Мажоритарное устройство Советский патент 1983 года по МПК H03K19/23 H05K10/00 G06F11/18 

Изббретение относится к автома ке и вычислительной техник и может быть использовано при. построен цифровых устройств различного наз начения при повышенных требования к их надежности. Известно адаптивное мажоритарн устройство, содержащее блоки конт ля, входы которых соединены с вых дами резервируемых блоков, соотве ствунадими информационными входами и выходом восстанавливающего блок и блоки адаптации, выходы которых .соединены с соответствующими упра ляющими входами восстанавливаюиего блока, а входы - с однояменными выходами блоков контроля, 1. Недостатком этого устройства является то, что оно становится неработоспособным, если выходные сигналы резервируелвлх блоков несинхронизированы между собой. Известно также устройство для мажоритарного выб:Ора сигналов, содержащее источники входных сигналов, подключенные через элемент ИЛИ-НЕ и элемент задержки к выходн блокам, в состав которых акодят триггерам и элементы И (2. Недостатком такого устройства является то, что оно не допускает сбоев в работе лишь при равенстве значений длительности входных сигналов значению постоянной врем элемента зсщержки. Наиболее близким по технической Сущности.к изобретению является ма жоритарнре устройство , содержащее три реверсивных счетчика, выходы информационных разрядов каждого из которых через соответствующий элемент ИЛИ соединены с первыми входами соответствующего элемента И, другой вход которого соединен с выходом знакового разря данного счетчика, выходы элементов И соединены с соответствук)щими вхо дами восстанавливающего блока, вых которого соединен с вычитающими входами реверсивных счетчиков 3 Недостатком известного устрой,ства является низкая надежность, обусловленная сбоями в работе реверсивных счетчиков в случае одновременного поступления импульсов на суммирующий и вычитающий входы Такой случай возможен тогда, когда время задержки сигнала на элементах устройства совпадает с временем рассинхрониэации соседних каналов. Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства за счет исключения одновременного поступпения импульсов на суммирукмий и вычитающий вхсзды любого из трех канаЛов, Указанная-цель достигается тем,. что в каждый канал мажоритарного устройства, содержащий резервиро ванный блок, реверсивный счегсик выходы информационных разрядов которого через первый элемент ИЛИ соединены с первым входом первого элемента И, другой вход которого соединен с выходом знакового разряда счетчика, а выход с соответствующим входом восстанавливающего блока, введены второй элемент ИЛИ, элемент задержки, элемент НЕ и второй и третий элементы И, перовые входы которых соединены с выходом соответствующего резервируемого блока, выход ВТОРОГО элемента И через элемент задержки соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, другой вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, шлчитающий вход которого соединен с выходом восстанавливающего блока, с ВТО1ЯЛМ входом второго элемента И и через элемент НЕ - с вторым входом третьего элемента И, На чертеже представлена блок-схема предлагаемого мажосэдтарнрго устройства. Мажоритарное устройство содержит резервируемые блоки 1, элементы И 2, элементы 3 задержки, элементы НЕ 4, третьи элементы И 5, вторле элементы ИЛИ 6, реверсивные счетчики 7, первые элементы ИЛИ 8, первые элементы И 9, восстанавливающий блок 10. Принцип работы устройства в исправтгом состоянии заключается в том, что за определенное время при синхронной работе резервируемых блоков йа выход устройства проходит число импульсов, равное числу поступивших от блоков, а в зависимости от вариантов рассинхронизации кансшов устройства - число импульсов, равное числу, поступивших от резервируемз ЕК блоков двух из трех кангшов устройства, или среднее из трех число импульсов. Таким образети, устройство мажоритирует выходные сигналы резервируемых блоков. Устройство работает следующим образсм. Если исходное состояние реверсивных счетчиков 7 нулевое, а в знаковых разрядах - единицы, Чзоответствукндиё положительным числам, то при одновременном поступлении с резервируемых блоков 1 импульсних сигналов они через соединенные последовательно элементы И 5 и элементы ИЛИ 6 поступают На суммирующие входы счетчиков 7 соответствующих каналов и во всех счетчиках записывается положитель:ное число +1, на выходе всех .элементов И 9 появляются раэрешающие уровни и появляется сигнал на выходе восстанавливающего блока 10, Этот сигнал поступает-на выхсщ мажоритарного устройства и на вычитающие входы всех счетчиков 7/ устанавливая их в исхсяное состояние. При этом количество импульсов прошеяишх на выход устройства, равняется ксшнчеству импульсов, поступииишх от резервируемых блоков 1 Возможные случаи несинхронной работы резёрвйруемЕ блоков 1 могут быть рассмотрены в трех вариантах: первый вариант - выходные сигнал | резервируемых блокрэ 1 двух каналов синхронизированные а выходной сигнал резервируемого блойа I третьего кангша рас:сйнхр Я 1{зирова11 по отношен ншо к ним, при этом время рассинх(рониэации McMKex&JTb больше или мев ше периода сл§до аняя импульсOBJBTO рой вариант т выхЪдные сигналы , резерви е1 влх «блоков 1 всех трех каналов рассннхрон|1эированы на величину,, не пр0вшвающую периода следования импульсов ;т ретий вариаят выхадные сигналы резервируе мых блоков 1 всех .трех кангшов,coAepxcaiwie равные количества импульсов, рассян ронизированы на величину гПревьвцаЯщу несколько периодов следования импул сов. Ори первом варианте рассинхронизации каналов устройство работает еледую1«йм образом. Йлшульсы с выходов резервируемых блоков 1, работ аюпшх синхр х но поступают через соединенные последовательно элементы И 5 и элементы или б Hfi суммирующие входхы счет чиков 7 и в счетчикс1х 7 записываетс положительное число +1, открываются элементы И 9 и появляется сигнал на выходе восстанавливающего блока 10 . Этот сигнал поступит на выход мажоритарного устрюйства и на вычитающие входы всех сче чиков 7, устанавливая два из них в нулевое состояние, а в одном запишется Ьтрицательное число -1. Если время рассинхронизации каналов не превшаает одного периода следования импульсов, то импульс,появившийся на выходе рассинхрониэированного резервируемого блока 1, пройдет на суммирующи вход счетчика 7 через элементы И 5 и ИЛИ 6 и устёшовит его в нулевое состояние до появления следующих импульсов на выходах синхронизированных резервируемых блоков. В случае совпадения момента появления импульса на выходе ((ассин ронизированного резервируемого блока 1 с моментом появления импульсга на выходе устройства импульс,устанавливаю -, щий счетчик 7 рассинхронизированного канала в нулевое состояние, поступит на его суммирующий вход через соединенные последовательно элемен ; ты И 2, элементы 3 задержки и элементы ИЛИ 6. При этсяи, если время задержки на элементе 3будет равно времени рассинхронизации каналов, то счетчик 7 рассинхронизированного канала будет все равно установлен в нулевое состояние задержанным импульс см, поскольку импу1)ьс на еговычитающий вход поступит с задержкой на время распространения/сигнала через счетчик 7, элемент ИЛИ 8 и восстш1авливакш1ий блок 10. Указанное заде{}жки npeBfsuaeT время переключения счетчика 7 из состояния -1 в нулевое. Если,время рассинхррнизации каналов превышает один период следоВсшия импульсов, устройство работает аналогично рассмотреннсму случаю. Но при этс к мсменту появления первого импульса на выходе резервируемого блока 1 рассинхронизированного канала в счетчике 7 этого будет записано число -1, Поскольку с выходов резервируемых блоков 1 всех трех каналов постзгпает на один цикл работал одинаковое количество импульсов, то по окончанию цикла работы устройства все счетчики устанавлиЬаются в исходное состояние.llpii первом варианте рассинхрсЖизации каналов койичеОТйо импульсов , прошедших на выход гстрс ства за определенное время, равняется лсситчес вх импульсов, поступцвшик с выходов резервируемых блоков, работающих синхронно. При втором варианте рассинхронизации каналов устройству работает следующим образом. , Импульс, появившийся на выходе резервируемого блока 1 первым, пройдет через элементы И 5 и ИЛИ 6 и запишется в соответствукзднй. счетчик 7, но на выход устройства он пройдет только после того, как появится импульс на выходе резервируемого блока 1 другого канала. После этого выходной сигнал устройства, появившийся на выходе восстанавливающего блока 10, поступит на вычитающие входы реверсивных счетчиков 7 всех трех каналов и установит два иэ них в нулевое состояние, а в одном запишется отрицательное число -1.; Если в момент поступления сигнгша на вычитающие вхоФ счетчиков 7 на выходе одного. :яля нескольких резервируемых блоков 1 (ПОЯВЯТСЯ сигналы, то они пройдут

на суммирукйцие входы счетчиков 7 через последовательно включенные Элементы И 2, элeмeнtы 3 задерж.ки и элементы ИЛИ 6. Время задержки сигналов на элементсцс 3 задержки выбирается-большим длительности сигналов от резервируемых блоков 1 После появления импульса на выходе резервируемого блока третьего канала реверсивный счетчик 7 этого канала установится также в нулевое состояние, но выходное состояние устройства не изменится.

Если в момент появления сигнала на выходе устройства появляется импульс на выходе резервируемого блока третьего канала, то этот импульс проходит на суммирующий вход счетчика 7 с задержкой на элементе 3. Бели время задержки на элементе 3 при этом будет равно времени рассинхронизации резервируемого блока третьего канала с резервируемым блоком 1, выходной сигнал которого вызывает появление сигнала на выходе устройства, реверсивный счетчик 7 третьего канала (как указывалось выше) все равно будет установлен в нулевое состояние.

При вторсж варианте рассинхронизации каналов количество импульсов, прошедших на выход устройства за определенное время, равняется количеству импульсов, поступинйшх с выходов двух из трех резервируемых блоков устройства.

При третьем варианте рассинхронизации каналов устройство работает следующим образ еж.

Если импульсы на выходе резервируемых блоков 1 появляются последовательно соответственно в первом, втором и третьем каналах, то к моменту появления импульсов на выходе резервируемого блока 1 второго канала в счетчике 7 первого канала будет записано число + 1. Импуль -ы с выхода резервируемого блока 1 торого канала прохсдаят на выход стройства и на вычитающие входы четчиков 7 всех трех каналов . К оменту появления импульсов на выоде резервируемого блока 1 третьео канала в счетчике 7 первого канала будет записано число не менее +1, в счетчике 7 третьего канала число меньше -1,а счетчик 7 второго канала будет находиться в исходн.ом состоянии.

5 По окончании цикла работы устройства, определяемого максимальным временем работы резервируемых блоков 1,. счетчики 7 всех трех каналов установятся в исходное

0 состояние.

При третьем варианте рассинхронизации каналов за определенное время с выходов резервируемых блоков 1 поступит количество импульсов соответственно п, п., п,., При этом

на выход устройства пройдет количество импульсов П2.

В предлагаемся мажоритарнсм устройстйе для задержки импульсов,

Q поступающих с выхода устройства на суммирующие входы реверсивных счетчиков 7, могут быть использованы линии задержки типа ЛЗТ. Причал выбор конкрв ного типа линии задержC ки должен осуществляться из соображений превЕшгения временем задержки значения длительности импульсов от резервируемых блоков. Например, при длительности импульсов ,0 МКС в качестве элементов 3 задержки могут быть использованы линии

з.Ацержки ЛЗТ-4,0 - 1200 со значением времени задержки t 4,0 мкс.

Таким рбразс, в результате задержки сигналов, поступающих на

5 суммирующие входы счетчиков 7,

относительно сигналов, поступающих на их вычитающие входы, сбои в работе счетчиков исключаютсяi т.е.мажоритарное устройство работает надежно при 0 произвольной величине рассинхронизации сигналов от резервируемых блоков соседних каналов. .

Технико-экономический эффект от 5 использования изобретения заключается в том, что устройство позволяет резервировать аппакатуру, работа которой незасинхронизирована между собой, на входные, сигналы не накладывается никаких ограничений, что во многих случаях позволяет упрос-, тить резервируемые системы в целом.

МЙЖ0РИТАРНОЕ..УСТРОЙСТВО, соде|яка1вее в каждом из трех каналов резервируемый блок и реверсивный счетчик, выходы информационных разрядов которого через первый элемент ИЛИ соединен с первым входом первого элемента И второй вход которого соединен с выходом знакового разряда счетчика, а выход - с соответствуюьапх вхоцехм восстанавливающего блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью по вышения надежности устрс ства, . iоно содержит в каждом канале вто; роА элемент ИЛИ, элемент задержки, I элемент НЕ и второй и третий элементы И, первые входы которых сое- , динены с выходсм соо ветствуияцёго резервируемого блока, выход второго элемента И через элемент задержки соединен с первым входе второго элемента ИЛИ, второйвход которого соединен с выходом третьего элемента И, выход второго элемента ИЛИ соединен с суммируияцим вхо- дом счётчика, вычитающий вход кото рого соединен с выходом восстсшав. ливакяцего блока, с вгарам входом второго элемента И через элемент НЕ - с вторым входом .третьего элемента И. Ф сь 00 о: