Резервированное устройство Советский патент 1984 года по МПК H05K10/00 G06F11/18 

Изобретение относится к вычислительной технике5 з частности к конструкциям резервированных устройств которые могут быть использованы при создании цифроЕЫк вычислительных устройств высокой надежности, ИзБестно резервированное устройство содержащее резервируемые блоки с восста.назливаюдим блоком,, ключи зключе.ннь:е н цепи питания соответствуюащх резервируегчмх блоков, элементы И, инвертор , и триггеры, выход восстйнавлйзаюш,его блока через инвер тор соедикек с первыми входами элементов И вторые входы которых соединань- с зьгходами соответствующих рбзервируе1 - блоков,, а выходы - с первыми в годямк триггеров выходы которых соединены с угфавляющимк вхо дамл2 ключей,, Б этом устройстве проис коднт отключекке оч каэавших блоков от источника питания Вследствие зтого корректируются три ошибки обоих типов i Зо Недостатком известного устройства является отсутствие контроля работоспособностк резервируекых блоков, Наиболее близким к изобретению я 3 JI я е т с я резерв и р с л а ни о .i у с; р о и с т в о содер;кб 4ее . тэезервнруемых блокоЗу выходы KOTOOLP; соедикеша с соотзетст5зующ -1ми лсрвыин вхо,ц.1.чи воссгакавливающего блока, содержащего первый элемент ШМ зыксд которого соединан с выходом , лервые -ходы через соотБатствую цие элементь И,, а вто.рые входы непосредствеьгко соединены с сооТ5зетствуюш,ими входами блока, ключи, включенные в цели питания соответстзующих peaepsHpyeNflaix блоков, выход восстанавливающего блока соеди нен с первым входом устройствазС пер выми входами элементов И первой груп ггы и через первый инвертор-с первыгда входами элементов И эторой грунпы, вторые входь которь:х соединены с выходами резервируе -ibix и через вторые инверторы - с вторыми входами соответствуюьяих элементов И первой групны. выходы элементов И первой и второй групп соединены ссответстБенно с первыми и вторыми входами |соответстзу:судих триперов, .третьи Бходь; которых собдинены с сбр са, первые выходы - с управляющими вхо,г;ами соответствующих клю-чей,, а вторые .ы - с соотзе тс г кующими вторыми выходами устройства В данном устройстве отсутствиГ контроля 92 работоспособности резервируемь:х блоков устранено путем фиксации всех отказов резервируемых блоков в триггерах и выводом информации о наличии отказов на выходы устройства 2j, Недостатком этого устройства является резкое уменьшение его надежности в случае, когда работоспособность устройства обеспечивается двумя блоками из о . При этом отказ is любом из двух оставшихся блоков приводит к выходу из строя всего устройства и вероятность отказа такого устройства вдвое больше, чем устройства, в котором включен только один блок. Цель изобретенгя - повьшение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в резервированное устройство, содержащее п резервируемых блоков, выходы которых соединены с соответствующими первыми входами восстанавливающего блока, содержащего первый элемент ИЛИ, выход которого соединен с выходом блока, первые входы черезсоответствуюнще элементы И,а вторые зходы непосредственно соединены с соответствующими входами блока,ключи, включенные в цепи питания соответствующих резервируемых блоков, выход восстанавливающего блока соединен с первым выходом устройства, с первыми 4зходами элементов И первой группы и через первый инвертор - с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с выкодами резервируемых блоков и через вторые инверторы - с вторыми входами соответствующих элементов И первой группы, выходы элементов И первой и второй групп соединены соответственно с первыми и вторыми входами соответствуюощх триггеров, третьи входы которых соединены с шиной сбро са, первые выходы - с управляющими входами соответствующих ключей, а вторые выходы - с соответствующими вторыми выходами устройства, введены формироват ели импульсов, элементы задержки, регистр сдвига, второй элемент КЛИ третья и четвертая группы п и h-2 элементов И соответственно, первый вход каждого элемента И четвертой группы соединен с выходом соответствующего одноименного элемента задержки и с входом последующего элемента задержки, второй вход- с первым Еыходом регистра сдвига. четвертым входом первого триггера и входом первого элемента задержки, а выход - с четвертым входом соответствующего триггера, начиная со второго,входы формирователей импульсов соединены с вторыми выходами соот ветствующих триггеров, а их выходы ссоответствующими входами второго элемента ИШ, выход которого соеди-; нен с первым входом регистра сдвига,, второй вход которого соединен с шиной сброса, а второй выход - с третьим выходом устройства и с первы ми входами элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих резервируемых блоков, а выходы - с соответствующими вторыми входами восстанавливающего блока. На чертеже представлена блок- схема предлагаемого устройства при Устройство Содержит резервируемые блоки i-5, ключи 6-10, выполняющие :4огнкцшо отключения блоков 1-5 от источника И П ртания, восстанавливанядий блок 12, содержащий элементы И 13-22 и первый элемент ИЛИ 23. Устройство содержит также первый инвертор 24, первую группу элементов И 25-29, триггеры 30-34, второй элемент ИЛИ 35, вторые инверторы 36-40, вторую группу элементов И,41-45, фор мирователи 46-50 импульсов, регистр 51 сдвига, элементы 52-54 задержки, третью группу элементов И 55-59 я четвертую группу элементов И 60-62, выходы 63-69 и шину 70 сброса Выход восстанавливающего блока 1 подключен к первому выходу 63 устрой ства, к первым входами элементов И 25-29 и к входу инвертора 24, выход которого соединен с первыми входами элементов И 41-45. Выходы элементов И 25-29 соединены с первыми входами, а выходы элементов И 7 с вторыми входами триггеров 30-34 соответственно. Первые выходы триггеров 30-34 соединены с управляющими входами ключей 6-10 соответственно , Вторые выходы триггеров 30-34 соединены с вторыми выходами 64-68 устройства. Выход второго элемента ИЛИ 35 соединен с первым входом регистра 51 сдвига, первый выход которого соединен с четвертым входом триггера 30, первыми входами элементов И 60-62 и входом первого элемента 52 задержки, выход которого соединен с вторым входом элемента И 60 и с входом элемента 53 задержки, выход которого соединен с вторым вхо- ; дом элемента И 61 и с входом элемента 54 задержки, выход которого соединен со вторым входом элемента И /62. Второй выход регистра 51 сдвига соединен с третьим выходом 69 устройства и с первыют входами элементов И 55-59, выходы которых соединены с соответствующими вторыми входами восстанавливающего блока 12. Третьи входы триггеров 30-34 и второй вход регистра 51 сдвига подключены к шине сброса. Выходы резервируемых блоков 1-5 соединены с вторыми входами элементов И 41-45 соответственно, через инверторы 36-40 - с вторыми входами элементов И 25-29 соответственно и с вторы№1 входами элементов И 55-59. Вторые выходы триггеров 30-34 через формирователи 46-50 импульсов соединены также с соответствугацими входами элемента ШШ 351 Выходы элементов И 60-62 соединены с четвертыми входами триггеров 31-33 соответственно. Устройство работает следукяцям образом. При исправной работе блоков 1-5 триггеры 30-34 находятся в состоянии, при котором ключи 6-10 открыты и через них напряжение источника 11 питания подается на блоки 1-5. В такое положение триггеры 30-34 устанавливаются перед началом работы импульсом сброса, поступающим на шину 70. При возникновении отказа типа ложная 1 в одном из блоков 1-5, например в блоке 1, на выходе элемента ИЛИ 23 восстанавливающего блока 12 информация остается равной О. В этом случае на выходе элемента И 41 будет сигнал 1, который переключит триггер 30 в положение, при котором ключ 6 закроется, с блока 1 снимается напряжение питания и на вход восстанавливающего блока 12 с выхода блока 1 поступит информация О. Одновременно с этим в результате переключения триггера 30 на выходе 64 образуется сигнал О, указывающий на наличие отказа в блоке 1, а также формирователь 46 импульсов сформирует импульс, который через элемент ИЛИ 35 поступает на вход регистра 51 сдвига. При этом в регистре сдвига происходит сдвиг информации 1 из первого разряда во второй в первый разряд 1 записывается при. сбросепо шине 70). Аналогичным образом произойдет фиксация отказа блока 1 и при отказе типа ложньй О. В этом случае триггер 30 будет переключен сигналом с выхода элемента И 25. При возникновении последующих отказов любьпс двух других блоков 2-5 аналогич1-1ым образок произойдет отключение отказавпшх блоков и сдвиг информации в регистре 51 сдвига из второго разряда в четвертый. При зтом сигнал с выхода четвертого реги стра 55 сдвига поступит на вход триг гера 30 и входы элеяентов И 60-62. Поскольку из-за отказа блока 1 срабатывание триггера 30 не произойдет к, следовательно, регистр 51 сдвига останется в прежнем положении, сигнал с выхода четвертого разряда регистра 51 сдвига, пройдя элемент 2 задержки и; открытый элемент И 60, поступит на ЕХОД триггера 31, В дальнейшем возможны два варианта. Если в числе отказавших блоков 2-5 бьш блок 2, то триггер 31 не пер ключится и регистр 5 сдвига останет ся 3 прежнее- состоянии. Тогда сигнал перекпмчения через элемент 53 задерж ки и элемент К 61 поступит на вход зра 32, Время задержки элементо ::гадержки определяется необходимым временИМ на переключение триггеров 30-33. формирователей 4650 импульсов3 элемента Ш1И 35 и реги тра 51 сдвига. Если же бло 2 в этот момент вре 1-.к;ни был исправен, то произойдет переключение триггера 3, формировател i импульсов я импульс через элемент ИЛЧ 35 сдвинет информацию в регистре 5 сдвига из четвертого ряз- ряда в пятый. При переключении триг119 гера 31 описанным способом произойдет отключение блока 2 от восстанавливающего блока 12. С выхода пятого разряда регистра 51 сдвига сигнал поступает на выход 69, указывая на то, что работоспособность резервированного устройства обеспечивается только одним блоком, а также на входы элементов И 55-59, разрешая прохождение через них информации с блоков 1-5, Поскольку блоки 1-5 все, кроме одного, оказываются отключенными от источника 11 питания, информация с одного из элементов И 55-59 поступает через элемент ИЛИ 23 на выход 63 устройства. Таким образом;, гЕри отказе трех блоков 1-5 происходит, отключение четвертого исправного блока и работоспособность устройства обеспечивает-ся оДним блоком. Это позволяет предлагаемому устройству после отказа трех блоков сохранять существенно более высокую вероятность безотказной работы по сравнению с прототипом, у которого после трех блоков остаются включенными 2 блока, так как вероятность безотказной работы двух 2 блоков равна Р2 Г;-г-, где Р - вероятность безотказной работы двух блоковJ Р - вероятность безотказной работы одного блока. Расчеты показывают, что если, например, вероятность безотказной работы ЦВМ за 1000 ч составляет Р (tl 0,8, то при мажорировании обычным способом и числе каналов резервирования Р (t) 0,942, а в предлагаемом устройстве P(-tl 0,996 за 1000 ч ра-, боты.

РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее h резервируемых блоков, выходы которых соединены с соответствующими первыми входами восстанавливающего блокаJ содержащего первый элемеит ИЛИ, выход которого соединен с выходом блока, первые входы через соответствующие элементы И, а вторые входы непосредственно соединены с соответствующими входами блока, ключи, включенные Б цепи питания соответствующих резервируемых блоков, выход восстанавливающего блока соединен с первым выходом устройства, с первыми входами элементов И пер- вой группы и через первый инвертор с первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с выходами резервируемых блоков и через вторые инверторы - с вторыми входами соответствукмцих элементов И первой группы, выходы элементов И первой и второй групп соединены соот-. ветствеино с первыми и вторыми входами соответствующих триггеров. третьи входы которых, соединены с шиной сброса, первые выходы- с управляющими входами соответствующих ключей, а вторые выходы - с соответствующими вторыми выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены формирователи - импульсов, элементы задержки, регистр сдвига, второй элемент ИЖ, третья и четвертая группы п и п-2 элементов И соответственно, первый вход каждого элемента И четвертой группы соединен с выходом соответствующего одноименного элемента задержки и с вхоS дом последующего элемента задержки, второй вход - с первым выходом регис(Л тра сдвига. Четвертым входом первого с триггера и входом первого элемента задержки, а выход - с четвертым входом соответствующего триггера, начиная со второго входы формирователей импульсов соединены с вторыми выходами соответствующих триггеров, КЭ а их выходы соответствующими 4 дами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом реСД гистра сдвига, второй вход которого соединен с шиной сброса, а второй вы(;о ход - с третьим выходом устройства и с первыми входами элементов И третьей группы, вторуе входы которых соединены с выходами соответствующих резервируемых блоков, а выходы - с соответствующими вторыми входами восстанавливающего блока.