Устройство для синхронизации вычислительной системы Советский патент 1989 года по МПК G06F1/04 G06F11/18 

СП 1чЭ

СО

1ч5

О

сл

Изобретение относится к вычислите.ть- нс)й технике и может быть использовано при построении вычислительных систем.

Целью изобретения является повышение достоверности функционирования.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы.

Устройство содержит распределитель 1 импульсов, счетчик 2, дешифратор 3, первый - пятый элементы И 4-8, первый - третий триггеры 9-11, первый 12, второй 13 элементы ИЛИ, вход 14 сигналов точного времени устройства, тактовый выход 15, выход 16 признака наличия сигналов точного времени устройства, выход 17 признака рассогласования, шестой элемент И 18, задаюш,ий генератор 19.

На фиг. 1 и 2 приведены следуюшие обозначения входов и выходов, а также сигналов на них: С, С - первый и второй выходы распределителя 1 импульсов, К - группа выходов счетчика 2 и входов дешифратора 3, NMHH,, NHO«, Nnt-p,, Ымак. No -- выходы дешифратора 3, соответственно фик- снруюп ие минимальное, номинальное, переходное, максимальное, нулевое значения счетчика 2; М -сигналы гочного времени, поступаюшие на вход 14 устройства; t - контрольный интервал вре.мени (в цикле работы счетчика 2) для приема сигналов; М точного времени.

Устройство работает следующим образом.

Устройство выдает с выхода 15 управляющие сигналы, формируемые в зависимости от режимов его работы; из сигналов точного времени входа 14 - при синхронной работе устройства с данными сигналами или из сигналов NwaK., N MM , Nnep соответственно при отсутствии первого сигнала точного времени, при последующей работе устройства без сигналов точного времени и в режиме подсинхронизации устройства с сигналами точного времени.

Распределитель 1 импульсов формирует сдвинутые но фазе относительно друг друга последовательности С и С тактовых импульсов, поступающих соответственно на счетный С и на вход элемента И 18.

Счетчик 2 ведет циклический счет им- гульсов в пределах периода сигналов точного времени от нулевого до некоторого значения (Ымнн., NHOM,, NIR-P , Ымак,), предшествующего его установке в «О по совпадению управляющего сигнала с выхода 15 I- тактового импульса С .

На выходе элемента ИЛИ 13 формируется сигнал, определяющий допустимый временной интервал t для приема сигнала точного времени с входа 14. Данный интервал формируется из временных интервалов конца текущего и начала следующег о циклов работы счетчика 2 (из сигналов

, NHOM, Nncp., NMBK,, No с соответствующих выходов дещифратора 3). Ниже для пояснения работы будет рассматриваться устройство со следующими параметрами;

период сигналов точного времени 1 мс, частота задающего генератора 252 кГц с максимально допустимой относительной погрешностью 10

При поступлении на вход 14 сигнала М точного времени триггер 10 устанавливается в «О, на выходе 16 появляется признак наличия сигнала точного времени. Если поступивший сигнал М находится в пределах интервала t, то он через элемент И 4 устанавливает в «О триггеров 9, 11 и через

5 элемент И 7, ИЛИ 12 поступает на выход 15 в качестве управляющего сигнала. На выходе 17 при этом отсутствует признак несинхрониости работы устройства с сигналами точного времени; устройство рабо.. тает в синхронном режиме работы.

Ири наличии сигналов точного времени счетчик 2 перед сбросом в нулевое состояние в большинстве случаев принимает номинальное (N liov.) значение, в приведенном триггере - 252 такта. По мере на5 копления временной ощибки от погрешности частоты задающего генератора, в за- виси.мости от ее знака, периодически формируются циклы с уменьшенным или увеличенным конечным значением счетчика 2, которые зависят от частоты (Ьг) задающе0

го генератора 1, его относительной погрешности (а) и от длительности периода (Т) сигна.та точного времени - от длительности цикла-«.работы счетчика 2. Максимально возможную временную ошибку (tiiDip.) в счете, возникающую от погрещ5 ности частоты задающего генератора и накапливающуюся за один период сигнала точного времени, можно рассчитать (в тактах) следующим образом; troip а Т. При принятии граничных значений вре0 .менного интервала ujHpe (или равной) возможной ошибки в счете тактов за период сигнала М точного времени передний фронт и начало данного сигнала всегда будет попадать в указанный интервал и поступатъ на тактовый выход 15, те.м са5 мым формируя временные интервалы с точностью поступления сигналов М на входе 14 и не зависящие от погрещностн задающего генератора 1. Следовательно, нижней границей интервала 1 будет значение .Чмвк. счетчика 2, отстоящее от номинального

значения NHOM. на величину не менее tnorp, расчитанной по указанной фор.муле. Увеличенное по сравнению с N HOSI., конечное значение счетчика 2 в периоде сигнала М принимается также в качестве значения переходного (Чюр.) периода управляющих сигналов на выходе 15 в режиме под- синхронизации устройства.

Для приведенного примера величина tnoir. составит 0,252 такта, поэтом значения

5

NMHH , Nncp будут отличаться от значения NHOM, на величину не более 1-го такта и соответствовать 251 и 253 тактам счетчика.

Тактовый импульс С асинхронен по отношению к сигналу на выходе 15, может совпасть с его передним фронтом и сразу же сбросить в нулевое состояние счетчик 2. Поэтому для удлинения импульса на выходе 15 в автоматически регулирующийся интервал t составной частью входит сигнал No дешифрации нулевого состояния счетчика 2. До снятия счетчиком 2 нулевого состояния (по первому импульсу С в следующем цикле работы) разрешается трансляция сигнала М с входа 14 на выход 15, гарантируя тем самым определенную минимальную длительность выходного управляющего сигнала.

При непоступлении ка вход 14 первого сигнала точного вре.мени счетчик 2 получает возможностью вести счет и.мпульсов С из задающего генератора до максимального (NvaK ) значения, например до 254 такта. При этом устанавливаются в «1 триггеры 10 и 11, на выходе 16 снимается признак наличия сигнала точного времени, а на выходе 17 появляется признак несинхронности работы с сигналами точного времени. Сигнал .мак через элемент ИЛИ 12 поступает на выход 15,

Р ачиная со следующего цикла после включения триггера 11 устройство автономно формирует управляющие сигналы с циклом номинальной длительности, напри.мер, 252 такта с погрешностью работы распределителя 1 импульсов,путем выдачи сигналов с выхода N.I04, дешифратора 3 через элементы И 5, ИЛИ 12 на выход 15.

При появлении на входе 14 сигнала М точног о времени триггер 10 устанавливается в «О, на выходе 16 и на первом входе элемента И 8 появляется признак наличия сигнала точного времени.

Если поступивший сигнал находится в пределах временного интервала 1, то устройство входит в описанный синхронный режим работы.

При рассинхронизации работы устройства, т. е. при несовпадении сигнала t и сигнала М на входах элемента И 4, его прохождение на выход 15 запрещается, триггер 11 продолжает оставаться в единичном состоянии, на выходе элемента И 8 появляется сигнал, устанавливающий триггер 9 в единичное состояние. При этом сигнал с инверсного выхода триггера 9 запрещается прохождение сигналов NHOM, через элемент И 5 на выход 15, счетчик 2 получает возможность вести счет до значения Nm-p, равного, например, 253 тактам, соответствующий сигнал с выхода дещифратора 3 через элементы И 6, ИЛИ 12 постуг ает на выход 15, т. е. устройство начинает фор.мировать управляющие сигналы с удли0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ненным периодом --- входит в реж.им под- синхронизации.

Данный режи,м продолжается до достижения синхронности в выдаче управ,тяющих сигна;1ов с сигналами М точного времени на входе 14.

При попадан1 1; си -нала в интервал 1 устройство переходит в синхронный режим работы, при этом прохождение сигналов NHOV, и Ni:c;.. через элементы И 5, И 6 запрещается, на выход 15 вновь поступают сигналы М с входа 14

На фиг. 2 приведена временная диаграмма работы ycTpoiiCTBa в описанных режимах и показывающая синхронную работу с сигналом М точного времени; работу при OTcyTCTBHii первого сигна,1а М; последующую работу без поступления сигналов М; подсинхронизяцнк) ттройства при появлении несинхронного си1 нала Л1. После завери енкя подсинхроьп1зации устройство вновь работает в соответствии с временной диаграммой а.

Если рассчитанная по фор.муле величина воз.можного отклонения (1:к.гр) от номина,ть- ного ( NHOV ) значения в счете сигналов С счетчика 2 превышает величин) 1-го периода задающего генератора (например, вслед- стви е бoльпJoй разницы частот задающего генератора 1 и сигналом М точного времени или большой относите,1ьной погрешности задаюшего генератора), то счетчик 2 может иметь дополнительный делитель частоты. На выходе формируется сигнал C| с иериодо.м, равным неско,1ьки,1, HaiipiiMefi 2, 4, и т, д.. периодам сигнала С, т. е. происходит удлинение периода входного сигнала для основного делите,тя частоты. При этом предварите, 1ьный делитель .может не иметь входов установки в «О. Таким образом, устройство будет работать о увеличенным периодом си1 налов из задающего генератора в соответствии с описанной (фиг. 2) временной диагра.ммой, нри этом роль сигнала С выполнять сигнал С.

Формцла изобретения

Устройство д:1я синхронизации вычислительной систе.мы, содержащее задающий г е- нератор, счетчик, де1пифратор, первый триггер, первый, второй и третий элементы И, первый элемент ИЛИ, причем выход первого элемента ИЛИ яв,1нется тактовым вы- ходо.м устройства, группа выходов счетчика соединена с rpynnoi i информационных входов дешифратора, первый выход которого соединен с первым входо. первого э,1е.мснта ИЛИ, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами второго п третьего эле.чентов И, пря.мой выход первого тригге ра соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым в.ыходом деп1ифратора. первый вход первого эле.мента И является входом сигнаЛС1В точного времени устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения достоверности функционирования, в устройство введены второй элемент ИЛИ, четвертый, пятый и шестой элементы И, второй и третий триггеры и распределитель импульсов, причем выход задающего генератора соединен с тактовым входом распределителя импульсов, первый выход которого соединен со счетным входом счетчика, первый вход второго элемента ИЛИ соединен с входом установки в «1 второго триггера и первым выходом дешифратора, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами второго элемента ИЛИ, пятый вход которого соединен с пятым выходом дешифратора и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входами сброса в «О первого, третьего триггеров и пер

5

0

вым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с четвертым входом первого элемента ИЛИ, вход сброса в «О второго триггера является входом сигнала точного времени устройства, инверсный выход второго триггера соединен с первым входом пятого элемента И и является выходом признака наличия сигналов точного времени устройства, выход пятого элемента И соединен с единичным входом первого триггера, второй вход пятого элемента И соединен с третьим входом второго элемента И, прямым выходом третьего триггера и является выходом признака рассогласования устройства, прямой выход второго триггера соединен с входом установки «1 третьего триггера, второй выход распределителя импульсов соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ. выход niecToro элемента И соединен с вхо- . iOM сброса в «О счетчика, инверсный выход третьего тригг ера соединен с вторым входом четвертого элемента И.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении вычислительных систем. Устройство позволяет контролировать сигналы точного времени. Целью изобретения является повышение достоверности функционирования. Поставленная цель достигается введением элемента ИЛИ 13, элементов И 7,8,18, триггеров 10,11. 2 ил.