Устройство для управления реконфигурацией резервированной системы Советский патент 1983 года по МПК H05K10/00 G06F11/18 

Изобретение относится к вычислительной техничке и может быть применено при разработке резервированных систем управления повышенной надежности j а также при разработке адаптивных резервированных устройств. Известна схема для управления реконфигурацией резервированного, устройства, содержащая блоки контроля резервных блоков каждого канала,, элементны И, ИЛИ, инверторы, мажоритарный элемент и св.гзи „между ними fl Известна также схема для. управления ре.конфигурацией резервированного трехканального устройства, содержащего в каждом канале резервируе мый блок, блок контроля, блок переключения, восстанавливающий орган и связи между ними 2. Недостатком резервированных устройств является то,-что не производится контроль их работоспособности Е мажоритированном режиме при обнаруже нии отказов в двух или трех функциональных блоках. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является Устройст во для управления реконфигурацией , примененное в резервирован ном устройстве, содержгицем мажоритар ный элемент и индикаторы отказов, выходы которых через элементы ИЛИ со динены со входом сч-етчика, ключи установленные на входе мажоритарного элемента, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих индикаторов отказов, дополнитель ный элемент ИЛИ, подсоединенный ко входам мажоритарного элемента, и переключатель , управляющий вход которо го соединен с выходами счетчика,, а сигнальные входы с выходами мажори тарного элемента и дополнительного элемента ИЛИ Сз, Однако при отказе двух или трех функциональных блоков в данном устройстве не производится контроль его работоспособности в мажоритированном режиме, что не позволяет использоваТг дополнительные ресурсы повышения его надежности. Рассмотрим ситуацию, когда функци нальный блок состоит из секций, инт формация в которых обрабатывается независимо и последовательно во времени поступает на выход функционального блока. Примером такого функционального блока может служить запоминающее устройство, а секциями - отдельные модули накопителя запоминающего устройства. Пусть, например, каждый из трех резервируемых функцио нальных блокоЪ. содержит секции ei,,-, 52 3i ,3, (номер функционального блокад. Пусть также в секциях и 522 обнаружены отказы. В этой ситуации .все известные резервированные устройства, перестраивают ся схемами контроля и реконфигурации на выдачу.информации секций , в дальнейшем при отказе любой из указанных секций устройство выходит из строя. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления реконфигурацией резервированной система, содержащее формирователь контрольных сигналов, вход которого соединен 9 тактовым входом устройства, а первый выход - с входами трех резервируемых блоков, выходы которых соединены с информационными входами управляемого мажоритарного элемента, выход которого соединен с выходом устройства и с первым входом блока сравнения, со вторым входом которого соединен второй выход формирователя контрольных сигнапов, введены четеры эле мента И записи, три элемента И считывания, элемент И контроля, два элемента НЕ, мажоритарный элемент контроля, регистр контроля, регистр задания режима, первый вход которого соединен с тактовым входом устройства, первый, второй, третий и четвертый выходы с.первыми входами соответствую шх четырех элементов И записи, вторые входы которых соединены с выходом блока сравнения, а выходы - с соответствующими входами регистра контроля, первый выход которого соединен с первым входом элемента И контроля, со вторым входс 4 которого через первый элемент НЕ соединен выход мажоритарного элемента контроля,со входами которого и со вторыми входами элементов И считывания соединены второй, третий я четвертый выходы регистра контроля, с третьими входами Всех элементов И считывания соединен через второй элемент НЕ в.ыход элемента И контроля, а выходы элементов И считывания соединены-соответственно со вторь, третьим и четвертым входами регистра задания режима, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами управляемого мажоритарного элемента , а пятый выход, - с первьвчи входами всех элементов И считывания. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство дйя управления реконфигурацией резервированной системы содержит резервируемые блоки 1-3, формирователь 4 контрольных сигналов, управляемый мажоритарный элемент 5, блок б сравнения, регистр 7 задания режима, элементы И 8-11 записи, регистр 12 контроля, элемент И 13 контроля, первый элемент НЕ 14, мажориI тарный элемент 15 контроля, §лемен1ТЫ И 16-18 считывания, второй элемент

НЕ 19. Тактовый вход устройства обог знамен позицией 20, а выход - 21. ,. Тактовый вход 20 устройства соедй иен с первым входом регистра 7 задания режима и входом формирователя 4 контрольных сигналов. Первый выход формирователя 4 соединен со входами резервируемых блоков 1-3, а втор.ой выход - со вторым входом блока 6 сравнения. Выходы резервируемых блоков 1-3 соединены с информационными вхо- 10 дами управляемого мажоритарного элемента 5, выход которого соединен с выходом 21 и с первым входом блока 6 сравнения. Первый, второй, третий и четвертый выходы регистра 7 задания 15 режима (выходы первого, второго, третьего, и четвертого разрядов ) соедийены с первыми входами элементов и 8-11 записи со вторыми входами которых соединен выход блока б сравнения. Вы- 20 ходы элементов И 8-11 записи соедиjigHu.co входами регистра 12 контроля первый выход (ВЫХОД первого разряда) регистра 12 контроля. Соединен с первым входом элемента , 25 и 13 контроля, со вторым входом которого через первый элемент НЕ 14 соединен выход мажоритарн.ого элемента 15 контроля. Со входами этого элемента соединены второй, третий п и четвертый выходы регистра .12 контроля. Эти выходы соединены также с первыми входами элементов И 16-18 считывания, со вторыми входами которых через второй элемент НЕ 19 соединен выход элемента И 13 контроля, Выходы элементов И 16-18 считывания соединены со вторым, третьим и четвертым входами регистра 7 задания режима, пятый выход которого .(выход пятого разряда соединен с тре- 40 тьим входом элементов И 16-18 считывания. Второй,-третий и четвертыйвыходы регистра 7 задания режима соединены с управляющими входами управляемого мажоритарного элемента 5. , .45

Устройство работает следующим образом.

На тактовый вход 20 устройства последовательно во времени подаются четыре тактовых сигнала. Этим опре- .« делается цикл контроля и установки работоспосрбной конфигурации устроит ства. Начальное состояние регистра 7 задания режима - 00000. Таким образом, на управляющих входах, мажо- ритарного элемента 5 код 000, зада- ющий Мс1жорит арный режим-его работы.

По первому тактовому сигналу формирователь 4 выдает серию контрольных сигналов, поступакхцих на входы резервируемых блоков 1-3. Резервируе-60 itoe блоки обрабатывают эти сигнг1лы и выдают на выход устройства серию результирунлдих сигналов, которые. после выполнения над ними логической

функции мажоритарного элемента 5 65

поступают на, выход устрбйства и на первый вход блока 6 сравнения. На второй вход этого блока подаются эталонные сигналы. При несравнении блоком 6 сравнения вырабатывается сигнал ОУ а при сравнении 1.

По первому тактовому сигналу регистр 7 задания режима устанавливается в состояние 10000 и разрешается тем самым запись выходного сигнала блока 6 сравнения после первого такта контроля в первый разряд регистра 12 контроля через элемент И 8 записи.-.

В этом такте проверяется работоспособность в мажоритированной конфгурации резервированной системы, состоящей из трех блоков 1-3 и tfa жоритарного элемента 5.

При браке {несравнении)в первый разряд регистра 12 контроля записывается О,.при норме - 1.

По второму тактовому сигналу регистр 7 задания режима устанавливается в состояние 01000. Этим задается режим выдачи на выход мажоритарного элемента 5 информации блока 1 и разрешается запись результата сравнения во второй раэргщ регистра 12 контроля через элемент И 9 записи. В этом такте контроля проверяется работоспособность функционального блока 1.

По третьему и четвертому тактовосу сигналу регистр 7 задания режима устанавливается соответственно в состояния 00100 и 00010 и .проверяется работоспособность блоков 2 и 3.

По пятому тактовому сигналу регистр 7 задания режима устанавливается в состояние 00001, разрешая тем самым срабатывание элементов И 16-18 считывания по третьему входу Если в мажоритированной конфигурации система не работоспособна (в первом разряде регистра 12 контроля О , то на входе элемента И 13 контроля , на выходе второго элемента НЕ 19-- 1, и во второй, третий и четвертый разрдаы регистра 7 задания режима переписывается содержимое второго, третьего и четвертого разрядов регистра 12 контроля, задавая возможную работоспособную конф гурацию системы.

Если в мажоритированной конфигургщии сиртем.а.работоспособна (в первом разрядерегистра 12 контроля то разрешается срабатывание элемента -И 13 контроля по первому входу. В том,случае, если во втором, третьем и четвертом разрядах регистра 12 контроля содержатся коды 100, . 010, 001, 000, то на выходе первого элемента НЕ 14 - 1 и срабатывает элемент И 13 контроля, запрещая тем раьалм через второй элемент НЕ 19 ерабатывание элементов И считывания 16-18. При этом во второй, третий и четвертый разряды регистра 7 задания режима записывается код 000 задавая мажоритарную конфигурацию, В этом случае, если во втором, тре тьем и четвертом разрядах регистра 12 Контроля содержатся коды 111, .011, 101, 110, то на выходе мажоритарного элемента 15 контроля - 1, на выходе первого элемента НЕ 14 ., элемент И 13 контроля Me срабатывает и во второй, третий и четвертый раэряды регистра 7 задания ре хима переписывается код разрядов ре- . гястра 12 контроля. При этом коды 111,011,101 и 110 задают мажоритарную конфигурацию.

На этом режим контроля и установки рабочей конфигурации -заканчивается и система продолжает работать в рабочем режиме .в конфигурации, задаваемой вторым, третьим и четвертым разрядами регистра 7 задания режима.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет не перестраивать мажоритарный элемент.5 при отказе двух блоков и работоспособности в мажоритированной конфигурации. Это . обеспечивает повышение надежности, например; для системы из резервируемых блоков, состоящих из секций, информация в которых обрабатывается независимо и .последовательно во времени поступает на выход блока. :

Определим выигрьш в надежности для предлагаемой системы по сравнению с известной, считая, что в состав -го функционального блока входят четыре секции 5, , Sj., S.. Схемы контроля и. перестройки ,будей считать значительно более надежными

чем функциональные блоки, и примем их надежность равной 1.

Надежность известного устройства рассчитывают по формуле

. ((, I

где р р|;

R - Надёжность секции Si-,, } 1,2,3,4,

1 12,3; ./ы- вероятность обнаружения -отказов средствами контроля. Надежность предлагаемого устройства рассчитывают по формуле ., ;. , . . ((-Р-1) Р Р РЛ

Для ,95, .,«, 0,8 имеем R 0,9768,

,9936.

Вероятность выхода предлагаемого устройства из строя по сравнению с известным уменьшается при выбранных

значениях р, и /и. . примерно в 3,6 раза. Очевидно, что при увеличении числа секций в функциональном блоке выигрыш в надежности увеличивается. Надежность устройства, состоящего из N секций, рассчитывают по формуле

(-P-tlf-3,Np(R,f Р.ЗР (-f-pJNH

. Результаты испытаний предлагаемого устройства подтверждают его высокую надежность, так как оно парирует большее число отказов резервируемых 40 функци.ональных ;блоков..

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕКОНФИГУРАЦИЕЙ РЕЗЕРВИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ, содержащее формирователь контрольных сигналов, вход которого соединен с тактовьм входом устройства, а первый выход - с входами трбХ резервируемых блоков, выходы которш соединены с информационными входами управляемого мажоритарного элемента, выход которого соединен с выходом устройства и с первым входом блока сравнения, с вторым входом которого, соединен второй выход фбрмирователя контрольных сигналов, отличающ ;е е с я тем, что, с целью повыше- ния надежности, оно содержит четйре элемента И записи три элемента И считывания и элемент И контроля, два элемента НЕ, мажоритарный элемент : контроля, регистр контроля, регистр задания режима, первый вход КОТОРОГО соединен с тактовым входом устройства, первый, второй, третий и чствертый выходы - с первыми входами сйотвётствутацих четырех элементов И записи, вторые входы которых соединены с выходом блока сравнения, а выходы с соответствующими входами регистра контроля, первый выход которого соединен с первым входом элемента И контроля, с вторым входом которого через первый элемент НЕ соединен выход мажоритарного элемента контроля, с входами которого и с вторыми вхо- г дами элементов И считывания соединены; второй, ретий и четвертый выходы регистра контроля, с третьими вхо- -i дами всех элементов И считывания соединен через второй элемент НЕ выход элемента И контроля, а выходы, элементов И считываний соединены соответственно с вторым, третьим и чет:вертым входами регистра задания режима, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами управляемого мажоритарного элемента, а пятый I соединен с первыми входами всех ;элементов И считывания.