Трехканальная резервированная вычислительная система

(19) ( 1) О/00 С Об Г 15 1 4(5 Н ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ИЯ прерывания вычислительного устройства, входы контрольного регистраподключены к выходам элементов И соответственно, пе соединены с выхода блоков анализа, по входами к первому регистра номера ка дами - к выходам п блоков сравнения, торьгх соединены со дключенных первым и второму выходам нала, вторыми вхо ервого и второго первые входы коответственно с пе вым входом первого и второго мажоритарных элементов, с информационным выходом вычислительного устройства, и выходом внешнего устройствасоответственно в своем канале, вторые и третьи входы первого мажоритарного элемента соединены с информационными выходами вычислительныхустройств двух других каналов, а вторые и третьи входы второго мажоритарного элемента соединены с выходами внешних устройств двух других каналов, третьи входы блокаанализа подключены к первым выводамсвязи с другими каналами, а вторыевыходы блока анализа - к вторым выводам связи с другими каналами,о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью расширения функциональныхвозможностей за счет дополнительного обеспечения работы устройствадополнительно в двух режимах, вустройство для диагностическогоконтроля каждого канала введены четыре мультиплексора, четвертый элемент ИЛИ и два элемента НЕ, входыкоторых соединены с выходом первогои третьего элементов СПИ соответственно, выход первого элемента НЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙКОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ(56) 1. Высоконадежная вычислительная система на основе трехсимметричных вычислительных машин.ЭЧИ, сер. ВТ, 1979, )( 27, с. 8-13.2. Авторское свидетельство СССРФ 949864, кл. Н 05 К 10/00,С 06 Р 15/16, 1980 (прототип).3. Авторское свидетельство СССРФ 980098, кл, С 06 Г 15/00, 1980.4. Авторское свидетельство СССР(54)(57) ТРЕХКАНАЛЬНАЯ РЕЗЕРВИРОВАННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая в каждом канале внешнее устройство и вычислительное устройство,обменные входы-выходы которого соединены с обменными входами-выхода -ми вычислительных устройств двухдругих каналов, устройство длядиагностического контроля, содержащее два блока сравнения, два мажоритарных элемента, четыре блока анализа, регистр номера канала, четыреэлемента И, три элемента ИЛИ и контрольный регистр, последовательныйвыход которого соединен со входомдля последовательной передачи инфор-.мации вычислительного устройства,выходы первого и второго разрядовчерез первый элемент ИЛИ - с первьмвходом второго элемента ИЛИ, выходытретьего и четвертого разрядовчерез третий элемент ИЛИ - со вторыми входами второго элемента ИЛИ,выход которого соединен со входом рвые входы которых ми соответствующих1156274 соединен с вторыми входами первогои второго элементов И, выход второго элемента НЕ - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, входы четвертаго элемента ИЛИподключены к управляющим выходамвычислительного устройства и к управляющим входам первого и второгомультиплексоров, а выход - к управляющим входам третьего и четвертогомультиплексоров, выходы которыхсоединены с вторыми входами первогои второго блоков сравнения соответИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано нри проектировании высоконадежных и высокопроизводительных вычислительных систем и систем диагностики.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей системы за счет дополнительного введения дуплексного режима работы с резер вом в виде третьего канала и режима повышенной производительности, когда все три канала работают независимо один от другого, каждый по своей программе. 5На чертеже приведена блок-схема трехканальной резервированной вычислительной системы.Система содержит вычислительные устройства 1 (выполненные, напри мер, ло3, которое описывает микропрограммный процессор, содержащий ПЗУ команд операционной системы, операционный блок, ОЗУ для хранения программ пользователей,ПЗУ 25 для хранения микрокоманд и блок микропрограммного управления),связанные между собой обменными входами- выходами, внешние устройства 2 (в качестве внешних устройств можно З 0 использовать любые удовлетворяющие по своим параметрам устройства для сопряжения и обмена информацией между вроцессором и устройствами ввода-вь 1 вода информации, в частнос" ти, например, выполненное по Г 41 входы которых соединены с информационными входами устройств 3 диагственно с входом внешнего устройства,и с первым входом вычислительногоустройства, информационные входыпервого и второго мультиплексоровподключены к информационным входамсоответственно первого и второгомажоритарных элементов, а выходы - соответственно к вторым входамтретьего и четвертого мультиплексоров, третьи входы которых подключены к выходам соответственнопервого и второго мультиплексоров,ностического контроля, каждое иэкоторых содержит первый и второймажоритарные элементы 4, входы которых соединены с информационнымивходами устройства 3 и входами первых и вторых мультиплексоров 5,управляющие входы которых соединеныс управляющими входами устройства 3и входами элемента ИЛИ 6, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого мультиплексоров 7, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков 8 сравнения и первык ивторым выходом устройства соответственно, выходы блоков 8 соединеныс управляющими входами соответствую-,щих блоков 9 анализа, а входы ссоответствующими выходами регистра10 номера канала, причем каждыйблок 9 анализа содержит последовательно соединенные элементы И 11и элемент ИЛИ 12, выходы которыхчерез элементы И 13 соединены ссоответствующими входами контрольного регистра 14, выходы которогосоединены с входами соответствующих .элементов ИЛИ 15, выходы которыхсоединены через соответствующие элементы НЕ 16 с вторыми входами элементов И 13 и с входами элемента ИЛИ 17, выход которого соединенс выходом прерывания устройства,информационные входы 18-20, связанныес соответствующими вычислительнымиустройствами 1, первый выход 21,выход 22 для последовательной передачи информации, выход 23 прерывания,20 25 35 40 45 50 информационные входы 24-2 б, связанные с соответствующими внешними устройствами, второй выход 27, вь- ход 28 и вход 29 связи, управляющие входы 30.Функциональное назначение входов 18-20 и выхода 27 состоит в передач от вычислительного к внешнему устройству информации через мультиплексоры либо через мажоритарный элемент и мультиплексор и восстановление ее в случае искажения в одном канале с помощью мажоритар,ного элемента. Аналогично и функциональное назначение входов 24-26 и выхода 21, с той лишь разницей, что информация передается от внешнего устройства к вычислительному устройству. По выходам связи 27 и 28 в каждое устройство диагностического контроля блоков 9 анализа поступает информация о состоянии . (исправности или неисравности) каналов системы, что позволяет однозначно фиксировать номер неисправного канала во всех каналах системы при работе в режиме трехканального резервирования и фиксировать неисправность одного из каналов при работе в дуплексном режиме. По управляющим входам 30 в устройство диагностического контроля каждого канала на управляющие входы мультиплексоров поступает двухраэрядный код задания режима работы системы, соответствующий одному из трех выполняемых режимов. функциональное назначение связей между вычислительными устройствами 1 состоит в обеспечении возможности восстановления сбившегося вычислителя по информации из исправного канала и изменения структуры системы. Вычислительная система работает в трех режимах: в режиме трехканаль. ного резервирования, когда все три канала работают синхронно и параллельно по одной общей программе; в дуплексном режиме, при этом любые два канала работают параллельно и синхронно, а третий канал представляет резерв, позволяющий сохранить дуплексный режим при реконфигурации системы из-за отказа одного из каналов; в режиме повышенной производительности, когда все три канала 274 4работают независимо один от другого,каждый по своей программе,Режимы работы системы задаютсяустановлением на двухразрядных выходах задания режима вычислительныхустройств соответствующего кода.Трехканальному режиму работы соответствует код - 00, дуплексному01 и 10 и независимому режимукод - 11.Рассматривают работу системы вовсех трех режимах.В исходном состоянии все контрольные регистры 14 установленыв нулевое состояние, а в регистры10 номера канала записаны соответствующие коды.В режиме трехканального резервирования система работает аналогично известной.Информация, выдаваемая вычислительными устройствами 1 (внешнимиустройствами 2), поступает на мажоритарные элементы 4. Код 00, поступающий с выходом задания режимавычислительчых устройств 1 на управляющие входы первых и вторыхмультиплексоров 5, блокирует выдачуинформации с их выходов, а ноль навыходе элемента ПЛИ б подается науправляющие входы третьих и четвертых мультиплексоров 7 и обеспечивает тем самым прохождение информации с выходов мажоритарных элементов 4 на входы соответствующихвнешних (вычислительных) устройстви блоков 8 сравнения, где она сравнивается с информацией, поступающейиз вычислительного (внешнего) устройства данного канала. При несравнении сигналы с блоков 8 со всехустройств 3 поступают на входысоответствующих блоков 9 анализа.Код номера канала иэ регистра 10через соответствующие открытыеэлементы И 11 и элементы ИЛИ 12 внеисправном канале и через соответствующие элементы ИЛИ 12 в исправных каналах поступает на входысоотзетствующих элементов И 13. Через открытые элементы И 13код номера отказавшего канала вычислительного устройстьа 1 (внешнегоустройства 2) записывается в соот ветствующие разряды регистров 14всех каналов. Причем записанныйпервым по времени код вычислительного устройства (внешнего устрой 1156274ства) сигналом с соответствующего элемента ИЛИ 15, инвертированного соответствующим элементом НЕ 16, блокирует запись кодов внешнего (вычислительного) устройства, запрещая прохождение сигналов с блоков 9 через соответствующие элементы И 13. Это позволяет определить первый по времени блок системы, выдавший искаженную информацию, что улучшает контролепригодность системы.Сигналы с выходов элементов ИЛИ 15 объединяются на элементы ИЛИ 17 и поступают на вход прерывания вычислительного устройства,сигнализируя о наличии в системе несравнения, По этому сигналу вычислительное устройство 1 запрашивает регистр 14 и по контрольному выводу считывает его содержимое. Это позволяет в самой системе иметь оперативную информацию о ее состоянии, а значит принимать меры для восстановления отказавшего блока системы или изменения структуры системь 1 путем задания соответствующего режима работы.После считывания устройства 3 устанавливаются в исходное состояние.Рассматривают работу вычислительной системы в дуплексном режиме,В дуплексную систему можно объединять любые два канала из имеющихся трех. Допустим для определенности, что первый и второй канал объединены в дуплексную систему, а третий канал находится в резерве, Сигналы управления с выходов задания режима вычислительного устройства первого кацала, поступая на входы мультиплексоров 5 и 7, обеспечивают прохождение информации с выходов вычислительных устройств 1 (внешних устройств 2) второго канала на входы внешних устройств 2 (вычислительцых устройств 1) и блоки 8 сравнения первого канала. Аналогично сигналы управления с выходов задания режима вычислительного устройства 1 второго канала обеспечивают прохождение информации с вы - ходов вычислительных устройств (внещних устройств) первого канала на входы внешних устройств (вычислительных устройств) и блоки 8 сравнения второго канала. Таким образом, вычислительное устройство 1 первого канала обме 5 10 15 20 25 30 нивается информацией с внешним устройствомвторого канала, а вычислительное устройство 1 второго канала - с внешним устройством 2 первого канала. Первые блоки 8 сравнения обоих каналов сравнивают информацию, поступающую с информационных выходов вычислительцых устройств первого и второго каналов, а вторые блоки 8 обоих каналов - инФормацию, поступающую с выходов внешних устройств первого и второго каналов; При несравнении в соответствующих разрядах контрольного регистра 14 всех трех каналов запишется код, равный логической сумме номеров несраннившихся каналов. Дальнейшая обработка прерывания аналогична описанной для трехканальной системы.В режиме повышенной производительности вычислительная система функционирует следующим образом.Код задания режима, поступающий в каждом канале ца управляющие входы мультиплексоров 5 и через элемент ИЛИ 6 - на управляющие входы мультиплексоров 7, обеспечива" ет подключение информационного выхода вычислительного устройства 1 (вцешцего устройства 2) своего канала ко входу вцещнего устройства 2 (вычислительного устройства 1) этого же канала. Таким образом, все три канала работают параллельно и независимо друг от друга. Независимость работы каналов обеспечивается тем, что на оба входа блоков 8 сравнения в каждом канале подается информация с вычислительного (вцешнего) устройства только данного канала, что не приводит к появлению сигнала несравнеция ца выходах блоков 8 сравнения с последующим прерывацием работы системы. Введение в устройства диагностического контроля каждого канала трехканальной резервированной вычислительной системы четырех мультиплексоров и элемента ИЛИ позволяет проводить коммутацию информационных входов устройств диагностики и выходов мажоритарных элементов, что обеспечивает гибкую реконфигурацию системы и возможность фуцкционирования вычислительной системы, крометрехканального, еще в двух режимах:дуплекс;,ом режиме и в режиме повншенной производительности, при котором производится динамический разменнадежности на производительность и56274 8общая производительность системывозрастает в три раза.Все это расширяет область применения и функциональные возможностисистемы при решении различных вычислительных задач.