Устройство для управления переключением резерва

(5 П Н 05 К 10/О В ТОРСИ свидетельство СССР06 Р 11/00, 1974 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ, КОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ие изоБРСМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 121) 2995825/18-24(53) 62-5:681.3-. 191,088. 8)56) 1. Авторское свидетельство СССР.154) 57 ) 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ РЕЗЕРВА, содержащеетри основных и один резервный блок,три узла контроля основных блоков,узел контроля резервного блока и ком,мутатор, первые входы первого, второ-;го и третьего основных и резервногоблоков соединены соответственно свходами узлов контроля первого, второго и третьего основных и резервногоблоков, вторые выходы - соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами коммутатора, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности, в него введеныпервый регистр, дешифратор, первыйэлемент ИЛИ, а коммутатор содержит с. первого по четырнадцатый элементыИи со второго по одиннадцатый злементы ИЛИ, вьходы узлов .контроля основных и резервного блоков подключены к входам первого регистра, выходкоторого соединен с входом дешифратора, нулевой - шестой выходы дешифратора соединены с входами второгоэлемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов И, девятый выход дешифратора подключен к вторым входамтретьего и четвертого элементов И,нулевой - третий,: восьмой и десятый выходы дешифратора подключены к входам,ЯО 1010734 пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам пятого и шестого элементов И, нулевой, первый, четвертый, пятый, восьмой, девятый и двенадцатый выходы дешифратора соединены с входами седьмого элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам седьмого и восьмого элементов И, восьмой, десятый и двенадцатый выходы дешифратора подключены к входам восьмого элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам девятого и десятого элементов И, четвертый и шестой выходы дешифратора соединены с входами одиннадцатого элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам одиннадцатого идвенадцатого элементов И, седьмой, одиннадцатый и тринадцатый - пятнадцатый выходы дешифратора подключены уе к входам первого элемента ИЛИ, выход ию оторого соединен с шиной отказа,первый вход устройства подключен к первым входам первого, третьего и девятого элементов И, второй входк первым входам пятого и одиннадцатог элементов И, третий вход - к первым входам седьмого и тринадцатого элементов И, выход первого элемента И подключен к входу первого основного блока, второй выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выходы третьего и пятого элементов И подключены к входам четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу второго основного блока, второй выход которого соединен с первыми входами четвертого и шестого элементов И, выход седьмого элемента И подключен к входу третьего основного бло ка, второй выход которого подключен к первому входу восьмого элемента И, выходы девятого, одиннадцатого и тринадцатого элементов И подключены к входам десятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом резервного блока, второй выход которого подклю1010734 чен к первым входам десятого, двенадцатого и четырнадцатого элементов И,выходы второго, четвертого и десятогоэлементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ, выход которогоподключен к первому выходу устройства, выходы шестого и двенадцатого элементов И соединены с входами шестогоэлемента ИЛИ,выход которого подключен к второму выходу устройства, выходы восьмого и четырнадцатого элементов И подключены к входам девятогоэлемента ИЛИ, выход которого соединенс третьим выходом устройства. Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может най ти применение при построении систем высокой надежности.Известно устройство для управления переключением резерва, содержащее блоки резервируемой системы, элементы ИЛИ, схемы несовпадения, входы которыхподключены непосредственно через элемент ИЛИ к выходам резервируемых блоков, а выходы - к входам элементов И, вторые входы которых подсоединены через переключатели к шинам питания соответствующих резервируемых блоков 1(.15Недостаток этого устройства невозможность одновременного использования работающей пары блоков для переработки различной информации.Известно также устройство, содержащее устройство управления конфигуратором, соединенное с подсхемой кон" фигурационной коммутации, подключенные к выходам резервные и основные подсистемы, позволяющее осуществлять резервирование основных подсистем., 2.25Недостаток устройства состоит в отсутствии возможности поддержания работоспособности системы за счет перераспределения основных подсистем при полном использовании резервных 30 подсистем.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для управления переключением скользящего резерва, содержащее эле менты контроля основных блокон, инверторы, элементы И-НЕ, элементы контроля резервных блоков, выходы которых подключены через инверторы или непосредственно к входам элемен О тов И-НЕ столбцов матрицы. Выходы элементов контроля непосредственно или через инвертор подключены к входам элементов И-НЕ строк матрицы,2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый узел контроля содержит второй, третий и четвертый регистры, входы которых соединены с входом узла, выходы нторого и третьего регистров подключены к первому и второму входам модульного сумматора соответственно, выход кото" рого подключен к первому входу элемента сравнения, к второму входу которого подключен выход четвертого регистра, выход элемен,та сраннения подключен к выходу узла. 21выход каждого элемента И-НЕ соединен с коммутатором и входами всех элементов И-НЕ, состоящих вобщих с этим элементом строке и столбце матрицы, число входов каждого элемента И-НЕ равно сумматорному числу основных и резервных блоков 3 (.Недостаток данного устройства низкая надежность резервированной системы.Известно, что в резервированных системах, допускающих работу с пониженной эффективностью, с целью повышения надежности их функцибнирования отказавшие наиболее важные элементы системы заменяют после исчерпания резерва аналогичными исправными элементами, играющими менее важную роль (элементы, подлежащие замене, называ,ются приоритетными). Надежное функ,циониронание таких систем с пониженной эффективностью, позволяющей применять ихпо целевому назначению, обеспечивается наличием н составе системы исправного приоритетного блока и минимальным количестном (не равным нулю) бесприоритетных блоков. Например, в мультипроцессорных резервированных вычислительных системах с централизо ванным управлением для реализации управляющих программ операционной системы выделяется специальный процессор, являющийся для системы приоритетным. Цель изобретения - повышение надежности резервированной системы.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления переключением резерва, содержащее три основных и один резервный блок, три узла контроля основных блоков, узел контроля резервного блока и коммутатор, первые выходы первого, второго и третьего основных и резервного блоков соединены, соответственно с входами узлов контроля первого, второгои третьего основных и резервного блоков, вторые выходы - соответственнос первым, вторым, третьим н четвертымвходами коммутатора, дополнительновведены первый регистр дешифратор,первый элемент ИЛИ, а коммутатор содержит четырнадцать элементов И идесять элементовИЛИ, выходы узловконтроля основных и резервного блоковподключены к входам первого регистра, 10выход которого соединен с входом дешифратора, нулевой - шестой выходыдешифратора соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов И, девятый выход дешиФратора подключен к вторым входамтретьего и четвертого элементов И, выходы с нулевого по третий, восьмой идесятый дешифратора подключены к 20входам пятого и шестого элементов И,нулевой, первый, четвертый, пятый,восьмой, девятый и двенадцатый выходы дешифратора соединены с входамиседьмого элемента ИЛИ, выход которого 25подключен к вторым входам седьмогои восьмого элементов И, восьмой, десятый и двенадцатый выходы дешифратораподключены к входам восьмого элементаИЛИ, выход которого подключен к вторым входам девятого и десятого эле.ментов И, четвертый и шестой выходыдешифратора,соединены с входами одиннадцатого элемента ИЛИ, выход которогоподключен к вторым входам одиннадцато"го и двенадцатого элементови, седьмой 35одиннадцатый, тринадцатый - пятнадцатый выходы дешифратора подключенык входам первого элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с шиной отказа,первый вход устройства подключен к 40первым входам первого, третьего. идевятого элементов И, второй вход -к первым входам пятого и одиннадцатого элементов И, третий вход - к первым входам седьмого и тринадцатого 45элементов И, выход первого элементаИ подключен ко входу первого основного блока, второй выход которогоподключен к первому входу второгоэлементаИ, выходы третьего и пятогоэлементов И подключены к входам четвертого элемента ИЛИ, выход которогоподключен к входу второго основногоблока, второй выход которого соединен с первыми входами четвертого ишестого элементов И, выход седьмого 55элемента И подключен к входу третьегоосновного блока, второй выход которого подключен к первому входу восьмого элемента И, выходы девятого,одиннадцатого и тринадцатого элементов И подключены к входам десятогоэлемента ИЛИ, выход которого соединенс входом резервного блока, второйвыход которого подключен к первымвходам десятого, двенадцатого и четырнадцатого элементов И, выходы второго, четвертого и десятого элементов И подключены к входам третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому выходу устройства, выходы шестого и двенадцатого элементов И ссединены с входами шестого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму выходу устройства, выходы восьмого и четырнадцатого элементов И подключены к входам девятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим выходом устройства.Кроме того, каждый узел контроля содержит второй, третий и четвертый регистры, входы которых соединены с входами узла, выходы второго, третьего регистров подключены к первому и второму входам модульного сумматора соответственно, выход которого подключен к первому входу элемента сравнения, к второму входу которого подключен выход четвертого регистра, выход элемента сравнения подключен к выходу узла.На Фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на Фиг, 2 - схема блока устройства.Устройство (фиг.1) содержит первый - третий узлы контроля 1-3 основныхблоков; первый - третий основные блоки ,4-6,резервный блок 7,узел контроля 8 ре,зервного блока, коммутатор 9, входы 10- 12 устройства, выходы 13-15 устройства, элементы первый - четырнадцатый И 16- 29, первый - десятый элементы ИЛИ 30-40, шину отказа 41, дешифратор 42, первый регистр 43, вторые выходы 44- 46 основных блоков и второй выход 47 .резервного блока, выход 48 первого регистра, вход 49 дешифратора,нулевой .пятнадцатый выходы 50-65 дешифратора.Основные блоки 4-6 (фиг. 2) содержат второй - четвертый регистры 6668, модульный сумматор 69, элементсравнения 70.Принцип работы устройства состоитв том, что,введенные регистр, дешифратор, элементы И и элементы ИЛИобеспечивают замещение отказавшегоприоритетного блока резервным илиисправным основным после исчерпаниярезерва.Устройство работает следующим образом.Пусть в начальный момент все ос новные блоки 4-6 и резервный блок 7 исправны, Основной блок 4 являетсяприоритетным. При исправном состояниивсех блоков на выходах узлов контроля 1-3 основных блоков и узла контроля 8 резервного блока будут нулевые сигналы, вследствие чего регистр 43 будет находиться в нулевом состоянии. Вэтом случае на нулевом выходе 50 дешифратора 42 будет единичййй сигнал, который через элементы ИЛИ 31, 34 и 36 поступает на вторые входы элемен.тов И 16, 17, 20-23 и обеспечивает прохождение входных сигналов, поступающих по входам 12, 11, 10 устройства соответственно через первый вход элемента И 16, через первый вход элемента И 20 и второй вход элемента 5 ИЛИ 33, через первый вход. элемента И 22 на входы приоритетного блока 4 и основных 5 и 6. Этот же сигнал с нулевого выхода 50 дешифратора 42 обеспечивает передачу сигналов с 10 вторых выходов приоритетного блока 4 и основных блоков 5 и 6 соответственно через элементы И 17, 21, 23 и элементы ИЛИ 32, 35 и 38 на выходы 13, 14 и 15 устройства. 15Пусть вследствие неисправности основного блока 5 узел контроля 2 выдает единичный сигнал. Этот сигнал вырабатывается, например, если блоки 4-7 являются узлами суммирования, следующим образом.На регистры 66 и 67 (фиг. 2) поступают контрольные характеристики слагаемых, а на региСтр 68 - контрольная характеристика суммы из 25 блока 5, В результате суммирования контрольных характеристик слагаемых на модульном сумматоре получается контрольная характеристика, которая на элементе сравнения сравнивается с контрольной характеристикой суммы, поступающей с, регистра 68. Вследствие неисправности блока 5 сложение в нем проведено неправильно и конт рольные характеристики не совпадут, в результате чего на выходе элемен- З 5 та сравнения будет единичный сигнал, который поступает на вход регистра 43. В этом сЛучае состояние регистра 43 изменится и появится единичный сигнал на четвертом выходе 54 40 дешифратора 42, который через элементы ИЛИ 31, 36 и 40 поступает на вторые входы элементов И 16, 17, 22, 23, 26, 27 и обеспечивает прохождение входных сигналов, поступающих по 45 входам 12, 11, 10 устройства соответственно через первый вход элемента И 16, через первый вход элемента И 26 и второй вход элемента ИЛИ 39, через первый вход элемента И 22 на входы блоков 4, 7 и 6. Этот же сигнал с четвертого выхода 54 де-, шифратора 42 обеспечивает передачу сигналов с вторых выходов приоритетного блока 4, резервного блока 7 и основного блока 6 соответственно через. элементы И 17, 27, 23 и элементы ИЛИ 32, 35 и 38 на выходы 13-1 5 устройства. В результате этого произошла замена отказавшего основного блока 5 резервным блоком 7, который теперь выполняет функции основного.При появлении единичного сигнала на выходе узла контроля 1 и наличии единичного сигнала на выходе узла контроля 2 регистр 43 переходит в. состояние, при.котором на двенадцатом 62 выходе дешифратора 42 появляется единичныйсигнал, который поступает на вторые входы элементов ИЛИ 36 и 37, на вторые входы элементов И 22-25 и обеспечивает прохожде- ние входных сигналов, поступающих по входам 12 и 10 устройствасоответственно через первые входы элементов И 24 и ИЛИ 39, через первый вход элемента И 22 на входы блоков 7 и 6. Этот же сигнал с двенадцатого выхода 62 дешифратора 42 обеспечивает передачу сигналов с вторых выходов блоков 7 и 6 соответственно через элементы И 25, 23 и элементы ИЛИ 32 и 38 на выходы 13 и 15 устройства.В результате этого произошла замена отказавшего приоритетного блока 4 ,резервным блоком 7, который выполнял ,функции основного блока 5. Аналогичным образом устройство работает при отказах блоков 4 и 6, 5 и 7 и т. д. В этих случаях переключение блоков производится в соответствии с таблицей. Когда единичные сигналы появляются на выходах трех и более узлов контроля, то на одном из выходов дешифратора 42 (седьмом, одиннадцатом, тринадцатом, четырнадцатом или пятнадцатом) появляется единичный сигнал, который через эле" мент ИЛИ 30 поступает в шину отказа 41. Появление единичного сигнала в шине отказа 41 свидетельствует неисправности устройства.Таким образом, устройство обеспечивает возможность перераспределения исправных основных и резервного блоков для замещения отказавшего приоритетного блока, что позволяет существенно повысить надежность резервированной системы.