Устройство для блокировки и перезапуска эвм при сбоях питания

ОП ИСАНИЕИ ЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ: СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 1993267 Союз Советсиик(51)М. Кл, С 06 Р 11/22 с присоединением заявкиГееударстееклый комитет СССР(23) Приоритет Опубликовано 30,01,83. Бюллетень.4 Дата опубликования описания 30.01,83пв делам изобретений и открытий,(54) УСТРОЙСТВО ДЬЯ БЛОКИРОВКИ И ПЕРЕЗАПУСКА ЭВИ ПРИ СБОЯХ ПИТАНИЯ1Изобретение относится к цифровой вычислительнбй технике:н может быть использовано в электронных вычислительных машинах (ЭВИ) с повышенными требованиями к помехоустойчивости. 5Известно устройство для блокировки информации в ЭВМ при включении и вы-,. ключении электропитания, содержащее триггер,блоки контроли, входы которых подключены к входам устройства, а вы в ходы через элемент И соединены с вхсьдом блока автопуска и блока аварийного выключения, Установка триггера проис водится при переходе к подпрограмме прерывания при получении предупреждаю-. щего .сигнала, а его сброс осушествлящ:-. ся по окончании работы прерывающей программы, что обеспечивает работу устройства при кратковременном исчеэновении питФошего напряжения 13,Недостатком устройства является ог- раниченная область применения из-за н возможности его использования в . . вычислительных системах с магистраль 2ной структурой связей между отдельны ми машинами, каждая из которых имеет автономный блок питания.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для блокировки и перезапуска ЭВМ при сбоях питания, со держащее выпрямитель, выход. которого соединен с входом блока дискриминации, выходы которого соединены с входами двух формирователей, выходы которых являются выходами устройства, причем блок дискриминации содержит генератор импульсов, выход которого соединен с 3 входом первого счетчика, выход которого соединен с первым входом установки нуля первого триггера, выход которого является первым выходом блока дискриминации. Устройство также содержит два операционных усилителя, стабилитрон, интегрирующие и дифференцирующие резисторно-емкостные цепи.Принцип действия устройства состоит 1 в следующем. При пропадании сетевого питания напряжение на выходе выпрями 993267теля монотонно спадает за счет разрядаконденсатора фильтра, При этом последовательно срабатывают два дискриминатора уровня 1 в результате чего в двеинтерфейсные линии ЭВМ последовательно выдаются сигналы предупрежденияоб аварии питания. В течение этоговремени источник питания ЭВМ все ещеобеспечивает поддержание нужных номиналов питающих напряжений с заданной 1 Оточностью за счет накопленной ранееэнергии, поэтому сигналы на указанныхинтерфейсных линиях успевают обрабатываться процессором. При восстановлениисетевого питания сигналы снимаются,15обеспечивая автоматический перезапускЭВМ 2,Недостатком известного устройстваявляется низкая надежность из-за использования аналоговых элементов. 2 ОЦель изобретения - повышение надежности работы устройства.Указанная цель достигается тем, чтов устройство для блокировки и перезапуска ЭВМ при сбоях питания, содержащее выпрямитель, вход которого соединен с управляющим входом устройства,два выходных усилителя, выходы которыхявляются соответственно первым и вторым выкодамИ устройства, блок дискри- ЗОминации, включающий генератор импуль. сов, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, и первыйтриггер, ециничный выход которого соединен с входом первого выходного усилителя, в блок дискриминации введеныформирователь импульса, второй счетчик, дешифратор, второй триггер и элемент И, причем вход формирователя импульса соединен с выХодом выпрямителя, 4 Оа выход - с входом установки нуля пер вого счетчика и со счетным входом втсьрого счетчика, выход генератора импульсов соединен с управляющим входом.дешифратора, выход первого счетчикасоединен с информационным входом дешифратора, первый, и второй выходы которого соответственно соединены с первы. ми входами установки нуля первого ивторого триггеров, вторые входы уста 50новки нуля которых соединены с входомосновного питания устройства, с первым.входом элемента И, с шиной питания.формирователя импульса, генератора импульсов, первого счетчика и дешифрато 55ра, нулевой выход первого триггера соединен с вторым входом элемента И, выход,которого соединен с входом установкинуля второго счетчика, выход .которого соединен с входами установки единицы первого и второго триггеров, шины пи - тания второго счетчика, первого и второго триггеров и элемента И подключены к входу резервного питания .устройства, выход второго триггера соединен с входом второго выходного усилителя,На фиг. 1 представлена блок-схема системы питания ЭВМ, поясняющая назначение предлагаемого устройства; на,фиг. 2 - блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 3 - принципиальная схемв выходного усилителя.Устройство 1 (фиг, 1) предназначенодля защиты информации от искажений привыключении и включении питающего пьременного напряжения, например 220 В,50 Гц, на входе 2 блока 3 питания,выходы 4 которого соединены с входамипитания функциональных блоков 5, объединенных между собой группой однонаправленных и двунаправленных шин 6(магистралью), предназначенных для передачи адресной, числовой, командной иуправляющей информации. В систему питания ЭВМ входит также резервный источник 7 питания (например, батарея),подключенный через элемент развязки(диод) 8 к одному из выходов блока 3питания и к шине 9 резервированногопитания, входу резервного питания устройства 1 и к одному из входов одногоиз функциональных блоков 5, например коперативному запоминающему устройствустатического типа на К-МОП элементахОдин из выходов 4 блока 3 питания соединен шиной 10 с входом основногопитания устройства 1. Переменное напряжение невысокой амплитуды (снимаемое, например, с вторичной обмотки силового трансформатора блока 3 и равноенапример, +8 В) передается по шине 11на управляющий вход устройства 1. Выход 12 устройства подключен к входамфункциональных модулей 5, по крайней .мере, к тем из них, которые должныспасти информацию о своем текущемсостоянии при получении предупреждающего сигнала об аварии питания, Выход13 подключен к входам блокировки всехфункциональных модулей 5 и предназначен для передачи сигнала блокировки(запрета работы). В состав ряда функциональных модулей 5 могут входитьпроцессоры, блоки памяти, контролерыустройств- ввода-вывода, адаптеры, магистралей и т.п,резисторов 39. При наличии высоких по."2тенциалов на шинах 12 и 13 функционадьные блоки 5 обмениваются информациейпо магистрали 6 согласно алгоритму работы ЭВМ,зом. Синусоидальный сигнал на шине11, проходя через однополупериодныйвыпрямитель 14 и одновибратор 23, периодически сбрасывает счетчик 25, врезультате чего он не успевает накопить код, который опознается дешифратором 27, Частота генератора 24 определяет точность контролируемых временных интервалов и выбирается значительно большей, чем частоте сети (например 10 кГц), Стробирование дешифратора 27 производится нулевым сигналом с генератора 24, а переключение счетчика - единичным сигналом, это обеспечивает отсутствие фгонок при срабатывании счетчика и дешифратора, Таким образом, сигналы на выходах 31 и 3.2 дешифратора 27 постоянно имеют единичные значения.Сигналы с выхода одновибратора 23 поступают также на счетный вход счетчика 26, но не приводят к накоплению в нем кода, так как на этот счетчик подан сигнал сброса в виде логического нуля с выхода элемента И 30, закрытого по входу 33, Сигнал нулевого плеча старшего разряда счетчика 26 имеетединичное значение, поступая на входы триггеров 28 и 29 по линии 34, не изменяет их состояние, Сигнал на шине 10 также не влияет на состояние триг геров 28 и 29. Таким образом, триггеры 28 и 29 хранят на выходах 17 и 18 единичную информацию, которая, как .будет показано ниже, устанавливаетсяв вих через некоторое время после включения сетевого питания. Единичный сигнал на базе транзистора 36 закрывает цепи базы транзистора 37, который также закрываетсяРассмотренное вьапе выходах 4 в течение сравнительно боль шого времени (например, большего, чем 30 мс) поддерживаются стабилизировав ные напряжения. В этот период сначала на шине.12, а затем на шине 13 формируются низкие потенциалы, которые 5 993267 бУстройство 1 (фиг. 2) содержит вы-прямитель 14, выход: которого соединеншиной 15 с входом блока 16 дискриминации, выходы 17 и 18 которого соответегвенно соединены через второй и Юпервый. выходные усилители (формирова- Поддержание выключенного состояниятеди) 19 и шины 12 и 13 с вторым и формирователей 19 при нормальной рапервым выходами устройства 1. Выпря боте ЭВМ достигается следующим обрамитель 14 содержит выпрямительныйдиод 20 и резистор 21. Анод диода 20 0соединен с входом 11, а его катод - сшиной 15 и через резистор 21 с шиной22 земли.Блок 16 дискриминации содержитформирователь 23 импульса (одновиб- юратор), генератор 24 импульсов, счетчики 25 и 26, дешифратор 27, триггеры28 и 29 и элемент И 30. Выходы 31и 32 дешифратора 27 соединены с первыми входами установки нуля триггеров 2028 и 29. Выход нулевого плеча триггера 29 соединен с вторым входом 33элемента И 30. Выход 34 счетчика 26соединен с входами установки единицытриггеров 28 и 29, выполненных, например, на элементах И-.НЕ 35, по стандартной схеме.Формирователь 19 (фиг. 3 содержитр-и -р и о -р- л транзисторы 36 и 37и резисторы 38 и 39. База транзистора зе36 является входом формирователя, коллектор транзистора 36 объединен с базой транзистора 37 и через резистор38 соединен с шиной земли 22 и с эмиттером транзистора 37, коллектор когорого объединен с эмиттером транзистора 36 и является выходом формирователя19. Нагрузочный резистор 39 включенмежду выходом 12 и шиной 10 питввия.Устройство работает следующим обре ОзомбиПри нормальной работе ЭВМ на вход2 блока 3 питания подано переменноенапряжение питающей сети, с выидовблока 3 снимаются постоянные стабилизированные напряжения, необходимыедля литании функциональных доков его, следовательно, отсутствует ток ви устройства 1, Напряжение на шине 9равно или превышает напряжение резервного источника 7, вследствие чего диод состояние сохраняется вплоть до момен 8 закрыт. Из блока 3 питания в устрой- та выключения сетевого питания,стао.1 по шине 11 передается перемев- При выключении сетевого питания,ное напряжение невысокой амплитуды с за счет инерционности блока 3 на егочастотой сети переменного тока, Формирователи 19 находятся в выключенномсостоянии (транзисторы 36 и 37 закры 4ты), а на шинах 12 и 13 поддерживаются сравнительно высокие положвтельные потенциалы за счет нагрузочных, 7 9932 сохраняются На этих линиях до момента включения сетевого питания,Отрицательный фронт сигнала на шине 12 вызывает прерывание ЭВМ и переход к подпрограмме "упрятывания" параметров возврата (содержимого счетчика команд, регистров общего и специального назначения и т,п.) в память, подключенную к шине 9 резервного питания. Работа прерывающей подпрограмм мы завершается командой СТОП до момента формирования отрицательногофронта на шине 13. Задержка между фронтами сигналов на шинах 12 и 13 может составлять, например, 3 мс.Нулевой сигнал на шине 13 вызывает общий сброс, всех функциональных блоков 5, а также запрет работы блока памяти, подключенного к шине 9 резервного питания, Благодаря этому содер жимое указанного блока памяти не подвержено искажениям, которые могли быть обусловлены появлением в магистрали 6 случайных сигналов после снижения напряжений питания на выходах 4 за допустимые пределы.При выключении питающей сети одно- вибратор 23 прекращает работу, в счетчике 25 накапливается код, который после дешифрации передается с выхода 31 30 на вход сброса триггера 28 в виде отрицательного импульса (или серии импульсов, если счетчик 25 успевает многократнопереполниться). В результате этого триггер 28 сбрасывается, потенциал на шине 12 не может превысить веггичины, при которой открываются транзисторы 36 и 37, т.е. потенциал фиксируется на уровне, близком к 1 В,Аналогичный процесс накоплеиия и г 0 дешифрации кода приводит к срабатыванию цепи элементов 24-25-27-32-29 18-19-13. Задержка сигнала на шине 13 относительно сигнала на шине 12 определяется частотой генератора 24, разрядностью счетчика 25 и конструкцией дешифратора 27, После сброса триг гера 29 открывается элемент И 30 и счетчик 26 переходит в режим ожида- ния счетных импульсов, которые в данный период отсутствуют.При отсутствии сетевого напряжения питание устройств;, подключенных к шине 9 производится от резервного источника 7 питания через диод 8. Поскольку потенциал шины 10 близок к нулю, триггеры 28 и 29 поддерживаются в нулевом состоянии (это необходимо при первом включении ЭВМ, когда предыстория" 67 8не известна), элемент И закрыт, счетчик26 сброшен.Через некоторое время после включения сетевого питания (например, не позднее, чем через 50 мс) на выходах 4блока 3 питания устанавливаются стабилизированные напряжения, а на шинах 12 и 13 по-прежнему поддерживаются низкие потенциалы. Одновибратор 23, как было рассмотрено ранее, периоди. чески сбрасывает счетчик 25 и посылает импульсы на счетчик 26, где происходит их накопление, так как сигнал на выходе элемента И 30 имеет единичное значение. Через некоторое время (например, через 0,5 с) после включения питания .счетчик 26 переполняется, сигнал на выходе 34 устанавливает триггеры 28 и 29 в единичное состояние,на шинах 12 и 13 формируются логические единицы, а счетчик 26 сбрасывается,Появление единичных сигналов нашинах 12 и 13 (или на одной из них)приводит к перезапуску ЭВМ. При этоминформация, ранее "упрятанная"в памятьвосстанавливается на регистрах процессора и он продолжает вычисления, начиная с прерванного места.Следует отметить, что в качествегенератора 24 может использоватьсятактовый генератор, обычно входящий всостав одного из блоков 5 ЭВМ,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно повыситьнадежность работы по сравнению с прототипом,Формула изобретенияУстройство для блокировки и перезапуска ЭВМ при сбоях питания, содержащее выпрямитель, вход которого соединен с управляющим входом устройства, два выходных усилителя, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства, блок дискриминации, включающий генератор импульсов, выход которого соединен сосчетным входом первого счетчика, и первый триггер, единичный выход которого соединен с входом первого выходногоусилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в блок дискриминации устройства Введены формирователь имлул 1 сь второй сче 1 чнк, дешифряторр второй триггер и элемент И, причем вхо;9 9932 формирователя импульса соединен с выходом выпрямителя, а выход - с входом установки нуля первого счетчика, и со счетным входом второго счетчика, выход генератора импульсов соединен с управ, % ляющим входом дешифратора, выход первого счетчика соединен с информационным входом дешифратора, первый н второй выходы которого соответственно соединены с первыми входами установки . 0 нуля первого и второго триггеров, вторые входы установки нуля которых соединены с входом основного питания устройства, с первым входом элемента И, с шиной питания формирователя импульса, 15 генератора импульсов, первого счетчика и дешифратора, нулевой выход первого10 67триггера соединен с вторым входом элемента И, выХод которого соединен с вХо-дом установки нуля второго счетчика,выход которого соединен с входами установки единицы первого Й второго триггеров, шины питания второго счетчика,первого и второго триггеров и элементаИ подключены к входу резервного нитания устройства, выход второго триггерасоединен с входом второго выходногоусилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР