Многоканальное устройство синхронизации Советский патент 1991 года по МПК G06F11/18 G06F1/12 

(Л

с:

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при проектировании резервированных цифровых вычислительных устройств и многомашинных комплексов с повышенными требованиями к быстродействию и надежности. Устройство позволяет уменьшить время взаимного фазирования нескольких каналов, а также повысить надежность устройства за счет обеспечения фазирования оставшихся каналов в случае возникновения на фазирующем выходе хотя бы одного из каналов единичного или нулевого уровня о Целью изобретения является повышение быстродействия в режиме межканального фазирования Пель достигается за счет введения селектора 9, элемента И 10 и элементов ИЛИ 6 и 8 о 2 ил„ с S

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании резервированных цифровых вычислительных устройств и многомашинных комплексов с повышенными требованиями к быстродействию и надежности.

Целью изобретения является повышение быстродействия в режиме межканального фазирования.

На фиг„ 1 изображена структурная схема устройства для трех каналов: на фиг 2 - диаграммы, поясняющие работу устройствас

Устройство содержит каналы 1, причем каждый канал включает элемент И-НЕ 2, элемент ИЗ, триггеры 4 и 5, элемент ИЛИ 6, мажоритарный элемент 7, элемент ИЛИ 8, селектор 9, элемент И 10, триггер 11, счетчик 12, регистр 13 сдвига, дешифратор 14,

элементы И-НЕ 15 и 16 и тактовый генератор 17.

Рассмотрим работу трехканального устройства о

После включения питания исходное состояние триггеров 4, 5 и 11, регистра 13 сдвига и счетчика 12 - произвольное В этом случае фазировка каналов происходит следующим образом Допустим, что во всех каналах первый 4 и второй 5 триггеры находятся в нулевом состоянии соответственно по прямому и инверсному выходам (фиг. 2,и, н), а третий триггер 11 - в единичном состоянии по прямому выходу (биг. 2, л)„ Нулевой сигнал с инверсного выхода второго триггера 5 (фиг. 2, н) запрещает прохождение сигнала тактового генератора 17 через первый элемент ИЗ Счетчик 12 сохраняет произвольное состояние В кажо

4 Ю Ј 4

00

дом i-м формирователе сигнал 1 с прямого выхода второго триггера 5 поступает на 1-е входы мажоритарных элементов 7 и первых элементов ИЛИ 8 и через обменные выходы на соответствующие входы мажоритарных элементов 7 и первых элементов ИЛИ 8 соседних каналов. После прихода по обменным выходам еще хотя бы одного единичного .сигнала (фиг. 2, е) на входы мажори- |тарного элемента 7 (при логике работы по выборке 2 из 3) на его выходе формируется уровень 1 (фиг„ 2, ж), который по разрешающему сигналу прямого выхода третьего триггера 11 проходит на выход селектора 9 и переводит первый триггер 4 в единичное состояние (фиг. 2, и). По стробиру- ющему сигналу с выхода задающего генератора 1 - в единичное состояние по инверсному выходу переходит второй триггер 5 (фиг. 2, н)„ Импульсы с выхбдов тактового генератора через первый элемент И 3 начинают поступать на счетный вход счетчика 12, выходные импульсы которого вызывают сдвиг информации в регистре 13. При этом на втором выходе первой группы выходов регистра 13 сдвига формируется сигнал сброса в О первого триггера 4 (фиг. 2, а). В процессе сдвига информации в регистре 13 сдвига последовательно формируются импульсы н его пятом, четвертом и третьем выходах первой группы выходов (фкг„ 2, б, в, г), сигнал с пятого выхода первой группы выходов регистра 13 сдвига (фиг. 2, б) переводит третий триггер 11 в состояние О (фиг. 2, л), в результате чего к входу установки в 1 первого триггера 4 через селектор 9 подключается выход элемента ИЛИ 8 вместо выхода мажоритарного элемента 7. Сигнал с четвертого выхода первой группы выходов регистра t3 сдвига (фиг. 2, в) поступает на первый вход второго элемента И 10, но, так как в отсутствие неисправностей в устройстве первый триггер находится в нулевом состоянии (фиг„ 2, и), данный сигнал не проходит на выход второго элемента И 10 (фиг о 2, к)„ Сигнал с третьего выхода первой группы выходов регистра 13 {сдвига (фиг о 2, г) через второй элемент ИЛИ 6 поступает на вход сброса в О первого триггера 4, но, так как он уже установлен в состояние

5

0

5

0

5

0

5

0

5

О по прямому выходу, изменений в работе устройства не происходит. Сдвиг информации в регистре 13 сдвига происходит до момента появления на первом выходе его первой группы выходов сигнала установки в О для второго триггера 5 по инверсному выходу (фиг. 2, д), переключение которого по этому сигналу запрещает прохождение импульсов тактового генератора 17 через первый элемент И 3 (фиг„ 2, н). Устройство переходит в состояние приостанова, но в отличие от первоначального момента вторая группа выходов регистра 13 сдвига имеет строго определенное состояние (например, нулевое состояние всех разрядов), на которое настроен дешифратор 14„ На выходе дешифратора 14 появляется сигнал разрешения запуска регистра 13 сдвига (занесение 1 в первый разряд)„ Сигнал уровня 1 с прямого выхода второго триггера 5 через первый элемент ИЛИ 8 и селектор 9 поступает на вход установки в 1 первого триггера 4. Триггер 4 переводится в единичное состояние, и сигнал с его прямого выхода (фиг. 2, и) при наличии выходного сигнала задающего генератора переводит триггер 5 также в единичное состояние по инверсному выходу (фигo2,H), Сигнал с инверсного выхода второго триггера 5 разрешает прохождение импульсов тактового генератора 17 через элемент И 3 на счетный вход счетчика 12. Формирователь импульсов отрабатывает очередной цикл, но в отличие от предыдущего цикла третий триггер 11 находится в состоянии О и вместо выхода мажоритарного элемента 7 с помощью селектора 9 к входу установки в 1 первого триггера 4 подключается выход первого элемента ИЛИ 8„ На третьей группе выходов регистра 13 сдвига формируются выходные сигналы. Каналы 1 сфа- зированы0

I

Рассмотрим работу устройства в

режиме фазирования, когда все каналы исправны, для трех случаев: расфа- зировка каналов отсутствует; один из каналов, например, первый, опе- режает по фазе оставшиеся; первый канал отстает по фазе от оставшихся.

В первом режиме происходит цикли ческая работа устройства с появле-

ь16

,нием на инверсном выходе второго триггера 5 низкого уровня на один период частоты тактового генератора 17. Это время учитывается в длительности цикла работы устройства (например, в длительности последнего импульса ,цикла)0 Первый режим из-за неста- бильности частоты генераторов на практике не наблюдается о

Нестабильность частоты задающих генераторов, несмотря на то, что номинальные частоты их равны, приводит к тому, что каналы устройства, в которых они установлены и которые вклю- чены в режим взаимного фазирования, практически работают во втором или третьем режиме,,

Второй режим возникает при уходе частоты задающего генератора 1 - в сторону увеличения о

Сигнал 1 с прямого выхода триггера 5 опережающего канала устанавливается на первых входах мажоритарног элемента 7 и первого элемента ИЛИ 8 и че рез обменный выход на одном из входов элементов 7 и 8 других каналов, Так как триггер 11 находится в состоянии О, единичный сигнал через первые элементы ИЛИ 8 и селектор 9 проходит на вход установки в 1 первого триггера 4 и переводит его в единичное состояние, запрещая останов отстающих каналово В опережающем канале триггер 5 переходит в состояние 1 по инверсному выходу через один период задающего генератора 17. Таким образом, цикл работы опережающего устройства увеличивается, в результате чего запуск на новый цикл оно начинает с запаздыванием относительно двух других устройств (в пределах расфазирования не более одного периода частоты задающего генератора 17) и становится отстающим по отношению к двум оставшимся о Наиболее реальной является ситуация, когда после первой фазировки два опережающих канала оказываются также расфазированными В этом случае фазирование произой- дет по более опережающему каналу, который в результате станет отстающим, оставшийся второй опережающий - опережающим, а первый формирователь по величине расфазировки окажется в середине.

Теоретически возможна ситуация, когда расфазировка между опережающими каналами не превышает величину

10

24

. -

20

30

35

40

45

0

5

73

допустимого отклонентш от номинального значения частоты тактовых генераторов, т.е. они сфазнрованыо В этом гипотетическом случае на обменных выходах фазирования каждого из этих формирователей устанавливаются сигналы 1, по которым аналогично вышеописанному в каждом формирователе на выходе селектора 9 формируется При этом отстающий первьш канал переходит к формированию следующего цикла с опережением на один период следования задающего генератора, а два опережающих канала начинают формирование следующего цикла с запаздыванием на один период следования импульсов тактового генератора. Таким образом, в этом случае з состоянии останова при фазировании находятся два формирователя, но продолжительность времени останова (времени взаимного фазирования Аормнрова- телей) не превышает одного периода следования импульсов задающего генератора.

Рассмотрим работу устройства в . режиме взаимного фазирования каналов |для случая наличия неисправности в работе одного из устройств. При этом возможны следующие случаи: неисправность приводит к установлению постоянного уровня О на одном из входов первого элемента ИЛИ 8 и мажоритарного элемента 7; аналогичная ситуация при установлении уровня

В первом случае вместо трех каналов осуществляется фазирование двух исправных каналов аналогично рассмотренным выше режимам работы,,

Во втором случае устройство работает следующим образомо

Допустим, что неисправность типа установившаяся 1 возникает после начала цикла работы устройства (фиг. 2, -п) Сигнал с пятого выхода первой группы выходов регистра 13 сдвига подтверждает нулевое состояние третьего триггера 11 (фиг. 2, б, у). Сигнал с третьего выхода (фиг.2, в,) первой группы выходов регистра 13 сдвига поступает на первый вход второго элемента И 10 (фиг. 2, т), и, так как на его втором входе присутствует уровень 1 (фиг. 2, с), третий триггер 11 устанавливается в единичное состояние (фиг. 2, у)„ При этом к входу селектора 9 подключается выход мажоритарного элемента 7. На

выходе мажоритарного элемента 7 устанавливается уровень О (фиг. 2, р), а на выходе селектора 9 - уровень 111 с Сигнал с третьего выхода первой группы выходов регистра 13 сдвига (фиг. 2, г) через второй элемент ИЛИ 6 поступает на вход сброса в О первого триггера 4 и устанавливает его в нулевое состояние (фиг. 2, с, ф). Второй триггер подготовлен для перехода в нулевое состояние по инверсному выходу. Сигналом с первого выхода первой группы выходов регистра 13 сдвига триггер 5 формирует на ин- версном выходе уровень О, и на первом входе мажоритарного элемента опережающего исправного формирователя, а также на одном из входов мажоритарных элементов 7 соседних формирова- телей устанавливается 111 Так как на одном из входов мажоритарных элементов присутствует установившийся единичный сигнал, то появление 1 на втором из входов вызывает форми- рование 1 на их выходах, а следовательно, О на выходе селектора 9, что приводит к останову опережающего канала на один период следования импульсов тактового генератора.

Формула изобретения

Многоканальное устройство синхронизации, содержащее п каналов, причем каждый канал содержит мажоритарный элемент, тактовый генератор, счетчик, три элемента И-НЕ/ три триггера, первый элемент И, дешифратор и регистр сдвига, первый выход первой группы выходов которого соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, группа инверсных выходов регистра сдвига соединена с группой входов дешифратора, вторая группа выходов регистра сдвига 1-го канала (i 1, .о, п) является i-й группой выходов устройства, информационный вход первого разряда регистра сдвига соединен с выходом дешифратора, выход переполнения счетчика соединен с синхровходом регистра сдвига, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, выход тактового генератора соединен с первым входом первого элемента И, вторым входом первого элемента И-НЕ и первым входом второго элемента И-НЕ, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ, инверсный выход первого триггера соединен с третьим входом первого элемента И-НЕ, выход третьего элемента И-НЕ соединен с входом сброса в О первого триггера, прямой выход второго триггера 1-го канала соединен с i-м входом мажоритарного элемента своего канала и i-ми входами мажоритарных элементов остальных каналов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия в режиме межканального фазирования, в каждый канал введен второй элемент И, селектор, два элемента ИЛИ, причем в каждом канале i-й вход первого элемента ИЛИ соединен с i-м входом мажоритарного элемента, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым информационным входом селектора, второй информационный вход которого соединен с выходом мажоритарного элемента, инверсный выход третьего триггера соединен с первым управляющим входом селектора, второй управляющий вход которого соединен с прямым выходом третьего триггера, инверсный выход селектора соединен с входом установки в 1 первого триггера и первым вхо- дом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, второй выход первой группы выходов регистра сдвига соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с третьим выходом первой группы выходов регистра сдвига, четвертый выход первой группы выходов которого соединен с первым входом второго элемента И, плтый выход первой группы выходов регистра сдвига соединен с входом сброса в О третьего триггера вход установки в 1 которого соединен с выходом второго элемента И, выход второго элемента И-НЕ соединен с входом сброса в О второго триггера, вход установки в 1 которого соедчнен с выходом первого элемента И-НЕ, инверсный выход второго триггера соединен с вторым входом первого элемента И, прямой выход первого триггера соединен с вторым входом второго элемента И„

Фиг 1

Фиг 2