Способ повышения отказоустойчивости схемы и отказоустойчивая схема для его реализации



Способ повышения отказоустойчивости схемы и отказоустойчивая схема для его реализации
Способ повышения отказоустойчивости схемы и отказоустойчивая схема для его реализации
Способ повышения отказоустойчивости схемы и отказоустойчивая схема для его реализации
Способ повышения отказоустойчивости схемы и отказоустойчивая схема для его реализации

 


Владельцы патента RU 2631987:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт конструкторско-технологической информатики Российской академии наук (ИКТИ РАН) (RU)

Изобретение относится к области вычислительной техники и систем управления. Технический результат заключается в повышении отказоустойчивости схемы, которое достигается за счет соединения унифицированных элементов через коммутаторы и реконфигурации схемы при отказе элементов. Способ повышения отказоустойчивости состоит в следующем. Проводят декомпозицию схемы и выделяют ряд узлов. Каждый узел состоит из унифицированных элементов. В схему добавляют один или несколько избыточных резервных узлов, которые используют при отказе основных узлов. В схему добавляют коммутаторы, которые обеспечивают взаимные связи элементов в узле и узлов между собой. Коммутатор содержит таблицу коммутации входов и выходов, устройство для приема и передачи информации, схему для сравнения выходных сигналов. Элементы из одного или разных узлов объединяют в группы и подсоединяют к коммутаторам. Коммутаторы соединяют друг с другом. В процессе работы схемы коммутатор контролируют работоспособность элементов. Для этого на входы основного и нескольких резервных элементов или узлов подают одинаковые сигналы и сравнивают сигналы на их выходах. Если сигналы совпали, то все элементы или узлы работоспособны. Если сигналы не совпали, то определяют, какие элементы или узлы неработоспособны. При отказе элемента схемы происходит реконфигурация, когда вместо основного элемента подключается резервный элемент. При реконфигурации меняется таблица связей в коммутаторе, к которому подсоединен отказавший элемент. С помощью коммутатора отключают неработоспособные элементы или узлы, вместо них подключают работоспособные резервные элементы или узлы. Затем контролируют исправность элементов отказавшего узла, и все исправные элементы переводят в резерв. Заявленный способ реализован в устройстве отказоустойчивой схемы. Отказоустойчивая схема разработана на основе коммутаторной архитектуры и реализует древовидную структуру, где ветви образованы взаимными соединениями коммутаторов 4, а листья образованы подсоединенными к коммутаторам основными и резервными элементами 1,2,3. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области вычислительной техники.

Технический результат - повышение надежности и отказоустойчивости вычислительных устройств и систем управления.

Одним из способов повышения надежности и отказоустойчивости схем является структурное резервирование. При структурном резервировании в схему добавляют избыточные элементы. Известно полное, частичное и поэлементное резервирование, когда резервируется схема полностью или частично, а также может резервироваться один или несколько элементов схемы.

По способу подключения резервного элемента различают постоянное резервирование, подключение при отказе основного элемента и скользящее резервирование (Надежность технических систем. Справочник под ред. Ушакова И.А. М.: Радио и связь, 1985. - 606 с.).

Заявленный способ повышения отказоустойчивости схемы использует скользящее резервирование узлов и элементов. При скользящем резервировании резервный элемент может заменять любой из группы элементов такого же типа.

Заявленный способ реализован в устройстве отказоустойчивой схемы.

Известны аналоги отказоустойчивой схемы - это отказоустойчивые схемы с резервированием. Недостаток аналогов, отказоустойчивых схем и микросхем - это то, что в них используется дублирование, троирование или n-кратное резервирование узлов и фрагментов схемы. Элементы схемы соединены друг с другом шинами и дорожками, по которым передаются информационные сигналы. Если происходит отказ в каком-то одном элементе узла, то выключается из работы целый узел, причем его исправные элементы больше никак не используются.

Предлагается новая отказоустойчивая схема на базе коммутаторов, узлов и элементов.

Отказоустойчивая схема разработана на основе коммутаторной архитектуры. Суть заявленного изобретения состоит в том, что элементы и узлы схемы соединяются друг с другом через коммутатор. Отказ элемента не приводит к отказу узла, вместо него коммутатор подключает резервный элемент.

Наиболее близкие аналоги (прототип) изобретения - это коммутаторные искусственные нейронные сети (ИНС).

В коммутаторных ИНС используются унифицированные, стандартные и взаимозаменяемые элементы. ИНС состоит из элементов двух типов - из нейронов и коммутаторов. Нейрон имеет один вход и один выход и подключается к коммутатору. Коммутаторы могут соединяться друг с другом, образуя древовидную структуру.

Для реализации заявленного способа предлагается отказоустойчивая схема, разработанная на основе коммутаторной архитектуры. Отказоустойчивая схема реализует древовидную структуру, где корень, ствол и ветви образованы взаимными соединениями коммутаторов, а листья образованы подсоединенными к коммутаторам элементами и узлами.

Наиболее близким аналогом к заявленному является способ, реализованный в устройстве нейронной сети, состоящей из нейронов, которые выполняют функции обработки информации и принятия решения, где согласно формуле полезной модели имеются коммутаторы для передачи информации между нейронами, причем коммутатор нейронной сети состоит из таблицы связей нейронов, составляющих фрагмент сети, и устройства, передающего информацию между нейронами на основе этой таблицы, входы и выходы коммутатора соединены с входами и выходами других коммутаторов и входами и выходами нейронов сети, нейроны сети имеют один вход и один выход, входы и выходы нейрона соединены с входами и выходами коммутатора (Кабак И.С., Суханова Н.В. Нейронная сеть. Заявители Кабак И.С., Суханова Н.В. Патент на полезную модель №66831, приоритет 27.09.2007).

Заявленный способ повышения отказоустойчивости иллюстрируется графическими материалами, см. фиг. 1-3.

На фиг. 1-3 показан пример последовательности действий, составляющих заявленный способ повышения отказоустойчивости схемы.

На фиг. 3 показан результат реализации способа - разработанная отказоустойчивая схема.

На фиг. 4 показан пример реконфигурации заявленной схемы при отказе ее основного узла.

Заявленный способ повышения отказоустойчивости состоит в следующем.

1. Проводят декомпозицию схемы и выделяют узлы, состоящие из унифицированных элементов. После этого добавляют один или несколько резервных узлов или элементов. На фиг. 1 показан пример схемы, где проведена декомпозиция и выделены основные и резервные узлы. Каждый узел состоит из трех разных элементов 1-3.

Новизна изобретения состоит в том, что в схему добавляют коммутаторы, которые содержат таблицу взаимных связей входов и выходов, устройство для приема и передачи сигналов, а также схему с функциональной возможностью сравнения выходных сигналов. На фиг. 2 показан пример схемы, где добавлены коммутаторы 4. Эти коммутаторы реализуют связи элементов и узлов схемы.

2. Элементы одного типа объединяют в группу и подсоединяют к входам и выходам коммутаторов, которые соединяются друг с другом. На фиг. 2 показан пример схемы, где элементы одного типа (1-3) объединены в три группы и подсоединены к коммутаторам 4. Коммутаторы 4 соединяются друг с другом и образуют древовидную архитектуру. На фиг. 3 показан результат - отказоустойчивая схема.

3. Коммутаторы контролируют работоспособность элементов и узлов путем подачи одинаковых сигналов на входы элементов и сравнения сигналов на одноименных выходах. На входы основного и нескольких резервных элементов или узлов подают одинаковые сигналы и сравнивают сигналы на их выходах. Если сигналы совпали, то все элементы или узлы работоспособны. Если сигналы не совпали, то определяют, какие элементы или узлы неработоспособны. При отказах элементов или узлов коммутатор производит реконфигурацию схемы. Вместо основного он подключает резервный узел или элемент из той же группы, меняет таблицу взаимных связей и выполняет контроль работоспособности элементов отказавшего узла. Коммутатор отключает неработоспособные элементы, а избыточные работоспособные элементы переводит в резерв.

На фиг. 4 показан пример реконфигурации схемы при отказе ее основного узла. В узле отказали элементы 1 и 3. Коммутаторы 4 обнаружили отказы и отключили неработоспособные элементы.

Технический результат заявленного способа состоит в повышении отказоустойчивости схемы, которое достигается за счет соединения унифицированных элементов через коммутаторы и реконфигурации схемы при отказе элементов.

Технический результат, состоящий в повышении отказоустойчивости схемы, обеспечивается за счет того, что проводят декомпозицию схемы и выделяют узлы, состоящие из унифицированных элементов, после чего добавляют один или несколько резервных узлов или элементов, согласно заявленному изобретению, в схему добавляют коммутаторы, которые содержат таблицу взаимных связей входов и выходов, устройство для приема и передачи сигналов, а также схему с функциональной возможностью сравнения выходных сигналов, после чего элементы одного типа объединяют в группу и подсоединяют к входам и выходам коммутаторов, которые соединяются друг с другом и контролируют работоспособность элементов и узлов путем подачи одинаковых сигналов на входы элементов и сравнения сигналов на одноименных выходах, причем при отказах элементов или узлов коммутатор производит реконфигурацию схемы и вместо основного подключает резервный узел или элемент из той же группы, меняет таблицу взаимных связей, выполняет контроль работоспособности элементов отказавшего узла, после чего неработоспособные элементы отключает, а избыточные работоспособные элементы переводит в резерв.

Технический результат обеспечивается отказоустойчивой схемой, которая включает узлы, состоящие из унифицированных элементов, согласно заявленному изобретению, в ней имеются дополнительные коммутаторы, которые содержат таблицу взаимных связей входов и выходов, устройство для приема и передачи сигналов, а также схему с функциональной возможностью сравнения выходных сигналов, причем элементы одного типа объединены в группу и подсоединены к входам и выходам коммутаторов, которые, в свою очередь, соединяются друг с другом.

1. Способ повышения отказоустойчивости схемы, при котором проводят декомпозицию схемы и выделяют узлы, состоящие из унифицированных элементов, после чего добавляют один или несколько резервных узлов или элементов, отличающийся тем, что в схему добавляют коммутаторы, которые содержат таблицу взаимных связей входов и выходов, устройство для приема и передачи сигналов, а также схему с функциональной возможностью сравнения выходных сигналов, после чего элементы одного типа объединяют в группу и подсоединяют к входам и выходам коммутаторов, которые соединяются друг с другом и контролируют работоспособность элементов и узлов путем подачи одинаковых сигналов на входы элементов и сравнения сигналов на одноименных выходах, причем при отказах элементов или узлов коммутатор производит реконфигурацию схемы и вместо основного подключает резервный узел или элемент из той же группы, меняет таблицу взаимных связей, выполняет контроль работоспособности элементов отказавшего узла, после чего неработоспособные элементы отключает, а избыточные работоспособные элементы переводит в резерв.

2. Отказоустойчивая схема для реализации способа по п. 1, которая включает узлы, состоящие из унифицированных элементов, отличающаяся тем, что в ней имеются дополнительные коммутаторы, которые содержат таблицу взаимных связей входов и выходов, устройство для приема и передачи сигналов, а также схему с функциональной возможностью сравнения выходных сигналов, причем элементы одного типа объединены в группу и подсоединены к входам и выходам коммутаторов, которые, в свою очередь, соединяются друг с другом.

Коммутатор может быть реализован на базе патентов на полезную модель (№66831 Нейронная сеть, авторы Кабак И.С., Суханова Н.В. и №72084 Доменная нейронная сеть, авторы Кабак И.С., Суханова Н.В).

Заявленные в изобретении способ повышения отказоустойчивости и отказоустойчивая схема могут быть реализованы аппаратными или аппаратно-программными средствами, на базе контроллеров, компьютеров с установленным на них программным обеспечением и обученных нейронных сетей.

Указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Свойства, регламентированные в заявленном способе отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.

Следует отметить, что заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает в соединении синергетический (сверхсуммарный результат).

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного способа следующей совокупности условий:

- заявленный способ имеет практическое применение, предназначен для использования в вычислительных устройствах и системах управления;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью указанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- при осуществлении способа достигается усматриваемый заявителем технический результат.

На основании изложенного, заявленный способ повышения отказоустойчивости схем соответствуют требованию условия патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

1. Способ повышения отказоустойчивости схемы, при котором проводят декомпозицию схемы и выделяют узлы, состоящие из унифицированных элементов, после чего добавляют один или несколько резервных узлов или элементов, отличающийся тем, что в схему добавляют коммутаторы, которые содержат таблицу взаимных связей входов и выходов, устройство для приема и передачи сигналов, а также схему с функциональной возможностью сравнения выходных сигналов, после чего элементы одного типа объединяют в группу и подсоединяют к входам и выходам коммутаторов, которые соединяются друг с другом и контролируют работоспособность элементов и узлов путем подачи одинаковых сигналов на входы элементов и сравнения сигналов на одноименных выходах, причем при отказах элементов или узлов коммутатор производит реконфигурацию схемы и вместо основного подключает резервный узел или элемент из той же группы, меняет таблицу взаимных связей, выполняет контроль работоспособности элементов отказавшего узла, после чего неработоспособные элементы отключает, а избыточные работоспособные элементы переводит в резерв.

2. Отказоустойчивая схема для реализации способа по п. 1, которая включает узлы, состоящие из унифицированных элементов, отличающаяся тем, что в ней имеются дополнительные коммутаторы, которые содержат таблицу взаимных связей входов и выходов, устройство для приема и передачи сигналов, а также схему с функциональной возможностью сравнения выходных сигналов, причем элементы одного типа объединены в группу и подсоединены к входам и выходам коммутаторов, которые, в свою очередь, соединяются друг с другом.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к технологиям обмена данными в социальных сетях с помощью технологии клиент-сервер. Техническим результатом является создание самонастраивающейся интерактивной системы обмена комментариями между пользователями на веб-страницах с использованием технологии клиент-сервер, которая позволила бы осуществлять оценку доверия комментариям пользователей посредством рейтинга пользователя и автоматическую блокировку пользователя с низким рейтингом.

Изобретение относится к перемещению функциональных возможностей приложения создания заметок. Техническим результатом является обеспечение управления переменными и параметрами конфигурации в рамках приложения создания заметок.

Изобретение относится к средствам выбора и управления публичной сетью облачных вычислений для размещения учетной информации клиента. Технический результат заключается в автоматическом выборе публичного облака, которое удовлетворяет набору критериев, определенных администраторами, и обеспечении упрощенного взаимодействия с выбранным публичным облаком.

Изобретение относится к способу распределенной обработки нестационарного потока заявок реального времени. Технический результат заключается в повышении вероятности обслуживания запросов в условиях дефицита ресурсов вычислительной системы и наличия отказов в обслуживании заявок за счет сглаживания потока поступающих заявок с помощью изменения параметров качества обслуживания запросов.
Изобретение относится к системам автоматизации зданий. Интеллектуальная гибридная модульная система управления зданием (умный дом) содержит контроллер, выполненный с возможностью работы в проводной сети RS-485 с использованием протокола Modbus и в беспроводной сети с использованием протокола ZigBee.

Изобретение относится к области облачно-граничной топологии сети. Техническим результатом является сокращение использования ресурсов системы.

Изобретение относится к области оптимизации выбора и доставки продуктов в сети. Технический результат – повышение эффективности оптимизации выбора товаров и повышение управляемости продуктами и услугами.

Изобретение относится к способу и устройству для идентификации поведения пользователя. Техническим результатом является повышение эффективности и точности при идентификации вредоносного поведения пользователя.

В соответствии с вариантом осуществления, способ включает в себя прием электронными средствами описания представления воспроизводимого материала (MPD) из сети. MPD описывает мультимедийный контент, который включает в себя альтернативные представления множества типов воспроизводимого материала, и MPD включает в себя информацию, указывающую, как кодируются альтернативные представления.

Группа изобретений относится к технологиям обмена данными в социальных сетях с помощью технологии клиент-сервер. Техническим результатом является осуществление оценки доверия комментариям пользователей посредством рейтинга пользователя и автоматической блокировки пользователя с низким рейтингом.

Группа изобретений относится к области управления и может быть использована для обеспечения пользовательского интерфейса (UI) для управления домашними устройствами. Техническим результатом является эффективное управление заданной функцией заданного устройства. Способ содержит этапы, на которых: идентифицируют одно или более управляемых устройств, относящихся к режиму активности, выбранному пользователем; собирают управляющую информацию, относящуюся к функциям, обеспечиваемым управляемыми устройствами, причем управляющая информация содержит историю пользовательского управления и характеристику управления устройством; выбирают по меньшей мере одно управляемое устройство на основании управляющей информации; выбирают управляемые функции выбранного управляемого устройства на основании управляющей информации; собирают информацию о командах управления от выбранного управляемого устройства; и формируют UI, используемый для управления выбранным управляемым устройством, относящимся к режиму активности, на основании выбранных управляемых функций выбранного управляемого устройства и информации о командах управления. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к технологиям загрузки фрагментов изображения на клиентское устройство. Техническим результатом является обеспечение экономии ресурсов памяти при отображении и отрисовке фрагментов изображения за счет осуществления замены областей просмотра. Предложен способ загрузки фрагментов изображения на клиентское устройство, которое обладает устройством вывода и соединено с сервером через сеть передачи данных. Сервер хранит множество фрагментов изображения, организованных в иерархическую структуру, и каждый уровень иерархической структуры хранит подмножество фрагментов изображений, которые связаны с конкретным уровнем разрешения. Способ включает в себя этап, на котором при загрузке фрагментов изображения с конкретным уровнем разрешения создают второй набор фрагментов, обладающих вторым уровнем разрешения, который ниже, чем первый уровень разрешения. Каждый данный фрагмент изображения из второго набора фрагментов изображения обладает четырьмя дочерними фрагментами изображения во множестве фрагментов изображения первого уровня, как предписано иерархической структурой. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области доставки контента. Техническим результатом является создание усовершенствованной серверной технологии кэширования, посредством которой повышается производительность приложений-клиентов при получении контента из сети, особенно при наличии ограниченной ширины полосы пропускания. Способ функционирования сервера кэширования содержит этапы, на которых: принимают от приложения-клиента в пользовательском устройстве запрос требуемого контента, включающий в себя указание относящегося к требуемому контенту дополнительного контента и указание вероятности, сгенерированное приложением-клиентом, при этом дополнительный контент является предсказанным в качестве того, что будет впоследствии запрашиваться приложением-клиентом, а указание вероятности показывает вероятность того, что дополнительный контент будет впоследствии запрошен приложением-клиентом; назначают приоритет передаче запроса, по меньшей мере, указанного дополнительного контента в сервер источника на основе указания вероятности; передают запрос, по меньшей мере, указанного дополнительного контента в сервер источника; принимают дополнительный контент из сервера источника; передают требуемый контент, но не дополнительный контент, в приложение-клиент в пользовательском устройстве; кэшируют дополнительный контент; принимают от приложения-клиента в пользовательском устройстве второй запрос, включающий в себя запрос дополнительного контента; и направляют котированный дополнительный контент в приложение-клиент в пользовательском устройстве. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области обмена данными между клиентским устройством и сервером. Техническим результатом является оптимизированный обмен данными между клиентским устройством и серверным устройством. Клиентское устройство получает исходное изображение физического документа, на основе которого создается уменьшенный файл, который значительно меньше исходного изображения по размеру и содержит данные, указывающие на тип документа. Клиентское устройство отправляет на сервер запрос, включающий уменьшенный файл, на получение информации, относящейся к типу документа для физического документа, получает от сервера сведения о местонахождении, исходя из типа документа, для, по меньшей мере, одной части исходного изображения, которое содержит, по меньшей мере, один элемент содержимого физического документа, и извлекает, по меньшей мере, одну часть исходного изображения, используя информацию о местонахождении, для создания, по меньшей мере, одной извлеченной части изображения. Клиентское устройство отправляет второй запрос, содержащий, по меньшей мере, одну извлеченную часть изображения, на сервер для, по меньшей мере, одного элемента содержимого. При получении, по меньшей мере, одного элемента содержимого с серверного устройства, клиентское устройство предоставляет, по меньшей мере, один элемент содержимого для просмотра. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх