Устройство для функционального контроля дублированных вычислительных машин Советский патент 1989 года по МПК G06F11/16 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для контроля работы вычисли- тельных машин, не имеющих внешних средств синхронизации и встроенных средств контроля.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы его работы.

Устройство (фиг. 1) содержит первую 1.1-1.N и вторую 2.1-2.N группы регистров, регистр 3 выхода, первый 4, второй 5 и третий 6 счетчики, первый 7 и второй 8 триггеры пуска, первый 9 и второй 10 триггеры управления , первый 11, второй 12 и третий 13 генераторы тактовых импульсов, схему 14 сравнения, первый Г5 и второй 16 мультиплексоры, первый 17, второй 18 и третий 19 блоки элементов И, первый 20 и второй 21 элементы И, первый 22, второй 23, третий 24 и четвертый 25 элементы ИЛИ, одновибратор 26. Кроме того, устройство содержит первый и второй входы 27 и 28 устройства, вход 29 сброса устройства, информационный выход 30 и выход 31 отказа устройства, выходы 32 и 33 переполнения счетчиков 4 и 5 соответственно.

I

Назначение элементов.

Первая 1.1-1.N и вторая 2.1-2.N группы регистров представляют собой буферную память и предназначены для записи, хранения и выдачи информации поступающей соответственно от первой и второй вычислительных машин.

0

5

0

5

0

5

0

Запись информации, поступающей на D-входы регистров первой 1.I-1.N (второй 2.1-2.N) группы, осуществляется по заднему фронту импульса синхронизации, поступающего с выхода генератора 11 тактовых импульсов (генератора 12) на их С-входы,

Регистр 3 выхода предназначен для записи, хранения и выдачи выходной информации. Запись информации (кода), поступившего на D-вход регистра 3, осуществляется по заднему фронту положительного, импульса (переднему фронту отрицательного импульса), сформированного одновибратором 26.

Счетчики 4 и 5 предназначены для управления мультиплексорами 15 и 16 соответственно. Состояние счетчиков 4 и 5 увеличивается на единицу по заднему фронту импульсов, поступивших на их счетный вход с выходов элементов И 20 и 21 соответственно. При превышении числа импульсов, поступивших на счетный вход счетчиков 4 или 5, заранее заданного числа на выходе 32 или 33 счетчиков 4 или 5, будет сформирован единичный сигнал переполнения .

Счетчик 6 служит для контроля текущей рассинхронизации между первой и второй вычислительной машинами. Состояние счетчика увеличивается на единицу по заднему фронту импульса, поступившего на его счетный вход с выхода генератора 13 тактовых импульсов. При превышении состояния счетчика заранее заданного на выходе счетчика будет .сформирован единичный сигнал переполнения. Обнуляется счетчик нулевым сигналом, поступающим на его R-вход.

Первый 7 и второй 8 триггеры пуска служат для управления соответственно первым 11 и вторым 12 генераторами тактовых импульсов. Триггеры 7 и 8 переходят в единичное состояние по единичным сигналам, поступивших на их входы установки в единицу.

Первый триггер 9 управления слу- жит для управления поступлением импульсов на счетные входы счетчиков 5 и 4 через элементы И 20 и 21 соответственно. В единичное состояние триггер 9 переходит по нулевому сиг- налу, поступившему на его единичный вход с выхода одновибратора 26.

Второй триггер 10 управления служит для управления поступлением информации с входов 27 и 28 устройства и выдачей информации на выход устройства. В единичное состояние триггер 10 переключается единичным импульсом, поступившим на его единичный вход с выхода элемента ИЛИ 24.

Первый 11 и второй 12 генераторы тактовых импульсов предназначены для синхронизации работы устройства. Генераторы 11 и 12 формируют на своих выходах последовательность тактовых импульсов только при наличии единичного сигнала на их входах.

Третий генератор 13 тактовых импульсов служит для формирования импульсов дискретизации. Формирование импульсов на его выходе происходит только при наличии нулевого сигнала на его входе.

Схема 14 сравнения предназначена

для сравнения кодов, поступающих с выходов мультиплексоров 15 и 16. При совпадении кодов, поступающих на входы схемы 14 сравнения, на ее выходе формируется единичный сигнал, а при несовпадении - нулевой. Мультиплексоры 15 и 16 служат для коммутации кодов, поступающих на их информационные входы соответственно с выходов регистров 1.1-1.N и 2.1-2.N. Управление мультиплексорами 15 и 16 осуществляется поступающими на их управляющие входы кодами с выходов соответственно счетчиков 4 и 5- При нулевых управляющих кодах на выходах мультиплексоров 15 и 16 присутствуют нулевые коды.

Блоки элементов И 17 и 18 предназначены для управления информацией

5

0 5

n

5

0

с

0

5

поступающей соответственно на нходы 27 и 28 устройства. Информация черря блоки элементов И 17 и 18 будет проходить только тогда, когда второй триггер 10 управления будет находиться в нулевом состоянии.

клок элементов И 19 предназначен для управления выдачей информации на выход 30 устройства. Через блок элементов И 19 информация проходит только при нулевом состоянии второго триггера 10 управления.

Элементы И 20 и 21 предназначены для управления соответственно счетчиками 4 и 5. Тактовые импульсы, поступающие на первые входы элементов И 20 и 21 с выходов соответственно генераторов 11 и 12, пройдут на счетные входы соответственно счетчиков 4 и 5 только при нулевом состоянии первого триггера 9 управления.

Элементы ИЛИ 22 и 23 предназначены для управления соответственно первым 7 и вторым 8 триггерами пуска. При появлении хотя бы одного единичного сигнала в коде, поступающем на входы элементов ИЛИ 22 и 23, на их выходах появится единичный.сигнал, который включит триггеры 7 и 8 соответственно.

Элемент ИЛИ 24 служит для формирования обобщенного сигнала отказа, который появится при переполнении хотя бы одного из счетчиков 4, 5 или- 6.

Элемент ИЛИ 25 предназначен для формирования сигнала управления для генератора 13 тактовых импульсов. Пока первый триггер 9 управления находится в единичном состоянии, на выходе элемента ИЛИ 25 будет присутствовать единичный сигнал, следовательно генератор 13 не будет генерировать. При переключении триггера 9 управления в нулевое состояние на вход генератора 13 через элемент ИЛИ 25 будет поступать сигнал с выхода схемы 14 сравнения и при нулевом значении этого сигнала генератор 13 будет формировать на своем выходе последовательность тактовых импульсов, т.е. тогда коды, поступающие на выходы схемы 14 сравнения, не равны.

Одновибратор 26 формирует нулевой импульс по переднему фронту, поступающего на его вход единичного импульса.

51

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии все элементы памяти устройства за исключением вто- рого триггера 10, управления обнулены (цепи установки исходного состояния на схеме условно не показаны). Нулевой сигнал с нулевого выхода триггера 10 закрывает блоки элемен- тов И 17 и 18, а единичный сигнал с его единичного выхода закрывает блок элементов И 19 и поступает на выход 30 отказа устройства. Единичный сигнал с нулевого выхода первого триггера 9 управления поступает через элемент ИЛИ 25 на вход генератора 13 тактовых импульсов и они не генерируют.

Работа устройства начинается с

поступлением на вход 29 устройства единичного импульса, который обнуляет триггер 10 управления. Нулевой сигнал с единичного триггера 10 от- кроет блок элементов И 19, а единичный сигнал с его нулевого выхода откроет блоки элементов И 17 и 18.

При поступлении на вход 27 устройства первого ненулевого кода (фиг. 2), на выходе элемента ИЛИ 22 сформируется единичный сигнал, который включит триггер 7 пуска, генера- тор 11 сформирует на своем выходе первый тактовый импульс. По зад- нему фронту этого импульса код, поступающий на вход 27 устройства, запишется в регистр 1.1, а счетчик 4 увеличит свое состояние на единицу. Мультиплексор 16 в соответствии с кодом, поступающим на его управляющий вход с выхода счетчика 4, пропустит на свой выход код, хранящийся в регистре 1.1, т.е. первый код, поступивший на вход 27 устройства.

По заднему фронту второго импульса, сформированного генератором 11( в регистр 1.1 запишется второй код, поступивший на вход устройства, а первый код, хранимый до этого момен- та в регистре 1.1, перепишется в регистр 1.2. Таким образом, наряду с записью в первый регистр группы очередного кода происходит сдвиг вправо на один регистр информации (кодов), хранимой в регистрах группы. Так же по заднему фронту второго импульса, сформированного генератором 11, счетчик 4 увеличит сво состояние еще на

726

единицу, т.е. изменится управляющий код и в соответствии с ним мультиг плексор 15 пропустит на свой выход код, хранящийся в регистре 12, - первый код, поступивший на вход 27 устройства. Следовательно, независимо от числа кодов, поступающих на вход устройства 27, на выходе мультиплексора 15 будет .присутствовать первый из поступивших кодов. При формировании генератором 11 следующего импульса работа устройства повторится.

При поступлении на вход 28 первого ненулевого кода устройство будет работать так же как и при поступлении ненулевого кода на вход 27 устройства. Элемент ИЛИ 23 сформирует на своем выходе единичный сигнал, триггер 8 пуска перейдет в единичное состояние, генератор 12 начнет формировать на своем выходе тактовые импульсы. По первому импульсу, сформированному генератором 12, первый код, поступивший на вход 28 устройства, будет записан в регистр 2.1 и пройдет на выход мультиплексора 16, управляемого состоянием счетчика 5, которое по этому импульсу увеличится на единицу.

Следовательно, на входы схемы 14 сравнения с выходов мультиплексоров 15 и 16 будут поступать первые коды информационных последовательностей, поступающих соответственно на входы 27 и 28 устройства. При равенстве этих кодов схема 14 сравнения сформирует на своем выходе единичный сигнал, по переднему фронту которого од новибратор 26 сформирует нулевой импульс. По переднему фронту этого импульса, (что равносильно заднему фронту единичного импульса) счетчик 6 подтвердит свое нулевое состояние, триггер 9 управления перейдет в единичное состояние и нулевым сигналом на своем нулевом выходе закроет элементы И 20 и 21, а первый код (прошедший проверку сравнением) с выхода мультиплексора 16 запишется в регистр 3 выхода и через открытый блок элементов И 19 поступит на выхо 30 устройства. Так как элементы И 20 и 2 закрыты, то по задним фронтам очередных импульсов, сформированных генераторами 11 и 12, состояние счетчиков 4 и 5 не изменится, а очередные коды, поступающие на входы 27 и 28 устройства, запишутся соответственно в регистры 1.1 и 2.1 с одновременным сдвигом кодов, хранящихся в первой группе регистров (1.1-1.N) и во второй (2.1-2.N) вправо на один регистр. Следовательно, на выходах мультиплексоров 15 и 16 появятся вторые коды, поступающие соответственно на входы 27 и 28 устройства информационных последовательностей, с време нем задержки Тт,, равному неполному такту рассинхронизации между информационными последовательностями, по- ступающими на входы 27 и 28 устройства. При равенстве вторых кодов, поступающих на входы схемы 14 сравнения на ее выходе с перерывом, равным fc, , снова появится единичный сигнал (фиг. 2) и по его переднему фронту одновибратор 26 сформирует нулевой импульс. По переднему фронту нулевого импульса, сформированного одновибратором 26, второй код с выхо да мультиплексора 16 запишется в регистр 3 и через блок элементов И 19 поступит на выход 30 устройства. Таким образом, устройство может сравнивать между собой информационные последовательности, рассинхрониза- ция которых превышает один и более

тактов.

Решение о неправильном функционировании контролируемых вычисли- тельных машин, выходная информация которых поступает на входы 27 и 28 устройства, принимается если рассин- хронизация между ними превышает максимальную заранее заданную и равную N тактам (максимальная возможная рассинхронизация определяется количеством регистров в группах N). В этом случае состояние счетчика 4 (или счетчика 5 в зависимости от то- го на какой из входов 27 и 28 информация поступает с опережением) увеличивается до предельно заданного значения N и на его выходе 32 (33) появится единичный сигнал переполнения, который, пройдя через элемент ИЛИ 24, включит триггер 10 управления. Единичный сигнал с его единичного выхода поступит на выход 31 отказа, прекратит выдачу информации на выход 30 устройства, закрыв блок элементов И 19, а нулевой сигнал с его нулевого выхода закроет блоки элементов И 17 и 18.

г ю 15 20 25 30

5 о

0

Другой случай, когда принимается решение об отказе, заключается в том, что при правипъном функционировании устройства некоторое время (на выход 30 уже поступают проверенные коды) рассинхроничация между информационными последовательностям получает приращение (отрицательное или положительное). В этом случае может произойти ипи двойная запись одного и того же кода с входа устройства (Лиг. За) или же потеря кода (фиг. 36). Причем нестабильность рассинхронизации определяется нестабильностью времени такта информационных последовательностей, поступающих на входы устройства,т.е. нестабильностью рабочего такта контролируемых вычислительных машин.

В этом случае после совпадения первых кодов (первый единичный сигнал на выходе схемы 14 сравнения) триггер 9 управления переключится в единичное состояние и на его нулевом выходе .пропадает единичный сигнал, блокирующий работу генератора 13, поэтому при пропадении единичного сигнала на выходе схемы 14 сравнения (фиг. 2) генератор 13 будет генерировать последовательность импульсов дискретизации и счетчик 6 будет отсчитывать время задержки 1ъ . Если время задержки fcg превысит время одного такта, то на выходе счетчика 6 появится единичный сигнал переполнения, который пройдя через элемент ИЛИ 24 включит триггер 10 управления. Следовательно, сформируется сигнал отказа на выходе 31 устройства и блоки элементов И 17-19 закроются. При нормальной работе (t3 меньше времени такта) очередной единичный сигнал равенства кодов на выходе схемы 14 сравнения поступит на вход одно- вибратора 26 и через элемент ИЛИ 25 на вход генератора 13. Генератор 13 перестанет формировать импульсы дискретизации на своем выходе, а одно- вибратор 26 сформирует нулевой импульс, который поступит на R-вход счетчика 6 и обнулит его. Далее цикл работы устройства повторится.

Формула изобретения

Устройство для Функционального контроля дублированных вычислительных, машин, содержащее два регистра, пер- вый счетчик, первый триггер управления, первый генератор тактовых импульсов, схему сравнения, первый, второй и третий блоки элементов И, первый и второй элементы И, первый, второй и третий элементы ИЛИ, приче выходы первого и второго блоков элементов И соединены с информационными входами первых регистров соответственно первой и второй групп, инверс- ный выход первого триггера управления и выход первого генератора тактовых импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого сое- динен со счетным входом первого счетчика, выход третьего блока элементов И является информационным выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения достовер ности контроля устройства, в него введены регистр выхода, второй и третий счетчики, первый и второй триггеры пуска, второй триггер управления, второй и третий генераторы тактовых импульсов, первый и второй мультиплексоры, четвертый элемент ИЛИ, одновибратор, две группы из (N-1) регистров, (где N - максимальное количество тактов рассинхрониза- ции между контролируемыми ЭВМ), причем первый и второй информационные входы устройства соединены с первыми входами соответственно первого и второго блоков элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами .первого и второго элементов ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ соединены с единичными входами соответственно первого и второ- го триггеров пуска, прямые выходы которых соединены с входами запуска соответственно первого и второго генераторов тактовых импульсов, выхо первого генератора тактовых им- пульсов соединен с тактовыми входами регистров первой группы, выход второго генератора тактовых импульсов соединен с первым входом второго элемента И и с тактовыми входами регистров второй группы, выход второго элемента И соединен со счетным вводом второго счетчика, информационный выход k-ro регистра первой группы (где k-И до (N-1)) соединен с k-м информационным входом первого

мультиплексора и информационным входом (k+l)-ro регистра первой группы, информационный выход k-ro регистра второй группы соединен с k-м информационным входом второго мультиплексора и с информационным входом (k+l)-ro регистра второй группы, информационные выходы N-x регистров первой и второй групп соединены с N-м информационным входом соответственно первого и второго мультиплексоров, выход второго мультиплексора соединен с первым входом схемы сравнения и информационным входом регистра выхода, информационные выходы первого и второго счетчиков соединены соответственно с управляющими входами первого и второго мультиплексоров выходы переполнения первого и второго счетчиков соединены соответственно с первым и вторым входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом второго триггера управления, информационный выход первого мультиплексора соединен с вторым входом схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ и через одновибратор - с единичным входом первого триггера управления, с тактовым вх.одом регистра выхода и с нулевым входом третьего счетчика, инверсный выход первого триггера управления соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с инверсным входом запуска третьего генератора тактовых импульсов, выход которого соединен со счетным входом третьего счетчика, выход переполнения которого соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, вход пуска устройства соединен с нулевым входом второго триггера управления, инверсный выход которого соединен с вторыми входами первого и второго блоков элементов И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с единичным входом второго триггера управления, прямой выход которого соединен с инверсным входом третьего блока элементов И и является выходом неисправности устройства, информационный выход регистра выхода соединен с вторым входом третьего блока элементов И.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для контроля дублированных ЭВМ и вычислительных систем, не имеющих внешних средств синхронизации. Цель изобретения - повышение достоверности контроля устройства. Новыми элементами устройства являются N-1 регистров 1.2-1.N и 2.2-2.N первой и второй групп, регистр 3 выхода, второй 5 и третий 6 счетчики, первый 7 и второй 8 триггеры пуска, второй триггер 10 управления, второй 12 и третий 13 генераторы тактовых импульсов, первый 15 и второй 16 мультиплексоры, четвертый элемент ИЛИ 25, одновибратор 26. Сущность изобретения состоит в приведении асинхронных информационных последовательностей с временем рассинхронизации более одного такта к квазисинхронным последовательностям на основе буферизации выдаваемого на выход кода до момента положительной обработки следующего кода. 3 ил.