Резервированное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХ з(50 Н 05 К 10/00 6 06 Р 11./18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕВАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО,содержащее и резервируемых блоков,выходы которых соединены с соответствующими первыми входами восстанавливающего блока, содержащего первыйэлемент ИЛИ, выход которого соединен с выходом блока, первые входычерез соответствующие элементы И,а вторые входы непосредственно соединены с соответствующими входами блока, ключи, включейные ь цепи питаниясоответствующих резервируемых блоков,выход восстанавливающего блока соединен с первым выходом устройства,с первымн входами элементов И первой группы и через первый инвертор -с первыми входами элементов И второйгруппы, вторые входы которых соединены с выходами резервируемых блокови через вторые инверторы- с вторымивходами соответствующих элементов Ипервой группы, выходы элементов Ипервой и второй групп соединены соот-.ветственно с первыми и вторыми входами соответствующих триггеров,801124459 третьи входы которых соединены с шиной сброса, первые выходы - с управляющими входами соответствующих ключей, а вторые выходы - с соответствующими вторыми выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены формирователи импульсов, элементы задержки, регистр сдвига, второй элемент ИЛИ, третья и четвертая группы и и иэлементов И соответственно, первый вход каждого элемента И четвертой группы соединен с выходом соответствующего одноименного элемента задержки и с входом последующего элемента задержки, Е второй вход - с первым выходом регистра сдвига, Четвертым входом первого триггера и входом первого элемента задержки, а выход - с четвертым входом соответствующего триггера,начиная со второго входы формирователей импульсов соединены с вторыми,выходами соответствующих триггеров,а Их выходы - с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом регистра сдвига, второй вход которогосоединен с шиной сброса, а второй выход - с третьим выходом устройстваи с первыми входами элементов Итретьей группы, вторые входы которыхсоединены с выходами соответствующихрезервируемых блоков, а выходы - ссоответствующими вторыми входами восстанавливающего блока, 1 2)ч 59Изобретение относится к вычислительной технике В частности к конструкциям резервированных устройств,котОрые могут быть использОВаны присоздании цифрОВЫК вычислительныхустройств высокой надежности,Известно резервирозаниое устройство, сод тржащес т)езервируемые блокиво станавливающим блокомключиВКЛЮЧЕННЬ 1 Е В ЦЕПИ ПИТБНИЕ СООТВЕТствующих реэсрвируе 111 х блоков, элеченть И, инвеотог и тртггеры выхоД Восстанав.т.:-;,;аю 1)его блока ет)ез иивертОр соединен с пе)Вымя входами злементо -, И ВтОвтт 1 Входь кото)ьх сое динены . Выходами соответствующих резервируетть,;/. блстков а выходы сПарВЫМИ Вт)дат трИГГЕрОВ, ,ВЫХОДЫ которых соевая)егь с уйравляющии ВхоДаин КЛЮЧЕЙ Б Эт УстРОйстВЕ ПРОИС)Одт)Т оКЛЮЧЕттЕ О",КаэавщХ бпОКОВ28 От источника итая.)., Вследствиеэтого корректируются ри ОшибкисдостаТКО 1 ИЗВЕСТНО О УСТРОЙСТВа . - :тянется Отсутствие контроля работос 1)особтот т р;-э,:рвируемых блоковс;.)т ; .,.ткт К ИэобрЕТЕИИ) т 1-:,та Ся )ЕЗ,.рвЧ)ОтаНОВутт)ОИСТВО СОДЕ.),=:. ЕЕт)ЕЗс.:ВИ Вт ЕМЫХ 6токс 3чп Выходы котс соединет; -: ОотзетСТВО)МИ Лт т ЫМИ ВХОДВМИ ВОССЭнавЛИВат)щат) тгок т т ОтИ)тжаГттГО;тЕ)ВЬйЭЛЕМЕ)Т Я 11 тС П т ОТО)О О СОЕд)НЕНс зыковом бл:1:а, -.ервьехт)ды че)езсоот Нет ст Б. "Ф 1 ив элеме 1 т. И;, Я Вт орь 1 е 35ВХОДЫ НЕ 1 Осра,;.1 СТВЕНот ОЕДНЕЯЫ ССООТ ВЕТС Г ВЮттМ ВХ)Лам ЛО Ка КЛЮЧИ ВКЛ:)тЧЕт)1 ЫЕ В ЦЕЛИ ГитаНИЯ СООтВе т .:тзующих реэетрзируемь 1 х блоков, выход Восстанавливающего блока соедиО нен с первым Входсм устройствас пер вымя Входами элементов И первой груп." ПЫ и ЧЕРЕЗ ПЕРт)ый ИНВЕРТОР"-С ПЕРВЫМИ .входами элементов И второй группы,вторые Входы которых соеди.енц с Вь - 45хоттамтя )езервируе;ых бл)ков и черезВТСВЫЕ ИРвртры С т)ТОрЬ 1.ти ВХОДамнсоответсВующих элемИтон И .,е)ВОй.".ОУГПЫ. ВЬХОДЫ -.;Л 1 ЮтНТ 01 1 ПЕРВОЙт В ОРО)( Г)УП СОЕДИННЫ СООТВТствен 1 О с первыми и Вторыми ВходамиОответству 1 сщих триггероВ, третьиВКОД 1. котот)ых Оединены с 11.1 ОЙ т:броПЕРВЬтЕ В;Ходтт -. С У)т)аэЯ 1 тИМИВхопами соответству 1 ощих ключейа Явторые Выход:- с соот зе то т В уюгими Втот)ЬМИ ВЫХОтВМИ Ут тРО 1 СТ Ва,. тном устройстве Отсу"ств с .)И)роля работоспособности резервируемых блоков устранено путем фиксации всех отказов резервируемых блоков в триггерах и выводом информации о наличии Отказов на выходы устройства 2 1,Недостатком этого устройства является резкое уменьшение его надежности в случае, когда работоспособность устройства обеспечивается двумя блоками иэ 1), При этом отказ В любом иэ двух оставшихся блоков приводит к выходу из строя всего устройства и Вероятность отказа такого устроиства вдвое больше, чем устройства, в котором включен только один блок.Цель изобретен я - повышение надежности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в резервированное устройство, содержащее п резервируемых блоков, Выходы которых соединены с соответ" ствующими первыми входами восстанаваивающего блока, содержащего первый элемент ИГИ, выход которого соединен с Выходом блока, первые входы через соответствующие элементы И,а вторые Входы непосредственно соединены ссоответствующими входами блока, ключи,включенные В цепи питания соответствующих резервируемых блоков, выходвосстанавливающего блока соединен с первым выходом устройства, с первыми Входами элементов И первой группы и через первый инвертор - с первыми Входами элементов И второй группы, вторые Входы которых соединены с вы:;одами резервируемых блоков и через вторые инверторы - с вторыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы элементов И первой и второй групп соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствующих триггеров, третьи Входы которых соединены с шиной сброса, первые выходы - с управляющими входами соответствующих ключей, а вторые выходы - с соответствующими вторыми выходами устройства, введены формирователи импульсов, элементы задержки, регистр сдвига, второй элемент ИЛИ, третья и четвертая группы ) и иэлементов И соответственно, первый Вход каждого элемента И четвертой группы соединен с выходом соответствующего одноименного элемента задержки и с входом последующего элемента задержки, второй вход - с первым Выходом регистра сдвига,3 1124четвертым входом первого триггеран входом первого элемента задержки,а выход - с четвертым входом соответствующего триггера, начиная совторого, входы формирователей импульсов соединены с вторыми выходами соответствующих триггеров, а их выходы -с соответствующими входами второгоэлемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом регистра сдвига,.второй вход которого соединен сшиной сброса, а второй выход - стретьим выходом устройства и с первы.ми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых соединеныс выходами соответствующих резервируемых блоков, а выходя - с соответствующими вторыми входами восстанавливающего бпока.На чертеже представлена блок-схе"20ма предлагаемого устройства при и =5.Устройство содержит резервируемяеблоки .-5, ключи 6-10, выполняющиефункцию отключения блоков 1-5 от источника 1 питания, восстанавливающийблок 12, содержащий элементы И 13-22и первый элемент ИЛИ 23. Устройство содеряат также первый инвертор 24, первую группу элементовИ 25-29, триггеры 30-34, второй элемент ИЛИ 35, вторые инверторы 36-40,ЗОвторую группу элементов И,41-45, фор.мирователи 46-50 импульсов, регистр51 сдвига, элементы 52-54 задержки,третью группу элементов И 55"59 ичетвертую группу элементов И 60-62, З 5выходы 63-69 и шину 70 сброса,Выход восстанавливающего блока 12подключен к первому выходу 63 устрой.ства, к первым входами элементов И25-29 и к входу йнвертора 24, выход 40которого соединен с первыми входамиэлементов И 41-45. Выходы элементовИ 25-29 соединены с первыми входами,а выходы элементов И 41-45 - с вто"рыми входами триггеров 30-34 45соответственно. Первые выходы триггеров 30-34 соединены с управляющими входами ключей 6-10 соответственно. Вторые выходы триггеров 30-34соединены с вторыми вькодами 64-68 50. устройства. Выход второго элементаИЛИ 35 соединен с первым входом регистра 51 сдвига, первый выход которого соединен с четвертым входомтриггера 30, первыми входами элементов И 60-62 и входом первого элемента 52 задержки, выход которого соединен с вторым входом элемента И 60 459 4 и с входом элемента 53 задержки, выход которого соединен с вторым вхо-дом элемента И 61 и с входом элемента 54 задержки, выход которого соединен со вторым входом элемента И 62. Второй выход регистра 51 сдвига соединен с третьим выходом 69 устройства и с первыми входами элементов И 55-59, выходы которых соединены с соответствующими вторыми входами восстанавливающего блока 2. Третьи входя триггеров 30-34 и второй вход регистра 5 сдвига подключены к шине 70 сброса. Выходы резервируемых бло. ков 1-5 соединены с вторыми входами элементов И 41"45 соответственно, через инверторы 36-40 - с вторыми входами элементов И 25-29 соответственно и с вторыми входами элемен" тов И 55"59. Вторые выходы триггеров 30-34 через Формирователи 46-50 импульсов соединены также с соответствунзцими входами элемента ИЛИ 35.Выходы элементов И 60-62 соединены с четвертыми входами триггеров 31-33 соответственно.Устройство работает следующим образом.При исправной работе блоков 1-5 триггеры 30-34 находятся в состоянии, при котором ключи 6-10 открыты и через них напряжение источника 11 питания подается на блоки 1-5. В такое положение триггеры 30-34 устанавливаются перед началом работы импульсом сброса, поступающим на шину 70.При возникновении отказа типа "ложная 1" в одном из блоков 1-5, например в блоке 1, на выходе элемента ИЛИ 23 восстанавливающего блока 12 информация остается равной ."0". В этом случае на выходе элемента И 4 будет сигнал "1", который переключит триггер 30.в положение, при котором ключ 6 закроется, с блока 1 снимается напряжение питания и на вход восстанавливающего блока 12 с выхода блокапоступит информация "0", Одновременно с этим в результате переключения триггера 30 на выходе 64 образуется сигнал "0", указывающий на наличие отказа в блоке 1, а также формирователь 46 импульсов сформирует импульс, который через элемент ИЛИ 35 поступает на вход регистра 51 сдвига. При этом в регистре сдвига происходит сдвиг информации "1" нз первого разряда во второйв первый разряд "1" записы11244 вается при сбросе по шине 70 . Аналогичным образом произойдет фиксация отказа блока 1 и при отказе типа "ложный 0". В этом случае триггер 30 будет переключен сигналом с вы 5 хода элемента И 25.При возникновении последующихотказов любых двух других блоков 2-5 аналогичным образом произойдет отключение отказавших блоков и сдвиг 10 информации в регистре 51 сдвига из второго разряда в четвертый. При этом сигнал с выхода четвертого регистра 51 сдвига поступит на вход триг" гера 30 и входы элементов И 60-62. Поскольку из-за отказа блока 1 срабатывание триггера 30 не произойдет и следовательно, регистр 51 сдвига останется в прежнем положении, сигнал с выхода четвертого разряда 20 регистра 51 сдвига, пройдя элементзадержки и открытый элемент И 60, поступит на вход триггера 31В дальнейшем возможны два варианта, Если в числе отказавших блоков 25 2- был блок 2 то триггер 31 не переключится и регистр 51 сдвига останется в прежиаь состоянии, Тогда сигнал перекпючения через элемент 53 задержки и элемент И 61 поступит на вход триггера 32,. Время задержки элементов 52-54 ;адержки определяется необходимым временем на гереключение триггеров 30-33, формирователей 46- 50 импульсов, элемента ИЛИ 35 и реги35 тра 51 двига.Если же блок 2 в этот момент вре;чеи был исправен, то произойдет пере спючеиие триггера 31 формирователя 4/ импупьсов и импульс через эле 40 мент АЛ 35 с,двинет информацию в регистре 51 сдвига из четвертого рязряда в гятый, При переключении триг 59 бгера 31 описанным способом произойдет отключение блока 2 от восстанав ливающего блока 12.С выхода пятого разряда регистра 51 сдвига сигнал поступает на выход 69, указывая на то, что работоспособность резервированного устройства обеспечивается только одним блоком, а также на входы элементов И 55-59, разрешая прохождение через них информации с блоков 1-5, Поскольку блоки1-5 все, кроме одного, оказываются отключенными от источника 1 питания, информация с одного из элементов И 55-59 поступает через элемент ИЛИ 23 на выход 63 устройства.Таким образом, при отказе трехблоков 1-5 происходит, отключениечетвертого исправного блока и работоспособность .устройства обеспечивается одним блоком. Это позволяет предлагаемому устройству после отказа трех блоков сохранять существенно оолее высокую вероятность безотказной работы по сравнению с прототипом, у которого после трех блоковостаются включенными 2 блока, так как вероятность безотказной работы двух 2 блоков равна Р =Р --г= 1 ф где Р - вероятность безотказной ра 2 боты двух блоков",Р - вероятность безотказной работы одного блока.Расчеты показывают, что если,например, вероятность безотказной работы ЦБМ за 1000 ч составляет Р ( С 1==0,8, то при мажорировании обычным способом и числе каналов резервированияЬ=5 Р ( 11 =0,942, а в предлагаемомустройстве Р (11 =0,996 за 1000 ч работы,ПВШ ал ШШ 1124459 каз 8300/4 б иго Поднисное ул,Проектн