Однородная вычислительная среда

(71) Заявитель 54) ОДНОРОДНАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СРЕДА Изобретение относится к вычислительной технике и дискретной автоматике и может быль использовано при построении цифровой аппаратуры повещенной надежности.Известна однородная вычислительная среда содержащая Й модулей, причем -й модуль (1 1 Й) содержит один рабочий триггер, ( - 1) контрольных триггеров, (Й-) резервных триггеров, а также группы элементов И и ИЛИ; осуществляющие контроль и коммутацию, выходы которых соединены с выходамисреды (11.Недостатком этой однородной среды является отсутствие проверки контрольных элементов модулей на отказ типа "ложная единица", т. е.35 на тот отказ, при котором соответствующие логические нули не могут быть выданы и вместо них выдаются единицы.Наиболее близкой к предлагаемой является однородная вычислительная среда, содержащая Й многофункциональных модулей и элементы И и ИЛИ, причем каждый и .й многофункциональный модуль (1= 1 Й) содержит рабочий триггер, (-1) контрольных триггеров, (Й - ) резервных триггеров, выход рабочего триггера1-го многофункционального модуля (1=1Й - 1)соединен с первым входом соответствутощегоэлемента И первой группы, выход которого соединен с первым входом соответствующего элемента ИЛИ первой группы, второй вход которого соединен с выходом соответствующегоэлемента И второй группы, а выход - с соот.ветствующим выходом вычислительной среды,выход рабочего триггера Й-го многофункционального модуля соединен с соответствующимвыходом вычислительной среды, первый входк.го элемента И первой группы (к=2,.,Й - 1)соединен с выходом соответствующего элементйИЛИ второй группы, первый вход (Й - 1)-гоэлемента И второй группы соединен с выходоммладшего резервного триггера Й.го многофункционального модуля, содержащая также (Й - 1)триггеров фиксации исправности, вход каждогоиз которых соединен с выходом старшегоконтрольного триггера соответствующего многофункционального модуля, выходы старшихсоответствующих, элементов И третьей группы,остальные входы каждого т-го элемента Итретьей группы (т = 1,., й - 2) соединены синверсными выходами 1-х триггеров фиксацииисправности (1= а + 1, .;., й -1), инверсныйвыход каждого триггера фиксации исправностиподключен ко второму входу соответствующегоэлемента И Второй группы, выход каждого из,соответствующего элемента И (1+3).й .группы;Вторые входы элементов И первой группы иэлементов И каждой (1+3)-й группы соединеныс прямыми выходами соответствующих тригге-.ров фиксации исправности, входы каждого к-гоэлемента ИЛИ второй группы саединены с выходами (к+1)-х элементов И каждой (1+3).йгруппы и выходом к-го элемента И третьейгруппы Щ,Недостатком этой Однородной среды являетсянедостаточная надежность, связанная с фиксацией каждого модуля.Цель изобретения - повьпиение надежностиоднородной вычислительной среды по отноше.Нню К ОСНОВНЫМ тИПаМ ОтКВЗОВ,Поставленная цель достигается тем, что воднородную вычислительную среду, содержзщуюй модулей, грутпты элементов И и ИЛИ, причемкаждый 1-й модуль (1=1, М) содержит однирабочий триггер, (1 - 1) контрольных триггеров(й) резервных трщгеров, выходы элементовИЛИ первой группы и выход рабочего трщтерапервого модуля соединены с соответствувндимнвыходами среды, первый вход каждого элемента ИЛИ первой груапа соединен с выходомсоответствующего элемента И нервой группы,первый Взщ первого элемеща И первойгруппы соединен с выходом первого резервноготриггера первого модуля, первый вход к-гоэлемента, И первой группы (кщ 2Н) спадй.нен с выходом (к) го элемента илИ второйгруппы, второй вход каждого элемента ИЛИпервой группы соединен с выходом соответствующего элемента И второй группы, первыйвход в.го элемента И второй группы (в 1й - 1) соединен а выходом рабочего тратера(р=ЗМ), содержит (Н-р+1) элементов И, ц-йэлемент И р й грУппы р й - Р+1) соеди".нен первым входом с выходом(р).го ре.зервного триггера (ц+1)-го модули, первойвход каждого элемента И (И+)-й группысоединен с выходами резервных триггеровпервого модуля со второго по (й)-й соответственно, выходы элементов (И+1).й группысоединены со вторыми входами соответствую.щнх элементов ИЛИ второй группы, выходп,го элемента И р.й группы соединен со вхо.дом (р + р . 3) .го элемента ИЛИ второй груп. Ны, введены (й - 1) схема сравнения, перваягруппа входов 1-й схемы сравнения соединенас выходами контрольных триггеров (1+1) -гомодуля (1=1 й), а вторая группа входов - 5 с контрольным ВхОдОм Однороднои среды 1 инверсный и прямой выходы 1-й схемы сравнения соединены со вторыми входами 1.х элементов И первой и второй групп соответственно,второй вход 9.го элемента И р-й группы сое: 1 О динен с прямым выходом О-й схемы сравнения,инверсный выход -й схемы сравнения соединенсо Входами элементов И (й+ 1)-й группы с1-го по (И - 2)-й.На чертеже приведена структурная блок-схе ма однОродной вычислительной среды.Однородная вычислительная среда содержитмодули 1 - 4, в интегральном исполнении, содер.жащие рабочие триггеры 5 - 8, контрольныетриггеры 9 - 14, резервные триггеры 15 - 20, кон трольный вход 21 среды, элементы ИЛИ 22,элементы И 23, схемы 24 сравнения, элементыИ 25, элементы И 26, элементы ИЛИ 27 и 28,элементы И 29, выходы 30 - 33. Выход триггера 5 и прямой выход схемы сравнения 243 25 подключены соответственно к первому и второму. входам элемента И 25.3, выход триггераб и прямой выход схемы 24,2 сравнения под.ключены соответственно к первому и второмувходам элемента И 25.2, выход триггера 7и прямой выход схемы 24,1 сравнения подключены соответственно к первому и второму вхо.дам элемента И 25.1, а выход триггера 8 под.ключен непосредственно к выходу 33 среды,Выходы триггеров 9 - 11 подключены к первой 35 группе Входов схемь 243 сравнения Выходытриггеров 12, и 13 подключены к первойгруппе входов схемы 24.2 сравнения, Выходтриггера 14 подключен к первому входу схемы 24.1 сравнения, другие входы схем 24.1 - 24.3сравнения подключены к контрольному входу21 среды. Прямой выход схемы 24,3 сравненияподключен ко второму входу элемента И25.3, прямой выход схемы 24.2 сравненияпадключен ко вторым входам элементов И 25.2и 26.2, а прямой выход схемы 24.1 сравнения 45 подключен ко вторым. входам элементов И25.1-27.1. Выход элемента И 25,1 подключенко второму входу элемента ИЛИ 28.1, первыйвход которого подключен к выходу элементаИ 23.3, выход элемента И 25,2 подключен ко 50 второму. Входу элемента ИЛИ 28.2, первый .вход которого подключен к выходу элементаИ 23.2, выход элемента И 25,1 подключен ковторому входу элемента ИЛИ 28.1, первый входкоторого подключен к выходу элемента И 23.1, 55 Выход трщтера 15 подключен к первому входуэлемента И 26.2, выходы трщтеров 18 и 16подключены к первым входам соответственноэлементов И 26.1 и 27.1. Инверсный выход88599215е11% 5схемы 24,3 сравнения подключен к первомувходу элемента И 23.3, инверсный выход схемь24.2 сравнения подключен к первому входуэлемента И 23.2, к третьему входу элементаИ 29.2, инверсный выход схемы 24.1 сравненияподключен к первому входу элемента И 23.,ко второму входу элемента И 29.2 н ко второму входу элемента И 29.1. Вторые входыэлементов И 23.3, 23,2 подключены к выходамэлементов ИЛИ - 22.2, 22. соответственно,а второй вход элемента И 23,1 подключен квыходу трютера 20; К первому, второму итретьему входам элемента ИЛИ 22,2 второйгруппы подключены выходы элементов И 26.2и 27. и 29.2, соответственно, к первому ивторому входам элемента ИЛИ 22,1 пощапочены выходы элементов И 2 б,1 и 29.1 соответственно, при этом первые входы элементовИ 29,1 29,2 подключены к выходам трнгге.ров 19 и 17 соответственно, а выходы элементов ИЛИ 28.3 ч 28,1 подключены к выходам 30 - 32 соответственно.Принцип работы однородной вычислительной среды состоит в следующем,Входная информация подается независимо Ив модули 1-4, Для хранения и выдачи информации в модулях используются рабочие трютеры 5 - 8, а также резервные трютеры 15-20.Триггеры 9-14,используются для косвенногоконтроля, Исправность модуля 4 контролирует. зеся тремя трщтерами 9 - 11, исправность модуля3 контролируется двумя трютерЪми 12 и 13,исправность модуля 2 контролируется однимтриггером 14. Исправность модуля 1 не контролируется. Наличие корреляционной связимежду трщтерами одного модуля позволяетприменнвкосвенный контроль, Количество кытрольных триггеров каждого модуля кратноотносительному информационному весу рабочего трютера этого модуля. Вщ резервирования 49рабочих трщтеров используются резервные трюгеры, рабочий трщтер модуля 4 резервируетсятремя трщтерами 15-17, рабочий триггермодуля 3 резервируется двумя триггерами 18и 19, трщтер модуля 2 резервируется однимтрщтером 20, а рабочий триггер модуля 14ие резервируется. Количество резервных трюте-.ров каждого модуля так же кратно относительному информационному весу рабочего триггера данного модуля.В режиме контроля тест-прогреммапровер.ки исправности модулей среды подается наконтрольные трщтеры модулей 2-4. Тест. программа представляет собой последовательностьимпульсов, с помощью которой контрольныетрщтеры модулей 2-4 устанавливаются в сос- ффтоянни 0" и "1". Таким образом, с помощьютест - программ различной длины реализуютсяразличные переходы контрольных триггеров из бсостояния "О" в состояние "О", кз состояния О" в состояние "Г, нз состояния "1" в состояние "О". нз состояния " в состояние "1", Таким образом среда сохраняет работоспособность при отказах "ложный ноль", "ложная диница" н других типах отказов, при которых управляемость логическими состояниями модулей нарушается.В случае неисправности среды искшочается считывание информации с рабочего трютера данного модуля. При контроле среды сигналы с контрольных трютеров подаются на входы схем 24 сравнения, Схема 24 сравнения срав. нивает информацию, полученную с контрольных триггеров модуля с информацией, полученной через контрольный вход 21 среды.В случае несовпадения информации модуль расценивается как неисправнын, а в случае совпадения - модуль считается исправным, В случае исправности модуля 4, с прямого выхода схемы 24.1 совпадения на вторые входы соответствующих элементов И 25 - 27 выдается разре-. шающий потенциал, при этом на первые входы этих элементов поступает информация е рабочих и резервных триггеров данного модуля. В этом случае информация, подлежащая считыванию с рабочего трщтера данного модуля через эле. менты И 25 н ИЛИ 28, выдается на соответству. ющнй выход 30-32 среды, а информация с соответствующих элементов И 2 б н 27 поступает на входы соответствующих элементов ИЛИ 22. При этом с инверсного выхода схемы 24. сравнения выдается запрещающий потенциал, который поступает на первый вход элемента И 23, а также на входы соответствующих элементов И 29, в результате чего выдача инфор. мацки с резервных триггеров в данную вы. ходкую шину блокируется. Прн неисправности контрольных триггеров модули с прямого выхода схемы 24 сравнении .выдается запрещающий потенциал, а с инверс.ного - разрешающий. В этом случае запРЧнающий потенциал, попадая на вторые входы соответствующих элементов И 25 - 27 блокирует выдачу информации с рабочего н резервных трщтеров модуля. Разрешающий потенциал.с тверского выхода схемы 24 сравнения попадает на первый вход соответствующего элемента И23, на другой вход которого поступает инфор. мация с соответствующего элемента ИЛИ 22, на входы которого поступает информация с ре зервных трютеров исправных модулей.Таким образом, в этом случае информация с резервных трютеров через элементы И 23, ИЛИ 28 попадает на соответствующий выход среды, В случае отказа модулей 4, 3 и 2 ин. формация на выходы среды выдается с основ. ного ирезервных трютеров модуля 1. Таким(й - р+1) элементов И, ц-й элемент И р-йгруппы (ц=1 й - р+1) соедющен первымвходом с выходом (р - 2)-го резервного трютера (е 1+1)-го модуля, первый вход, каждогоэлемента И (й+1).й группы соединен с выходомпервого модуля со второго по (й - 1)-й, соответственно, выходы элементов (й+1)-й группысоединены со вторыми входами соответствую 4 цйхэлементов ИЛИ второй группы, выходО-го элемента И р.ой группы соединен со входом (р+ц - 3)-го элемента ИЛИ второй группы,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения надежности среды, в нее введены(й - 1) схема сравнения, первая группа входов1-й схемы сравнения соединена с выходамиконтрольных трютеров (+1) -го модуляО=1,.,Й - 1), а вторая группа входов - сконтрольным входом однородной среды, инверсный и прямой выходы 1-й схемы сравнениясоединены со вторыми входами 1-х элементовИ первой и второй групп соответственно, второйвход ц го элемента И р-й группы соединен спрямым выходом ц.й схемы сравнения, инверсный выход 1.й схемы сравнения соединен совходами элементов И (й+1)й группы с 1-гопо (й - 2)-й.;образом, при неисправности среды используется информация резервных триггеров.ЪТехнический эффект предлагаемого изобре-. тения заключается в повышении надежности сре 5 ды за счет косвенного контроля и резервиро-.вания, кратного информационному весу элемента, При последовательных отказах любых со среды продолжает поступать информация без потери точности. Лишь неисправность модуля, 1 О с которого снимается первый основной разряд для Й.разрядной среды, приводит к потери точ. ности 1/2.ф100%. Кроме того, имеется воз. И=Оможность контроля среды без нарушения цикла15 работы,Однородная вычислительная среда, содержа- О щая Й модулей, группы элементов И и ИЛИ, причем каждый ю.й (= 1й) содержит один ,рабочий триггер, ( - 1) контрольных трютеров, (й) резервных триггеров, выходы элементов ИЛИ первой группы и выход рабочего триггера первого модуля соединены с соответствующими выходами среды, первый вход каждого элемента ИЛИ первой группь соединен с выходом соответствующего элемента И первой группы, первый вход первого элемента И пер- ЗО вой группы соединен с выходом первого резервного триггера первого модуля, первый вход к-го элемента И первой группы (к=2,., Й) соединен с выходом (к - 1)-го элемента ИЛИ Второй группы, Второй ВхОд каждого 35 элемента ИЛИ первой группы соединен с выходом соответствующего элемента И второй Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР по заявкеР 2640972,/18 - 24, кл, 6 06 Г 7/00, 1978.2. Авторское свидетельство СССР по заявкеЖ 2749377/18 - 24, кл, 6 06 Г 7/00 06.04.79ВНИИПИ Заказ 10544/70 Тираж 748 Подписное Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4