Устройство для управления подключением резерва

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 0% (111 С 06 Р 11/18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ОМИТЕТ ССС Ий И ОтНРЬ ЕТЕНИЯ "ВУ(54)(57) 1 УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДКЛОЧЕНИЕМ РЕЗЕРВА, содержащее входной регистр и два резервируемых блока, причем информационныевходы входного регистра соединеныс информационными входами устройства, вход синхронизации входного регистра подключен к входу синхронизации устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства,в него введены блок переключения режимов, триггер, шесть групп элементов,И, две группы элементов ИЛИ,два элемента ИЛИ, блок сравнения ивыходной регистр., причем счетныйвход триггера соединен с входомсинхронизации устройства, прямойвыход триггера соединен с первымвходом первого элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с первьпчи входамиэлементов И первой. группы, выходыкоторых соединены с входами первого резервируемого блока, инверсныйвыход триггера соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход коОПИСАНИЕ ИЗОБ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) 1. Авторское свидетельство ССВ 476565, кл. С 06 Р 11/00, 1974.2. Патент Англии Ф 14 19673,кл. С 06 Р 11/00, опублик. 1979.3. Патент Англии У 2019622,кл. С 06 Р 11/00, опублик. 1981(прототип),17642 А торого соединен с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с вхоДами второго резервируемого блока, выходы первого резервируемого блока соединены с первыми входами элементов И третьей и четвертой групп, выходы элементов И третьей группы подключены к первым входам блока сравнения выход которого подключен к входу синхронизации выходного регистра, выходы второго резервируемого блока подключены к первым входам элементов И пятой и шестой групп, выходы входного регистра соединены с вторымиР входами элементов И первой и второй Е групп, первый выход. блока переключения режимов соединен с вторыми вхо,дами первого и второго элементов ИЛИ и элементов И третьей и пятой групп, управляющие входы устройства подклю- Я чены к входам блока переключения режимов, второй выход которого соединен с вторыми входами элементов И четвертой и шестой групп, выходы элементов И четвертой группы соединены с первыми входами элементов ИЛИ первой группы", выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ второй группы, а вторые входы подключены к выходам элементов И шестой группы, выходы элементов И пятой группы соединены с вторыми входами блока сравнения и информационными входами выходного регистра, выходы которого соединеныс вторыми ахов дами элементов ИЛИ второй группы, входы которых подключены к выходу устройства.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок пере1117642ключения режимов содержит генератор, ра в "1", прямой выход которого сое" счетчик и триггер, причем выход динен с первым выходом блока, а ин" генератора соединен со счетным версный - с вторым, установочные вховходом счетчика, выход которого ды счетчика соединены с входами блосоединен с входом установки тригге- ка.30 Изобретение относится к цифровойвычислительной технике и может использоваться при построении цифровых вычислительных систем и автоматизированных систем управления.Известны резервированные системыкоторые содержат последовательно соединенные входной регистр, два параллельно Функционирующихпроцессораи блок анализа результатов обработки 1 и 2),15Недостатком указанных устройствявляется неполное использование функ.-.циональных .возможностей, что приводитк снижению производительности,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяцифровая вычислительная система, содержащая входной регистр, вход которого соединен с первым входом машины, два процессора, первый, выходкаждого из них соединен с однимиз двух первых входов блока выдачирезультатов обработки, выход которо:го соединен с выходом машины.В устройстве используются дваодинаковых процессора, которые работают синхронно и получают идентичные данные. Выходные данные двухпроцессоров непрерывно сравниваютсямежду собой. При несовпадении блокируется выдача результатов, и выраба- З 5тывается сигнал аварии Э .Однако устройство не обеспечивает необходимой производительностипри обработке входного потока ин:Формации, плотность которого пре 40вывает пропускную способность процессора.Целью изобретения является повышение суммарной производительностирезервируемых процессоров, 45Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащее .входной регистр и два резервируемых блока, причем информационные входы входного регистра соединены с информационными входами устройства,вход синхронизации входного регистра подключен к входу синхронизацииустройства, введены блок переключения режимов, триггер, шесть группэлементов И, две группы элементовИЛИ, два элемента ИЛИ, блок сравнения и выходной регистр, причем счет"ный вход триггера соединен с входомсинхронизации устройства, прямойвыход триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входамиэлементов И первой группы, выходыкоторых соединены с -входами первого резервируемого блока, инверсныйвыход триггера соединен с первымвходом второго элемента ИЛИ, выходкоторого соединен с первыми входамиэлементов И второй группы, выходыкоторых соединены с входами второгорезервируемого блока, выходы первогорезервируемого блока соединены спервыми входами элементов И третьейи четвертой групп, выходы элементовИ третьей группы йодключены к первым входам блока сравнения, выходкоторого подключен к входу синхронизации выходного регистра, выходывторого резервируемого блока подключены к первым входам элементов Ипятой и шестой групп, выходы входного регистра соединены с вторымивходами элементов И первой и второйгрупп, первый выход. блока переключения режимов соединен с вторымивходами первого и второго элементовИЛИ и элемент И третьей и пятой групп,управляющие входы устройства подключены к входам блока переключения.режимов, второй выход которого соединен с вторыми входами элементов Ичетвертой и шестой групп, выходыБлок 5 переключения режимов (фиг.2 содержит генератор 19, счетчик 20 и триггер 21Сущность изобретения заключает. - ся в том, что предлагается режим "контрольного счета" с помощью избыточного процессора проводить не постоянно, а в отдельные интервалы времени, в которые(согласно предварительным прогнозам) могут произойти отказы процессоров.Рещение одной задачи двумя одина-. ковыми процессорами повышает достоверность информации, выдаваемой на выход устройства. Но при этом постоянное использование одного 3 1 элементов И четвертой группы соединены с первыми входами элементов ИЛИ первой группы, выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ второй группы, а вторые входы подключены к выходам элементов И шестой группы, выходы элементов И пятой группы соединены с вторыми входами блока сравнения и информационны,ми входами выходного регистра, выходы которого соединены с вторыми вхо-. дами элементов ИЛИ второй группы, выходы которых подключены к выходу устройства.Блок переключения режимов содержит.генератор, счетчик и триггер, причем выход генератора соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом установки триггера в "1", прямой выход которого соединен с первым выходом блока, а инверсный - с вторым, установочные входы счетчика соединены с входами блока.На фиг. 1 представлена структура устройства для управления подключением резерва; на фиг. 2 - структура блока переключения режимов.Устройство (фиг. 1) содержит входной регистр 1, первый и второй резервируемые блоки (например, процессоры) 2 и Э соответственно, блок 4 выдачи результатов обработки, блок 5 переключения режимов, триггер 6 первый элемент ИЛИ 7, первую группу, элементов И 8, второй элемент ИЛИ 9, вторую группу элементов И 10, блок 4 содержит третью-шестую группы элементов И 11-14 соответственно, первую группу элементов ИЛИ 15, блок 16 сравнения, выходной регистр 17 и вторую группу элементов ИЛИ 18,117642о4.из процессоров в режиме "контрольного счета" снижает производительность всего устройства в целом.Моменты выхода из строя отдельных,процессоров не являются в "чистом"виде случайными, поэтому их можнопредсказывать (с той или иной вероятностью) Футем накопления и анализастатистических характеристик функцио" 1 О ниронания процессоров.Погрешности предсказания моментов отказа процессоров. зависят отточности математического описанияпроцесса хИ) (закона распределениямоментов отказов во времени) в интервале 1, 1 1 на основе сведений онем, имеющихся в интервале 11,31)Пусть процесс х(й) задан на ин тервале й е 1 и представлен ввиде 25 где ш(й) - математическое ожиданиепроцесса;(1) - неслучайные функциивремени;Ч - случайные коэффициенты, 30 некоррелированные междусобой.Представления в виде разложенияКарунена-Лоэва или канонического разложения В.С. Пугачева обладают рядомдостоинств. Указанные разложениясуществуют практически для любого. случайного процесса. Дискретностьпредставления процесса в виде (1)удббно для моделирования на .ЭВМ. Не коррелированность случайных коэффициентов Ч позволяет при их моделировании с незначительной погрешностьюиспользовать вместо многомерной плотности совместногб распределения про" 45 изведение одномерных плотностей.Задачу продления процесса х(с)в область й, С делят на дваэтапа: продление математическогоожидания процесса и совокупности 50 элементарных случайных функций 7 и( (С), задающих случайную частьпроцесса.Математическое ожидание процессах(й) - неслучайная функция времени, 55 поэтому задача продления ее налюбой заданный временной интервалне представляет трудностей. Еслиотсутствуют аналитические описа50 где Т(г) " среднее время выработки на отказ всего устрой, ния процесса, то используют методы теории приближения функции (например 1 использование интерполяционных полиномов для экстраполяции и метод наименьших квадратов). 5Кроме экстраполяции математического ожидания, необходимо продлить М координатных функций в область М 11. Так как координатные функции времени являются неслучайными и имеют смысл математического ожидания, методы их продления практически ничем не отличаются от задачи продления математического ожидания процесса.15По мере увеличения объема используемой статистической информации (т.е. увеличения времеии функционирования устройства) наблюдается тенденция к уменьшению ошибки экстра- б поляцииИспользование прогнозирования моментов появления отказов процессоров позволяет увеличить производительность устройства за счет организации режима"контрольного счета" только на протяжении небольших (относительно) интервалах времени, во время которых может произойти отказ одного из процессоров согласно прог нозу.Разработка и изготовление блока экстраполяции, позволяющего с высокой точностью прогнозировать моменты отказов процессоров, не всег- З 5 да целесообразны, так как сопряжены с определенными трудностями и затратами.Более предпочтительны два других способа решения задачи прогнозирова ния.В состав математического обеспечения устройства включается програм-, ма прогнозирования, которая на основе статистической информации (вводнмой 45 оператором), производит расчет времени, на протяжении которого устройство.может работать в режиме "индивидуального счета" (когда каждый процессор решает "свою" задачу).Оператор самостоятельно оценивает интервал времени работы устройства в режиме "индивидуального счета" Тц по выражениюТи (с) КОИ)Тсн (с)(2) 5 ства (среднее времямежду двумя соседнимиотказами устройствапо причине выхода любого из процессоров);К В (й) - коэффициент запаса,учитывающий разбросотдельных интерваловвремени между соседними отказамиотносительно Тс (С),Устройство работает следующимобразом.Через информационные входы устройства на информационные входы входного регистра 1 поступает информа"ционный код, подлежащий обработке.Входной регистр 1 предназначен дляхранения информационного кода до на"чала его обработки. С выхода входного регистра 1 информационный кодчерез первую группу элементов И,8и вторую группу элементов И 10 поступает на вход первого блока 2 ивторого блока 3.Первая и вторая группы элементовИ 8 и 10 предназначены для коммутации информационного кода в соответствии с режимом работы машины.С момента включения машины доокончания интервала Т блок 5 пере"Иключения режимов по своему первомувыходу выдает управляющий сигнал,соответствующий режиму "индивидуального счета". Этот сигнал не влияетна условия коммутации информацион-.ного кода с выхода входного регистра. Режим коммутации при этом обеспечивается состоянием триггера 6,на счетный вход которого поступаетсигнал с входа синхронизации устройства в момент записи в регистр 1 нового информационного кода. В соответствии с состоянием триггера 6 спервого н второго элементов ИЛИ напервые входы элементов первой и второй групп поступают сигналы, поочередно открывающие и закрывающиегруппы элементов И 8 и 10. Поэтомус информационного выхода входногорегистра 1 информационные коды поступают поочередно то на блок 2, тона блок 3.В момент окончания интервала Тяблок 5 переключения режимов по своему второму выходу выдает управляющий сигнал, соответствующий режиму1 О В режиме "индивидуального счетан по четвертому входу блока 4 науправляющие входы элементов И 12 и 5 14 четвертой и шестой групп с второго выхода блока 5 переключения режимов поступает сигнал, открывающий через вторые входы первого и второгоэлементов ИЛИ 7 и 9 поступает навходы элементов,И первой и второйгрупп, разрешая прохождение каждого информационного кода с выхода 5входного регистра 1 на каждый изблоков 2 и 3,Первый блок 2 (аналогично второйблок 3) предназначены для обработкиинформационных кодов, поступающихна вход процессора в соответствии срабочей программой обработки (алгоритмом обработки).После окончания обработки информационного .кода с первого выхода 15блока 2 или 3 на первый или второйвход блока 4 выдачи результатов обработки поступает код результатаобработки.Блок 4 выдачи результатов обработки предназначен для выдачи результатов обработки на выход устройствас выходов первого и второго блоков 2и/или 3 в режиме "индивидуальногосчета", сравнения кодов результата, 25полученных от первого и второгоблоков 2 и 3 в режиме "контрольногосчета". В последнем случае код одного из результатов выдается на выходмашины только в том случае, если оба ЗОкода (от первого и второго процессоров) совпадают, Если код результатаполученный от первого блока 2, отличается от кода результата, полученного от второго блока 3, .то код результата на выход машины не поступает,а на панели блока 4 выдачи результатов обработки загорается индикатор "Авария",Блок 5 переключения режимов предназначен для выработки управляющихсигналов, поступающих на вторые входы первого и второго элементов ИЛИ 7и 9 и на входы блока 4 выдачи ре-,зультатов обработки, в соответствии с режимом функционирования машины,Код времени работы в режиме "индивидуального счета" задается оператором (или блоком экстраполяции) повторому входу машины. 50Блок 4 выдачи результатов обработки работает следующим образом. элементы И четвертой и шестой групп (элементы И 1 и 13 третьей и пятой групп закрыты), При этом коды результатов обработки без сравнения через первый и второй входы блока элементы И 12 и 14 четвертой и шестой групп поступают на первый и второй входы элементов ИЛИ 15. С их выходов коды результатов через первые входы элементов ИЛИ 18 поступают на выход машины.В режиме "контрольного счета по четвертому входу .блока 4 на управляющие входы элементов И 12 И 14 поступает сигнал, закрывающий их. По третьему входу блока 4 на управляющие входы элементов И 11 и 13 поступает сигнал, открывающий эти элементы. При этом коды результатов обработки через первый и второй входы блока 4 поступают на первый и второй входы блока 16 сравнения. Одновременно с второго входа блока 4 код результата от второго процессора поступает на входы выходного регистра 17, Если коды результатов совпадают, то. на выходе блока 16 сравнения появляется сигнал, поступающий на вход синхронизации выходного регистра 17, При этом код результата, хранящийся в выходном регистре 17, через вторые входы элементов ИЛИ 18 поступает на выходы устройства. Если коды результатов отличаются один от другого, то на выходе блока 16 сравнения сигнал не появляется, и код результата с выхода выходного регистра 17 на выход блока 4 и машины не поступает.Блок 5 переключения режимов работает следующим образом.С выхода генератора 19 на счетный вход счетчика 20 поступают импульсы опорной частоты, Счетчик 20 работает в реверсивном режиме. Оператор устанавливает тумблеры на панели блока 5 переключения режимов в соответствии с кодом, определяющим интервал времени работы машины в режиме "индивидуального. счета". В момент начала работы машины триггер 21 находится в состоянии 0. При обнулении счетчика 2, на его выходе появляется сигнал, поступающий на вход триггера 21 и устанавливающий его в состояние "1". При переходе из одного состояния в другое выходные сигналы, поступающие с инверсного .и прямого выходов триггера 21 на пер1117642 10 машины,ВНИИПИ Тираж 698 аказ 7221/33одаисное вый и второй выходы соответственно блока 5 переключения режимов меняют свои полярности, чем и определяются условия коммутации В предлагаемом устройстве повышаетс я производительность, определяемая повышением эффективности Филиал ППП "Патент",,г. Ужгород, ул. Проектн использования отдельных процессоров.Если время наработки на отказвсей машины изменяется, например, от 5 100 до 300 ч, то по крайней мере100 ч (после любого из отказов) до очередного отказа одного из процессоров может работать в режиме "индивидуального счета