Однородная вычислительная среда

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическиее еспублмк(23) Приоритетно делам изобретений и втерытнй(54) ОДНОРОДНАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СРЕДА 1Изобретение относится к вычислительной технике и дискретной автома тике и может быть использовано при построении цифровой аппаратуры повышенной надежности.Известна однородная вычислительная среда, содержащая матрицу структурно-избыточных ячеек с перестраиваемыми функциональными блоками и блоки перестройки ячеек по числу строктО матрицы, каждый из которых содержит регистры и коммутатор, входы которого соединены с выходами регистров.Кроме того, каждая ячейка устройства содержит дополнительные схемы5 запрета, схему антисовпадений, разделительный диод, индикатор отказов функционального блока каждой ячейки 1-й строки матрицы и индикатор не- восстанавливаемых отказов.В этой однородной вычислительной среде обнаружение неисправностей в элементах средь 1 производится путем прямого тестового контроля, после че" го на выходе соответствующего индикатора отказа появляется сигнал об отказе и начинаются два этапа перестройки, которые заканчиваются либо восстановлением отказавшего элемента, либо выдачей сигнала на клемму т;ндикатора невосстанавливаемых отказов 11Недостатком является то, что при непосредственной проверке необходимо производить останов и запоминать данное состояние среды, а затем снова производить включение для продол" жения работы. Кроме того, прямую проверку невозможно использовать, так как отсутствует доступ к рабочим элементам.Наиболее близким техническим реше" нием к предлагаемому является однородная вычислительная среда, содержащая Й многофункцирнальных модулей, элементы И и ИЛИ, причем каждый с 1-й многофункциональный модуль (с=1,.фМ) содержит рабочий триггер, (с 1-1) контрольных триггеров, (К-с) резервных3 82 триггеров, причем входы первого элемента И каждой р-ой группы (р=2,Й) соединены с выходами контрольных триггеров р-го многофункционального модуля, прямой выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента И той же группы, второй вход которого соединен с выходом рабочего триггера р-го многофункционального модуля, а выход соединен с первым входом (р)-го элемента ИЛИ первой группы, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И р"ой группы, первый вход которого )подключен к инверсному выходу первого элемента И той же группы второй вход третьего элемента И Я-й 1 5 = 3, Й) группы соединен с вьиодом (з)-го элемента ИЛИ второй группы, й-й вход (1=1з)(з)-го элемента ИЛИ второй группы соединен с выходом й-го резервного триггера (з-.1)-го многофункционального модуля, второй вход третьего элемента И второй группы соединен с выходом первого резервного триггера первого многофункционального модуля, выходы элементов ИЛИ первой группы и выход рабочего триггера первого многофункционального модуля явля" ются выходами среды,В этом устройстве входная информа - ция подается чезависимо в модули. Исправность модулей контролируется контрольными триггерами этого модуля, так как наличие корреляционных связей между триггерами модуля в интегральном исполнении позволяет применить косвенный контроль. Для резервирования рабочих триггеров используются ре" зервные триггеры. В случае неисправности какого-либо модуля исключается считывание информации с рабочего триггера этого модуля и используется информация резервных триггеров.В режиме контроля на контрольные триггеры данного модуля поступает тест-программа, которая представляет собой два сигнала, устанавливающие конТрольные триггеры соответственно в "ноль" и в "единицу".Результат проверки расценивается как отрицательный, если хотя бы один из контрольных триггеров не установился в состояние "единица", Однородная вычислительная среда обладает работоспособностью при отказах типа "ложный ноль", т.е. когда, требуемые633 б 4 логические единицы не могут быть выданы и вместо них выдаются нули 21.Недостатком такой среды явля-тся то, что происходит разрушение полезной информации, записанной в контрольных элементах, что приводит к неудобствам работы с выходной информацией.Цель изобретения - повышение надежности однородной вычислительной среды. 5 10 Укаэанная цель достигается тем,что в однородную вычислительную среду, содержащую Й многофункциональныхмодулей .и элементы И и ИЛИ, причемкаждый 1-й многофункциональный модуль(Й) контрольных триггеров, (1 - 1)резервных триггеров, выход рабочеготриггера )-го многофункциональногомодуля=1. Й -1) соединен с первым входом соответствующего элементаИ первой группы, выход которого со- .единен с первым входом соответствующего элемента. ИЛИ первой группы, второй вход которого соединен с выходомсоответствующего элемента И второйгруппы, а выход - с соответствующимвыходом вычислительной среды, выход 30рабочего триггера Й-го многофункционального модуля соединен с соответствующим выходом вычислительной среды,первый вход М-го элемента И второй.группы (1=1Й) соединен с выходом соответствующего элемента ИЛИвторой группы, первый вход (Й)-гоэлемента И второй группы соединенс выходом младшего резервного триггера Й-го многофункционального модуля, 40 введены (Й) триггеров фикСации исправности, вход каждого из которыхсоединен с выходом старшего контрольного триггера соответственно многофункционального модуля, выходы стар ших (Й) резервных триггеров Й-гомногофункционального модуля соединены4с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы, остальныевходы каждого е-го элемента И третьейгруппь (п 1 1Й) соединены с инверсными выходами 1-х триггеров фиксации исправности (1=п 1+1, ,Й"1), инверсный выход каждого триггера фиксации исправности подключен ко второмувходу соответствующего элемента Ивторой группы, выход каждого из (1-1)резервных триггеров 1-го многофункционального модуля соединен с первымвходом соответствующего элемента И5 82633 (1+3)-й группы, вторые входы элементов И первой группы и элементов И каждой (+3)-й группы соединены с пря. мыми выходами соответствующих триггеров фиксации исправности входы каждого к-го элемента ИЛИ второй группы соединены с выходами (к+1)-х элементов И каждой (1+3)-й группы и выходом к-го элемента И третьей группы.На чертеже приведена блок-схема 10 однородной вычислительной среды.Однородная вычислительная среда содержит многофункциональные модули 1-4, рабочие триггеры 5-8, контрольные триггеры 9-14, резервные тригге ры 15-20, внешние выводы 211 -214 модулей 1-4 соответственно, шину 22 входной информации, элементы И 23.1- 233, элементы И 24, элементы И 25, элементы ИЛИ 26, элементы ИЛИ 27, 2 о триггеры 28 фиксации исправности, выходные шины 29-32 среды.Вычислительная среда состоит из отдельных многофункциональных моделей 1-4, состоящих из рабочих, ре- . 25 ,зервных и контрольных триггеров, меж 1 цу которыми организованы цепи переноса элементов И 231-23 3, 24 и 25, элементов ИЛИ 26 и 27, триггеров 28 фиксации исправности, при этом выходы рабочих триггеров 5-7 подключены ко входам элементов И 231, выход рабочего триггера 8 подключен непосредственно к выходной шине 32, выход резервного триггера 15 подключен ко вхо З 5 ду элемента И 23 соответствующей груп пы, выход резервного триггера 16 подключен ко входу элемента И 23 соот 3 ветствующей группы, выход резервного триггера 18 подключен ко входу эле- ю мента И 232 соответствующей группы, выходы резервных триггеров 17 и 19 подключены ко входам соответствующих элементов И 25, а выход резервного триггера 20 подключен к одному из вхолов элемента И 24. Выходы старших контрольных триггеров 9, 12 и 14 подключены ко входам соответствующих триггеров 28 фиксации исправности, прямые выходы которых подключены ко входам элементов И 23 - 233 соответствующих групп, Выходы элементов И 232 и 23 5 соответствующих групп подключены к элементам ИЛИ 27, а выходы элементов И 23,1 подключены соответственно ко входам элементов ИЛИ 26, к другим входам которых подключены выходы элементов И 24. 6 6Инверсные выходы триггеров 28 фиксации исправности подключены ко входам. соответствующих элементов И 24 и ко входам элементов И 25, выходы которых подключены ко.входам соответствующих элементов ИЛИ 27, выходы которых подключены ко входам соответствующих элементов И 24. Выходы элементов ИЛИ 26 подключены к выходным шинам среды 29-31. Входы триггеров 8, 14, 13 и 11 соответственно модулей 1-4 подключены к шине информации 22.Входная информация подается независимо в модули 1-4. Для хранения и выдачи информации в модулях 1-4 используются триггеры 5-8, а также триггеры 15-20. Триггеры 9-14 используются для тестового контроля. Исправность модуля 4 (старшего разряда) контролируется тремя триггерами 9-11, исправность модуля 3 контролируется двумя триггерами 12 и 13, исправность модуля 2 контролируется одним триггером 14, исправность модуля 1 не контролируется. Наличие корреляцион-. ных связей между разрядами модулей 1-4 позволяет применить косвенный контроль. Количество контрольных триггеровкаждого разряда кратно весу разряда. Триггер 5 модуля 4 резервируется тремя триггерами 15-17, триггер 6 модуля 3 резервируется двумя триггерами 18 и 19, а триггер 7 модуля 1 резервируется одним триггером 20, триггер 8 модуля 1 не резервируется. Количество резервных триггеров также кратно весу разряда.Однородная вычислительная среда работает следующим образом.В режиме записи информации поступает с шины 22 входной информации независимо в каждый модуль 1 -4 на внешние выводы 21-21 В случае неисправности модуля исключается считывание информации с рабочего триггера данного модуля. При контроле однородной вычислительной среды сигналы с триггеров 9, 12 и 14 модулей соответственно 4, 3, 2 подаются на входы триггера 28 фиксации исправности.В случае исправности данного модуля на вход триггера 28 фиксации исправности поступает сигнал, который с прямого выхода триггера фиксации 28 исправности подается на входы соответствующей для данного модуля группы элементов 23,1-23, причем на другой40 82633вход элемента И 234 этой группы поступает информация, подлежащая считыванию, которая через элемент ИЛИ 26поступает на соответствующую выходнуюшину, а на другие входы элементовИ 232 и 23. этой группы поступает инФормация с резервных триггеров данного модуля,При этом, с инверсного выхода триггера 28 Фиксации исправности выдаетсязапрещающий потенциал, который поступает на входы элементов И 24 и 25,тем самым блокируется выдача информации в шину резерва данного модуля,а также выдача информации с резервных триггеров модуля 1,При неисправности какого-либо изконтрольных триггеров данного модуля,с выхода старшего из контрольныхтриггеров этого модуля сигнала не вы- щ 0рабатывается, В этом случае с прямоговыхода триггера 28 Фиксации исправности поступает запрещающий сигнал,который олокирует выдачу информациис рабочих и резервных триггеров данного модуля, а с инверсного выходатриггера 28 на вход элементов И 24и 25 поступает разрешающий сигнал,и выходная информация с выхода элемента ИЛИ 27 через соответствующие З 0элементы И 24 и ИЛИ 26 подается навыходную шину. Таким образом, при неисправности какого-либо модуля используется информация резервных тригге -Технико-экономический эффект отприменения предлагаемого устройства,состоит вповышении надежности однородной вычислительной среды за счеткосвенного контроля и резервированного, кратного весу разряда,При последовательных отказахмодулей со среды продолжает поступатьинформация без потери точности. Лишьнеисправность модуля, с которОго снимается первый основной разряд, приво .дит к потере точности на величинумладшего разряда. Кроме того, имеется возможность контроля однороднойвычислительной среды без нарушенияцикла работы,50Формула изобретенияОдчороцная вычислительная среда,содержащая Й многофункциональных модулей и элементы И и ИЛИ, причем каждыи -и многофункциональныи модуль , у.(Й) контрольных триггеров, (1-1)резервных триггеров, выход рабочеготриггера 1-го многофункционального 6 8модуля (1=1 Й) соединен с первым входом соответствующего элемента И первой группы, выход которогосоединен с первым входом соответствующего элемента ИЛИ первой группы,второй вход которого соединен с выходом соответствующего элемента Ивторой группы, а выход - с соответствующим выходом вычислительной среды,выход рабочего триггера Й-го многофункционального модуля соединен с соответствующим выходом вычислительнойсреды, первый вход к-го элемента Ивторой группы (к,Й) соединенс выходом соответствующего элемента ИЛИ второй группы, первый вход(Й)-го элемента И второй группысоединен с выходом младшего резервного триггера Й-го многофункциональногомодуля, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения надежностивычислительной среды, в нее введены(Й) триггеров Фиксации исправности,вход каждого из которых соединен свыходом старшего контрольного триггера соответствующего многофункционального модуля, выходы старших (Й) резервных триггеров Й-го многофункционального модуля соединены с первымивходами соответствующих элементов Итретьей группы, остальные входы щ-гоэлемента И третьей группы (в=1Й) соединены с инверсными выходами 1-х триггеров фиксации исправности(1=в+1 Й) инверсный выход каждого триггера фиксации исправностиподключен ко второму входу соответствующего элемента И второй группы, выход каждого из (-1) резервных триг 3геров 1-го многофункционального модуля соединен с первым входом соответствующего элемента И (1+3)-й группы,вторые входы элементов И первой группы и элементов И каждой +3)-й группы соединены с прямыми выходами соответствующих триггеров Фиксации исправности, входы каждого к-го элемента ИЛИ второй группы соединены с выходами (к+1)-х элементов И каждой(1+3)-й группы и выходом к-го элемента И третьей группы,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 443382, кл, С 06 Е 7/00, 1973.2, Авторское свидетельство СССРСоставитель В. БерезкинРедактор С, Юевченко Техред А.Бабинец Еорректо Г. Решетник7 дни иое ПоР шираз Государственног паи изобретений сква Ж, Ра с д, 4/ ент, г, Укгород, ул. Проектная, 4 филиал ППП Заказ 2516/70 ВНИИПИ по 133035 Мо