Устройство для управления подключением резерва Советский патент 1984 года по МПК G06F11/18 

ключения режимов содержит генератор, счетчик и триггер, причем выход генератора соединен со счетным входом счетчика, вькод соединен с входом установки триггера в 1 , прямой выход которого соединен с первым выходом блока, а инверсный - с вторым, установочные входы счетчика соединены с входами блока.

1. .УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДКЛЮЧЕНИЕМ РЕЗЕРВА, содержащее входной регистр и два резервируемых блока, причем информационные . входы входного регистра соединены с информационными входами устройства, вход синхронизации входного регистра подключен к входу синхронизации устройства, отличающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок переключения режимов , триггер, щесть групп элементов. И, две группы элементов ИЛИ, два элемента ИЛИ, блок сравнения и выходной регистр., причем счетньй вход триггера соединен с входом синхронизации устройства, прямой выход триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами элементов И первой.группы, выхода которых соединены с входами первого резервируемого блока, инверсный выход триггера соединен с первым вхск дом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входами второго резервируемого блока, выходы первого резервируемого блока соединены . с первыми входами элементов И третьей и четвертой групп, выходы элементов И третьей группы подключены к первым входам блока сравнения, выход которого подключен к входу синхронизации выходного регистра, выходы второго резервируемого блока подключены к первым входам элементов И пятой и, шестой групп, выходы входного регистра соединены с вторыми § входами элементов И первой и второй групп, первый выход, блока переклю(Л чения режимов соединен с вторыми вхо.дами первого и второго элементов ИЛИ -иэлементов И третьей и пятой групп, управляющие входы устройства подключены к входам блока переключения режимов, второй выход которого соединен с вторыми входами элементов И четвертой и шестой групп, выходы vj элементов И четвертой группы соео: динены с первыми входами элементов to ШШ первой группьГ, выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ второй группы, а вторые входы подключены к выходам элементов И шестой группы, выходы элементов И пятой группы со.единены с вторыми входами блока сравнения и информационными входами выходного регистра, выходы которого соединены с вторыми входами элементов ИЛИ второй группы, входы которых подключены к выходу устройства. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок пере

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может испол зоваться при построении цифровых вычислительных систем и автоматизированных систем управления. Известны.-резервированные системы которые содержат- последовательно сое диненные входной регистр, два параллельно функционируннцихпроцессора и блок анализа результатов обработки 1 и 2. . Недостатком указанных устройств является неполное использование функ циональных возможностей, что приводи к снижению производительности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровая вычислительная система, содержащая входной регистр, вход которого соединен с первым входом машины, два процессора, первый .выход каждого из них соединен с одним из двух первых входов блока вьщачи результатов обработки, выход которого соединен с выходом машины. В устройстве используются два одинаковых процессора, которые работают синхронно и получают идентич ные данные. Выходные данные двук процессоров непрерывно сравниваются между собой. При несовпадении блоки руется выдача результатов, и выраба тьшается сигнал аварии 3. Однако устройство не обеспечивает необходимой производительности при обработке входного потока информа ции, плотность которого превышает пропускную способность проце сора . Целью изобретения является повы;шение суммарной производительности резервируемых процессоров Поставленная цель достигается тем, что в устройство,-содержащее входной регистр и два резервируемых блокаj причем информационные входы входного регистра соединены с информационными входами устройства, вход синхронизации входного регистра подключен к входу синхронизации устройства, введены блок переключения режимов, триггер, шесть групп элементов И, ве грзгапы элементов ИЛИ, два элемента ИЛИ, блок сравнения и выходной регистр, причем счетный вход триггера соединен с входом синхронизации устройства, прямой выход триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, вьрсод которого соединен с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых соединены с -входами первого резервируемого блока, инверсный выход триггера соединен с первым входом второго элемента ИДИ, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входами второго резервируемого блока, выходы первого резервируемого блока соединены с первыми входами элементов И третьей и четвертой групп, выходы элементов И третьей группы подключены к первым входам блока сравнения, выход которого подключен к входу синхронизации выходного регистра, выходы второго резервируемого блока подключены к первым входам элементов И пятой и шестой групп, выходы входного регистра соединены с вторыми входами элементов И первой и второй групп, первый выход блока переключения режимов соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ и элемент И третьей и пятой групп, управлянЯцие входа устройства подключены к входам блока переключения, режимов, второй выход которого соединен с вторыми входами элементов И четвертой и шестой групп, выходы

лементов И четвертой группы соедиены с первыми входами элементов ИЛИ ервой группы, выходы которых соедиены с первыми входами элементов ИЛИ торой группы, а вторые входы под- 5 ключены к выходам элементов И шестой группы, выходы элементов И пятой группы соединены с вторыми входаи блока сравнения и информационными входами выходного регистра, выхо- 10 ды которого соединены с вторыми вхо-: дами. элементов ИЛИ вторсэй группы, выходы которых подключены к выходу устройства.

Блок переключения режимов содер- 15 жит.генератор, счетчик и триггер, причем выход генератора соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом установки триггера в 1, прямой выход которо- 20 го соединен с первым выходом блока а инверсный - с вторым, установочные входы счетчика соединены с входами блока.

На фиг. 1 представлена структура 25 устройства для управления подключением резерва; на фиг. 2 - структура блокапереключения режимов.

Устройство (фиг.1) содержит входной регистр 1, первый и второй ЗО резервируемьге блоки (например, процессоры) 2 и 3 соответственно, блок

4вьщачи результатов обработки, блок

5переключения режимов, триггер 6, первый элемент ИЖ 7, первую группу, ,элементов И 8, второй элемент ИЛИ 9, вторую группу элементов И 10, блок 4 содержит третью-шестзш) группы элементов И 11-14соответственно, первую группу элементов ИЛИ 15, блок до 16 сравнения, выходной регистр 17

и вторую группу элементов ИЛИ 18.

Блок 5 переключения реятмов () содержит генератор 19, счетчик 20 и триггер 21..45

Сущность изобретения заключается в том, что предлагается режим контрольного счета с помощью из- . быточного процессора проводить не постоянно, а в отдельные интервалы ; 50 времени, в которые (согласно предварительным прогнозам) могут произойти отказы процессоров.

Решение одной задачи двумя одинаковыми процессорами повышает дос- 55 товарность информации, в{ |даваемой на выход устройства. Но при этом постоянное использование одного

.из процессоров в контрольного счета снижает производительность всего устройства в целом.

Моменты вьгхода из строя отдельных Jпроцессоров не являются в чистом виде случайными, поэтому их можно предсказьгоать (с той или иной вероятностью) 1утем накопления и анализа статистических характеристик функционирования процессоров.

Погрешности предсказания моментов отказа процессоров зависят от точности математического описания процесса x(t) (закона распределения моментов отказов во времени) в интервале ti tl основе сведений о нем, имеющихся в интервале t, t (t с t).

Пусть.процесс x(t) задан на интервале ft,, t) и представлен в виде

x(t) m(tr)+XV:q): (t), (1),. -J где m(t) - математическое ожидание

процесса; (f(t) - неслучайные функции

времени;

VJ - случайные коэффициенты, некоррелированные между собой.

Представления в виде разложения Карунена-Лоэва или канонического разложения B.C. Пугачева обладают рядом достоинств. Указанные разложения сзтцествуют практически для любого случайного процесса. Дискретность представления процесса в виде (1) удобно для моделирования на ЭВМ. Некоррелированность случайных коэффициентов Vj позволяет при их моделировании с незначительной погрешность использовать вместо многомерной плотности совместногб распределения произведение одномерных плотностей.

Задачу продления процесса x(t) в область tj, tj делят на два этапа: продление математиче.ского ожидания процесса и совокупностиэлементарных случайных функций V; и CfJ (t), задающих случайную часть процесса.

Математическое ожидание процесса x(t) - неслучайная функция времени, поэтому задача продления ее на любой заданный временной интервал не представляет трудностей. Если отсутствуют аналитические описания процесса, то используют методы теории приближения функции (например использование интерполяционных полиномов для экстраполяции и метод наименьших квадратов). Кроме экстраполяции математического ожидания, необходимо продлить координатных функций в область , Так как координатные функции времени являются неслучайными и имеют смысл математического ожидания, методы их Продления практически ничем не отличаются от задачи продления математического ожидания процесса. По мере увеличения объема исполь зуемой статистической информации (т.е. увеличения времейи функционирования устройства) наблюдается тенденция к уменьшению ошибки экстр поляции. Использование прогнозирования моментов появления отказов процессо ров позволяет увеличить производительность устройства за счет -организации режима контрольного счета только на протяжении небольших (относительно) интервалах времени, во время которых может произойти отказ одного из процессоров согласно прог нозу. Разработка и изготовление блока экстраполяции, позволяющего с высокой точностью прогнозировать моменты отказов процессоров, не всегда целесообразны, так как сопряжены с определенными трудностями и затра тами.. Более предпочтительны два других способа решения задачи прогнозирова ния. В состав математического обеспечения устройства включается програм ма- прогнозирования, которая на осно ве статистической информации (вводимо оператором), производит расчет врем ни, на протяжении которого устройст во, может работать в режиме индивидуального счета (когда каждый процессор решает свою задачу). Оператор самостоятельно оценивает интервал времени работы устрой ства в режиме индивидуального счет Ту по выражению Т„ (t) Kg(t) где Т., (t) - среднее время выработ на отказ всего устрой ства (среднее время между двумя соседними i отказами устройства по причине выхода любого из процессоров); К а (t) - коэффициент запаса, учитывающий разброс отдельных интервалов времени между соседними отказами относитель«oTcHo(t)., Устройство работает следующим образом. Через информационные входы устройства на информационные входы входного регистра 1 поступает информационный код, подлежащий обработке. Входной регистр 1 предназначен для хранения информационного кода до начала его обработки. С выхода входного регистра 1 информационный код через первую группу элементов И .8 и вторую группу элементов И 10 поступает на вход первого блока 2 и второго блока 3. Первая и вторая группы элементов И 8 и 10 предназначены для коммутации информационнопо кода в соответствии с режимом работы машины. С момента включения машины до окончания интервала блок 5 переключения режимсхв по своему первому выходу выдает управляющий сигнал, соответствующий режиму индивидуального счета. Этот сигнал не влияет на условия коммутации информацион-. кого кода с выхода входного регистра. Режим коммутации при этом обеспечивается состоянием триггера 6, Ha счетный вход которого поступает сигнал с входа синхронизации устройства в момент записи в регистр 1 нового информационного кода. В соответствии с состоянием триггера 6 с первого и второго элементов ЮШ на первые входы элементов первой и второй групп поступают сигналы, поочередно открывающие и закрывающие группы элементов И 8 и 10. Поэтому с информационного выхода -входного регистра 1 информационные коды поступают поочередно то на блок 2, то на блок 3. В момент окончания интервала Тц блок 5 переключения режимов по свое му второму выходу вьщает управляющий сигнал, соответствующий режиму контрольного счета. Этот сигнал через вторые входы первого и второго элементов ИЛИ 7 н 9 поступает на входы элементов,И первой и второй групп, разрешая прохождение каждого информационного кода с выхода входного регистра 1 на каждый из блоков 2 и 3. блок 2 (аналогично второй блок 3) предназначены для обработки информационных кодов, поступающих на вход процессора в соответствии с рабочей программой обработки (алгоритмом обработки). После окончания обработки информационного .кода с первого выхода блока 2 или 3 на первый или второй вход блока 4 выдачи результатов обработки поступает код результата обработки. Блок 4 выдачи результатов обработки предназначен для вьщачи резуль татов обработки на выход устройства с выходов первого и второго блоков и/или 3 в режиме индивидуального счета ; сравнения кодов результата, полученных от первого и второго блоков 2 и 3 В режиме контрольного счета. В последнем случае код одно го из результатов выдается на выход машины только в том случае, если об кода (от первого и второго процессо ров) совпадают. Если код результата полученный -от первого блока 2, отли чается от кода результата, полученного от второго блока 3, .то код ре зультата на выход машины не поступа а на панели блока 4 выдачи результатов обработки загорается индикатор Авария. Блок 5 переключения режимов пред назначен для выработки управляющих сигналов, поступающих на вторые вхо ды первого и второго элементов ИЛИ и 9 и на входы блока 4 вьщачи ре- . зультатов обработки, в соответстВИИ с режимом функционирования маши Код времени работы в режиме индивидуального счета задается оператором (или блоком экстраполяции) по второму входу машины. Блок 4 выдачи результатов обрабо ки работает- следующим образом. В режиме индивидуального счета по четвертому входу блока 4 на управляющие входы элементов И 12 и 14 четвертой и шестой групп с второго выхода блока 5 переключения режимов поступает сигнал, открывающи 42 элементы И четвертой и шестой групп (элементы И 11 и 13 третьей и пятой групп закрыты). При этом коды результатов обработки без сравттения через первый и второй входы блока 4, элементы И 12 и 14 четвертой и шестой групп поступают на первый и второй входы элементов ИЛИ 15. С их выходов коды результатов через первые входы элементов ИЛИ 18 поступают на выход машины. В режиме контрольного счета по четвертому входу блока 4 на управляющие входы элементов И 12 и 14 поступает сигнал, закрывающий их. По третьему входу блока 4 на управляющие входы элементов И 11 и 13 поступает сигнал, открьгеающий эти элементы. При этом коды результатов обработки через первьй и второй входы блока 4 поступают на первьп{ и второй входы блока 16 сравнения. Одновременно с второго входа блока 4 код результата от второго процессора поступает на входы выходного регистра 17, Если коды результатов совпадают, тона выходе блока 16 сравнения появляется сигнал, поступающий на вход синхронизации выходного регистра 17, При этом код результата, хранящийся в выходном регистре 17, через вторые входы :элементов ИЛИ 18 поступает на выходы устройства. Если коды результатов отличаются один от другого, то на выходе блока 16 сравнения сигнал не появляется, и код результата с выхода выходного регистра 17 на выход блока 4 и машины не поступает. Блок 5 переключения режимов работает следующим образом. С выхода генератора 19 на счетный вход счетчика 20 поступают импульсы опорной частоты. Счетчик 20 работает в реверсивном режиме. Оператор устанавливает тумблеры на панели блока 5 переключения режимов в соответствии с кодом, определяющим интервал времени работы машины в режиме индивидуального, счета. В момент начала работы машины триггер 21 находится в состоянии О. При обнулении счетчика 2, на его выходе появляется сигнал, поступающий на вход триггера 21 и устанавливающий его в состояние Г При переходе из одного состояния в другое ньгходшае сигналы, поступающие с инверсного И прямого выходов триггера 21 на пер