Мажоритарно-резервированное счетное устройство Советский патент 1987 года по МПК G06F11/18 H03K21/40 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения высоконадежных устройств ввода число-импульсных сигналов в ЭВМ.

Целью изобретения является повышение надежности функционирования мажоритарного счетчика импульсов.

На чертеже представлена функциональная схема одного канала устройства.

Мажоритарно-резервированное счетное устройство содержит в каждом канале счетчик 1, мажоритарный элемент 2 и элемент 3 И-НЕ, дополнительный счетчик 4, дотатор 6, 1К-триггер 7, распределитель 8 импульсов, элемент 9 ИЛИ, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы задержки, элемент 13 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,

НЕ. Выход дополнительного элемента 15 И-НЕ соединен с входом обнуления дополнительного счетчика 4, выходы разрядов

10

обнуления которого является входом 23 обнуления данного канала, а информационные входы соединень с выходами соответствующих дополнительных мажоритарных эле- 5 ментов 5 и являются вторыми информационными выходами 24 данного канала, i-e выходы счетчика каждого N-ro канала соединены с N-M входом соответствующего i-ro дополнительного мажоритарного элемента 5 данного канала, остальные входы которого подключены к соответствующим i-м выходам разрядов счетчиков остальных каналов, выход 1К-триггера N-ro канала соединен с N-M входом дополнительного элемента И-НЕ данного канала, остальные полнительные мажоритарные элементы 5 по входы которого соединены с выходами числу разрядов первого счетчика, комму-1К-триггеров остальных каналов, причем количество каналов нечетно.

Устройство работает следующим образом. Мажоритарно-резервированное счетное устройство работает в двух режимах;

элемент 14 И, дополнительный элемент 15 20 счета и проверки. В режиме счета уст- И-НЕ, первый 16 и второй 17 элементыройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 1 во всех каналах обнулены. На входах 21 выбора режима во всех каналах присутствуют сиг- которого являются первыми информацион- 25 налы лог. «1, разрешающие прохождение с ными выходами 18 данного канала и под-инверсией счетных импульсов со входа 22 имключены к соответствующим управляющимпульсов через распределители 8 импульсов

входам коммутатора, информационные вхо-на входы суммирования счетчиков 1, при

ды которого подключены к выходам соот-этом на вторых выходах распределителей 8

ветствующих разрядов счетчика 1, а выходимпульсов присутствуют сигналы лог. «1,

соединен с первым входом элемента 13 -JQ которые через элементы 9 ИЛИ поступают ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход кото-на вычитающие входы счетчиков 1 во

рого подключен к выходу мажоритарноговсех каналах. Счетные прямоугольные имэлемента 2, а выход - к первомупульсы, поступающие на входы 22 всех

входу элемента 14 И, выход которогоканалов, совпадают по частоте и фазе

является выходом 19 сигнала ошибки дан-и имеют вид меандра. По срезу каждого

ного канала, а второй вход является счетного импульса содержимое счетчиков 1 входом 20 вспомогательной последователь-увеличивается на единицу. С задержкой

относительно среза счетных импульсов, определяемой элементом 11 задержки, величина которой выбирается такой, чтобы в .. ,счетчиках 1 закончились переходные процесключен к выходу переноса дополнительно- 0 сы после прибавления очередного импуль- го счетчика 4 и первому входу элемента 3са, на 1-входы Щ-триггеров поступают

сигналы с уровнем лог. «1 с выходов элементов 16 НЕ. На входе 20 вспомогательной последовательности импульсов во канала и подключен к информационному всех каналах присутствуют высокочастотные входу распределителя импульсов, управляю-совпадающие по частоте и фазе прямощий вход которого является входом 22угольные синхроимпульсы. 1К-триггеры 7

проверочной последовательности импульсоввсех каналов по фронту очередного синхрои через второй элемент 11 задержки иимпульса взводятся в единичное состояние.

первый элемент 16 НЕ соединен с вхо-Сигналы лог. «1 с прямых выходов

дом К-триггера, К-вход которого под- 50 1К-триггеров поступают на соответствующие ключен к шине логического нуля, первыйвходы элементов 15 И-НЕ всех каналов,

выход распределителя импульсов подключентаким образом на выходе элементов 15

ко входу сложения счетчика, вход вычита-И-НЕ всех каналов одновременно сформиния которого соединен с выходом элемен- руется сигнал лог. «О, разрешающий счет та 9 ИЛИ, первый вход которого подклю-счетчикам 4. Счетчики 4 срабатывают по

чей к второму выходу распределителя им- 55 срезам синхроимпульсов на своих С-в. Одах пульсов, а второй вход через второй эле-и последовательно формируют адреск...; .

мент 17 НЕ и третий элемент 12 задерж-довые комбинации для управления в своих

ки - к выходу заема счетчика, входканалах коммутаторами 6, синхронно подности импульсов, соединен с тактовым входом дополнительного счетчика и тактовым входом 1К-триггера 7, вход обнуления которого через первый элемент задержки подН-НЕ, выход которого соединен с входом управления счетчика, а -второй вход является входом 21 выбора режима данного

ключающими одноименные разрядные выходы счетчиков 1 к блокам контроля, содержащим мажоритарный элемент 2, элемент 13 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент 14 И своего и всех остальных каналов.

При отличии состояния разряда счетчика 1 данного канала от состояния большинства одноименных р.азрядов в счетчиках 1 всех каналов блок контроля даннообнулят счетчики 4 и, если к этому моменту на 1-входах 1К-триггеров присутствуют сигналы лог. «О, то 1К-триггеры и счетчики 4 будут оставаться в нуле- с вом состоянии до прихода среза очередного счетного импульса на входе 22. Если же на 1-входах 1К-триггеров присутствуют сигналы лог. «1, то по очередному фронту синхроимпульса на входах 20 1К-триг- геры устанавливаются в единичное состояго канала формирует сигнал ошибки на Ю ние и цикл контроля состояний разря- выходе 19 в виде сигнала лог. «1. Если,дов счетчиков 1 повторится. Длительность

например, после очередного синхроимпуль-импульсов управления счетчиков I для заса на выходе коммутатора 6 первого каналанесения поступающей на информационные

присутствует сигнал лог. «1, а на входывходы информации, определяется величиной

мажоритарного элемента 2 первого канала задержки элементов 10. Частота следования с коммутаторов всех каналов поступаетсинхроимпульсов на входе 20 выбирается такой, чтобы за половину минимального периода следования счетных импульсов на входах 22 были последовательно опрошены состояния всех разрядов счетчиков 1. 20 Коды с выходов мажоритарных элементов 5 каждого из каналов поступают на вторые информационные выходы 24 для ввода в ЭВМ через независимые для каждого канала устройства ввода и последующей мате 14 И очередным синхроимпульсом. В 5 жоритарной свертки программным путем, результате на выходе 19 сигнала ошибкиРежим проверки в предлагаемом мажоритарно-резервированном счетном устройстве используется для проверок работоспособности элементов, выявляющих отказы в счетчиках 1 каналов. В этом режиме в ис- обнаруживает ошибку в случае, когда на зо ходном состоянии счетчики 1 во всех выходе коммутатора первого канала при-каналах обнулены и на входах 22 присутстсутствует сигнал лог. «О, а на выхо-вует уровень лог. «О. При проверке радах большинства коммутаторов всех ка-ботоспособности элементов, выявляющих отналов присутствуют сигналы лог. «1. Бло-казы в счетчиках 1 одного из каналов,

ки контроля других каналов функциони-на входе 21 данного канала устанавлируют аналогичным образом. Выходы 19 35 вают Сигнал лог. «О, который разре- сигналов ошибки могут быть подключены кшает прохождение с инверсией счетных имсистеме прерывания ЭВМ. При возникнове-пульсов со входа 22 через pacпpeдev инии сигналов прерывания в виде сигна-тель 8 импульсов и элемент 9 ИЛИ на

лов лог. «1 на этих шинах ЭВМ мо-вход вычитания счетчика 1. При этом на пержет опрашивать соответствующие первыевом выходе распределителя 8 импульсов

информационные выходы 18 и фиксировать 40 проверяемого канала будет присутствовать адрес разряда, по которому в данномсигнал лог. «1, поступающий на вход

суммирования счетчика 1. На входах 21 выбора режима работы всех других каналов устанавливают сигналы лог. «1, которые 45 разрещают прохождение с инверсией счетных импульсов со входов 22 этих каналов

больше сигналов лог. «О, чем лог. «1, то на выходе мажоритарного элемента 2 будет присутствовать сигнал лог. «О. Сигнал лог. «1 с выхода коммутатора 6 первого канала и сигнал лог. «О с выхода мажоритарного элемента 2 поступают на входы элемента 13 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. В результате на его выходе возникает сигнал лог. «1, который стробируется на элеменпервого канала появляется сигнал лог. «1, свидетельствующий о наличии ошибки по данному разряду счетчика 1 в первом канале. Аналогичным образом блок контроля

канале присутствует ошибка. После формирования адреса последнего разряда в счетчиках 1 по срезу очередного синхроимпульса на входе 20 счетчики 4 в каналах переходят в состояние, при котором на выходе переноса в каждом из этих счетчиков устанавливается состояние лог. «1. По этим сигналам, поступающим на управляющие входы предустановки счетчиков 1, через элементы 3 И-НЕ происходит занесение по установочным входам в счетчики 1 кодов, являющихся мажоритарной сверткой состояний счетчиков 1 всех каналов. Состояния счетчиков 1 поступают на входы мажоритарных элементов 5 каждого канала.

Через элемент 10 задержки сигналы лог. «1 с выхода переноса счетчика 4 обнулят 1К-триггеры 7, а те, в свою очередь.

50

через распределители 8 импульсов на входы суммирования счетчиков 1. На входах вычитания счетчиков 1 при этом будут присутствовать сигналы лог. «1.

Таким образом, счетчик 1 в проверяемом канале подготовлен для работы в режиме вычитания, а счетчики 1 в других каналах подготовлены для работы в режиме суммирования. Состояния разрядов счет- 55 чика 1 в проверяемом канале после каждого счетного импульса будут прямо противоположны состояниям разрядов счетчиков 1 в других каналах, если перед наобнулят счетчики 4 и, если к этому моменту на 1-входах 1К-триггеров присутствуют сигналы лог. «О, то 1К-триггеры и счетчики 4 будут оставаться в нуле- вом состоянии до прихода среза очередного счетного импульса на входе 22. Если же на 1-входах 1К-триггеров присутствуют сигналы лог. «1, то по очередному фронту синхроимпульса на входах 20 1К-триг- геры устанавливаются в единичное состояние и цикл контроля состояний разря- дов счетчиков 1 повторится. Длительность

через распределители 8 импульсов на входы суммирования счетчиков 1. На входах вычитания счетчиков 1 при этом будут присутствовать сигналы лог. «1.

Таким образом, счетчик 1 в проверяемом канале подготовлен для работы в режиме вычитания, а счетчики 1 в других каналах подготовлены для работы в режиме суммирования. Состояния разрядов счет- чика 1 в проверяемом канале после каждого счетного импульса будут прямо противоположны состояниям разрядов счетчиков 1 в других каналах, если перед началом счета из счетчика 1 проверяемого канала вычесть единицу. Вычитание единицы организовано с помощью элемента 12 задержки, элемента 17 НЕ и элемента 9 ИЛИ. Действительно, по фронту первого счетного импульса на входах 22 на втором выходе распределителя импульсов 8 проверяемого канала появится срез импульса (переход из лог. «1 в лог. «О). Этот же срез появится и на выходе элемента 9 ИЛИ и, поскольку счетчик 1 находится в нулевом состоянии, на выходе заема счетчика 1 в проверяемом канале. Этот срез задерживается элементом 12 задержки, инвертируется элементом 17 НЕ и поступает на второй вход элемента 9 ИЛИ в виде

10

времени проверки при большой разрядности счетчиков 1 счетные импульсы на входь 22 каналов могут поступать в режиме проверки непосредственно с выходов ЭВМ и с большей частотой, чем счетные импульсы в режиме счета.

Наличие поразрядного контроля совпадения состояний разрядов счетчика 1 с состояниями большинства одноименных разрядов в счетчиках 1, выявляющего отказы и сбои в каналах после каждого счетного импульса, и наличие возможности периодических проверок работоспособности самих этих элементов выявления отказов и сбоев позволяет своевременно выявить отказавшие или склонные к сбоям элементы в

надежность на высоком уровне путем их своевременной замены.

Формула изобретения

фронта (переход из лог. «О в лог. «1). В предлагаемом мажоритарно-резервирован- результате на выходе элемента 9 ИЛИ прои-ном счетном устройстве и поддерживать его зойдет переход из состояния лог. «О в состояние лог. «1. Данный фронт переведет счетчик 1 проверяемого канала из нулевого состояния в состояние, при котором20 все разряды счетчика 1 установлены в лог. «1. На выходе заема счетчика 1Мажоритарно-резервированное счетное возникает сигнал лог. «1, который посту-устройство, содержащее в каждом канале пит через элемент 12 задержки и эле-счетчик, мажоритарный элемент и элемент мент 17 НЕ на второй вход элемента 9 ИЛИИ-НЕ, отличающееся тем, что, с целью по- в виде лог. «О. Величина задержки эле-25 вышения надежности функционирования, в мента 12 выбирается такой, чтобы быланего в каждый канал введены допол- обеспечена минимально допустимая длитель-нительный счетчик, дополнительные мажо- ность этого дополнительного импульса наритарные элементы по числу разрядов счет- входе вычитания счетчика 1. С другой сто-чика, коммутатор, 1К-триггер, распредели- роны этот импульс должен кончиться рань-тель импульсов, элемент ИЛИ, три элемен- ше, чем возникнет срез первого счетного та задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ импульса на входе 22. По срезу каж-ИЛИ, элемент И, дополнительный элемент дого счетного импульса на входе 22 изИ-НЕ, два элемента НЕ, выход допол- счетчика 1 проверяемого канала проис-нительного элемента И-НЕ соединен с вхо- ходит вычитание очередной единицы, а кДОм обнуления дополнительного счетчика, счетчикам 1 всех остальных каналов - при-выходы разрядов которого являются пер- бавление очередной единицы. При этом сое- выми информационными выходами данного тояния разрядов счетчика 1 проверяемогоканала и подключены к соответствующим канала в течение всего времени счетауправляющим входам коммутатора, инфор- импульсов остаются инверсными состояния-мационные входы которого подключены к выми одноименных разрядов счетчиков 1 всехходам соответствующих разрядов счетчика, а остальных каналов, поскольку прохождение40 выход соединен с первым входом мажори- импульсов с выхода переноса счетчика 4тарного элемента и с первым входом эле- на управляющий вход счетчика 1 черезмента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход элемент 3 И-НЕ блокируется сигналомкоторого подключен к выходу мажоритар- лог. «О на входе 21 проверяемого канала.ного элемента, а выход - к первому Поэтому по каждому счетному импульсувходу элемента И, выход которого являет- (его срезу) на входе 22 в проверяемом45 ся выходом сигнала ошибки данного кана- канале на выходе 19 данного канала долж-ла, а второй вход является входом вспо- но возникать число импульсов, кратное чис-могательной последовательности импульсов лу разрядов счетчика 1, если элементыи соединен с тактовым входом дополни- выявления отказов в счетчиках 1 исправ-тельного счетчика и тактовым входом 1К-триг. ны. Поскольку выходы 19 подключаются кгера, вход обнуления которого через пер- системе прерываний ЭВМ, то данное чис- вый элемент задержки подключен к выходу ло импульсов может быть сосчитано ЭВМ ипереноса дополнительного счетчика и пер- сравнено с контрольным. Совпадение сви-вому входу элемента И-НЕ, выход кото.ро- детельствует о правильной работе элемен-го соединен с входом управления счет- тов выявления одиночных отказов проверяе-чика. а второй вход является входом мого канала при данном состоянии счет-„ выбора режима данного канала и подклю- чика 1. Для полной проверки необходимочен к информационному входу распредели- произвести аналогичные сравнения для всехтеля импульсов, управляющий вход кото- состояний счетчика 1. Для сокращениярого является входом проверочной последо

времени проверки при большой разрядности счетчиков 1 счетные импульсы на входь 22 каналов могут поступать в режиме проверки непосредственно с выходов ЭВМ и с большей частотой, чем счетные импульсы в режиме счета.

Наличие поразрядного контроля совпадения состояний разрядов счетчика 1 с состояниями большинства одноименных разрядов в счетчиках 1, выявляющего отказы и сбои в каналах после каждого счетного импульса, и наличие возможности периодических проверок работоспособности самих этих элементов выявления отказов и сбоев позволяет своевременно выявить отказавшие или склонные к сбоям элементы в

предлагаемом мажоритарно-резервирован- ном счетном устройстве и поддерживать его 0 Мажоритарно-резервированное счетное устройство, содержащее в каждом канале счетчик, мажоритарный элемент и элемент И-НЕ, отличающееся тем, что, с целью по- 5 вышения надежности функционирования, в него в каждый канал введены допол- нительный счетчик, дополнительные мажо- ритарные элементы по числу разрядов счет- чика, коммутатор, 1К-триггер, распредели- тель импульсов, элемент ИЛИ, три элемен- та задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, дополнительный элемент И-НЕ, два элемента НЕ, выход допол- нительного элемента И-НЕ соединен с вхо- ДОм обнуления дополнительного счетчика, выходы разрядов которого являются пер- выми информационными выходами данного канала и подключены к соответствующим управляющим входам коммутатора, инфор- мационные входы которого подключены к выходам соответствующих разрядов счетчика, а 0 выход соединен с первым входом мажори- тарного элемента и с первым входом эле- мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу мажоритар- ного элемента, а выход - к первому входу элемента И, выход которого являет- 5 ся выходом сигнала ошибки данного кана- ла, а второй вход является входом вспо- могательной последовательности импульсов и соединен с тактовым входом дополни- тельного счетчика и тактовым входом 1К-триг. гера, вход обнуления которого через пер- вый элемент задержки подключен к выходу переноса дополнительного счетчика и пер- вому входу элемента И-НЕ, выход кото.ро- го соединен с входом управления счет- чика. а второй вход является входом „ выбора режима данного канала и подклю- чен к информационному входу распредели- теля импульсов, управляющий вход кото- рого является входом проверочной последонадежность на высоком уровне путем их своевременной замены.

Формула изобретения

предлагаемом мажоритарно-резервирован- ном счетном устройстве и поддерживать его Мажоритарно-резервированное счетное устройство, содержащее в каждом канале счетчик, мажоритарный элемент и элемент И-НЕ, отличающееся тем, что, с целью по- вышения надежности функционирования, в него в каждый канал введены допол- нительный счетчик, дополнительные мажо- ритарные элементы по числу разрядов счет- чика, коммутатор, 1К-триггер, распредели- тель импульсов, элемент ИЛИ, три элемен- та задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, дополнительный элемент И-НЕ, два элемента НЕ, выход допол- нительного элемента И-НЕ соединен с вхо- ДОм обнуления дополнительного счетчика, выходы разрядов которого являются пер- выми информационными выходами данного канала и подключены к соответствующим управляющим входам коммутатора, инфор- мационные входы которого подключены к выходам соответствующих разрядов счетчика, а выход соединен с первым входом мажори- тарного элемента и с первым входом эле- мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу мажоритар- ного элемента, а выход - к первому входу элемента И, выход которого являет- ся выходом сигнала ошибки данного кана- ла, а второй вход является входом вспо- могательной последовательности импульсов и соединен с тактовым входом дополни- тельного счетчика и тактовым входом 1К-триг. гера, вход обнуления которого через пер- вый элемент задержки подключен к выходу переноса дополнительного счетчика и пер- вому входу элемента И-НЕ, выход кото.ро- го соединен с входом управления счет- чика. а второй вход является входом выбора режима данного канала и подклю- чен к информационному входу распредели- теля импульсов, управляющий вход кото- рого является входом проверочной последовательности импульсов и ч.ерез второй элемент задержки и первый элемент НЕ соединен с 1-входом 1К-триггера, К-вход которого подключен к шине логического нуля, первый выход распределителя импульсов подключен к входу сложения счет- чика, вход вычитания которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к второму выходу распределителя импульсов, а второй вход через второй элемент НЕ и третий элемент за- держки - к выходу заема счетчика, вход обнуления которого является входом обнуления данного канала, а информационные входы соединены с выходами соответствующих дополнительных мажоритарных элементов и являются вторыми информационными выходами данного канала, i-e выходы счетчика каждого N-ro канала соединены с N-M входом соответствующего i-ro дополнительного мажоритарного элемента данного канала, остальные входы которого подключены к соответствующим i-M выходам разрядов счетчиков остальных каналов, выход 1К-триггера N-ro канала соединен с N-M входом дополнительного элемента И-НЕ данного канала, остальные входы которого соединены с выходами 1К-триггеров остальных каналов, остальные входы мажоритарного элемента подключены к выходам коммутаторов остальных каналов.

Изобретение может быть использовано для построения устройств ввода число-импульсных сигналов в ЭВМ. Цель изобретения - повышение надежности функционирования устройства. Мажоритарный счетчик содержит в каждом канале счетчик (С) 1, мажоритарный элемент 2 и элемент И-НЕ 3. В каждый канал мажоритарного элемента введены счетчик 4, мажоритарные элементы 5 по числу разрядов, С1, коммутатор 6, 1К-триггер 7, распределитель 8 импульсов, элемент ИЛИ .9, элементы 10-12 задержки, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, элемент И 14, элемент И-НЕ 15 и элементы НЕ 16 и 17. Наличие поразрядного контроля совпадения разрядов С1 с состояниями большинства одноименных разрядов в С1, выявляюш,его отказы и сбои в каналах после каждого счетного импульса и наличие возможности периодических проверок работоспособности самих этих элементов выявления отказов и сбоев позволяет своевременно выявить отказавшие или склонные к сбоям элементы в мажоритарном счетчике и поддерживать его надежность на высоком уровне путем их своевременной замены. 1 ил. i (Л со О5 СО ГО

Щ 18

Составитель П. Смирнов Техред И. ВересКорректор И. Муска

Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4