Устройство для реконфигурации резервируемых блоков

174815 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК цю 6 05 К 10 00 МИТЕТОТКР ЫТИ) " в111 СУДАРСТВЕ ННЫ ЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ГКНТ СССРИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОПИС ИДЕТЕЛЬСТВУр"ВТ ОМУ Изобретение относится к цифровой вы- . ка соедйнен с первым входом первого элечислительной технике и автоматике и может . мента сравнения, выход которого соединен быть использовано при йостроении высоко- с первым управляющим входом коммутатонадежйых устройств на основе Однотипныхра; выход которого является выходом данрезервируемых блоков. .: ":, ных устройства, выход . второгоИзвестно устройство для контроля вы- резервируемого блока соединен с первым числительных-машин, содержа 4 ее два ре- входом второго элемента сравнения, выход зервируемьгх блока (машины), элемент: которото соединен с вторым управляющим сравнения, триггер, коммутатор,- элементывходом коммутатора, выход третьего резер- (Л И, ИЛИ. .::. вируемого блока соединен с вторым входом (ЯНедостатком указанного устройства яв- первого элемента сравнения и первым инляется низкая надежность, обусловленнаяформационным входом коммутатора, выход наличием лишь двух резервируемых блоков четвертого резервируемого блока соединен и, как следствие, невозможность обеспече-с вторым входом второго элемента сравнения работоспособности при двух отказах. ния и вторым информационным входом ком-Наиболее близким к изобретению явля- мутатора.ется устройство, содержащее первый-чет- - . Недостатком указанного устройства яввертый резервируемые блоки, первый и ляетсянизкая надежность, Этотнедостаток второй элементы сравнения, коммутатор, обусловлен тем, что неисправность двух репричем выход первого резервируемого бло- эервируемых блоков, выходы которых конт(21) 4827604/24(56) Авторское свидетельство СССРМ 1390612, кл. О 06 Р 11/18, 1986,Каган Б.М, и Мкртунян И.Б, Основы эксплуатации ЭВМ, М,.: Энергоатомиздат,1988, с. 118, рис. 4.17; с. 160-162, рис, 5.30.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕКОНФИГУРАЦИИ РЕЗЕРВИРУЕМЫХ БЛОКОВ (57) Изобретение относитсяк цифровой вычислительной техникеи автоматйке и может бйть использовано при построении высоконадежных устройств на основе однотипных резервируемых блоков. Целью изобретения является повышенйе надежности функционирования устройства, Устройство содержит первый-четвертый резервируемые блоки, коммутатор данных, регистр данных, первую-шестую схемы сравнения. первый- четвертый счетчики сбоев, элемент И, коммутатор сигналов отказа, 3 ил,ролируются различными схемами сравнения, приводит к отказу устройства в целом,так как отсутствует возможность поиска ивыборадругой. двухканальной работоспособной конфигурации, составленной из оставшихся исправных резервируемыхблоков.Другим недостатком указанного устройства является низкая достоверность выдаваемой информации (низкаядостоверность контроля), Так, если один изблоков, контролируемых одной схемойсравненйя отказал, то на выходе схемысрэвнения появится нуль, который блокирует соответствующий вход коммутатора. Однако, если в процессе дальнейшегофункционирования откажет и второй резервированный блок, выход которого соединенсдругим входом того же.элемента сравнения, и информация на выходах зтйх блоковсовпадает (либо будет совпадать периодически), то в коммутаторе произойдет смешивание рабочей и ложной информаций, чтоприведет к выдаче на вьход устройства неверной выходной последовательности.Цельюизобретения является повышение надежности функционирования устрой ства,Сущность изобретения состоит в повышении надежности функционирования устройства путем обеспечения сохраненияработоспособной конфигурации резервируемых блоков при любых двух отказавших довозникновения отказа в третьем из четырехблоков; обеспечения сохранения работо.способности устройства при одновременном отказе любых двух резервируемыхблоков в случае несовпадения данных на ихвыходах; блокирования выходов элементовсравнения, осуществляющих контроль резервируемых блоков, которые признаны отказавшйми, .Изобретение реализуется путем введения следующих элементов и связей.Введение регистра данных и обусловленных им связей необходимо для исключения попадания на выход данных устройстваложной информации, которая появляется навыходе коммутатора с момента отказа одного из резервируемых блоков до моментаблокирования соответствующего информационного входа коммутатора,Введение третьего - шестого элементовсравнения и обусловленных ими связей необходимо для обеспечения попарного контроля выходов резервируемых блоков,Ведение первого-четвертого счетчиковсбоев, первого-шестого элементов ИЛИ иобусловленнь 1 х ими связей необходимо дляобеспечения блокирования выходов соответствующих элементов сравнения при отказе резервируемых блоков,Введение первого-четвертого элементов И и обусловленных ими связейнеобхо 5 димо для определения отказавшегорезервируемого блока и блокирования приэтом соответствующего информационноговхода коммутатора.На фиг. 1 представлена функциональ 10. ная схема устройства для реконфигурациирезервируемых блоков; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства; на фиг. 3- вариант реализации блока синхронизацииустройства.15 На фиг. 1 использованы следующиеобозначения, 1 - 4 - первый - четвертый резервируемые блоки, 5 - коммутатор данных,6 - регистр данных, 7-12 - первый-шестойэлементы сравнения, 13-16 - первый - чет 20 вертый счетчики сбоев, 17-22 - первый-шестой элементы ИЛИ, 23 - 27 - первый-пятыйэлементы И, 28 - выход данных устройства,29 - выход отказа устройства, 30, 31 - первый и второй входы синхронизации устрой 25 ства.Первый 1 - четвертый 4 резервируемыеблоки предназйачены для синхронной выдачи требуемых данных по тактовым импульсам, поступающих с первого входа 3030 синхронизации устройства, В случае исправности блоков данные на их выходахидентичны,Коммутатор данных 5 предназначен длякоммутации на О-вход регистра 6 выходов35 первого 1 - третьего 3 резервируемых блоков в случае исправности последних и блокирования соответствующего входа в случаеотказа этих блоков,Регистр данйых 6 предназначен для40 временного хранения выдаваемых устройством данных,Первый 7 - шестой 12 элементы сравнения предназначены для попарного сравнения данных на выходах соответствующих45 резервируемых блоков, а именно: первый 7-для сравнения выходов первого 1 и второ. го 2 резервируемых блоков, второй 8 - пер.вого 1 и третьего 3, третий 9 - первого 1 ичетвертого 4, четвертый 10 - второго 2 и50 третьего 3, пятый 11 - второго 2 и четвертого4, шестой 12 - третьего 3 и четвертого 4,Первый 13 - четвертый 16 счетчики сбо- ев предназначены для фиксации факта отказа первого 1 - четвертого 4 резервируемых55 блоков соответственно,Первый 17 - :шестой 22 элементы ИЛИпредназначены для блокирования выходовпервого 7 - шестого 12 элементов сравнения соответственно,Первый 23 - четвертый 26 элементы И предназначены для определения состояния исправности (неисправности) первого 1 - четвертого 4 резервируемых блоков соответственно,Первый 17 -шестой 22 элементы ИЛИ и первый 23 - четвертый 26 элементы И образуют коммутатор сигналов отказа с соответствующими связями,Пятый элемент И 27 предназначен для определения состояния, при котором три и более резервируемых блока признаны отказавшими, т.е, этот элемент выдает сигнал о том, что далее устройство выдавать достоверные данные не может, на выходе регистра б при этом должны быть одни нули,На фиг. 3 использованы следующие обозначения: 32 - генератор тактовых импульсов, 33 - счетчик с коэффициентом пересчета Н. 34 -элемент задержки, остальные обозначения соответствуют обозначениям фиг. 1.Блок синхронизации, пример реализации которого изображен на фиг, 3, должен формировать две импульсные последова- тельности(фиг, 2), подаваемые на первый 30 и второй 31 входы синхронизации устройства,Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии все резервируемые блоки исправны, и, допустим, на их выходах находятся одни нули, все счетчики сбоев 13-16 нЪходятся в нулевом состоянии, в регистре данных б также записаны одни нули. Так как данные на выходах всех блоков 1-4 совпадают, то на выходах, всех шести 7-12 элементов сравнения будут ну.- ли, следовательно, на все входы всех элементов ИЛИ поступают одни нули; на выходах первого 23 - четвертого 26 элементов И также будут нули, Все входы коммутатора данных 5 открыты, Данные (нули) с выходов первого 1 - третьего 3 блоков, пройдя поразрядное логическое сложение, которое не может их исказить, так как все они одинаковы, поступают на информационный вход регистра б, в который будут записаны по заднему фронту первого тактового импульса, поступившего с первого 30 входа синхронизации устройства. Но так как в регистре данных 6 были записаны одни нули, изменение его состояния не происходит(фиг, 2), Па заднему фронту этого не тактового импульса резервируемые блоки 1-4 выдадут данные, отличные от нулевых, и если все они продолжают находиться в исправном состоянии, то изменений не произойдет, и эти данные по заднему фронту очередного тактового импульса, поступив И. Эта единица, поступив на первый инверсный управляющий вход коммутатора дан ных 5, блокирует соответствующийинформационный вход, к которому подклю 30 40 блок, данные на выходе которого за период .50 следования импульсов (П 2) со второго входа 31 синхронизации устройства не совпали не 10 15 шего с первого входа 30 синхронизации устройства, запишутся в регистр данных б (фиг. 2), Далее устройство работает эналогично до тех пор, пока в одном из блоков не произошелотказ, Допустим, отказал первый блок 1. Тогда данные на его выходе будут отличны от данных на выходах всех остальных резервируемых блоков 2-4. Следовательно, на инверсных выходах первого 7, второго 8 и третьего 9 элементов сравнения появятся единицы, которые, пройдя через первый 17 - третий 19 элементы ИЛИ, поступят на соответствующие входы элементов И 23-26 (фиг. 1). Однако единицы на всех трех входах появятся только у"первого элемента И 23, что приведет к появлению единицы на выходе только этого элемента чен выход первого резервируемого блока 1, исключая сложение ложйых данных первого блока 1 с данйыми двух других исправных блоков 2 и 3. Кроме того, эта единица поступает. нэ прямой Ч-вход первого счетчика сбоев, разрешая работу последнего. По очередному тактовому импульсу, поступающему со входа 30 сйнхронизация устройства на вход "+1" счетчикасбоев, последний перейдет в очеденое состояние В таком состояйии устройство будет находиться до тех пор, пока на вход "+1".счетчика сбоев не поступит 2 импульсов до прихода очередного импульса со второгО 31 входа синхронизации, либо пока не восста- новится отказавший блок(т.ев нем произошел сбой), при этом единица на выходе элемента И 23 исчезнет.Именно для того, чтобы устранить влияние сбоев, возникающих в резервируемых блоках на принятие решения о том, отказал данный блок или нет, и проводится периодическое обнуление счетчиков сбоев с частотой в Н раз меньшей, чем частота (11) тактовых импульсов, поступающих с первого входа 30 синхронизации устройства (фиг, 2). Считаем, что отказавйим признается тот менее чем в 2" тактах работы устройства, Причем П 2 = Н/1,Тогда за время П 2 счетчик сбоев соответствующего резервируемого блока (допус.им, первого, фиг, 2) "успеет" перейти в состояние 2", при котором на выходе его к-того разряда появится единица, Эта единица, поступая на инверсные й и Ч-входы этого же счетчика сбоев, исключает возможность дальнейшего изменения его состояния, Кроме того, она поступает на входы соответствующих элементов ИЛИ, блокируя влияниесоответствующих элементов сравнения. Так, если отказавшим признан первый блок 1, то единица с выхода счетчика сбоев 13 поступает на входы первого 17 - третьего 19 элементов ИЛИ, как бы "подтверждая" отказ данного блока, Прй отказе второго блока 2 единица поступает с выхода счетчика сбоев 14 на входы первого 17, четвертого и пятого 21 элементов ИЛИ. При . отказе третьего 3 - на входы второго 18, четвертого 20 и шестого 22, а при отказе четверого 4- на входы третьего 19, пятого 21 и шестого 22 элементов ИЛИ.Предлагаемое устройство в отличие от прототипа дает возможность парировать одновременно возникшие отказы в любых двух блоках при условии, что данные на выходах отказавших блоков не совпадают, Допустим, отказали первый 1 и четвертый 4 резервируемые блоки, тогда на выходах всех элементов сравнения кроме 10 появятся единицы, что приведет к появлению единиц на выходах первого 23 и четвертого 26 элементов И, Следовательно, второй и третий выходы коммутатора данных 5 будут открыты, и на выход его будут поступать данные с исправных блоков,Отказ любых трех резервируемых блоков приводит к появлению единиц на выходах всех элементов ИЛИ, а значит, и выходах первого 23 - четвертого 26 элементов И, Это приведет к блокированию всех входов коммутатора данных 6, после чего на выход 28 данных устройства будут выдаваться одни нули, а также к появлению единицы на выходе пятого. элемента И 27, которая, поступая на выход 29 отказа устройства, свидетельствует о наличии трех отказавших блоков.Формула изобретения Устройство для реконфигурации резервируемых блоков, содержащее первый - четвертый резервируемые блоки, первую и вторую схемы сравнения, коммутатор данных и элемент И, первый вход синхронизации устройства соединен с синхровходамипервого-четвертого резервируемых блоков, выходы первого в третье резервируемых блоков подключены к соответствующим информационным входам коммутатора даннцх, выход первого резервируемого блока соединен с первым входом первой схемы сравнения, второй вход которой подключен к выходу второго резервируемого блока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности функционирования устройства, в него введены третья-шестая схемы сравнения, коммутатор сигналов отказа, регистр данных, первый-четвертый счетчики сбоев,5 10 выход коммутатора данных соединен с информационным входом регистра данных,входуправления записью которого подключен к первому входу синхронизации устройства, а выход регистра данных является информационным выходом устройства, вы 20 ход первого резервируемого блока соединен с первыми входами второй и третьей схем сравнения, вторые входы которых подключены соответственно к выходам третьего и четвертого резервируемых блоков, первым входам четвертой и пятой схем сравнения, к первому и второму входам шестой схемы сравнения, выход второго резервируемого блока соединен с вторыми входами четвертой и пятой схем сравнения, выходы которых, а также выходы первой- третьей и шестой схем сравнения подключены к соответствующим информационным входам коммутатора сигналов отказа, первый - четвертый вь 1 ходы которого соединены соответственно с управляющими входами 30 35 разрешения счета первого-четвертого счетчиков сбоев, счетные входы которых под. ключены к первому входу синхронизацииустройства, второй вход синхронизации ко торого соединен с входами установки в "0"первого-четвертого счетчиков сбоев, выходы старшего разряда каждого из которых подключены к собственным входам блокировки и соответствующим управляющим 45 входам коммутатора сигналов отказа, первый - третий выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами коммутатора данных и первым - третьим входами элемента И, выход которого явля ется выходом сигнала отказа устройства,1748155 Редактор Н.Швыдка А Осауленко а, 101 произаодстаанно-издательские комбинат "Патент", г. укггород, ул. Г Составитель В,ЛитвиненТехред М,Моргентал Заказ 2506 Тираж По ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям 113035, Москва, Ж, Раушская насноеткрытиям при ГКНТ СССР