Устройство для блокировки и перезапуска эвм при сбоях питания

 

on cAHNK

И ЗОБРЙТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ - СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11993267

Союз Советсиик, Социалнстичесиик

Республик

{61) Дополнительное-к авт. саид-ву (22) Заявлено 25.08.81 (21) 3332494/18-24 с присоединением заявки №

- (23}Приоритет

\ (53)M. Кл.

С 06F 11/22

Гееудерстеекнык комитет

Опубликовано 30.01.83. Бюллетень. № 4

Дата опубликования описания 30,01.83 пв делам изобретений и открытий (53) УЛ 681.326...7(088. 8) Б. В, Шевкопляс, Э. П..Овсянникова-Панченко, и В. С. Кокорин (72) Авторы изобретения ф осетрова Юам юв

1 Ф. (7l) Заявитель, (54-) УСТРОЙСТВО ДЬЯ БЛОКИРОВКИ И ПЕРЕЗАПУСКА

ЭВИ ПРИ СБОЯХ ПИТАНИЯ

Изобретение относится к цифровой вычислительнбй технике:н может быть использовано в электронных вычислительных машинах (ЭВИ) с повышенными требованиями к помехоустойчивости.

Известно устройство для блокировки информации в ЭВМ при включении и -вы--,. ключении электропитания, содержащее триггер, блоки контроли, входы которых подключены к входам устройства, а вы- -1о ходы через элемент И соединены с вхсьдом блока автопуска и блока аварийного выключения. Установка триггера проис водится при переходе к подпрограмме прерывания при получении предупреждающего сигнала, а его сброс осуществляет:--. ся по окончании работы прерывающей программы, что обеспечивает работу устройства при кратковременном исчезновении питФощего напряжения 13 .

Недостатком устройства является or раниченная область применения из-за н возможности его использования в: . вычислительных системах с магистральной структурой связей между отдельны» ми машинами, каждая из которых имеет автономный блок питания.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для блокировки и перезапуска ЭВМ при сбоях питания, со держащее выпрямитель, выход. которого соединен с входом блока дискриминации, выходы которого соединены с входами двух формирователей, выходы которых являются выходами устройства, причем блок дискриминации содержит генератор импульсов, выход которого соединен с

3 входом первого счетчика, выход которого соединен с первым входом установки нуля первого триггера, выход которого является первым выходом блока дискриминации. Устройство также содержит два oneðànèoííûx усилителя, стабилитрон, интегрирующие и дифференцирующие резисторно-емкостные цепи.

Принцип действия устройства состоит

1в следующем, При пропадании сетевого питания напряжение на выходе выпрямителя монотонно спадает за .счет разряда конденсатора фильтра, При этом последовательно срабатывают два дискриминатора уровня1 в результате чего в две интерфейсные линии ЗВМ последователь но выдаются сигналы предупреждения об аварии питания. В течение этого . времени источник питания ЗВМ все еще обеспечивает поддержание нужных номиналов питающих напряжений с заданной 1Î точностью за счет накопленной ранее энергии, поэтому сигналы на указанных интерфейсных линиях успевают обрабатываться процессором. При восстановлении сетевого питания сигналы снимаются, обеспечивая автоматический перезапуск

ЭВМ (2) .

Недостатком известного устройства является низкая надежность из-за использования аналоговых элементов. 2О

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для блокировки и перезапуска ЗВМ при сбоях питания, содер- 25 жащее выпрямитель, вход которого соединен с управляющим входом устройства, два выходных усилителя, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства, блок дискри- gg минации, включающий генератор импуль. соа, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, и первый триггер, ециничный выход которого соединен с входом первого выходного усилителя, в блок дискриминации введены формирователь импульса, второй счетчик, дешифратор, второй триггер и элемент И, причем вход формирователя импульса соединен с выходом выпрямителя, 4О а выход - с входом установки нуля пер-вого счетчика и со счетным входом moporo счетчика, выход генератора импульсов соединен с управляющим входом. дешифратора, выход первого счетчика соединен с информационным входом дешифратора, первый, и второй выходы которого соответственно соединены с первы. ми входами установки нуля первого и второго триггеров, вторые входы уста50 новки нуля которых соединены с входом основного питания устройства, с первым. входом элемента И, с шиной питанияформирователя импульса, генератора импульсов, первого счетчика и дешифрато5S ра, нулевой выход первого триггера сое динен с вторым входом элемента И, выход ,которого соединен с входом установки нуля второго счетчика, выход .которого соединен с входами установки единицы первого и второго триггеров, шины пи— тания второго счетчика, первого и второго триггеров и элемента И подключены к входу резервного питания .устройства, выход второго триггера соединен с входом второго выходного усилителя, На фиг. 1 представлена блок-схема системы питания ЗВМ, поясняющая назначение предлагаемого устройства; на, фиг. 2 — блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 — принципиальная схемв выходного усилителя.

Устройство 1 (фиг. 1) предназначено для защиты информации от искажений при выключении и включении питающего пьременного напряжения, например 220 В, 50 Гц, на входе 2 блока 3 питания, выходы 4 которого соединены с входами питания функциональных блоков 5, объединенных между собой группой однонаправленных и двунаправленных шин 6 (магистралью), предназначенных для передачи адресной, числовой, командной и управляющей информации. В систему питания ЭВМ входит также резервный источник 7 питания (например, батарея), подключенный через элемент развязки (диод) 8 к одному из выходов блока 3 питания и к шине 9 резервированного питания, входу резервного питания устройства 1 и к одному из входов одного из функциональных блоков 5, например к оперативному запоминающему устройству статического типа на К-МОП элементах.

Один из выходов 4- блока 3 питания соединен шиной 10 с входом основного питания устройства 1. Переменное напряжение невысокой амплитуды (снимаемое, например, с вторичной обмотки силового трансформатора блока 3 и равное например, +8 В) передается по шине 11 на управляющий вход устройства 1. Выход 12 устройства подключен к входам функциональных модулей 5, по крайнеймере, к тем из них, которые должны спасти информацию о своем текущем состоянии при получении предупреждающего сигнала об аварии питания. Выход

13 подключен к входам блокировки всех функциональных модулей 5 и предназначен для передачи сигнала блокировки (запрета работы). В состав ряда функциональных модулей 5 могут входить процессоры, блоки памяти, контролеры устройств- ввода-вывода, адаптеры, ма-: гистралей и т.п. резисторов 39. При наличии высоких по-"2 тенциалов на шинах 12 и 13 функциональ ные блоки 5 обмениваются информацией по магистрали 6 согласно алгоритму работы ЭВМ, зом. Синусоидальный сигнал на шине

11, проходя через однополупериодный выпрямитель 14 и одновибратор 23, периодически сбрасывает счетчик 25, в результате чего он нв успевает накопить код, который опознается дешифратором

27, Частота генератора 24 определяет точность контролируемых временных интервалов и выбирается значительно большей, чем частота сети (например 10кГц).

Стробирование дешифратора 27 производится нулевым сигналом с генератора

24, а переключение счетчика — единичным сигналом, это обеспечивает отсутствие «гонок при срабатывании счетчика и дешифратора. Таким образом, сигналы на выходах 31 и 32 дешифратора 27 постоянно имеют единичные значения.

Сигнаюы с выхода одновибратора 23 поступают также на счетный вход счетчика 26, но не приводят к накоплению в нем кода, так как на этот счетчик подан сигнал сброса в виде логического нуля с выхода элемента И 30, закрытого по входу 33. Сигнал нулевого плеча старшего разряда счетчика 26 имеет

I единичное значение, поступая на входы тржтвров 28 и 29 по линии 34, не изменяет их состояние. Сигнал на шине

10 также не влияет на состояние триг геров 2S и 29. Таким образом, триггеры 28 и 29 хранят на выходах 17 и

18 единичную информацию, которая, как . будет показано ниже, устанавливается в них через некоторое время после включения сетевого питания. Единичный сиг нал на базе транзистора 36 закрывает цепи базы транзистора 37, который также закрывается„Рассмотренное выше выходах 4 в течение сравнительно боль шого времени (например, большего, чем

30 мс) поддерживаются стабилизирован. ные напряжения. В этот период сначала на шине. 12, а затем на шине 13 формируются низкие потенциалы, которые

5 993267 б

Устройство 1 (фиг. 2) содержит выпрямитель 14, выход: которого соединен шиной 15 с входом блока 16 дискриминации, выходы 17 и 18 которого соответотвенно соединены через второй и первый. выходные усилители (формирова- Поддержание выключенного состояния тели) 19 и шины 12 и 13 с вторым и формирователей 19 при нормальной рапервым выходами устройства 1. Выпря боте ЭВМ достигается следующим обра.митель 14. содержит выпрямительный диод 20 и резистор 21. Анод диода 20 1î соединен с входом 11, а его катод - с шиной 15 и через резистор 21 с шиной

22 земли.

Блок 16 дискриминации содержит формирователь 23 импульса (одновибратор), генератор 24. импульсов, счетчики 25 и 26, дешифратор 27, триггеры

28 и 29 и элемент И 30. Выходы 31 и 32 дешифратора 27 соединены с первыми входами установки нуля триггеров 20

28 и 29. Выход нулевого плеча триггера 29 соединен с вторым входом 33 элемента И 30. Выход 34 счетчика 26 соединен с входами установки единицы триггеров 28 и 29, выполненных, напри- 23 мер, на элементах И-НЕ 35, по стандартной схеме.

Формирователь 19 (фиг. 3) содержит р-и --р и и-р-л транзисторы 36 и 37 и резисторы 38 и 39. База транзистора 3Q

36 является входом формирователя, коллектор транзистора 36 объединен с базой транзистора 37 и через резистор

38 соединен с шиной земли 22 и с эмит. тером транзистора 37, коллектор которого объединен с эмиттером транзистора 36 и является выходом формирователя

19. Нагрузочный резистор 39 включен между выходом 12 и шиной 10 питания.

Устройство работает следующим обра- 40 зом.

При нормальной работе ЭВМ на вход

2 блока 3 питания подано переменное напряжение питающей сети, с вы юдов блока 3 снимаются постоянные стабилизированные напряжения, необходимые для литании функциональных локов его, следовательно, отсутствует ток в и устройства 1. Напряжение на шине 9 равно или превышает напряжение резерв ного источника 7, вследствие чего диод . состояние сохраняется вплоть до момен8 закрыт. Из блока 3 питания в устрой- та выключения сетевого питания. ство. 1 по шине 11 передается пвреме и- При выключении сетевого питания, нов напряжение невысокой амплитуды с за счет инерционности блока 3 на его частотой сети переменного тока Формирователи 19 находятся в выключенном состоянии (транзисторы 36 и 37 закры.4 ты), а на шинах 12 и 13 поддерживаются сравнительно высокие положнтвль ные потенциалы за счет нагрузочных, 7 9932 сохраняются На этих линиях до момента включения сетевого питания.

Отрицательный фронт сигнала на шине 12 вызывает прерывание ЭВМ и переход к подпрограмме "упрятывания" параметров возврата (содержимого счетчика команд, регистров общего и специального назначения и т.п.) в память, подключенную к шине 9 резервного питания. Работа прерывающей подпрограмм- 10 мы завершается командой СТОП до момента формирования отрицательного фронта на шине 13. Задержка между фронтами сигналов на шинах 12 и 13 может составлять, например, 3 мс.

Нулевой сигнал на шине 13 вызывает общий сброс, всех функциональных блоков 5, а также запрет работы блока памяти, подключенного к шине 9 резервного -питания, Благодаря этому. содер- 20 жимое указанного блока памяти не подвержено искажениям, которые могли быть обусловлены появлением в магистрали 6 случайных сигналов после снижения напряжений питания на выходах

4 за допустимые пределы.

При выключении питающей сети одновибратор 23 прекращает работу, в счетчике 25 накапливается код, который после дешифрации передается с выхода 31 30 на вход сброса триггера 28 в виде отрицательного импульса (или серии импульсов, если счетчик 25 успевает многократно переполниться). В результате этого триггер 28 сбрасывается, потенциал на шине 12 не может превысить величины, при которой открываются транзисторы 36 и 37, т.е. потенциал фиксируется на уровне, близком к 1 B.

Аналогичный процесс накопления и <0 дешифрации кода приводит к срабатыванию цепи элементов 24-25-27-32 29««

18-19-13. Задержка сигнала на шине

13 относительно сигнала на шине 12 определяется частотой генератора 24, разрядностью счетчика 25 и конструкцией дешифратора 27. После сброса триг гера 29 открывается элемент И 30 и счетчик 26 переходит в режим ожида- ния счетных импульсов, которые в данный период отсутствуют.

При отсутствии сетевого напряжения питание устройств,, подключенных к шине

9 производится от резервного источника

7 питания через диод 8. Поскольку потенциал шины 10 близок к нулю, триггеры 28 и 29 поддерживаются в нулевом состоянии .(это необходимо при первом включении ЭВМ, когда предыстория

67 8 не известна), элемент И закрыт, счетчик

26 сброшен.

Через некоторое время после включения сетевого питания (например, не позднее, чем через 50 мс) на выходах 4 блока 3 питания устанавливаются стабилизированные напряжения, а на шинах

12 и 13 по-прежнему поддерживаются низкие потенциалы. Одновибратор 23, как было рассмотрено ранее, периоди. чески сбрасывает счетчик 25 и посылает импульсы на счетчик 26, где происходит их накопление, так как сигнал на выходе элемента И 30 имеет единичное значение. Через некоторое время (например, через 0,5 с) после включения питания .счетчик 26 переполняется, сиг нал на выходе 34 устанавливает триггеры 28 и 29 в единичное состояние, на шинах 12 и 13 формируются логические единицы, а счетчик 26 сбрасывается.

Появление единичных сигналов на шинах 12 и 13 (или на одной из них) приводит к перезапуску ЭВМ. При этом информация, ранее "упрятанная"в память восстанавливается на регистрах процессора и он продолжает вычисления, начиная с прерванного места.

Следует отметить, что в качестве генератора 24 может использоваться тактовый генератор, обычно входящий в состав одного из блоков 5 ЭВМ, Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно повысить надежность работы по сравнению с прототипом, Формула изобретения

Устройство для блокировки и перезапуска ЭВМ при сбоях питания, содержащее выпрямитель, вход которого соединен с управляющим входом устройства, два выходных усилителя, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства, блок дискриминации, включающий генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, и первый триггер, единичный выход которого соединен с входом первого выходного усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в блок дискриминации устройства введены формирователь импуп а » втщзой счетчнк, дешифратор ° втО" рой триггер и элемент И, причем вхи;.

9 9932 формирователя импульса соединен с выходом выпрямителя, а выход — с входом установки нуля первого счетчика, и со счетным входом второго счетчика, выход генератора импульсов соединен с управ, ляющим входом дешифратора, выход первого счетчика соединен с информационным входом дешифратора, первый н второй выходы которого соответственно соединены с первыми входами установки . нуля первого и второго триггеров, вторые входы установки нуля которых сое динены с входом основного питания устройства, с первым входом элемента И, с шиной питания формирователя импульса, 1 генератора импульсов, первого счетчика и дешифратора, нулевой выход первого

67 триггера соединен с вторым входом элемента И, выход которого соединен с вхо- дом установки нуля второго счетчика, выход которого соединен с входами установки единицы первого и второго триггеров, шины питания второго счетчика, первого и второго триггеров и элемента

И подключены к входу резервного нитания устройства, выход второго триггера соединен с входом второго выходного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 495665, кл. С 06 F 9/18, 1974.

2. Патент США % 4234920, кл. С, 06 F 11/00, 1978 (прототип).