Устройство для мажоритарного выбора асинхронных сигналов Советский патент 1993 года по МПК G06F11/18 

ел

с

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в высоконадежных системах управления реальным временем. Сущность изобретения состоит в расширении области применения устройства за счет адаптации к классу решаемых резервируемыми блоками задач. В устройстве постоянно ведется контроль за временем расхождения сигналов по информационным входам и по изменению этого времени корректируют максимальное время расхождения сигналов либо в сторону уменьшения, либо в сторону, увеличения в соответствии с классом решаемых задач. Устройство содержит триггеры, регистры, счетчик, коммутаторы, блоки сравнения первой и второй групп, преобразователи кодов, мажоритарные элементы, элементы И, элементы ИЛИ, одновибраторы, элемент задержки, счетные узлы. 3 ил..

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в высоконадежных системах управления реальным временем.

Цель изобретения заключается в расширении класса решаемых задач.

На фиг. 1 и 2 приведена функциональная схема устройства для мажоритарного .выбора асинхронных сигналов.

Устройство содержит первый-седьмой триггеры 1-7, первый 8, второй 9, третий 10 регистры, счетчик 11, первый 12, второй 13 коммутаторы, первую группу сравнивающих устройств 14-16, вторую группу сравнивающих устройств 17-19, первый 20, второй 21 преобразователи кодов, первый 22, второй 23 мажоритарные элементы, четвертый 24, второй 25, третий 26 элементы И, первый 27, третий 28, четвертый 29, второй 30 элементы ИЛИ, второй 31, первый 32 одновибраторы, первый элемент И 33, элемент 34 задержки, счетные устройства 35-37, а в каждом из них счетчик 38, регистр 39, пер- вый-пятый триггеры 40-44. четвертый 45, третий 46. первый 47, второй 48 элементы И, первый 49, второй 50 элементы ИЛИ, выход 51 счетчика 38. а также первый-третий 52-54 информационные входы устройства, вход 55 синхронизации, информационный выход 56 устройства.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени работы устройства все элементы памяти должны находиться в нулевом состоянии. В регистр 10 заносится предполагаемое значение максимального времени рассогласования прихода информационных сигналов по входам

00 ND О СО 00 СП

52-54, выраженное в условных единицах. Значение интервала времени определяется разрядностью счетчика 11 и периодом следования синхросигналов с входа 55. Цепи установки в исходное состояние устройства на схеме не показаны. Для записи информации в регистр 10 могут использоваться как дополнительные информационные и синхронизирующий входы, так и входы, связанные дизъюнктивно с соответствующими входами данного регистра.

Информационные сигналы от трех резервируемых блоков поступают на входы 52-54. Пусть на вход 52 поступил единичный сигнал, который своим передним фронтом устанавливает триггер 1 в единичное состояние. Сигнал с его прямого выхода, пройдя через элемент ИЛИ 27, поступает на вход установки в единицу триггера 7. По очёред ному импульсу с входа 55 триггер7 устанавливается в единичное состояние. Единичный сигнал с егр прямого выхода своим передним фронтом переписывает в счетчик 11 значение кода времени с выходе регистра 10, а поступая на разрешающий вход, разрешает работу счетчика 11 в режиме вычитания импульсов с входа 55. Начинается отсчет максимального времени рассогласования поступления сигналов по входам 52-54.

Далее возможны два варианта работы устройства: в течение времени максимального рассогласования поступил хоть один единичный сигнал на другие информационные входы (А), в течение времени максимального рассогласования не поступило ни одного сигнала на другие информационные входы (Б).

Вариант А. Сигнал, первым поступивший на вход 52, своим задним фронтом устанавливает триггер 4 в единичное состояние. Сигнал, поступающий на другой вход, допустим на вход 53, устанавливает триггер 2 в единичное состояние. В результате на выходе мажоритарного элемента 22 появляется единичный сигнал, который через открытый элемент И 33 поступает на информационный выход 56. Начинается; .формирование выходного Сигнала. Своим заднем фронтом сигнал с входа 53 устанавливает триггер 5 в единичное состояние. На выходе мажоритарного элемента 23 появляется единичный сигнал, который закрывает элемент И 33. Таким образом, на выходе 56 будет сформирован сигнал, равный по длительности сигналу с входа 53. Если до окон чания максимального времени рассогласования по входу 54 поступит,сигнал, то установка триггеров 3 и 6 в единичное состояние никак не повлияет на процесс формирования выходного сигнала.

По окончании максимального времени рассогласования прихода сигналов счетчик

11 обнуляется. На выходе элемента ИЛИ 30 появляется задний фронт единичного сигнала, который запускает одновибратор 32. Единичный сигнал с его выхода устанавливает триггеры 1-7 в нулевое состояние. Устройство готовок обработке очередного бита информации;

Вариант Б. Если до окончания максимального времени рассогласования сигналов ни по одному из входов 53, 54 не

поступили сигналы, то единичный сигнал на выходе 56 сформирован не будет, а импульс с выхода одновибратора 32 установит триггеры 1,4 и 7 в нулевое состояние. В этом случае считается, что по входу 52 прошел

недостоверный сигнал.

Но во время работы резервируемых блоков может изменяться максимальное время рассогласования приходов сигналов. Это может происходить при переходе от

одного класса задач к решению задач другого класса, требующих другое время решения . Фиксированный интервал максимального времени рассогласования, таким образом, может нарушить алгоритм формирования выходного сигнала. Поэтому устройстве предусмотрено изменение этого интервала в соответствии с изменяющимся временем поступления информационных сигналов на входы 52-54. Происходит это следующим образом.

В устройстве есть три счетных устройства, каждое из которых считает максималь- ное время расхождения прихода сигналов относительно других входов. Счетное уст- ройство 35 определяет это время, считая, что сигнал по входу 52 пришел первым. Счетное устройство 36 предполагает, что

сигнал по входу 53 пришел первым. Счетное устройство 37 предполагает, что сигнал по входу 54 пришел первым. Но так как сигнал только по одному входу может прийти первым, то одно счетное устройство правильно

просчитает максимальное время расхождения сигналов, а два других просчитают это время относителъносигналов из следующих тактов. Следовательно, после того, как во всех счетных устройствах 35-37 закончится процесс определения времени расхождения сигналов, достоверное время будет в том счетном устройстве, в котором это время максимально. На фиг. 3 показан случай, когда первым приходит сигнал по входу 52.

Рассмотрим, как определяется время расхождения сигналов в счетном устройст-ве 35. Счетные устройства 36 ,37 работают аналогично, но относительно входов 53 и 54 соответственно.

Сигнал с входа 52 устанавливает своим передним фронтом триггер 40 в единичное состояние. Единичный сигнал с его прямого выхода открывает элемент И 45 для импуль- .сов с входа 55 на счетный вход счетчика 38. Начинается отсчет времени рассогласования сигналов. Своим задним фронтом сиг- нал с входа 52 устанавливает триггер 41 в единичное состояние. Открывается элемент И 46. Теперь любой импульс с входа 52 проходит через элементы И 46, ИЛИ 50 на установку счетного устройства 35 в исход- ное состояние, так как до прихода сигналов по входам 53, 54 по входу 52 поступил второй сигнал. Это означает, что первый сигнал был ложным. При этом триггеры 40 и 4.1 остаются в единичном состоянии, начиная отсчет времени от второго сигнала. Если второй импульс по входу 52 не поступает, то сигналы с входов 53, 54 своими задними фронтами устанавливают триггеры 42. 43 соответственно в единичное состояние. По- еле того, как на двух входах установки в единицу триггера 44 появляются единичные сигналы, очередной импульс с входа 55 переводит его в единичное состояние. Это означает, что после прихода сигнала по входу 52 поступили сигналы к входам 53, 54, поэтому необходимо прекращать процесс определения времени рассогласования прихода сигналов, Передний фронт единичного сигнала с выхода триггера 44 записы- вает в регистр 39 код с выхода счетчика 38.

Коды с выходов регистров 39 всех счетных устройств 35-37 поступают на сравнивающие устройства 14-16. На них происходит попарное сравнение кодов. Ре- зультаты сравнения поступают на входы преобразователя 20 кодов. Преобразователь кодов изменяет код таким образом, чтобы коммутатор 12 был открыт для минимального кода, потому что, как это уже от- мечалось выше, только этот код является достоверным. Но проход кода через коммутатор 12 разрешается только в том случае, когда все счетные устройства 35-37 закончили процесс определения времени расхож- дения сигналов, о чем свидетельствует единичный сигнал с выхода элемента И 25. Этот сигнал открывает элемент И 26, очередной импульс с входа 55 проходит на его выход и своим задним фронтом производит запись кода в регистр 9, поскольку запись в этот регистр разрешает нулевой сигнал с выхода элемента ИЛИ 29. Этот же сигнал запрещает запись кода в регистр 8. Сигнал с выхода элемента И 26, кроме того, устанавливает все счетные устройства 35-37 и исходное (нулевое) состояние.

Но код, записанный в регистре 9, нельзя считать кодом максимального времени рассогласования прихода сигналов, так как он был определен в течение одного цикла. Поэтому после определения кода времени расхождения и записи его в регистр 9 счетные устройства 35-37 вновь начинают подсчет времени расхождения сигналов, а единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 29 открывает регистр 8 для записи кода с выхода коммутатора 12. Следовательно, второй код времени рассогласования записывается в регистр 8. Коды с выходов регистров 8, 9 и коммутатора 12 поступают на входы сравнивающих устройств 17-19, где происходит их попарное сравнение. Преобразователь 21 кодов изменяет код таким образом, чтобы коммутатор 13 был открыт для максимального кода, так как определяется максималь- ный код времени рассогласования поступления сигналов по входам 52-54. Когда счетные устройства 35-37 в третий раз определят код времени расхождения сигналов, сигнал с выхода элемента И 26 проходит через элемент И 24 и своим передним фронтом производит запись максимального кода рассогласования времени в регистр 10. Кроме того, сигнал с выхода элемента И 24 запускает передним фронтом одновибратор 3.1, в результате чего регистры 8, 9 устанавливаются в нулевое состояние,

Формула изобретения Устройство для мажоритарного выбора асинхронных сигналов, содержащее семь триггеров, два мажоритарных элемента, элемент задержки, три элемента И и два элемента ИЛИ, причем прямые выходы с первого по третий триггеров подключены к соответствующим входам первого мажоритарного элемента, соединенного выходом с прямым входом первого элемента И, прямые выходы с четвертого по шестой триггеров подключены соответственно к первому, второму.и третьему входам второго мажоритарного элемента, соединенного выходом с инверсным входом первого элемента И, выход которого является информационным выходом устройства, единичные входы с первого по третий триггеров являются соответственно первым, вторым и третьим информационными входами устройства, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в устройство введены две группы блоков сравнения, первый и второй преобразователи кодов, первый и второй коммутаторы, пер- &ый, второй и третий регистры, первый счетчик, .первый и второй одновибраторы.

четвертый элемент И; третий и четвертый элементы ИЛИ и первый, второй и третий счетные узлы, каждый из которых включает с восьмого по двенадцатый триггеры, с пятого по восьмой элементы И, пятый и шестой элементы ИЛИ, второй счетчик и четвертый регистр, прямые выходы первого, второго и третьего триггеров подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ, связанного выходом с единичным входом седьмого триггера, подключенного выходом к входу разрешения записи первого счетчика, вычитающий вход первого счетчика объединен с первым входом второго элемента И, с синхронизирующим входом седьмого триггера, с первым входом пятого элемента И каждого счетного узла и является входом синхронизации устройства, а группа разрядных выходов первого счетчика подключена к входам третьего элемента ИЛИ, соединенного выходом с входом запуска первого одновибратора, подключенного выходом к входам обнуления с первого по седьмой триггеров, единичный и синхронизирующий входы четвертого триггера связаны с единичным входом восьмого триггера с единичным и синхронизирующим входом девятого триггера и. с первым входом шестого элемента И каждого счетного узла,еди- . ничныйи синхронизирующий входы пятого триггера подключены к единичному входу второго триггера и первому входу седьмого элемента И каждого счетного узла, единичный и счетный входы шестого триггера связаны с единичным входом третьего триггера и с первым входом восьмого элемента И каждого счетного узла, в каждом счетном узле прямой выход восьмого триггера подключен к второму входу пятого элемента И, к вторым уходам седьмого и восьмого элементов И,°соединенных прямыми выходами с объединенными единичным и синхронизирующим входами соответственно десятого и одиннадцатого триггеров, подключенных прямыми выходами соответственно к первому и второму единичным входам двенадцатого триггера, соединенного синхронизирующим входом С выходом пятого элемента И и со счетным входом второго счетчика, а прямым выходом - с входом разрешения записи четвертого регистра и вторым входом шестого элемента И, подключенного третьим входом к прямому выходу девятого триггера, а выходом - к первому входу пятого элемента ИЛИ, связанного выходом с входом обнуления четвертого регистра, десятого, одиннадцатого и двенадцатого триггеров и входом обнуления второго счетчика, подключенного группой разрядных выходов к группе

информационных входов четвертого регистра, выход шестого элемента ИЛИ подключен к соответствующему входу третьего элемента И. в каждом счетном узле вторые

входы пятого элемента ИЛИ подключены к входам обнуления восьмого и девятого триггеров и через элемент задержки - к выходу второго элемента И и к первому входу девятого элемента И и входам синхронизации

0 первого и второго регистров, связанных входами обнуления с выходом второго одно- вибратора, группами информационных входов - с группой выходов первого коммутатора, с первыми группами инфор5 мационных входов первого и второго блоков сравнения второй группы и с первым информационным входом второго коммутатора, входами разрешения-записи - с выходом седьмого элемента ИЛИ и вторым входом

0 девятого элемента И, подключенного третьим входом к выходу восьмого элемента ИЛИ, соединенного группой входов с группой выходов первого регистра, с второй группой информационных входов второго

5 блока сравнения второй группы, с первой

. группой информационных входов третьего

блока сравнения второй группы и с второй

группой информационных входов второго

коммутатора, подключенного третьей груп0 пой информационных входов к вторым группам информационных входов первого и третьего блоков сравнения второй группы, к группе выходов второго регистра и группе входов седьмого элемента ИЛИ, выходы

5 первого, второго и третьего блоков сравнения второй группы связаны с входами первого преобразователя кодов, подключенного первым, вторым и третьим выходами к соответствующим управляю0 щим входам второго коммутатора, подключенного группой выходов к группе информационных входов третьего регистра, соединенного синхронизирующим входом с выходом девятого элемента И и входом за5 пуска второго одновибратора, подключенного группой выходов к группе информационных входов первого счетчика, выходы блоков сравнения первой группы связаны с входами второго

0 преобразователя кодов, подключенного первым, вторым и третьим выходами к соответствующим управляющим входам первого коммутатора, соединенного соответствующими информационными

5 входами с выходом третьего элемента И и вторым, входом второго элемента И, первая группа информационных входов первого коммутатора подключена к группе выходов четвертого регистра и группе входов шестого элемента ИЛИ первого счетного узла, к первой группе информацией- ных входов первого и третьего блоков сравнения первой группы, вторая группа информационных входов первого коммутатора связана с группой выходов четвертого регистра и входами шестого элемента ИЛИ второго счетного узла, второй группой информационных входов первого блока сравнения первой группы и с первой группой

информационных входов второго блока сравнения первой группы, третья группа информационных входов первого коммутатора подключена к группе выходов четвертого регистра и входам шестого элемента ИЛИ третьего счётного узла, а также к вторым группам информационных входов второго и третьего блоков сравнения первой группы.

d

е

Фиг1

9

л т

Quit

Фиг.З