Устройство резервирования



Устройство резервирования
Устройство резервирования
Устройство резервирования
Устройство резервирования
Устройство резервирования
Устройство резервирования

 


Владельцы патента RU 2481619:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" (RU)

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении надежных вычислительно-управляющих систем. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, упрощении и повышении надежности устройства резервирования. Такой результат достигается за счет того, что в устройство резервирования, содержащее два идентичных канала, каждый из которых содержит элемент ИЛИ, счетчик сбоев, импульсный генератор, временной анализатор исправности, введены второй элемент ИЛИ, триггер, а в каждый канал введен третий элемент ИЛИ. 6 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении надежных вычислительно-управляющих систем.

Известно устройство резервирования [1], состоящее из К блоков каналов коммутации, К блоков управления коммутаторами, мажоритарного элемента, блока анализа, управляющего блока, генератора тактовых импульсов, блока установки начального состояния.

Недостатком данного устройства резервирования является невозможность многократного переключения между каналами в условиях возможных сбоев.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство резервирования (прототип), используемое в резервированной двухпроцессорной вычислительной системе [2] и содержащее два идентичных канала и схему сравнения. Каждый канал содержит элемент ИЛИ, выход которого подключен к первому входу триггера и первому входу временного анализатора исправности, вход которого подключен к выходу импульсного генератора, а выход к первому входу счетчика сбоев и второму входу триггера, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, первый выход счетчика сбоев подключен ко второму входу элемента ИЛИ-НЕ, второй выход счетчика сбоев первого канала подключен к первому входу схемы сравнения, второй выход счетчика сбоев второго канала подключен ко второму входу схемы сравнения, первый выход схемы сравнения подключен к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ первого канала, второй выход схемы сравнения подключен к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ второго канала, выход элемента ИЛИ-НЕ первого канала является первым выходом устройства резервирования и подключен к коммутатору первого канала, выход элемента ИЛИ-НЕ второго канала является вторым выходом устройства резервирования, предназначенным для управления коммутатором второго канала, первый вход элемента ИЛИ является входом устройства резервирования и подключен к выходу процессора, второй вход элемента ИЛИ является вторым входом устройства резервирования и подключен к выходу схемы начальной установки.

Недостатком прототипа является сложность увеличения числа переключений между каналами. Так, например, для двухразрядной схемы сравнения максимальное число переключений между каналами составляет 7. Увеличение числа переключений может быть обеспечено только за счет увеличения разрядности счетчиков сбоев, усложнения схемы сравнения и увеличения числа линий от схемы сравнения, предназначенных для связи со счетчиками сбоев основного и резервного каналов. В прототипе, при двухразрядных счетчиках сбоев, от каждого канала для связи со схемой сравнения требуются по две линии. При трехразрядных счетчиках сбоев - по три линии и т.д. Увеличение числа межканальных связей от схемы сравнения и усложнение схемы сравнения приводят к усложнению устройства резервирования и снижению надежности.

Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей, упрощение и повышение надежности устройства резервирования.

Технический результат достигается тем, что в устройство резервирования, содержащее два идентичных канала, каждый из которых содержит элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом счетчика сбоев, является первым входом канала устройства резервирования и подключен к выходу схемы начальной установки, второй вход является вторым входом канала устройства резервирования и подключен к выходу процессора; выход импульсного генератора через временной анализатор исправности подключен к второму входу счетчика сбоев; выход элемента ИЛИ подключен к второму входу временного анализатора исправности, введены второй элемент ИЛИ, триггер, а в каждый канал введен третий элемент ИЛИ; в каждом канале выход счетчика сбоев подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого является выходом канала устройства резервирования, соединенным с входом коммутатора соответствующего канала, первый вход импульсного генератора подключен к выходу схемы начальной установки, а второй - к выходу процессора; также в устройстве резервирования первый вход второго элемента ИЛИ подключен к выходу временного анализатора исправности первого канала, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к выходу временного анализатора исправности второго канала, выход второго элемента ИЛИ подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен со схемой начальной установки первого канала; первый выход триггера подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ первого канала, а второй выход триггера подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ второго канала.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства.

На фиг.2 приведена диаграмма работы устройства в отсутствии сбоев (работает первый канал).

На фиг.3 приведена диаграмма работы устройства при сбое на первом канале и переходе на второй канал.

На фиг.4 приведена диаграмма работы устройства при сбое на втором канале и переходе на первый канал.

На фиг.5 приведена диаграмма работы устройства при последнем (4) сбое на первом канале и переходе на второй канал (блокировка первого канала, сформировался сигнал BLOCK 1).

На фиг.6 приведена диаграмма работы устройства при последнем (4) сбое на втором канале (блокировка второго канала, сформировался сигнал BLOCK 2).

Устройство резервирования, представленное на фиг.1, содержит два идентичных канала 1, элемент ИЛИ 2, триггер 3. В каждом канале первый вход элемента ИЛИ 4 является первым входом устройства резервирования и соединен с первым входом импульсного генератора 5, счетчика сбоев 6 и выходом схемы начальной установки 7; второй вход элемента ИЛИ 4 является вторым входом устройства резервирования и соединен со вторым входом импульсного генератора 5 и выходом процессора 8; выход импульсного генератора 5 соединен с первым входом временного анализатора исправности 9, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 4; выход счетчика сбоев 6 соединен с первым входом элемента ИЛИ 10, выход которого является выходом канала и подключен к входу коммутатора 11; также в устройстве резервирования первый вход элемента ИЛИ 2 соединен с выходом временного анализатора исправности 9 и вторым входом счетчика сбоев 6 первого канала, а второй вход - с выходом временного анализатора исправности 9 и вторым входом счетчика сбоев 6 второго канала; выход элемента ИЛИ 2 соединен с первым входом триггера 3, второй вход которого соединен с выходом схемы начальной установки 7, подключенной к первому каналу; первый выход триггера 3 соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ 10 первого канала, а второй выход - с вторым входом третьего элемента ИЛИ 10 второго канала.

Временные диаграммы, представленные на фиг.2-6, поясняют работу устройства.

Устройство работает следующим образом: переключение на резервный канал осуществляется по факту отказа канала или сбоя.

Информация о количестве сбоев используется только для формирования сигналов на блокирование обоих каналов при достижении заранее выбранного числа переключений.

В каждом канале в исходном состоянии, при низком уровне сигнала RES схемы начальной установки 7, импульсный генератор 5, временной анализатор исправности 9, счетчик сбоев 6 заблокированы, а триггер 3 сигналом схемы начальной установки 7 установлен в состояние, при котором элемент 10 открывает коммутатор 11 первого канала и разрешает его работу.

При изменении сигнала Res из логического нуля в логическую единицу разрешается работа импульсного генератора 5, временного анализатора исправности 9, счетчика сбоев 6. Первым сигналом исправности TestOK, поступающим с процессора 8, разблокируется по выходу импульсный генератор 5 и импульсы с его выхода начинают поступать на вход временного анализатора исправности 9. В случае работоспособности процессора формируется последовательность импульсов TestOK, которые обнуляют (устанавливают в исходное состояние) временной анализатор исправности 9 устройства резервирования. При этом сигналы с импульсного генератора 5 на счетчик сбоев 6 не поступают, и работа осуществляется на первом канале.

Если от процессора 8, в случае неисправности, не поступят сигналы TestOK, то временной анализатор исправности 9 не сбросится, заполнится и сформирует импульс (сигнал ошибки), который поступает на счетчик сбоев 6, увеличивая его значение на единицу, и на триггер 3, переключая его в противоположное состояние. При этом начинает работать резервный канал. При последующих сбоях, переключения между каналами повторяются аналогично.

В рассмотренном устройстве число требуемых переключений определяется разрядностью счетчика сбоев 6, что достаточно просто реализуется. При этом число межканальных связей не зависит от выбранного числа переключений (две линии).

Для выбора требуемого числа переключений в счетчиках сбоев предусмотрена блокировка изменения состояния после поступления требуемого числа импульсов. Переход счетчиков сбоев в последнее состояние принимается за отказ каналов и, следовательно, за отказ системы. Следует отметить, что необходимость ограничения числа переключений между каналами обусловлена требованиями по установлению критерия отказа системы.

Увеличение числа переключений между каналами позволяет расширить область применения резервированных вычислительных систем в условиях возможных многочисленных сбоев. Причинами сбоев могут быть различные факторы (электромагнитные помехи, радиационные воздействия различного происхождения, электрические наводки и т.д.).

Литература

1. Устройство резервирования. - Патент на изобретение RU 02207616, G06F 11\20 от 15.06.2001.

2. Резервированная двухпроцессорная вычислительная система. - Патент на изобретение RU 2264648, G06F 11/20 от 02.12.03 (прототип).

Устройство резервирования, содержащее два идентичных канала, каждый из которых содержит элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом счетчика сбоев, является первым входом канала устройства резервирования и подключен к выходу схемы начальной установки, второй вход является вторым входом канала устройства резервирования и подключен к выходу процессора; выход импульсного генератора через временной анализатор исправности подключен к второму входу счетчика сбоев; выход элемента ИЛИ подключен к второму входу временного анализатора исправности, отличающееся тем, что в него введены второй элемент ИЛИ, триггер, а в каждый канал введен третий элемент ИЛИ; в каждом канале выход счетчика сбоев подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого является выходом канала устройства резервирования, соединенным с входом коммутатора соответствующего канала, первый вход импульсного генератора подключен к выходу схемы начальной установки, а второй - к выходу процессора; также в устройстве резервирования первый вход второго элемента ИЛИ подключен к выходу временного анализатора исправности первого канала, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к выходу временного анализатора исправности второго канала, выход второго элемента ИЛИ подключен к первому входу триггера, второй вход которого соединен со схемой начальной установки первого канала; первый выход триггера подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ первого канала, а второй выход триггера подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ второго канала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении надежных вычислительно-управляющих систем. .

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к информационным системам, и может быть использовано при построении высоконадежных вычислительных и управляющих систем, предназначенных для решения задач управления бортовыми системами транспортного корабля.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в высоконадежных вычислительных и управляющих системах различного назначения.

Изобретение относится к вычислительной технике и к многоагентным системам (MAC) и может быть использовано для автоматического прерывания задач, находящихся в цикличности.
Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам резервирования полупроводниковых объектов, работающих под действием ионизирующего излучения.

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться, в частности, в распределенных вычислительных системах. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля частоты вращения рабочего колеса турбины. .

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении надежных вычислительно-управляющих систем. .

Изобретение относится к вычислительной технике

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в увеличении надежности хранения данных. Способ замены отказавшего узла, хранящего распределенные данные, содержащий этапы, на которых: посредством первого узла хранения принимают первый набор квот, сгенерированный из файла данных, при этом каждая квота в первом наборе включает в себя линейную комбинацию частей файла данных наряду с набором коэффициентов, использованных для генерирования этой линейной комбинации; посредством первого узла хранения принимают указание нового узла хранения, заменяющего отказавший узел, при этом отказавший узел включает в себя второй набор квот, сгенерированный из файла данных; посредством первого узла хранения генерируют первую заменяющую квоту в качестве реакции на упомянутое указание, при этом первую заменяющую квоту генерируют путем умножения каждой квоты в первом наборе и набора коэффициентов на случайное масштабирующее значение и объединения умноженного первого набора квот и умноженного набора коэффициентов; и посредством первого узла хранения передают сгенерированную первую заменяющую квоту в новый узел хранения, при этом первая заменяющая квота и по меньшей мере одна другая заменяющая квота формируют второй набор квот в новом узле хранения, причем эта другая заменяющая квота генерируется вторым узлом хранения. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к системе автоматизации со средством управления автоматизации, периферийным блоком и системой шины, а также к способу управления подобной системой автоматизации. Техническим результатом является повышение надежности функционирования системы автоматизации. Система (1) автоматизации содержит первое средство (3.1) управления автоматизацией и резервное второе средство (3.2) управления автоматизацией. Кроме того, система (1) автоматизации содержит периферийный блок и систему шины (4), которая соединяет оба средства (3.1, 3.2) управления автоматизацией и периферийный блок. Периферийный блок подключен к системе шины (4) посредством соответствующего модуля (5.1, 5.2, 5.3) подключения к шине. Модуль (5.1, 5.2, 5.3) подключения к шине содержит первый контроллер (7.1) шины, который ассоциирован с первым средством (3.1) управления автоматизацией, второй контроллер (7.2) шины, который ассоциирован со вторым средством (3.2) управления автоматизацией, и блок (9) переключения для переключения между обоими контроллерами (7.1, 7.2) шины. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике имеющей сложную многоуровневую ветвящуюся структуру с высоким уровнем живучести в процессе боя. Технический результат заключается в повышении надежности работы автоматизированной системы управления боевого корабля за счет применения структурного и функционального резервирования на уровне системы, приборов, модулей, информативных линий связи и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Система содержит К автоматизированных рабочих мест, модули АРМ, содержащие ПЛИС основные и резервные, М серверов, один из которых является сервером резервного копирования, модули серверов, содержащие ПЛИС основные и резервные, L коммутаторов, модулей коммутаторов, содержащие ПЛИС основные и резервные, модули автоматизированной системы контроля, диагностики и управления, информационную сеть, N приборов питания, программное обеспечение, дополнительную диагностическую сеть, основные и резервные вычислительные приборы, в состав которых входят модуль ЭВМ, модуль ДЗУ, модуль ввода-вывода. 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении резервированных вычислительно-управляющих систем. Технический результат заключается в повышении надежности, отказоустойчивости и достоверности результата вычислений. Резервированная двухпроцессорная вычислительная система содержит: три идентичных канала, связанные с элементом ИЛИ и устройством формирования сигналов выборки канала. Каждый из указанных каналов включает схему начальной установки, системный генератор, процессор, элемент ИЛИ, импульсный генератор, временной анализатор исправности, устройство аварийного запуска, коммутаторы, устройство памяти. 4 ил.

Изобретение относится к системам резервирования данных. Техническим результатом является уменьшение задержки и потребления ширины полосы частот за счет того, что данные, необходимые для осуществления восстановления, доступны для клиента из глобального сетевого местоположения (облака), а также из одного или более одноранговых устройств. Предложена клиентская система, предназначенная для восстановления информации из сетевой системы резервирования, содержащая память и процессор, которые соответственно выполнены с возможностью хранить и исполнять команды. Заявленная система включает в себя разностный компонент, компонент определения местоположения, компонент восстановления. Разностный компонент сконфигурирован идентифицировать, для элемента данных, который должен быть восстановлен, одну или более частей элемента данных, которые являются разными между текущей версией элемента данных и целевой версией элемента данных, на основе как первой разности, вычисляемой в клиентской системе, между текущей версией элемента данных и целевой версией элемента данных, так и второй разности, вычисляемой в местоположении резервирования, которое является удаленным по отношению к клиентской системе, между текущей версией элемента данных и целевой версией элемента данных. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Группа изобретений относится к отказоустойчивым системам и может быть использована для построения высоконадежных кластеров. Техническим результатом является повышение отказоустойчивости при выполнении задач в распределенных средах. Ключевой особенностью данного технического решения является использование меток работоспособности и выбор задач с учетом параметров как самой задачи, так и ее предполагаемого исполнителя. Система содержит средство обновления метки работоспособности, средство обнаружения неработоспособных узлов, средство формирования списка задач, средство выбора задач, средство выполнения задач, базу данных. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к современным пилотажно-навигационным комплексам летательных аппаратов и их бортовой аппаратуре. Технический результат - повышение эффективности функционирования резервированной системы с выбором среднего арифметического значения выходных параметров резервируемых элементов. Устройство управления резервированной системой с выбором среднего арифметического значения выходных параметров резервируемых элементов содержит: i=1…n резервируемых каналов (РК), каждый содержащий резервируемый элемент (РЭ), последовательно соединенные суммирующее устройство (СУ) и устройство деления (УД), являющееся выходом устройства, последовательно соединенные счетчик (Сч) и блок управления (БУ), выход которого подключен ко второму входу УД, последовательно соединенные ключ (Кл), линию задержки (ЛЗ), вычитающее устройство (ВУ), пороговое устройство (ПУ) и триггер, при этом выходы каждого триггера РК подключены к соответствующим входам Сч и управляющим входам Кл, причем в каждом РК входы ЛЗ и ВУ подсоединены к соответствующим входам СУ, причем выход РЭ каждого РК подключен к входу соответствующего Кл. 3 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Техническим результатом является увеличение быстродействия вычислительной системы. Раскрыт способ обеспечения сбое- и отказоустойчивости вычислительной системы, основанный на репликации задач, возможности самореконфигурации и самоуправлении деградацией, при этом вычислительная система включает в себя четыре пронумерованных ЭВМ BMi, где i=1,…,4 является номером вычислительной машины (ВМ), каждая из которых связана со всеми другими ЭВМ через собственное передающее устройство сопряжения (УС) с каналом широковещательной передачи информации, в котором каждая ЭВМ в цикле работы системы выполняет прием входной информации, вычисляет собственную копию выходной информации и передает эту копию каждой другой ЭВМ системы, вычисляет правильную выходную информацию путем мажоритирования своей и всех полученных копий, выдает результат мажоритирования во внешнюю среду, сравнивает все имеющиеся копии выходной информации с результатом мажоритирования, в каждую ЭВМ дополнительно введены первый, второй, третий, четвертый программные счетчики сбоев, первый, второй, третий, четвертый программные счетчики сбойных секунд, первый, второй, третий, четвертый программные счетчики блокировки, таймер синхронизации, таймер синхронизации ММО (межмашинного обмена), таймер генерирования запроса на прерывание (Тмргзп), регистр предустановки Тмргзп, счетчик Тмргзп, регистр предустановки таймера синхронизации, счетчик таймера синхронизации, регистр предустановки ММО, счетчик синхронизации ММО, регистр фиксации RFx. 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в сложных радиотехнических комплексах, автоматизированных системах управления. Техническим результатом является повышение надежности. Способ содержит определение разностей выходных параметров (РВП) основного элемента (ОЭ) и резервируемых элементов (РЭ), сравнение РВП с пороговым значением и обнаружение внезапных отказов, при этом, задают лингвистические переменные (ЛП), описывающие количественные значения РВП и выходных решений на качественном уровне, для каждой ЛП определяют базовое терм-множество с соответствующими функциями принадлежности каждого терма, задают для входных ЛП на шкале возможных значений РВП термы «большое минус», «среднее минус», «нулевое», «среднее плюс», «большое плюс», которые зависят от среднеквадратических отклонений РВП от нуля, а для выходных ЛП «элемент исправен», «постепенный отказ элемента», «внезапный отказ элемента» задают термы «малая уверенность», «достаточная уверенность», «сильная уверенность», формируют экспертное множество правил нечеткого вывода, ставящих в соответствие входной ситуации определенное выходное решение, последовательно выполняют фаззификацию, агрегирование, активизацию, аккумуляцию и дефаззификацию, при этом если из полученного ряда максимальное значение соответствует выходным ЛП «постепенный отказ элемента» или «внезапный отказ элемента», принимают решение об отказе ОЭ или РЭ, отключают его и, при наличии исправных элементов, подключают один из них к выходу резервированной системы. 5 ил.
Наверх