Резервированное пересчетное устройство

Для достижения поставленной цели в резервированном пересчетном устрой , стве, содержащем три .анала, каждый из которых содержи. входную шину, счетчик, первый ЭК -триггер, два элемента НЕ и элемент К-НЕ, выход которого соединен с входом 3 первого разряда счетчика и через первый элемент НЕ соединен с входом Э первого ЭК триггера, тактовый вход которого сое динен С входной шиной и тактовым входом счетчика, соответствующие выходы разрядов которого соединены с входами элемента И-НЕ, входы установки н ноль всех разрядов, кроме первого, соединены с входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с входом 1( первого разряда счетчика, в каждый канал введены второй ЭК.триггер, два элемента И и элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом второго элемента НЕ, тактовый вход и выход Э второго ЭК -триггера соединены соответственно с тактовым входом и входом 7 первого Я - триггера, выходы первого и второго Л -триггеров соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами К первого и второ" го ЭК- триггеров ифсоединены с вхо-. дами элемента ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов И первого канала соединены соответстненИзвестно также резернированное пересчетное устройство, содержащее 45 три канала, каждый иэ которых содержит входную шину, мажоритарный элемент, счетчик, ЗК -триггер, два эле" мента НЕ и элемент И-НЕ, выход которого соединен с входом Э первого раз ряда счетчика и соединен через первый элемент НЕ с входом Э ЭК-триггера, тактовый вход которого соединен с входной шиной и тактовым входом счетчика, соответствующие выходы разрядонкоторого соединены с входами 55 элемента И-НЕ, входы устанонки в ноль всех разрядов, кроме первого, соеди-; нены с входом второго элемента НЕ, ныход которого соединен с входом К первого разряда счетчика, выход мажо 60 ритарного элемента соединен с входом второго элемента НЕ и с входом С .7 К- триггера, входы мажоритарного элемента соединены с выходами ЭК триггеров всех каналов (2, 65 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть применено н резервированныхустройствах для осуществления счетаимпульсов по любому основанию,Известен резервированный делительчастоты, содержащий в каждом каналесчетчик импульсов на ЗМ -триггерахсхему сравнения и мажоритарный элемент1,Этому устройству присущи следующие 1 Онедостатки.Первый недостаток заключается втом, что известное устройство неработоспособно н одноканальном режиме.Например, если вышли из строя , 15в двух каналах) элементы, расположенные до мажоритарных блоков ( например, выходные триггеры счетчиков),то это однозначно ведет к блокированию всех мажоритарных элементов и как 20следствие - к полной рассинхронизациисчетчиков и их остановке,Второй недостаток заключается втом, что выход иэ строя мажоритарногоэлемента хотя бы в одном канале 25(по его входам) приводит .к выходуиз строя резервированной системы вцелом. Например, если. мажоритарныйэлемент в первом канале пробит и наего входы проходит плюс напряженияпитания, то это значит, что всемежканальные связи (при магистральнойструктуре) находятся в состояниилогической единицы. Аналогично,если внутри мажоритарного элементапроизошло короткое замыкание наотрицательную шину источника питания,.то вся обменная магистраль находитсян состоянии логического нуля. Следоь;вательно, если отказ произошел хотябы в одном канале, то это влечет засобой выход из строя всех трех каналов. Известному устройству присущи следующие недостатки.Выход из строя 7- триггера в двух каналах так, что на выходах триггеров постоянно присутствует, например, нысокий уровень, приводит к тому, что мажоритарные элементы блокируются во всех каналах, а это в свою очередь ведет к отказу резервированной системы в целом. Следовательно, известное устройство не может работать в одноканальном режиме.Выход из строя мажоритарного элемента хотя бы в одном канале (по его входам) приводит к выходу резервированной системы в целом. Например если входы мажоритарного элемента в первом канале закорочены на плюсовую шину питания, то вся обменная магистраль находится в состоянии логи-.ческой единицы. Аналогично, если внутри мажоритарного элемента произошло короткое замыкание на минусовую.шину питания, то вся обменнаямагистраль находится в состоянии логического нуля. Отказ лишь одногоэлемента, являющегося к тому же Меосновным элементом пересчетной схемы( а всего лишь элементом обмена)прйводит к отказу резернированнойгсистемы в целом.Цель изобретения - повышениенадежности Функционирования.но с выходами первых ЗК триггероввторого и третьего каналов, вторыевходы первого и. второго элементов Ивторого канала соединены соответственно с выходом первого ЭК -триггера первого канала и с выходом второго ЭК-триггера третьего канала,вторые входы первого и второго элементов И третьего канала соединенысоответственно с выходами вторыхЭК -триггеров первого и второгоканалов.На фиг, 1 приведена электричес,кая схема одного канала резервированного пересчетчого устройства; нафиг. 2 - потенциальные диаграммы работы устройства.На Фиг, 1 обозначены входная шина 1, элементы НЕ 2 и 3, счетчик 4,элемент И-НЕ 5, К -триггеры б .и 7,выходная шина 8, входная шина 9, , 20выходная шина 10, входная шина 11,элементы И 12 и 13 и элемент ИЛИ 14.Входная шина 1 соединена с тактовыми входами счетчика 4 и ЭК-триггеров б и 7, выходы которых соединенысоответственно с выходными шинами 8и 10 и, с первыми входами элементовИ 12 и 13, вторые входы которых соединены соответственно с входнымишинами 9 и 11, выходы элементов И12 и 13 соединены соответственно свходами элемента ИЛИ 14, выход которого.соединен с входами установкив ноль всех разрядов, кроме первого,счетчика 4 и соединен через элементНЕ .2 с входом К первого разрядасчетчика 4, вход 7 первого разрядакоторого соединен с выходом элементаИ-НЕ 5 и с входом элемента НЕ 3, выход которого соединен с входами ЭКтриггеров б и 7. Соответствующие 40выходы разрядов счетчика 4 (в данномслучае инверсный выход первого разряда и прямые выходы остальных разрядов)соединены с входами элементаИ-НЕ 5, 45Входные шины 9 и 11 первого каналасОединены соответственно с выходнымишинами 8 второго и третьего каналов,входные шины 9 и 11 второго каналасоединены соответственно с выходными 50шинами 8 и 10 первого и третьего каналов, входные шины 9 и 11 третьегоканала соединены соответственно свыходными шинами 10 первого и второгоканалов.55На фиг. 2 обозначены потенциальныедиаграммы 15-24 сигналов соответстювенно на входной шине 1, на выходахпервого, второго, третьего и четвертого разрядов счетчика 4, на выходе 60элемента.И-НЕ 5 и на шинах 8-11.. Устройство имеет коэффициент пе 1 ресчета,К"15. В исходном состояниивсе разряды счетчика 4 находятся внулевом состоянии, 3 К -триггеры 65 б и 7 также обнулены. На:входе. Кпервого разряда счетчика присутствует высокий потенциал, создавая условия ,(совместно с высоким уровнем на входе 3) для работы первого разряда счетчика 4 в счетном режиме.Работа устройства фиг. 1) начинается с подачи счетных импульсов по шине 1. Происходит процесс заполнениясчетчика. После отсчета счетчикомчетырнадцатого импульса на выходеэлемента НЕ 3 появляется высокий потенциал, поступающий на 3-входы .триг,- геров б и 7. По заднему фронту следующего пятнадцатого) входного им"йульса триггеры б и 7 устанавливаютсяв единичное состояние, посылая высокие уровни с шин 8 и 10 на обмен в другие каналы. Счетчик 4 по заднемуфронту пятнадцатого импульса пере-ходит в очередное ( нулевое) состоя" .ние.Если каналы работают синфазно, тона выходные шины 9 и 11одновременно и синфазно с сигналами,на выходных шинах 8 и 10) поступают подтверя.дающие сигналы в виде высоких уровней. На выходах элементов И 12 и 13появляются высокие уровни, подающиеся на К -входы триггеров 6 и 7 ипроходящие через элемент ИЛИ 14 беэинвертирования. Высокий уровень с выхода элемента ИЛИ 14 приходит навходы Н установки в ноль разрядовсчетчика 4 и устанавливает старшиеразряды последнего в нулевое состояние. Одновременно с установкой внуль старших разрядов счетчика навходе К первого разряда его появляется нулевой уровень.По заднему фронту очередногопервого) импульса, приходящего на . шину 1, первый разряд счетчика переключается в единичное состояние, атриггеры б и 7 - в нулевое, снимая тем самым сигналы обмена с шин 8 и 10. Далее процесс повторяется. Происходит процесс очередного заполнениясчетчика. Описанный процесс работыустройства при синфазной работе каналов поясняется потенциальными диаграммами 15-24 фиг. 2).Рассмотрим случай, когда каналы по любой из случайных причин оказались расфаэированыт. е, счетчики 4 в каналах оказались в разных положениях и имеют один относительно другого сдвиг. Пусть, например, в первом канале по заднему Фронту пятнадцатого импульса введены в единичное состояние триггеры б и 7. При этом на шинах 8 и 10 появились высокие уровни, которые были поданы во второй и третий каналы соответственно. Пусть счетчик второго канала отстает от первого, например, на четыре периода счетныхимпульсов, а от третьего канала - на восемь периодов. Спустя четыре периода счетных импульсов во втором каналепо заднему фронту пятнадцатого импульсау взводятся триггеры б и 7. Вйсокий уровень подается с шин 8 и 10 второго канала на шины 9 и 11 пер. вого и третьего каналов соответственно. В первом и втором каналах срабатывают элементы И 12, распространяя высокий уровень со своих выходов "0 через элемент ИЛИ 14 на установочные входы Н старших разрядов счетчиков 4, В этот момент старшие разряды счетчиков оказываются в одинаковом нулевом состоянии. Теперь старшие разрясчетчиков 4 имеют возможность работать синфазно, На входах К первых разрядов счетчиков первого и второго каналов устанавливаются нули, ,;поэтому по заднему фронту бчередного 20 счетного импульса первые разряды счет чиков 4 оказываются в одинаковом единичном состоянии, а триггеры б в этих каналах сбрасываются в нулевое состояние. Происходит процесс 25 взаимной синхронизации. первого и второго каналов. Теперь эти каналы работают синфазно. Однако триггеры 7 первого и второго каналов находятся вединичном состоянии(в состоянии З 0 ожидания) .,Спустя еще четыре периода счетных импульсов в тертьем канале (по заднему фронту пятнадцатого импульса) взводятся в единичное состояние 35 триггеры 6 и 7. Высокий уровень подается с шин 8. и 10 на шины 11 первого и второго каналов, а также на первые входы элементов И 12 и 13 своего (третьего) канала. В первом и втором каналах срабатывают элементы И 13, а в третьем канале - элементы И 12 и 13 одновременно Далее происходит процесс взаимной синхронизации, описанный для первого и второго ка" налов. происходит взаимная синхрони зация всех трех каналов, Счетчики всех каналов работают синфазно, а триггеры б и 7 сбрасываются в нулевое состояние до очередного момента взаимной синхронизации (один раз за 50 цикл обращения счетчика), Описанный процесс Функционирования устройства предполагает синфазность поступления счетных импульсов во всех каналах,Предлагаемое устройство надежнееизвестных.Например, если вышли из строя вто рой и третий каналы и они посылают постоянно на обмен высокие уровни на шины 9 и 11 первого канала, то 60 зто не влияет на его работоспособность, что объясняется тем, что для того, чтобы сработали элементы И 12 и 13 необходимо, чтобы триггеры б и 7 первого канала находились в еди яичном состоянии. Но в этом состоянии они находятся в строгом соответствии диаграммы 21-24 на фиг. 2),Остальное время триггеры б и 7 находятся в нулевом состоянии,Если же второй и третий каналыпосылают на обмен постоянные нули,то они на элементы И 12 и 13 невоздействуют.На основании изложенного предлагаемое устройство может работатьв одноканальном режиме, т. е. приналичии неисправностей в двух кана"лах.Рассмотрим теперь ситуацию, когданапример, элемент И 12 второго канала вышел из строя так, что еговходы оказалисьзакороченными наминусовую шину питания. В этом слу .чае низкий уровень поступает наалины 8 и 9 первого канала, но он неможет помешать его работе. Все триканала будут работать синфазно ввидутого, что второй канал имеет исправную связь с третьим каналом, а третийканал в свою очередь связан с первым.Если во втором канале такую же неисправность имеет элемент И 13 входыего также закорочены на минуаовуюшину питания), то получается, чтовторой канал будет работать самостоятельно и он будет несинфазен с первым и третьим. Последние же будут работать синфазно, ввиду того, чтомежду ними существует исправная связь.Проблема синфазной работ". каналов ре-зервирования пересче:;ых схем чрезвы-.,чайно важна в связи с необходимостьюв вычислительных системах производитьобмен информацией для устранения сбо"ев и одиночных отказов.Если в каком-либо канале напри"мер во втором) вышел.из строя элемент И 12 либо элемент И 13 так, что"его входы закорочены с плюсовбй шиной питания, то высокий уровень сего шин 8 н 9 распространяется нашины 8 и 9 первого канала, блокируяего работу. Однако и в этом, наиболеетяжелом для предлагаемого устройстваслучае третий канал резервированияостанется работоспособным.Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными оказывается более защищенным от воздействия указанных недостатков. Схема связей между каналами в устройстве кольцевая, а у. известных устройств - магистральная. Кольцевая схема связей более надежна чем ма,гистральная. Например, обрыв связей между первым и третьим каналами кольцо может быть разорвано в любом другом месте ) на работоспособность резервированного устройства не влияет вообще. Разрыв кольца в двух местах приводит к изоляции одйого: ВИИИПИ Заказ 5643/59 Тираж 936 По е ал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 7какого-либо канала, но два других канала имеют между собой связь и работают поэтому синфаэно.Зследствие того, что предлагаемое устройство позволяет повысить надежность функционирования прибора,в котором оно будет использоваться,представляется возможность уменьшитькратность поблочного резервирования,а также получить экономический эф-.фект за счет уменьшения кратностирезервирования,