Резервированное устройство

(ГОСПАТЕНТ. СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ строиство со, 1 вход устарующий вход ируемый блок 1 триггер 3; 1 1 мажоритарвающий блок ля 8, 1 группу емента ИЛИ лок взаимной ности 14. 2 ил,влениямедов и Н.А. Соо СССР1973.о:СССРО, 17,06.91УСТРОЙСТВО тОРСК 0 МУ СВИДЕтЕЛЬСтЕ(71) Институт проблем упра(54)РЕЗЕРВИРОВАННОЕ Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может найти применение в отказоустойчивых вычислительных системах автоматического управления и контроля для повышения их. надежности и помехоустойчивости.Целью изобретения является повышение достоверности выходной информации устройства при неисправностях резервируемых блоков типа ложный "0".На фиг.1 приведена .функциональная схема резервированного устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока взаимной информационной согласованности.Резервированное устройство содержит (см,фиг,1) в каждом из Й каналов (в нашем примере й = 4) резервируемый блок 1 (РБ 1), группу 2 элементов ИЛИ, содержащей й элементов ИЛИ, триггер 3, элемент 4 неравноэначности (Э Н 4), мажоритарн ый эле" мент 5 (МЭ 5), восстанавливающий блок 6 (ВБб), элемент 7 И. схему 8 контроля нали(57) Сущность изобретения; у держит 1 элемензадержкй 1 новки в "0" 16, 1 синхронизи 17, в каждом канале 1 резерв 1, 1. группу элементов ИЛИ 2, элемент неравноэначности 4, ный элемент 5. 1 восстанавли 6, 1 элемент И 7, 1 блок контро элементов задержки 9, 2 эл 10,13; 2 элемента НЕ 11,12, 1 б информационной согласован чия "враждебной." неисправности (СКНВН 9), группа 9 элементов задержки (ГЭ 39), первый элемент 10 ИЛИ, первый элемент 11 НЕ, второй элемент 12 НЕ, второй элемент 13 ИЛИ, блок 14 взаимной информационной согласованности(БВИС 14), а также элемент 15 задержки (Э 315), Кроме того. на фиг.1 обозначены: установочный вход 16 устройства: синхронизирующий. вход 17 устройства; информационный выход 18 устройства; группа информационных .входов 19-22 блоков 14 взаимной информационной согласованности; группа обменных информационных выходов 23-25 блоков 14 взаимной информационной согласованности; группа обменных информационных входов 26 - 31 блоков 14 взаимной информационной согласованности; группа информационных выходов 32 - 35 блоков 14 взаимной информационной согласованности.Блок 14 взаимной информационной согласованности каждого канала содержит.О. номера РБ 1,от которых посту ют реэультзты(см,фиг,2) регистр 36 и программируемуюлогическую матрицу 37 (ПЛМ 37).Резервированное устройство работаетследующим образом,На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства, состоящего из четырех каналов. В начале работы триггер 3 и регистр 36 БВИС 14 во всех каналах устанавливаются в состояние нОн сигналом начальной установки, поступающим на вход 16 устройства. При этом на прямом выходе трипера 3 устанавливается нулевой потенциал, который поступает на первые входы элементов ИЛИ группы 2; Выходы всех РБ 1 четырехкратно резервированы, другими словами каждый РБ 1 собственный результат вычисления передает с помощью четырех резервированных шин, Предполагается, что если в РБ 1 отсутствует неисправность или возникает только "дружественная" неисправность, то с его резервированных выходов по всем шинам передается одно и тоже значение (О или 1), а если в РБ 1 возникает "враждебная" неисправность, то с его резервированных выходов по разным шинам передаются разВо втором раунде с соответствующих выходов 01 - 04 регистра 36 БВИС 1.го (Г= 1,а) ханапа нереэ группы ооменных информационных выходов 23-25 передаются на группу обменных информационных входов 26-31 БВИС 14)-х О = 1,4; 1 Ф каналов результаты вычислений РБ 1 к-х (ф = 1,4;Ф 1; Ф канадов, Например, с второго выхода 02 регистра 36 БВИС 14 первого канала через обменный информационный вь 1- . ход 23 передается .на соответствующий .обменный информационный вход БВИС 14 третьего и четвертого каналов результат вычисления РБ 1 второго канала, с третьего выхода 03 - через обменный информационный. выход 24 передается на соответствующий обменный информационный вход БВИС 14 второго и четвертого каналов результат вычисления РБ 1 третьего канала и, наконец, с четвертого выхода 04 - череэ ные значения (О и 1). В первом раундерезультат собственного вычисления с резервированных выходов РБ 1 каждогоканала, с приходом синхронизирующегоимпульса по шине 17 устройства, поступа 5 ет через ГЭ 39 на соответствующие входыСКНВН 8 и через соответствующие элемен- .ты ИЛИ группы 2 на соответствующий ин.- формационный вход 19-22 БВИС 14 всехканалов,. Сначала предположим, что все РБ 1 исп-10 равны; а также предположим, что результаты собственных вычислений во всех РБ 1равны "О", С поступлением синхронизирующего импульса через ЭЗ 15 на входы С регистров 36, результаты вычислений,поступающих на информационные входы19-22 БВИС 14 каждого канала, записываются в регистры 36(см,фиг,2). Время задержки элемента 15 определяется суммарнымвременем выдачи результата вычисленияРБ 1 и задержки группы 2 элементов ИЛИ.При этом на выходах 01 - 04 регистров 36устанавливаются, соответственно, реэуль 20 таты вычислений РБ 1 четырех каналов. Врезультате во всех БВИС 14 образуются следующие матрицы. обменный информационный выход 25 передается на соответствующий обменный информационный вход БВИС 14 второго и 25 третьего каналов результат вычисления РБ 1четвертого канала. Кроме того, на обменные информационные входы 26 и 27 БВИС 14 первого канала с соответствующих обменных информационных выходов БВИС 14 второго канала поступают, соответственно, 30 результаты вычислений РБ 1 третьего и четвертого каналов, на обменные информационные входы 28 и 29 - с соответствующих обменных информационных выходов БВИС 14 третьего канала поступают, соответственно, результаты вычислений РБ 1 35 второго и четвертого каналов и. наконец, наобменные информационные входы 30 и 31 - с соответствующиХ обменных информационных выходов БВИС 14 четвертого канала поступают, соответственно, результаты вы+х 1 фх 1; ф=1,4; Ф 1) с 10 О 0 01 .О О 0 О 3 1 О О О О 3 10 О О О результатй номера ВВИС 14(О) номера которы ют рез,риПосле второгосоответствующих .входах аунда наМ 37 БВИС 14 числений второго и третьего каналов. Аналогично, БВИС 14 других каналов осуществ-.ляют обмены между собой. В результате Далее в БВИС 14 всех каналов с помощью ПЛМ 37 в каждом столбце соответствующей матрицы по правилу мажоритарного голосования осуществляется выбор одного значения. При этом на выходах У 1-У 4,ПЛМ 37 БВИС 14 1-го канала реализуются следующие функции; Эти избыточные наборы значений поступают на входы соответствующих ВБ 6.Теперь предположим, что в РБ 1 одного .(четвертого) канала возникает "враждебная" неисправность и он передает на соответствующий информационный вход БВИС 14 одних (первого и третьего) каналов второго раунда на соответствующих входахПЛМ 37 БВИС 14 всех каналов образуютсяследующие матрицы: где х и х 1 - результаты вычислении РБ 1, соответственно, 1-го и /-го каналов, поступающих в БВИС 14 в первом раунде; х 1 и х 1" - результат вычисления РБ 1 )-го канала, поступающих от БВИС 14 М-ых каналов во втором раунде.В результате на информационных выходах 32 - 35 БВИС 14 каждого канала образуются следующие избыточные наборы значений, соответствующих результатам собственных вычислений всех РБ 1./ значение "0", а на соответствующий информационный вход БВИС 14 других (второго и 15четвертого) каналов - значение "1", В результате первого раунда выполнения алгоритма взаимной информационной согласованности на выходах регистров 36 БВИС 14 всех каналов образуются следующие матрицы: всех каналов образуются следующи(О)О . О (О)О 0 . О(0). 0 0(О)О . . .(О). О О(0). О 1 .(О) номера РБ 1, результаты которых бы ли переданы После реализации соответствующих налов образуются следующие избыточныефункций на выходах 32-35 БВИС 14 всех ка наборы значений: номера ВБб 10 0 0 01 0 О 0 03 (О 0 0 0) (О 0 0 1. результаты Таким образом, в резулУтате осуществления взаимной информационной согласованности на входах ВБ 6 исправных каналов образовались одинаковые наборы значений, а на входах ВБ 6 неисправного (четвертого) канала содержание набора отличается по сравненИю с другими, Следовательно, "враждебная" неисправность парируется. Это позволяет принять одинаковое решение ВБ 6 всех каналов. Устройство дальше работает следующим 25 образом, Сигналы с выходов ВБ 6 всех каналовпоступают на соответствующие входы МЭ 5 каждого канала, который по принципу боль.шинства совпадающих выбирает одно значение и передает его на первый вход ЭН 4."Враждебная" неисправность (сбой или от- ЗО каз) в каждом канале обнаруживается с помощью СКНВИ 8. Таблица состояний входов и выходов СКНВН 8 имеет следующий вид:При отсутствии "враждебной" неисправности (этому случаю соответствуют первый и последний коды, установленные на входах СКНВНВ) на выходе У 1 СКНВН 8 повторяется значение, которое установлено на резервированных выходах РБ 1 соответствующего канала, а на выходе У 2 при этом присутствует нулевой сигнал Обнаружение "дружественной" неисправности (сбой или отказ) осуществляется с помощью ЭН 4. Это реализуется следующим образом, Время задержки ГЭ 39 выбирается таким образом, что на первый и второй входы ЭН 4 сигналы поступают одновременно, т.е.Т 9 Т 2+ 714+ Тб+ % тбгде т 2 - время задержки группы 2 элементов ИЛИ;Т 14 - время задержки БВИС 14;тб - время задержки ВБ 6:тЬ - время задержки МЭ 5;хв - время задержки СКНВН 8.При совпадении входных сигналов, и, следовательно, при отсутствии и "дружественной" неисправности на выходе ЭН 4 устанавливается нулевой потенциал, который через элемент 11 НЕ и открытый, с низким уровнем потенциала на втором выходе СКНВН 8 через элемент 12 НЕ, элемент 7 И поступает на вход й триггера 3 и подтверждает его нулевое состояние. При.несовпаде-. нии входных сигналов, и, следовательно, при присутствии "дружественной" неисправности на выходе ЭН 4 устанавливается высокий потенциал, который через элемент 10 ИЛИ поступает на вход 3 триггера 3 и устанавливает его в единичное состояние.Кроме того, из таблицы видно, что в случае возникновения "враждебной" неисправности (этому случаю соответствуют с 2-го по 15-ый коды, установленные на входах СКНВН 8) на выходе У 2 СКНВН 8 формируется единичный сигнал, который через элемент 10 ИЛИ поступает на вход 5 триггера 3 и также устанавливает его в единичное состояние. При этом высокий потенциал с прямого выхода триггера 3 поступает на первые входы элементов ИЛИ группы 2 и с их выходов проходит на соответствующий вход В Б 6 всех каналов и уменьшает его по рог на единицу. Например, если число РБ 1 равно семи, а порог ВБ 6 равен вести, то после отказа пяти РБ 1 пять триггеров 3 подают свои управляющие сигналы через группы 2 элементов ИЛИ и БВИС 14 на входы ВБ 6, уменьшая их пороги до единицы, Устройство продолжает работать при двух оставшихся исправных РБ 1,Из приведенного примера следует, чтопорог ВБ 6 должен быть равен (й - 1), что обеспечивает защиту на выходе ВБ 6 от отказа типа ложный "О" в случае неисправности одного из двух оставшихся РБ 1.Если триггер 3 срабатывает тольковследствие сбоя РБ 1, что обнаруживается при формировании РБ 1 нормального сигна- .ла в очередном цикле работы, непосредственно следующим эа циклом, в котором зафиксирован сбой, отключенный канал 10вновь включается в схему устройства. Происходит это следующим образом. При одновременном поступлении одинаковых сигналов на оба входа ЭН 4 - с выхода У 1 СКНВН 8 и с выхода МЭ 5 - на его выходеустанавливается нулевой потенциал, который через элемент 11 НЕ. открытый элемент 15 7 И.и элемент 13 ИЛИ поступает на вход йтриггера 3 и возвращает его в состояние "О", Тем самым разрешается прохождение сигнала с резервированных выходов РБ 1 на вход ВБ 6 всех каналов через соответствующие БВИС 14.20 Элементы 11 и 12 НЕ и элемент 7 Ипредотвращает ложную установку в состояние "0" триггера 3. Это происходит следующим образом. В случае возникновения "враждебной" неисправности на выходе У 1 СКНВНЗ устанавливается нулевой сигнал.25 Если при этом на выходе ЧЭ 5 также появляется нулевой сигнал, то на выходе ЭН 4 устанавливается нулевой потенциал. В связи с тем, что элемент 7 И блокирован низким уровнем сигнала на выходе элемента 12 НЕ, так как на выходе У 2 СКНВН 8 при этом 30 присутствует единичный потенциал, единичный сигнал с выхода элемента 11 НЕ на вход Я триггера 3 не поступает, следовательно, он свое состояние не изменяет.Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет парирования неисправностей резервируемых блоков типа ложный "0" повышается достоверность выходной информации.формула изобретения Резервированное устройство, содержащее элемент задержки и в каждом из Й каналов. резервируемый блок, восстанавливающий блок, триггер, мажоритарный элемент, элемент неравнозначности, группу элементов задержки, блок контроля, первый и второй элементы НЕ, элемент И, первый и второй элементы ИЛИ и блок взаимной информационной согласованно сти, синхронизирующий вход устройствасоединен непосредственно с одноименными входами резервируемых блоков всех каналами и через элемент задержки с одноименными входами блоков взаимнойинформационной согласованности всех ка- налов, причем в каждом канале первый вход второго элемента ИЛИ соединен с входами установки в "О" устройства и блока взаим ной информационной согласованности, подключенного группой обменных информационных выходов к группам одноименных входов одноименных блоков других каналов, а группой информационных выходов - к группе входов. восстанавливающего блока, выход которого является информационным выходом устройства и соединен с соответствующим входом мажоритарных элементов всех каналов, резервированные выходы резервируемого блока через соот. ветствующие элементы задержки группы подключены к соответствующим входам блока контроля, первый выход которого соединен с первымвходом первого элемента ИЛИ и через второй элемент НЕ - с первым вхоДом элемента И, а второй выход - с первым входом элемента неравноэначности,ъ связанного вторым входом с выходам мажоритарного элемента, а выходом - с вторым входом первого элемента ИЛИ и через первый элемент НЕ - с вторым входом элемента И, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, о.т л и ч а ю ще ес я тем, что, с целью повйшения достовер-.ности выходной информации при неисправностях резервируемых блоков типа ложный "О", в каждый канал введена группа элементов ИЛИ, причем в каждом канале выход каждо го элемента ИЛИ группы соединен с соответствующим информационным входом блока взаимной информационной согласованности каждого канала, первый вход - с соответствующим резервированным выходом резервируемого. блока данного канала, а второй вход -с прямым выходом "5 триггера, входы установки и сброса которого подключены к выходам соответственно первого и второго элементов ИЛИ того же канала,1830575 оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Редактор С. КоляЗаказ 2525ВНИИПИ Гос оставитель Э. Мамедлихред М, Моргентал Корректор Н. Милюкова Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5