Многоканальное резервированное устройство

сОюз сОВетскихсоциллистическихРеспублик ГОСУДАРСТВЕНЫЙ КОЬМТПО ИЗОБРЕТЕИЯМ И ОТКРПРИ ГКНТ СССР 5)5 Н 05 К 10/ ия ОБРЕТСНИ ТВУ: АВТОРСКО 1:,;, : , 2(46) 30,07.92, Бюл.М 28: : . звеньев и содержит; л резервируемых бло; (72 С.О.Уласеойч: . ков (1, о элементов задержки (3), и элемен(66) Авторское свидетельство СССР . " тон неравнозначности(4), о элементов И(6),В 496860, кл. 0 06 Р 11/00, 1972; . и индикаторов Р), л блоков селекции длиАвторское свидетельство СССР: ;тельности (16). восстанавливающий орган1751870 ты ИЛИ, двоичный реверсивный счетчик. 25 ключен к выходу. элемента НЕРАВНОЗНЛЧ-, пороговыйэлемент. - НОСТЬ данного канала, прямой выходКаждый блок контроля и индикации всоединен с собственным входом блокировсвою ойередь содержит элемент НЕРАВ . ки и входом индикатора данного канала, а НОЗНАЧНОСТЬ; элемент НЕ, элемент за- инверсный выход - с соответствующим входержки, элемент И, дифференцирующие 30 дом управления восстанавливающего оргэ: на и, с вторым входом элемента И того жеканала.На фиг.1 представлена функционзлвнаясхема устройства: на фиг.2 - 4 - диаграммы элементы, триггер и элемент индикации.Недостатком данного устройства является низкая надежность в виде его сложности, неприспособленности к возможным: отказам его блоков контроля и индикации и 35 отдельных составляющих звеньев его порогового элемента. а также неспособности соего работы, Устройство содержит резервируемые блоки 1,;1; в каждом канале элементыНЕ 2, элементы 3 задержки, элементы НЕдержать в своем составе четное число резервируемых блоков; ., РАВНОЗНАЧНОСТЬ 4, триггеры 5, элеменКогда данное устройство будет. содер ты И 6, индикаторы 7, элементы ИЛИ 8,жать.в своем составе. четное число резерви- элементы 9 задержки, элементы И 10, восруемых блоков. то по мере их отказов станавливающий орган 11 с выходом 12, совозникнет неоднозначность в определении держащий элементы И 13И 13 ИЛИ значения выходного сигнала устройства с 14 ИЛИ.44. ИЛИ 15, э также содержит помощью его порогового элемента. Возник блоки 16 селекции длительности, каждыйиз нет такая ситуация в ходе работы устройст- которых включает элемент НЕ 2, триггер 5, ва, когда количество отказавших его элемент ИЛИ 8, элемент 9 задержки, эле"резервируемых блоков станет равййм коли-мент И 10,честву оставшихся исправных блоков. В . Используемый в Составе предлагаемогоэтом случае информация на выходе ревер устройства восстанавливающий орган 11 сивного счетчика, являющаяся признаком и реализует мажоритарную функцию Мл 2(2 из количественным выражением прежде всего и) и описывается логическим выраженйем половины отказавших блоков, становится и таковой для половины оставшихся исправ лейных блоков, создавая при этомдля поро и л а =Ч ху Ч х 1; (1),1= 1=гового элемента неоднозначность в определений значения выходного сигнала после момента совпадения значений выходйых сигналов одной половины исправных и второй половины неисправных блоков на где п - количество каналов устройства; Изобретение относится к автоматике и момент расхождения поровну значений вычислительной технике и может найти при- этих выходных сигналов нэ противоположменение в резервированных системах уп- ные.рзвления, В виду того, что реверсивный счетчикИзвестноэдаптивноерезервированное 5 данного устройства фиксирует только отустройство, содержащее блоки адаптации, казы или сбои резервируемых блоков, инрезервированные блокй, восстанавливаю- формация о количестве которых жестко щий орган,.триггеры, элементы сравнения, используется пороговым элементом для опсохраняющее работоспособность до (и) ределения значения выходногосигнала устоткэзавших блоков (и - число резервных 10 ройстоз; то отказы его блоков контроля и блоков).,индикации недопустимы.Недостатком известного устройства Пороговый элемент данного устройства являются ограниченные функциональныеявляется достаточно сложным, исходя из возможности,обусловленныетем,чтоус- его функций и количества оходов. Он по, тройство не имеет разрешающей способ сложности соизмерим с остальнйм резеромости на выявлейие отказов и сбоев ным оборудованием устройства и является отказавшего канала и в случае сбоев не про-неприспособленным к возможным отказам изводит автоматического включения в робо- отдельных составляющих его звеньев; что ту этого канала после восстановления его также снижает надежность устройства.работоспособности:20 Цель изобретения -повышение надежНаиболее близким к предлагаемому яв- ности устройства.ляется адаптивное резервированное уст- Поставленнаяцельдостигаетсятем,что ройство, содержащее резервировэмные - в каждый канал предлагаемого устройства блоки,блокиконтроляииндикации,элемен- введен блок селекции, вход которого под1751870 10 15 менты 3 задержки, время задержки каждого20 из них определяется суммой времен прохож 25 а у=Ч х1=1 ) Ф(3),30 35 55 1,)еп;хь Х 1 - информационные, входы восстанавливающего органа 11;ц - входы управления восстанавливающего органа 11,Так, для резервированного устройства, содержащего четыре (и = 4) резервируемых блока 11,".,1 п, логическое выражение, описывающее его восстанавливающий орган 11, имеет вид (2): 2 = 01 х 1(х 2 чхзчх 4)чц 2 х 2(х 1 чхзчх 4) чч с)зхз(х 1 чх 2 чх 4)чц 4 х 4(х 1 чх 2 чхз ) (2) Для восстанавливающего органа 11, описываемого логическим выражением (1) и используемого в составе предлагаемого устройства, характерно то, что в случае отказа 1-го канала из п каналов устройства отключаются логические элементы ИЛИ этого восстанавливающего органа 11, являющиеся частью общего количества т его элементов и реализующие логическое выражение (3): и связанные логикой работы прежде всего с этим отказавшим 1-ым каналом устройства, В последующем отказы таких отключенных элементов ИЛИ не будут влиять на работу восстанавливаЬщего органа 11 и в целом на работу устройства, что свидетельствует о приспособленности восстанавливающего органа 11 к отказам отдельных его элементов и в целом о приспособленности устройства к отказам отдельных элементов восстанавливающего органа 11,Устройство работает следующим образом.В начальный момент включения устройства в работу на входах его элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТИ 4 присутствуют нулевые сигналы, приводящие к появлению и на выходах этих элементов нулевых сигналов. В блоках 16 селекции триггеры 5 установятся в нулевые состояния с помощью единичных сигналов с выходов элементов Н Е 2, поступающих на сбросовые входы этих триггеров 5, Блоки селекции 16 единичными сигналами со своих инверсных выходов откроют элементы И 6, Сигналы с выходов резервируемых блоков 111 поступят на вторые входы элементов Иб, пройдут через них на информационные входы восстанавливающего органа 11, который 40 45 50 определит значение сигнала на выходе 12 устройства.Элементы 3 задержки при этом необходимы в каждом канале устройства для исключения срабатывания триггеров 5 блоков 16 селекции, в период изменения значений выходных сигналов резервируемых блоков 111, т.е, для исключения нарушения правильности работы всего устройства. Иначе говоря, элементы 3 задержки необходимы для согласования времени прохождения сигналов с выходов резервируемых блоков 111, на одни входы элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4 с временем прохождения этих же сигналов через элементы И 6, восстанавливающий орган 11 на вторые входы элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4. Исходя из этой функции, возложенной на эледения сигнала от одного резервируемого блока 1 через элемент И 6, восстанавливающий орган 11 на второй вход элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4.Для селекции сбоев от отказов резервируемых блоков 11,1 п данное устройство имеет в своем составе блоки селекции 16,Так, для случая сбоя резервируемого блока 1 на фиг.2 представлена временнаядиаграмма, отражающая процесс работы блока селекции 16 и элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4, Иб одного канала устройства, где 1 п - продолжительность времени, в течение которого значение выходного сигнала резервируемого блока 1 должно оставаться одним и тем же; тб - время сбоя резервируемого блока 1; 12, 14, 16, 18, 1 - время задержки элементов НЕ 2, НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4, И 6, элементов ИЛИ 8, задержки 9 соответственно.Устройство для случая сбоя резервируемого блока 1 работает следующим образом,Если произойдет сбой резервируемого блока 1,. то на время этого сбоя на выходе элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4 появится сигнал единичного значения, который поступит на один вход блока 16 селекции, а именно на следующие входы его элементов: на один вход элемента И 10. на вход элемента 9 задержки и через элемент ИЛИ 8 пройдет на вход элемента НЕ 2, который снимет высокий потенциал с входа сброса триггера 5, Единичный сигнал длительностью времени сбоя 1 сб с выхода элемента Н ЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4 не пройдет через элемент И 10 на вход установки в единичное состояние триггера 5, если время задержки с 1 о элементом 10 этого сигнала будет равняться или превышать максимально допустимое время(Со 19)Тмин 15 50 55 сбоя тсб,маркс, но при этом будет значительно меньше минимальной продолжительности времени Ь ми.Для случая отказа типа сопзТ 0 резервируемого блока 1 на фиг,З представлена временная диаграмма, отражающая процесс работы одного канала устройства, где тп - продолжительность времени, в течение которого значение выходного сигнала резервируемого блока 1 должно оставаться одним и тем же; т - время от момента несовпадения до момента совпадения значения выходного сигнала резервируемого блока 11 со значением выходного сигнала восстанавливающего органа 11 (всего устройства) вследствие отказа блока 1; т, т, т 5, тб, тн, т 9, 110 - время задержки элементов НЕ 2, НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4, триггеров 5, И 6, ИЛИ 8, элементов 9 задеркки, И 10 соответственно; т - длительность единичного сигнала на выходе элемента И 10,Устройство для случая отказа резервируемого блока 1 работает следуощим обра зом.Если произойдет отказ резервируемого блока 1, который проявится на промежуток времени то, то на выходе элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4 на это же время т, появится единичный сигнал, который поступит на один вход блока 16 селекции, а именно на следуощие входы его элементов; на один вход элемента И 10, на вход элемента 10 задеркки и через элемент ИЛИ 8 пройдет на вход элемента НЕ 2, который снимает высокий потенциал с выхода сброса триггера 5, Если длительность единичного сигнала элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4, равная времени Т 0, превысит время 110 задержки элемента 10 задержки на время, равное г, то на выходе элемента И 10 появится сигнал единичного значения с длительностью т, который вызовет переход триггера 5 в единичное состояние, Триггер 5 при этОм своим инверсным выходом закроет элемент И 6, обеспечивая этим самым непрохождение сигнала с отказавшего резервируемого блока 1 через этот элемент И 6 на соответствующий вход восстанавливающего органа 11,Триггер 5 с прямого выхода передаст сигнал на элемент 7 индикации, который выдаст информацию об отказе соответствующего резервируемого блока 1 ьВысокий потенциал с прямого выхода триггера 5 через элемент ИЛИ 8 поступит на вход элемента НЕ 2 с целью исключения возврата данного триггера в нулевое состояние, когда на выходе элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4 появится нулевой сигнал, Аналогичную функцию выполняет связь выхода элемента задержки 9 с входом элемента ИЛИ 8.Для обеспечения надежного перехода триггера 5 в единичное состояние длительность тединичного сигнала на выходе элемента И 10, определяемая разностью между временем 10 и временем т 9 элемента 9 задержки, должна быть или равняться минимальной длительности тми импульса, обеспечивающего надежное срабатывание триггера 5, т.е, для нормальной работы устройства должно выполняться неравенство Если в случае отказа 1-го блока 1 будето19, т,е. ТоТсб.макс или,0 - т 9) (тмин, то переброса триггера 5 с целью закрытия элемента И 6 для исключения непрохожде ния через него сигнала с выхода отказавшего блока 1 на соответствующий вход порогового элемента 11 не будет, Но переброс триггера 5 обязательно произойдет через небольшой промежуток времени Т, т.е.герез такой промекуток времеи, когда вследствие отказа блока 1. сразу возникнет ситуация несовпадения значения выходного сигнала отказавшего блока 1 со значением выходного сигнала восстанавливающего органа 11 в течение времени то, равного времени тп, В этом случае длительность т выходного сигнала элемента И 10 будет максимальной и будет определяться выра- жением Промежуток времени Т, определяемый продолжительностью прежде всего смены значений выходных сигналов восстанавливающего органа 11 и продолжительностью допустимой смены значений выходных сигналов отказавшего блока 1 вследствие проявлений его неисправности от момента совпадения до момента несовпадения значения ныходного сигнала этого отказавшего блока 1 со значением выходного сигнала восстанавливающего органа 11, незначителен и отказ в течение него какого-то другогоблока 1 устройства маловероятен. Исходя из особенностей работы устройства для случаев сбоя резервируемых блоков 11.,1 время задеркки т 9 элементов 9 задержки блоков 16 селекции должно отвечать следующему неравенству:191 сб.акс.Исходя из условия обеспечения надежного срабатывания триггеров 5 блоков 16 селекции, определяемого неравенством5 10 19тп мип,Таким образбм, для всех возможных условий работы устройства времени задержкит 9 элементов 9 задержки должно отвечатьследующему неравенству:тп минт 9 тсбмаксИсходя из приведенных особенностейработы одного канала предлагаемого устройства, следует в целом отметить особенности его работы,По ходу отказов резервируемых блоков11,.",1 п триггеры 5 блоков 16 селекции своими инверсными выходами закрывают элементы И 6, обеспечивая этим самымнепрохождение сигналов с ряда отказавшихблоков 1 на соответствующие информационные входы восстанавливающего органа 11. Также триггеры 5 своимиинверсными выходами закрывают путипрохождения сигналов с выходов элементовИЛИ 141ИЛИ 14, восстанавливающегооргана 11 через его же элементы И 131,И13 п, ИЛИ 15 на выход 12. Элементы ИЛИ141,"., ИЛИ 14 п связаны прежде всего логикой работы с соответствующими резервируемыми блоками 111 п, Так, о случае отказарезервируемого блока 1 инверсным выходом триггера 5 блока селекции 16 -го каналаустройства закрывается элемент И 13 вос-станавливающего органа 11, через которыйуже не пройдет сигнал с выхода его элемента ИЛИ 14 ь В ходе дальнейшей работыустройства отказ элемента ИЛИ 14; не будетвлиять на работу восстанавливающего органа 11 и в целом на работу устройства, чтосвидетельствует о повышении надежностиработы устройства,Исходя из таких особенностей работывосстанавливающего органа 11, его общееколичество в условных стандартных логических элементов, участвующих в определении значения выходного сигналаустройства, уменьшается по ходу увеличения числа Е отказов каналов устройства.Определив в качестве логических элементов, необходимых для построения восстанавливающего органа 11, условныестандартные логические элементы И, ИЛИна три входа ( = 3) и с коэффициентом (б =1) разветвления по выходу, построены гра. 5фики зависимости т = 1(п, Е), представленные на фиг.4.Процесс уменьшения общего количества в условных стандартных логических элементов восстанавливающего органа 11; 15 20 25 35 40 30 устройств 50 111 п или их каналов контроля и селекции.Предлагаемое устройство сохраняет рабо. тоспособность до п - 2) отказавших резергде 1 п мин1001, время задержки т 9 элементов 9 задержки блоков 16 селекции должно быть значительно меньше времени тп мин, т.е, должно отвечать следующему неравенству: участвующих в определении значения выходного сигнала устройства, за счет отключения отдельных его логических элементов ИЛИ по мере увеличения числа К отказов каналов устройс ва свидетельствует о повышении надежности восстанавливающего органа и в целом устройства.В ходе работы предлагаемого устройства, помимо отказов резервируемых блоков 111 п, допустимы отказы каналов контроля и селекции, включающих элементы 3 задержки, НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 4, И 6 блоки 16 селекции, индикаторы 7, Для исключения нарушения достоверности формируемого значения выходного сигнала восстанавливающим органом 11 количествоотказов каналов контроля и селекции должно находиться в определенном сочетании с количествомотказов резервируемых блоков 11,1 п, Так, количествомотказов резервируемых блоков 11,.1 п связаноследующил образом с количеством ) допустимых отказов каналов контроля и селекции;для и =41) если= О, то=- 0,1,2;2) если= 1, то ) = 0,1;3) если=- 2, то / = О,для и 5,.1) если= 0,1, то ) = 0,1,2 п -2) = ;2) если (и - 2)2, то ) = 0,1:3) если= (и - 2), то ) = О,Такая особенность работы предлагаемого устройства, свидетельствует о повышении его надежности.В связи с отмеченными особенностямиработы предлагаемое устройство может содержать в своем составе как четное, так инечетное число резервируемых блоков11,1 п, что очень важно при построении наоснове структурного резервирования высоконадежных устройств оптиМальных по числу каналов с целью обеспечения этим самым допустимого максимума надежности этих Исходя прежде всего из логики работы восстанавливающего органа 11, в предлагаемом устройстве допустим поток одиночных отказов или сбоев резервируемых блоков вируемых блоков 111 п или их каналов контроля и селекции.Таким образом, предлагаемое устройство за счет введения в него новых связей и блоков селекции в отличие от известных устройств проще по составу, обладает приспособленностью к возможным отказам егоэлементов его восстанавливающего органа,а также обладает возможностью содержатьв своем любое число резервируемых блоков,что повышает его надежность,Формула изобретения Многоканальное резервированное устройство, содержащее восстанавливающий орган и в каждом канале - резервируемый блок, элемент задержки, элемент неравнозначности, индикатор и элемент И, причем в каждом канале выход элемента И соединен с соответствующим информационным входом восстанавливающего органа, первый вход - с выходом резервируемого блока и через элемент задержки - с первым входом элемента неравнозначности, второй вход которого подключен к выходу восстанавливающего органа, являющемуся выходом уст ройства, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, сцелью повышения надежности устройства, в каждый канал введен блок селекции длительности,информационный вход которого подключен к выходу элемента неравнозна чености данного канала, прямой выход соединен с собственным входом блокировки и с входом индикатора данного канала, а инверсный выход- с соответствующим входом управления восстанавливающего органа и с 15 вторым входом элемента И того же канала,1751870 ф т Редактор Э.Слиган М к аказ 269 ВНИИ Произ вен Составитель С.УлвсевичТехред М.Морге нталКорректор Тираж , . Подписное,арственного комитета по изобретениям и открытиям и ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 но издат