Трехканальная резервированная вычислительная система Советский патент 1985 года по МПК G06F11/18 G06F15/16 

соединен с вторьми входами первого и второго элементов И, выход второго элемента НЕ - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, входы четвертого элемента ИЛИ подключены к управляющим выходам вычислительного устройства и к управляющим входам первого и второго мультиплексоров, а выход - к управляющим входам третьего и четвертого мультиплексоров, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго блоков сравнения соответственно с входом внешнего устройств и с первым входом вычислительного устройства, информационные входы первого и второго мультиплексоров подключены к информационным входам соответственно первого и второго мажоритарных элементов, а выходы - соответственно к вторым входам третьего и четвертого мультиплексоров, третьи входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго мультиплексоров .

ТРЕХКАНАЛЪНАЯ РЕЗЕРВИРОВАННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая в каждом канале внешнее устройство и вычислительное устройство, обменные входы-выходы которого соединены с обменньми входами-выходами вычислительных устройств двух других каналов, устройство для диагностического контроля, содержащее два блока сравнения, два мажоритарных элемента, четыре блока анализа, регистр номера канала, четыре элемента И, три элемента ИЛИ и контрольный регистр, последовательный выход которого соединен со входом для последовательной передачи информации вычислительного устройства, выходы первого и второго разрядов через первый элемент ИЛИ - с первым входом второго элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого разрядов через третий элемент РШИ - со вторыми входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом прерьшания вычислительного устройства, входы контрольного регистра подключены к выходам элементов И соответственно, первые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков анализа, подк,таоченньгх первыми входами к первому и второму выходам регистра номера канала, вторьми входами - к выходш первого и второго блоков сравнения, первые входы которых соединены соответственно с перBbw входом первого и второго мажоритарных элементов, с информационным выходом вычислительного устройства, и выходом внешнего устройства соответственно в своем канале, вторые и третьи входы первого мажори(Л С тарного элемента соединены с информационными выходами вычислительных устройств двух других каналов, а вторые и третьи входы второго мажоритарного элемента соединены с выходами внешних устройств двух других каналов, третьи входы блока анализа подключены к первым выводам связи с другими каналами, а вторые выходы блока анализа - к вторым выводам связи с другими каналами,о тличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного обеспечения работы устройства дополнительно в двух режямах, в устройство для диягност 1ческого контроля каждого канала виедены четыре мультиплексора, четвертый элеi- ieHT ИЛИ и два элемента НЕ, входы которых соединены с выходом первого и третьего элементов ILT1I соответственно, вькод первого элемента НЕ

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании высоконадежных и высокопроизводительных вычислительных систем и систем диаг ностики.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей системы за счет дополнительного введения дуплексного режима работы с резервом в виде третьего канала и режима повьпвенной производительности, когда все три канала работают независимо один от другого, каждый по своей программе,

На чертеже приведена блок-схема трехканальной резервированной вычислительной системы.

Система содержит вычислительные устройства 1 (выполненные, например, по 3, которое описывает микропрограммный процессор, содержащий ПЗУ команд операционной системы, операционный блок, ОЗУ для хранения программ пользователей,ПЗУ для хранения микрокоманд и блок микропрограммного управления),связанные меяду собой обменными входамвыходами, внешние устройства 2 (в качестве внешних устройств-можно использовать любые удовлетворяющие по своим параметрам устройства для сопряжения и обмена информацией между процессором и устройствами ввода-«1даода информации, в частноети, например, выполненное по Г , входа которых соединены с информационными входами устройств 3 диагностического контроля, каждое из которых содержит первый и второй мажоритарные элементы 4, входы которых соединены с информационными входами устройства 3 и входами первых и вторых мультиплексоров 5, управляющие входы которых соединены с управляющими входами устройства 3 и входами элемента ИЛИ 6, выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого мультиплексоров 7, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков 8 сравнения и первым и вторым выходом устройства соответственно, выходы блоков 8 соединены с управляющими входами соответствую щиХ блоков 9 анализа, а входы с соответствующими выходами регистра 10 номера канала, причем каждый блок 9 анализа содержит последовательно соединенные элементы И 11 и элемент ИЛИ 12, выходы которых через элементы И 13 соединены с соответствующими входами контрольного регистра 14, выходы которого соединены с входами соответствующих элементов ИЛИ 15, выходы которых соединены через соответствующие элементы НЕ 16 с вторыми входами элементов И 13 и с входами элемента ИЛИ 17, выход которого соединен с выходом прерьшания устройства,информационные входы 18-20, связанные с соответствующими вычислительными устройствами 1, первьй выход 21, выход 22 для последовательной передачи информации, выход 23 прерывани 3 информационные входы 24-26, связан ные с соответствующими внешними устройстйами, второй выход 27, выход 28 и вход 29 связи, управляющие входы 30, Функциональное назначение входо 18-20 и выхода 27 состоит в переда от вычислительного к внешнему устройству информации через мультиплексоры либо через мажоритарный элемент и мультиплексор и восстановление ее в случае искажения в одном канале с помощью мажоритарного элемента. Аналогично и функциональное назначение входов 24-26 и выхода 21, с той лишь разницей, что информация передается от внешнего устройства к вычислительному устройству. По выходам связи 27 и 28 в каждое устройство диагностического контроля блоков 9 анализа поступает информация о состоянии (исправности или неисравности) каналов системы, что позволяет однозначно фиксировать номер неисправного канала во всех каналах системы при работе в режиме трехканального резервирования и фиксировать неисправность одного из каналов при работе в дуплексном режиме , -По управляюп(им входам 30 в устройство диагностического контро ля каждого канала на управляющие входы мультиплексоров поступает двухразрядный код задания режима работы системы, соответствующий одному из трех выполняемых режимов Функциональное назначение связе между вычислительными устройствами 1 состоит в обеспечении возможност восстановления сбившегося вычислителя по информации из исправного канала и изменения структуры системы. Вычислительная система работает в трех режимах: в режиме трехканал ного резервирования, когда все три канала работают синхронно и параллельно по одной общей программе , в дуплексном режиме, при этом любы два канала работают параллельно и синхронно, а третий канал представ ляет резерв, позволяющий сохранить дуплексный режим при реконфигурации системы из-за отказа одного из каналов; в режиме повьпиенной производительности, когда все три канала 744 работают независимо один от другого, каждый по своей программе. Режимы работы системы задаются установлением на двухразрядных выходах задания режима вычислительных устройств соответствующего кода. Трехканальному режиму работы соответствует код - 00, дуплексному 01 и 10 и независимому режиму код - 11. Рассматривают работу системы во всех трех режимах. В исходном состоянии все контрольные регистры 14 установлены в нулевое состояние, а в регистры Ю номера канала записаны соответствую1цие коды. В режиме трехканального резервирования система работает аналогично известной. Информация, выдаваемая вычислительными устройствами 1 (внешними устройствами 2), поступает на мажоритарные элементы 4. Код 00, поступающий с выходом задания режима вычислительных устройств 1 на управляющие входы первых и вторых мультиплексоров 5, блокирует выдачу информации с их выходов, а ноль на выходе элемента ИЛИ 6 подается на управляющие входы третьих и четвертых мультиплексоров 7 и обеспечивает тем самым прохождение информации с выходов мажоритарных элементов 4 на входы соответствующих внешних (вычислительных) устройств и блоков 8 сравнения, где она сравнивается с информацией, поступающей из вычислительного (внешнего) устройства данного канала. При несравнении сигналы с блоков 8 со всех устройств 3 поступают на входы соответствующих блоков 9 анализа. Код номера канала из регистра 10 через соответствующие открытые элементы И 11 и элементы I-LTM 12 в неисправном канале и через соответствующие элементы HJIli 12 в исправных каналах поступает на входы соответствующих элементов И 13. Через открытые элементы И 13 код номера отказавшего канала вычисительного устройства 1 (внешнего строргства 2) записывается в соотетствующие разряды регистров 14 сех каналов. Причем записанный ервым по времени код вычислителього устройства (внешнего устройства) сигналом с соответствующего элемента ИЛИ 15, инвертированного соответствующим элементом НЕ 16, блокирует запись кодов внешнего (вычислительного) устройства, запрещая прохождение сигналов с блоков 9 через соответствующие элементы И 13. Это позволяет определить первьй по времени блок системы, вьдавший искаженную информацию, что улучшает контролепригодность системы.

Сигналы с выходов элементов Ш1И 15 объединяются на элементы ИЛИ 17 и поступают на вход прерывания вычислительного устройства,сигнализируя о наличии в системе несравнения. По этому сигналу вычислительное устройство 1 запрашивает регистр 14 н по контрольному выводу считывае его содержимое. Это позволяет в самой системе иметь оперативную информацию о ее состоянии, а значит принимать меры для восстановления отказавшего блока системы или изменения структуры системы путем задания соответствующего режима работы.После считывания устройства 3 устанавливаются в исходное состояние.

Рассматривают работу вычислитель ной системы в дуплексном режиме.

В дуплексную систему можно объединять любые два канала из имеющихся трех. Допустим для опреде::енности, что первый и второй канал объединены в дуплексную систему а третий канал находится в резерве. Сигналы управления с выходов задания режима вычислительного устройства первого канала, поступая на входы мультиплексоров 5 и 7, обеспечивают прохождение информации с выходов вычислительных устройств 1 (внешних устройств 2) второго канала на входы внешних устройств 2 (вычислительных устройств 1) и блоки 8 сравнения первого канала. Аналогично сигналы управления с выходо задания режима вычислительного устройства 1 второго канала обеспечивают прохождение информации с выходов вычислительных устройств (внешних устройств) первого канала на входы внешних устройств (вычислительных устройств) и блоки 8 срав нения второго канала.

Таким образом,вычислительное устройство 1 первого канала обменивается информацией с внешним устройством второго канала, а вычислительное устройство 1 второго канала - с внешним устройством 2 первого канала. Первые блоки 8 сравнения обоих каналов сравнивают информацию, поступающую с информационньк выходов вычислительных устройств первого и второго каналов а вторые блоки 8 обоих каналов - информацию, поступающую с выходов внешних устройств первого и второго каналов. При несравнении в соответствующих разрядах контрольного регистра 14 всех трех каналов запишется код, равный логической сумме номеров несравнившихся каналов. Дальнейшая обработка прерьгоания аналогична описанной для трехканальной системы.

В режиме повышенной производительности вычислительная система функционирует следующим образом.

Код задания режима, поступающий в каждом канале на управляющие входы мультиплексоров 5 и через элемент ИЛИ 6 - на управляюпр1е входы мультиплексоров 7, обеспечивает подключение информационного выхода вычислительного устройства 1 (внешнего устройства 2) своего канала ко входу внешнего устройства 2 (вычислительного устройства 1) этого же канала.

Таким образом, все три канала работают параллельно и независимо друг от друга. Независимость работы каналов обеспечивается тем, что на оба входа блоков 8 сравнения в каждом канале подается информация с вычислительного (внешнего) устройства только данного канала, что не приводит к появлению сигнала несравнения на выходах блоков 8 сравнения с последующим прерыванием работы системы.

Введение в устройства диагностического контроля каждого канала трехканальной резервированной вычислительной системы четырех мультиплексоров и элемента ИЛИ позволяет проводить коммутацию информационных входов устройств диагностики и выходов мажоритарных элементов, что обеспечивает гибкую реконфигурацию системы и возможность функционирова7 11562748

ния вычислительной системы, кромеобщая производительность системы трехканального, я двух режимах:возрастает в три раза. дуплексном режиме и п реж1гме повы-Все это расширяет область примешенной производительности, при кото-F eния и функциональные возможности ром производится динамический разменj системы при решении различных вьгчиснадежности на производительность илительных задач.