Резервированное цифровое устройство

Резервированное цифровое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РЕЗЕРВИРОВАННОЕ ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее счетчик состояний резерва, прямые выходы которого соединены с входами первого дешифратора , блок элементов ИЛИ, первый вход каждого из которых соединен с соответствуквдим выходом деашфратора, а выход - с входом соответствунидвго переключателя питания, йыход которого соединен с шиной питания соответ CTsyidcuero резервируемого модуля, и по числу; резурвируемых модулей /Л блоков сразнения, первые группы входов которых соединены с выходами соответствующих резервируемых модулей , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены М магистральных элементов, счетчик сбоев и , мультиплексор, информационные входы которого соединены с выходами срав ,нения,.а выход - с входами установки всех резервируемых модулей и с входом счетчика сбоев, выход переполнения которого соединен с уходом счетчика состояний резерва, второй дешифратор, входы которого соединены с инверсными выходами счетчика Состояний резерва, а выходы - в вторыми входами элементов ИЛИ блока и с входами управления мультиплексора, у каждого магистрального элемента информационные входы соединены с выходалш соответствукицего резервируемого июдуля, выходы - с второй группой входов соответствующего блока сравнения и с магистралью информации и управляющих сигналов, а вход -управления соединен с соответствукадим выходом первого дешифратора , шины питания магистральных элементов и блоков сравнения соединены с выходами соответствующих переключателей питания.

СОЮЗ СОЙВТСНИХ . 03NIINII

РЕСПУЬЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ i .; н автоюснаму саидетильствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЬГИЙ (21) 3?28987/18 24 (22) 04.01.81 (46) 15.06.83. Вюл. В 22 (72) И.В.Ничего, Б.Д.Баринский, A.À.Èâàíîâ и Л.Й.Краснобаева (53) 62-5г681.3-19 (088.8) (56) 1. Патент США 9 3665173, кл. 235-153, опублик. .1972.

2. Авторское свидетельство СССР .

9 357694, кл. Н 05 К 10/00, 1970. (54)(57) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ ЦИФРОВОЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее счетчик состояний резерва, прямые выходы которога соединены с входами первого дешифратора, блок элементов ИЛИ, первый . вход каждого из которых соединен с . соответствующим выходом дешифратора, а выход - с входом соответствующего переключателя питания, выход которого соединен с шиной питания соответствующего резервируемого модуля, и по числу резурвируемых модулей М блоков сравнения, первые группы входов которых соединены с выходами соответствующих резервируемых модулей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности

„.SU„„1023685. А

g g Н 05 К 10 00 G 06 11 20 устройства, в него введены М магистральных элементов, счетчик сбоев и мультиплексор, информационные входы которого соединены с выходами сравнения,.а выход — с входами установки всех резервируемых модулей и с входом счетчика сбоев, выход переполнения которого соединен с входом счетчика состояний резерва, второй дешифратор, входы которого соединены с инверсными выходами счетчика состояний резерва, а выходы — в вторыми входами элементов ИЛИ блока и с входами управления мультиплексора, у каждого магистрального элемента информационные входы соединены с выходаьн соответствующего резервируемого модуля, выходы - с второй группой входов соответствующего блока сравнения и с магистралью информации и управляющих сигналов, а вход .управления соединен с соответствующим .выходом первого дешифратора, шины питания магистральных элементов и блоКов сравнения соединены с выходами соответствующих переключателей питания.

1023685

Изобретение относится к цифровой автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при проектировании высоконадежных цифровых систем., Известна резервированная вычислительная система, содержащая M резервируемых модулей, из которых три являются активными, блок реконфигурации, блоки сравнения и регистр состояний. (1 .

К недостаткам этой системы можно отнести наличие сложного блока реконфигурации с большим числом входов и выходов, что существенно снижает ,надежность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению является резервированное устройство в состав которого входит М идентичных каналов, блок элементов ИЛИ, выход которого является выходом системы, счетчик состояний, выходами подсоединенный ко входам дешифратора )2) .

Каждый из резервных каналов содержит резервируемый модуль, выходы которого соединены со сходами блока выходных элементов ИЛИ и с первой группой входов блока сравнения, вторая группа входов которой соединена с выходом системы.

В состав каждого резервного канала входят также переключатель питания, управляющий подачей напряжения питания на резервируемый модуль канала, и схема ИЛИ, выход которой соединен с управляющим входом переключателя, а входы — с выходами дешифратора таким образбм, что каждому коду счетчика состояний соответствует состояние устройства с двумя подключенными к источнику питания и синхронно работающими резервируемыми модулями. Появление сигналов контроля на выходе любого из блоков сравнения вызывает изменение кода в счетчике и, следовательно, выбор другой пары модулей, причем изоляция неисправных модулей обеспечивается их отключением от источника питания (в этом случае они не влияют на значение выходной информации .системы) и блокировкой выходов блоков сравнения отключенных .резервных каналов.

НЕдостатки известного устройства — возможность .неиспользования работоспособного резерва и низкая эффективность использования избыточности. Например, отказ переключателя питания, препятствующий отключению неисправного канала, вызывает отказ всего устройства, несмотря на наличие исправного резерва. Анало-. гичное состояние достигается и при отказе элементов, блокирующих выходы блоков сравнения отключенных каналов. Недостаточная эффективность использования резерва проявляется также в том, что несмотря на наличие избыточных блоков сравнения отказ какого-либо из них исключает

5 возможность использования в работе соответствующего резервируемого модуля.

Целью изобретения является повышение надежности.

10 Цель достигается тем, что в резервированное цифровое устройство, содержащее счетчик состояний резерва, прямые выходы которого соединены с входами первого дешифратора, блок элемента ИЛИ, первый вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом дешифратора, а выход— с входом соответствующего переключателя питания, выход которого соединен с шиной питания соответствующего резервируемого модуля и по числу резервируемых модулей N блоков сравнения, первые группы входов которых соединены с выходами соответствующих резервируемых модулей, введены М магистральных элементов, счетчик сбоев и мультиплексор, информационные входы которого соединены с выходами блоков сравнения, а выходсо входами установки всех резервиру30 емых модулей и с входом счетчика сбоев, выход перевыполнения которого соединен со входом счетчика состояний резерва, второй дешифратор, входы которого соединены с инверсными выходами счетчика состояний резерва, а выходы — с вторыми входами элементов ИЛИ блока и с входами управления мультиплексора, у каждого магистрального элемента информационные входы соединены с выходами соответствую4О щего резервируемого модуля, выходы— с второй группой входов соответствующего блока сравнения и с магистралью информации и управляющих сигналов; а вход управления соединен с соот45 ветствующим выходом первого дешифратора, шины питания магистральных элементов и блоков сравнения соеди нены с выходами соответствующих переключателей питания.

5р В состав устройства входят М резервируемых модулей, 1-1, ..., 1-В, такое же,.число блоков 2-1, ..., 2-М сравнения и магистральных элементов 3-1, ..., З-М, магистраль 4 информации .и управляющих сигналов, мультипликатор 5, счетчик 6 сбоев, счетчик состояния резерва 7, дешифраторы 8 и 9 на ф выходов, а также блок 10 элементов ИЛИ и М переключателей 11-1, ..., 11-М питания.

60 магистральные элементы представляют собой элементы, способные работать на общую нагрузку или ïåðåõîдить (по управляющему сигналу) в

"третье состояние", отключаясь от

1023685

Составитель В. Максимов

Техред Й.Коштура Корректор В. Бутяга

Редактор Л. Повхан

Тираж 845 Подписное

ВНИИПИ Государстзенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4243/51

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 нагрузки, что позволяет электрически объединить выходы резервируемых модулей в магистраль.

Устройство работает следующим образом.

В начале работы счетчики 6 и 7 обнулены, и значения выходных сигналов дешифраторов обеспечивают установку исходного состояния устройства, в котором первый и второй резервируемые модули с помощью соответствующих переключателей питания подключены, а остальные Я -2 модуля (и соответствующие им блоки сравнения и магистральные элементы) отключены от источника питания (не показан). При этом мультиплексор 5 обеспечивает передачу логического значения выхода блока сравнения первого модуля на вход счетчика сбоев, выходы первого резервируемого модуля с помощью соответствующего ему магистрального элемента отключены от магистрали .4, а второго — подключены к ней. На входы управления магистральных элементов, соответствующих отl ключенным от источника питания резервируемым модулям, также поданы сигналы отключения от магистрали.

В ходе функционирования устройства первый и второй резервируемые модули работаюТ синхронно, причем второй модуль является активным, непосредственно формируя логические значения на выходе устройства (на магистрали 4). Первый резервируемый модуль является контрольным и выдает результаты работы лишь на свой блок сравнения, так как его магистральный элемент находится в отключенном состоянии. Подключение второй группы блока сравнения к магистрали 4 обеспечивает контроль работы устройства по совпадению значений на выходах (как .информационных, так и управляющих) активного и контрольного модулей. При возникновении в каком-либо из подключенных модулей сбоя сигнал НЕ сравнения через мультиплексор 5 поступает на входы установки резервируемых модулей и на счет" чик 6 сбоев. Сигнал на входах установки .:иницирует действия, обеспечивающие перевод резервируемых модулей в идентичное состояние (например, установку в исходное состояние или, для вычислительных устройств, I перезапуск программы или участка программы). Счетчик сбоев позволяет избежать ложного переключения резерва из-за случайного сбоя, сокращая потери времени. Если несколько попыток продолжить функционирование . после ошибок в исходном состоянии оказываются безуспешными, счетчик сбоев регистрирует появление устойчивого отказа, формируя сигнал пере10 полнения, который модифицирует содер" жимое счетчика 7 состояний. При этом устройство переводится в новое состояние, в котором модуль подключен к магистрали 4, второй отключен, причем выход его блока сравнения через мультиплексор 5 используется как контрольный. Таким образом,.в этом состоянии первый резервируемый модуль является активным, а второйконтрольным, что обеспечивает возможность работы устройства и при отказе блока сравнения первого модуля. Появление отказа в каком-либо из двух резервируемых модулей вызывает пос ледующие модификации счетчика 7, которые продолжаются до установки работоспособного состояния устройства, т.е. до нахождения двух работоспособных резервируемых модулей.

Работа и контроль в новом состоянии

30 происходит аналогично. Резервированное цифровое устройство сохраняет

1 свою работоспособность при наличии вух исправных резервируемых модулей при условии работоспособности хотя

35 бы одного из двух соответствующих им блоков сравнения °

Таким образом, использование двойной изоляции отказавших модулей (коммутацией питания и отключением от магистрали) позволяет сохранить работоспособность устройства при ртказах в переключателях питания и магистральных элементах. В устройстве обеспечивается более эффектив45 ное использование избыточности бло- ков сравнения, что позволяет значительно повысить его надежность. Так, при резервировании устройства по схеме "2 из 6" вероятность отказа

50 по сравнению с прототипом снижается

1в 1,10-1,15 раза, если объем оборудования блока сравнения составляет

5-10% от оборудования резервируемого модуля.