Резервированное устройство

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик гг 982006(22) Заявлено 150681 (21) 3300965/18-24 51 М. Кп. зС 06 Г 11/20 Н 05 К 10/00 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и ггожетбыть использовано при разработкецифровых устройств и вычислительныхмашин с повышенными требованиями кнадежности.Известно резервированное устройство, содержащее три резервируемыхблока, соединенных с мажоритарныгл 1 Ооблоком, источник разрешающего сигнала, выход которого соединен с соответствующими входагли ключевых элементов, и дополнительные ключевыеэлементы, через которые элементы Иподсоединены к элементу ИЛИ ) 1.Недостаток устройства состоит внеполной определенности исправностиканала и в том, что при последовательных отказах в двух каналах вероятность исправной работы всего устройства сохраняется лишь с вероятностью 0,5.Наиболее близким техническим решением к изобретению яВляется резервированное устройство, содержащеерезервируемые блоки, соединенные синдикаторагли отказов и мажоритарнымэлементом, переключателЬ режима,управляющий вход которого через диф-,ференцирующую цепочку соединен с выходом счетного триггера, на входкоторого через элемент ИЛИ поступаютсигналы от индикаторов отказов. Приотказе двух каналов переключательрежима отключает выход мажоритарногоэлеглента и подключит выход исправного канала. При последовательном поступлении двух сигналов от индикаторовотказа на выходе дифференцирующей цепочки появляется сигнал, устанавливающий переключатель режима в состояние, соответствующее отключенномумажоритарному элементуи подключенному исправному каналу23Недостаток устройства состоит втогл, что оно не может восстановитьпервоначальный принцип работы послеотказа двух каналов даже в том случае,если отказы более не наблюдаются(самоустраняющиеся отказы). Крометого, еслИ отказ в двух каналах наступит одноврегленно, то сигналы отиндикаторов отказа воспримутсясчетным триггером как один сигнали не приведут К перестройке структуры устройстваЦель изобретения - повышение надежности работы резервируемого устройства, в частности обеспечение воэможности восстановления работыустройства в мажоритарном режиме после исчезновения отказов хотя бы водном из двух отказавших каналов исохранения достоверной информациина выходе устройства при одновременном отказе двух каналов,Поставленная цель достигаетсятем, что резервированное устройство,содержащее индикаторы отказов, переключатель режима, элемент ИЛИ и первый и второй и третий резервируемыйблоки, первые выходы которых соединены со входами первого мажоритарного элемента, содержит семь элементов И, элемент НЕ, элемент задержки,источник импульсов опроса и второймажоритарный элемент, входы которогосоединены с первыми входами первого,второго и третьего элементов И и сединичными выходами соответствующихиндикаторов отказов, а выход черезчетвертый элемент И - с нулевым входом переключателя режима и черезэлемент НЕ - с первым входом пятогоэлемента И, подключенного выходом кединичному входу переключателя режима, нулевой выход которого соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, а единичный выход - со вторыми входами первого,второго и третьего элементов И и совходами резервируемых блоков, вторыевыходы которых соединены с единичными входами индикаторов отказов,а первые выходы - с третьими входамипервого, второго и третьего элементов И, выход источника импульсов опроса соединен со вторыми входами четвертого и пятого элементов И и черезэлемент задержки - со вторым входомшестого элемента И, связанного выходом с нулевыми входами индикаторовотказов, причем второй вход седьмогоэлемента и подключен к выходу первого мажоритарного элемента, а выходк первому входу элемента ИЛИ, соединенного вторыми входами с выходамипервого, второй и третьего элементов И. На чертеже приведена блок-схема устройства.Резервированное устройство содержит первый, второй и третий резервируемые блоки 1-3 (представляющие собой вычислительные машины), элемент 4 задержки, индикаторы 5-7 отказов, выполненные на триггерах исправности, элемент 8 НЕ, первый 9 и второй 10 мажоритарные элементы, первый 11, второй 12, третий 13, шес той 14, седьмой 15, пятый 16 и четвертый 17 элементы И, переключатель 18 режима, элемент ИЛИ 19 и источник 20 опроса импульсов.Для индикации исправной работы каналов используется то обстоятельство, что цифровая вычислительнаямашина по соответствующей программевыдает управляющие сигналы ва внешние устройства строго по времени.Для этого в составе машины имеетсяустройство формирования временныхинтервалов, это же устройство можетбыть испОльзовано для формированияимпульсов опроса, период следованиякоторых равен периоду выдачи управляющих сигналов. Перед выдачей уп 10 15 равляющих сигналов во внешние устройства просчитывается контрольныйтест с последующей выдачей сигналапрохождения теста каждого канала насоответствующие индикаторы отказов5-7 каналов, состояния которых определяют режим работы устройства. Получив информацию об исправности, блоки 1-3 выдают код управляющего сигнала, который через элемент 55 60 65(по большинству), элемент И 15 и элемент ИЛИ 19 поступает на выход устройства. Задержанный элементом 4сигнал поступает на вход элементаИ 14, а с выхода этого элемента -на нулевые входы индикаторов 5-7 ипроизводит их сброс. Таким образом,устройство возвращается в исходноесостояние.,В случае отказа в двух каналахсигнал прохождения контрольного тес. Резервированное устройство работает в двух решениях, нет отказовили отказ в одном резервируемом блоке (блок неисправен или произошелсбой) и отказ в двух блоках (дваблока неисправны, одновременные неисправность и сбой или сбой в двухблоках).При наличии отказа в одном резервируемом блоке (или при отсутствииотказа) сигналы прохождения контрольного теста с выходов блоков 1-3поступают в единичные входы индикаторов 5-7 соответственно и устанавливают их в единичное состояние (приодном отказавшем блоке в единичноесостояние не будет установлен соответствующий индикатор отказа). Приэтом на выходе элемента 10 появитсясигнал, соответствующий исправностибольшинства (или всех) резервируемых блоков и разрешит работу элемента И 17, одновременно запретитработу элемента И 16. Сигнал от ис точника 20 поступает на входы элементов И 17, 16 и на вход элемент 4,при этом элемент И 17 срабатываети сбросит (или подтвердит сброс) переключатель 18. Сигнал нулевого 45 выхода переключателя 18 разрешитработу элементов И 14 и 15, одновременно сигнал единичного выхода этогопереключателя запретит работу элементов И 11-13 и поступит в блоки 50 1-3, как сигнал исправности большинства (или всех) каналов.Формула изобретения Резервиронанное устройство, содержащее индикаторы отказов, переключатель режима, элемент ИЛИ и первый, второй и третий резервируемый блоки, первые выходы которых соединенных со входами первого мажоритарного элемента, о т л и ч а ю ц е е с я теи, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит семь элементов И, элемент НЕ, элемент задержки, источник импульсов опроса и второй мажоритарный элемент, входы которого соединены с первыми входами первого, второго и третьего элементов И и с единичными выходами соответствующих индикаторов отказов, а выход через четвертый элемент И с нулевым входом переключателя режима и через элемент НЕ - с первым входом пятого элемента П, подключенного выходом к единичному входу переключателя режима, нулевой выход которого соединен с первыми входами шестого и седьмого элементов И, а единичный выход - со вторыии входами первого, второй и третьего элементов И и со входами резервируемых блоков, вторые выходы которых соединены с единичными входами индикаторон отказов, а первые выходы - с третьими входами первого, второго и третьего элементов И, выход источ- ника импульсов опроса соединен со вторыми входами четвертого и пятого элементов И и через элемент задержки - со вторым входом шестого элемента И, связанного выходом с нулевыии входами индикаторов отказон, причем второй вход седьмого элемента И подключен к выходу первого мажоритарного элемента, а выход - к первому входу .элемента ИЛИ, соединенного та поступает только из исправногоканала, поэтому в единичное состояние установлен только один индикатор отказа (например 5) канала, Таккак единичные выходы индикаторов5-7 соединены со входами элементовИ 11-13, соответственно, то на входеодного из элементов И (например навходе элемента И 11) появится разрешающий потенциал. На входе элемента 10 появится сигнал, соответ Оствующий неисправности (два индикатора отказов 6 и 7 находится в состоянии соответствующему неисправности), который запретит работу элемента И 17 и разрешит работу элемента 15И 16.По приходу сигнала от источника20 элемент И 16 срабатывает и сигналом, поступающим на единичныйвход переключателя 18, устанавливаетего в единичное состояние. Сигналс нулевого выхода переключателя 18запрещает работу элементов И 14 и 15,тем Вл запрещает сброс индикаторов 5-7 и блокирует работу элемен- д 5та 9. С другой стороны сигнал сединичного выхода переключателя 18поступает на входы элементов И 11-13как разрешаюций и одновременно поступает на входы каналов, где воспринимается как сигнал прерывания.Программа прерывания производитвосстановление ячеек оперативнойпамяти отказавших каналов, повторный просчет контрольного теста а 35при выходе из программы прерыванияразрешается выдача кода управляющего сигнала во внешние устройства.Так как выходы каналов соединены с входами элементов 11-13 соответственно, то код управляющегосигнала поступит на выход толькочерез тот элеглент И, работа которогоразрешена индикатором отказа (вприглере через элемент И 11) и далеечерез элемент ИЛИ 19.1Если в результате прерывания быливосстановлены отказавшие ранее каналы (или один канал), то код управляюцего сигнала может поступить через все (или два) разрешенные элементы И 11-13 и элемент ИЛИ 19 навыход, так как в данном цикле выдачи управляющего сигнала переключатель 18 находится в единичном состоянии и блокирует работу элемента 9.Сброс переключателя 18 при восстановлении каналов произойдет в следующем цикле выдачи и работа устройства в мажоритарном режиме восстано 60вится,Таким образом, резервиронанноеустройство позволяет восстанавливатьмажоритарный режим работы послеотказа двух резервируемых блоков ипоследующем самоустранении хотя бы 65 одного из отказов, а также лишнегонедостатков известных устройств, нереагирующих на совпадающие по времени отказы н двух блоках. Крометого, при резерниронании цифровыхвычислительных машин с помощью предлагаемого устройства возможно восстановление работоспособности приналичии отказов в трех каналах одновременно, но при условии, что хотябы в одном из каналов был отказ,носящий характер сбоя. Поиск исправного канала при этом осуществляетсяпрограммными. средствами. Использование мажоритарного и логических элементов для управления переключениеммажоритарного и одноканального режимов вместо счетного триггера с дифференцирующей цепочкой, предложенныхв прототипе, значительно расширяетвоэможности резервированного устройства с точки зрения сохраненияработоспособности.Заказ 9713/69 Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауиская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вторыми входами с выходамипервого,второго и третьего элементов И.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 413484, кл. С 06 Г 11/20, 1971.2. Авторское свидетельство СССР Р 411455, кл. О 06 Г 3,1/20, 1972.