устройства яв- первого элемента сравнения и первым инляется низкая надежность, обусловленгная формационнымвходомкоммутатора, выход наличием лишь двух резервируемых блоков четвертого резервируемого блока соединен и, как следствие, невозможность обеспече- с вторым входом второго элемента сравнения работоспособности при двух отказах. ния и вторым информационным входом ком-

Наиболее близким к изобретению явля- мутатора. ется устройство, содержащее первый-чет- — . Недостатком указанного устройства яввертый резервируемые блоки, первый и ляется низкая надежность. Этот недостаток второй элементы сравнения, коммутатор, обусловлен тем, что неисправность двух репричем выход первого резервируемого бло- зервируемых блоков, выходы которых конт3

1748155 ролируются различными схемами сравне- ветствующих элементов сравнения при отния, приводит к отказу устройства в целом, казе резервируемых блоков, так как отсутствует возможность поиска и Введение первого-четвертого элеменвыбора другой- двухканальной работоспо- тов И и обусловленных ими связей необхособной конфигурации, составленной из ос- 5 димо для определения отказавшего тавшихся исправных резервируемых резервируемого блока и блокирования при блоков; - этом соответствующего информационного

Другим йедостатком указанного уст- входа коммутатора. ройства является низкая достоверность вы- На фиг. 1 представлена функциональдаваемой информации (низкая 10. ная схема устройства для реконфигурации достоверность контроля), Так, если один из резервируемых блоков; на фиг. 2 — временблоков, контролируемых одной схемой ная диаграмма работы устройства; на фиг. 3 сравненйя отказал, то на выходе схемы — вариант реализации блока синхронизации срэвнения появится нуль, который блокиру- устройства. етсоответотвующий вход коммутатора. Од- 15 На фиг. 1 использованы следующие нако, если в процессе дальнейшего обозначения, 1 — 4 — первый-четвертый рефункционирования откажет и второй резер- эервируемые блоки, 5 — коммутатор данных, вированный блок, выход которого соединен 6 — регистр данных, 7 — 12 — первый-шестой с äðóãèì входом того же элемента сравне- элементы сравнения, 13-16 — первый-четния, и информация на выходах этйх блоков 20 вертый счетчики сбоев, 17-22 — первый-шесовпадает (либо будет совпадать периоди- стой элементы ИЛИ, 23 — 27 — первый-пятый чески),то в коммутаторе произойдет смеши- элементы И, 28 — выход данных устройства, вание рабочей и ложной информаций, что 29 — выход отказа устройства, 30, 31 — перприведет к выдаче на выход устройства не- вый и второй входы синхронизации устройверной выходной последовательности. 25 ства.

Целью изобретения является повыше- Первый 1 —.четвертый 4 резервируемые ние надежности функционирования устрой- блоки предназйэчены для синхронной вы ства., ...... дачи требуемых данных по тактовым имСущность изобретения состоит в повы- пульсам, поступающих с первого входа 30 шении надежности функционирования уст- 30 синхронизации устройства, В случае испройства путем обеспечения сохранения равности блоков данные на их выходах работоспособной конфигурации резервиру- идентичны. емых блоков при любых двух отказавших до Коммутатор данных 5 предназначен для возникновения отказа в третьем из четырех коммутации на 0-вход регистра 6 выходов блоков; обеспечения сохранения работо- 35 первого 1 — третьего 3 резервируемых бло способности -устройства при одновремен- . ков,в случае исправности последних и блоном отказе любых двух резервируемых кированиясоответствующеговходавслучае блоков в случае несовпадения данных нэ их отказа этих блоков, выходах; блокирования выходов элементов Регистр дэнйых 6 предназначен для сравнения, осуществляющих контроль ре- 40 временного хранения выдаваемых устройзервируемых блоков, которые признаны от- ством данных, кэзавшйми.. . " Первый 7 — шестой 12 элементы сравнеИзобретение реализуется путем вводе- ния предназначены для попарного сравнения следующих элементов и связей. ния данных на выходах соответствующих

Введение регистра данных и обуслов- 45 резервируемых блоков, а именно: первый 7 ленных им связей необходимо для исключе- — для сравнения выходов первого 1 и второния попадания на выход данных устройства . го 2 резервируемых блоков, второй 8 — перложной информации, которая появляется íà .coro 1 и третьего 3, третий 9 — первого 1 и выходекоммутатора.смоментаотказаодно- четвертого 4, четвертый 10 — второго 2 и го из резервируемых блоков до момента 50 третьего3, пятый11 — второго2 ичетвертого блокирования соответствующего информа- 4, шестой 12 — третьего 3 и четвертого 4, ционного входа коммутатора, Первый 13 — четвертый 16 счетчики сбо Введение третьего — шестого элементов ев предназначены для фиксации факта откасравнения и обусловленных ими связей не- за nepeoro 1 — четвертого 4 резервируемых обходимо для обеспечения попарного конт- 55 блоков соответственно. роля выходов резервируемых блоков. Первый 17 —:шестой 22 элементы ИЛИ

Ведение первого-четвертого счетчиков предназначены для блокирования выходов сбоев, первого-шестого элементов ИЛИ и первого 7 — шестого 12 элементов сравнеобусловленных ими связей необходимо для ния соответственно, обеспечения блокирования выходов соот17 18155

Первый 23 — четвертый 26 элементы И предназначены для определения состояния исправности (неисправности) первого 1— четвертого 4 резервируемых блоков соответственно.

Первый 17 — шестой 22 элементы ИЛИ и первый 23 — четвертый 26 элементы И образуют коммутатор сигналов отказа с соответствующими связями, Пятый элемент И 27 предназначен для определения состояния, при котором три и более резервируемых блока признаны отказавшими, т.е, этот элемент выдает сигнал о том, что далее устройство выдавать достоверные данные не может, на выходе регистра 6 при этом должны быть одни нули, На фиг. 3 использованы следующие обозначения; 32 — генератор тактовых импульсов, 33 — счетчик с коэффициентом пересчета Н. 34 — элемент задержки, остальные обозначения соответствуют обозначениям фиг. 1.

Блок синхронизации, пример реализа. ции которого изображен на фиг, 3, должен формировать две импульсные последова- тельности(фиг. 2), подаваемые на первый 30 и второй 31 входы синхронизации устройства, Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все резервируемые блоки исправны, и, допустим, на их выходах находятся одни нули, все счетчики сбоев 13-16 нЪходятся в нулевом состоянии, в регистре данных 6 также записаны одни нули. Так как данные на выходах всех блоков 1-4 совпадают, то на выходах, всех шести 7-12 элементов сравнения будут ну.ли, следовательно, на все входы всех элементов ИЛИ поступают одни нули; на выходах первого 23 — четвертого 26 элементов И также будут нули, Все входы коммутатора данных 5 открыты, Данные (нули) с выходов первого 1 — третьего 3 блоков, пройдя поразрядное логическое сложение, которое не может их исказить, так как все они одинаковы, поступают на информационный вход регистра 6, в который будут записаны по заднему фронту первого тактового импульса, поступившего с первого 30 входа синхронизации устройства. Но так как в регистре данных 6 были записаны одни нули, изменение его состояния не происходит(фиг, 2). По заднему фронту этого не тактового импульса резервируемые блоки

1-4 выдадут данн ые, отл ичн ые от нулевых, и если все они продолжают находиться в исправном состоянии, то изменений не произойдет, и эти данные по заднему фронту очередного тактового импульса, поступивблок, данные на выходе которого за период .

50 следования импульсов (Пр) со второго входа

31 синхронизации устройства не совпали не менее чем в 2" тактах работы устройства, Причем Пг = H/f>, Тогда за время П счетчик сбоев соответствующего резервируемого блока (допус.им, первого, фиг, 2) "успеет" перейти в состояние 2", при котором на выходе его к-того разряда появится единица, Эта единица, поступая на инверсные R u V-входы этого же счетчика сбоев, исключает возмож10

40 шего с первого входа 30 синхрбнизэции устройства, запишутся в регистр данных 6 (фиг. 2), Далее устройство работает эналогично до тех пор, пока в одном из блоков не произошел отказ. Допустим, отказал первый блок 1. Тогда данные на его выходе будут отличны от данных на выходах всех остальных резервируемых блоков 2-4. Следовательно, на инверсных выходах первого

7, второго 8 и третьего 9 элементов сравнения появятся единицы, которые, пройдя через первый 17 — третий 19 элементы ИЛИ, поступят на соответствующие входы элементов И 23-26 (фиг. 1). Однако единицы на всех трех входах появятся только у"первого элемента И 23, что приведет к появлению единицы на выходе только этого элемента

И. Эта единица, поступив на первый инверсный управляющий вход коммутатора данных 5, блокирует соответствующий информационный вход, к которому подключен выход первого резервируемого блока 1 исключая сложение ложных данных первого блока 1 с данйыми двух других исправных блоков 2 и 3. Кроме того, эта единица поступает нэ прямой V-вход первого счетчика сбоев, разрешая работу последнего. По очередному тактовому импульсу, поступающему со входа 30 сйнхронизация устройства на вход "+1" счетчика сбоев, последний перейдет в очеденое состояние.

В таком состояйии устройство будет находиться до тех пор, пока на вход "+1".счетчика сбоев не поступит 2 импульсов до прихода очередного импульса со второго 31 входа синхронизации, либо пока не восста новится отказавший блок (т.е„в нем произошел сбой), при этом единица на выходе элемента И 23 исчезнет

Именно для того, чтобы устранить влияние сбоев, возникающих в резервируемых блоках на принятие решения о том, отказал данный блок или нет, и проводится периодическое обнуление счетчиков сбоев с частотой в Н раз меньшей, чем частота (f1) тактовых импульсов, поступающих с первого входа 30 синхронизации устройства (фиг.

2). Считаем, что отказавшим признается тот

1748155 ность дальнейшего изменения его состояния, Кроме того, она поступает на входы соответствующих элементов ИЛИ, блокируя влияние соответствующих элементов сравнения. Так, если отказавшим признан первый блок 1, то единица с выхода счетчика сбоев t3 поступает на входы первого 17— третьего t9 элементов ИЛИ, как бы "подтверждая" отказ данного блока, Прй отказе второго блока 2 единица поступает с выхода счетчика сбоев 14 на входы первого 17, четвертого и пятого 21 элементов ИЛИ. При отказе третьего 3 — на входы второго 18, четвертого 20 и шестого 22, а при отказе четвер ого 4 - на входы третьего 19, пятого

21 и шестого 22 элементов ИЛИ.

Предлагаемое устройство в отличие от прототипа дает возможность парировать одновременно возникшие отказы в любых двух блоках при условии, что данные на выходах отказавших блоков не совпадают, Допустим, отказали первый 1 и четвертый 4 резервируемые блоки, тогда на выходах всех элементов сравнения кроме 10 появят)

l ся единицы, что приведет к появлению единиц на выходах первого 23 и четвертого 26 элементов И, Следовательно, второй и третий выходы коммутатора данных 5 будут открыты, и на выход его будут поступать данные с исправных блоков, Отказ любых трех резервируемых блоков приводит к появлению единиц на выходах всех элементов ИЛИ, а значит, и выходах первого 23 — четвертого 26 элементов И, Это приведет к блокированию всех входов коммутатора данных 6, после чего на выход 28 данных устройства будут выдаваться одни нули, а также к появлению единицы на выходе пятого. элемента И 27, которая, поступая на выход 29 отказа устройства, свидетельствует о наличии трех отказавших блоков.

Формула изобретения

Устройство для реконфигурации резервируемых блоков, содержащее первый — четвертый резервируемые блоки, первую и вторую схемы сравнения, коммутатор данных и элемент И, первый вход синхронизации устройства соединен с синхровходами первого-четвертого резервируемых блоков, выходы первого — третьего резервируемых блоков подключены к соответствующим информационным входам коммутатора данных, выход первого резервируемого блока соединен с первым входом первой схемы сравнения, второй вход которой подключен к выходу второго резервируемого блока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования устройства, в него введены третья-шестая схемы сравнения, коммутатор сигналов отказа, регистр данных, первый-четвертый счетчики сбоев, 10 выход коммутатора данных соединен с информационным входом регистра данных, входуправления записью которого подключен к первому входу синхронизации устройства, а выход регистра данных является информационным выходом устройства, вы20 ход первого резервируемого блока соединен с первыми входами второй и третьей схем сравнения, вторые входы которых подключены соответственно к цыходам третьего и четвертого резервируемых блоков, первым входам четвертой и пятой схем сравнения, к первому и второму входам ше25 стой схемы сравнения, выход второго резервируемого блока соединен с вторыми входами четвертой и пятой схем сравнения, выходы которых, а также выходы первойтретьей и шестой схем сравнения подключены к соответствующим информационным входам коммутатора сигналов отказа, первый — четвертый выходы которого соединены соответственно с управляющими входами

35 разрешения счета первого-четвертого счетчиков сбоев, счетные входы которых под. ключены к первому входу синхронизации устройства, второй вход синхронизации ко40 торого соединен с входами установки в "0" первого-четвертого счетчиков сбоев, выходы старшего разряда каждого из которых подключены к собственным входам блокировки и соОтветствующим управляющим

45 входам коммутатора сигналов отказа, первый — третий выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора данных и первым — третьим входами элемента И, выход которого явля50 ется выходом сигнала отказа устройства.

1748155

Составитель В.Литвиненко

Редактор Н.Швыдкая Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко

Заказ 2506 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиааодстаанно-издательский комбинат "Патент". г . Укггород, ул.Гагарина, 101