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

оо со

CJ 00

VI о

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении высоконадежных резервированных систем.

Сущность изобретения заключается в повышении надежности устройства за счет исключения неправильного функционирования устройства при отказе одновременно двух резервируемых блоков, снижении объема оборудования, повышения уровня помехозащищенности.

Можно предположить, что за определенный интервал времени резервируемый блок выдает информацию, в которой общее число нулевых и единичных сигналов одинаковое. Тогда, критерием отказа может служить превышение в последовательности определенного числа нулевых (единичных), сигналов или ситуация типа постоянный О (постоянная 1).

Предлагается в счетчик и в начальный момент времени записывать число п/2, где п 2К (К - разрядность счетчика) и подсчитывать общее число единичных и нулевых сигналов, выдаваемых резервируемым блоком. Если блок работает нормально, то за определенный интервал времени в нем будет записано число приблизительно равное п/2, если же. блок откажет, то он переполнится либо в сторону увеличения либо в сторону уменьшения и выдает сигнал отказа соответствующего резервируемого блока.

Необходимо отметить, что такой принцип обнаружения отказа более эффективен и с точки зрения помехозащищенности, так как любая помеха на выходе резервируемого блока не приводит к сбросу счетчика; :а лишь увеличивает его содержимое на единицу.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для мажоритарного выбора сигнала (фиг.1) содержит 3 канала 1.1-1.3 и в каждом К-ом канале, резервируемый блок 2.К, реверсивный счетчик З.К, элемент НЕД.К, четвертый 5.К и второй 6.К элементы И, элемент ИЛ И.7.К, первый 8.К и третий 9.К элементы И, кроме того содержит мажоритарный элемент 10, информационный вход 11, вход синхронизации загрузки кода числа в счетчик 12, синхронизируиющий вход 13, информационный выход устройства 14.

Канал 1.К(К- 1, 2, 3), предназначен для анализа правильности функционирования резервируемого блока и выдачи на вход мажоритарного элемента 10 сигнала исправности нулевого сигнала, или единичного в случае отказа канала.

Резервируемый блок 2.К, в канале 1.К, представляет собой цифровое устройство,

предназначенное для обработки информации и выдачи результата обработки в виде двоичного кода. При нормальном функционировании резервируемых блоков 1,1-1.3 двоичная информация на их выходах должна быть идентичной. Работа блоков синхронизирована импульсами со входа 9.

Счетчик З.К, в каждом 1.К (К . 1,2,3), фиксирует неисправность резервируемого блока типа логический 0 или логическая 1 путем переполнения счетчика З.К и его остановки с выдачей единичного сигнала на выходе. По сигналу, поступающему с входа 12, в счетчик З.К загружается код числа п/2 с 5 выхода 11, где n-максимальное число которое может быть записано в счетчик З.К.

Элемент НЕ 4.К, в К-ом канале, управля- . ет работой элемента И6.К, который пропускает или не пропускает информационные 0 сигналы с выхода резервируемого блока 2.К на вход элемента ИЛИ7.К.

Элемент И5.К, в канале.1.К формирует единичный сигнал на выходе в случае отказа резервируемого блока.2.К, в К-ом канале, и 5 резервируемого блока 2п в другом канале (), причем вследствие попарного соединения выходов счетчиков 3.1-3.3 и входов элементов И5.1-5.3 единичный сигнал, при отказе двух резервируемых блоков 2.1-2.3 0 появляется только на одном из трех выходов элементов И5.1-5,3,.

Элемент ИЛИ7.К, в канале 1 .К пропускает на вход мажоритарного блока 8 либо правильный сигнал с выхода резервируемого 5 блока 2,К, либо сигнал с выхода элемента И5.К.

Элемент И8.К, в канал.е 1 .К обеспечивает прибавление единицы к содержимому счетчика З.К по заднему фронту синхросиг- 0 нала при отказе резервируемого блока типа лог 1.

Элемент И9.К, в канале 2.К, обеспечивает вычитание единицы из содержимого счетчика З.К по заднему фронту синхросигнала 5 при отказе резервируемого блока 2.К типа лог 0.

Элемент мажоритарного контроля 10 реализует функцию

Y XiX2 + X2X3 + Xi Хз,

0 где XL Хг, Хз - сигналы, поступающие на вход мажоритарного элемента с выходов элементов ИЛИ 7.1-7,3.

Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии резервируемые 5 блоки 2,1-2,3 отключены и на их выходы двоичная информация не поступает. Счетчики 3.1-3,2 обнулены, на их выходах установлены нулевые сигналы, следовательно элементы И5.1-5.3 закрыты, а элементы И6.1-6,3 открыты для пропуска информации

с выходов резервируемых блоков 2.1-2,3. На информационные входы счетчиков 3.1- 3.3 поступает код числа п/2 с входа 11, где п - максимальное число, которое может быть загружено в данном счетчике. Крите- рием правильной работы резервируемого блока 2.К, в каждом канале является то, что двоичной последовательности сигналов вероятность, за определенный интервал времени появления нулевого или единичного сигнала равны (Р( 0) Р(1) 0,5). Порог п/2 определяется из максимально возможного превышения числа единичных (нулевых) сигналов над числом нулевым (единичных) сигналов. Превышение этого числа в любом из резервируемых блоков свидетельствует об его отказе.

Следовательно, при возникновении от.: каза резервируемого блока 2. К типа лог0 элементов И 8.К закрывается, а элемент 14 9. К благодаря инвертированию сигнала на первом инверсном входе открывается и пропускает синхронизирующие сигналы на соответствующий вход счетчика З.К. Единичный сигнал на выходе счетчика 3. К по- является в результате вычитания числа п/2 из его содержимого. При отказе резервируемого блока типа лог 1 элемент И9.К закрывается, а элемент И8 открывается и синхронизирующие сигналы поступают на суммирующий вход счетчика З.К. Появление единичного сигнала на выходе счетчика З.К происходит при прибавлении к числу п/2 такой же величины, п/2 - число сигналов, при котором последовательность на выходе резервируемого блока 2.К, в К-ом канале, состоящую из одних нулевых или единичных сигналов следует считать отказом типа лог, 0 или лог. 1. По разрешающему сигналу на входе 12 код числа п/2 загружается в счетчики 3.1-3.3, а по синхронизирующему сигналу на входе 13, на выходах резервируемых блоков 2.1-2.3 появляется последовательность сигналов, которая при исправности резервируемых блоков, идентичная для всех резервируемых блоков 2.1-2.3.

При исправной работе всех резервируемых блоков 2.1-2,3 на их выходах выдается одинаковая информация, в виде последовательности двоичных сигналов. Рассмотрим устройства на примере К-ro канала (,3). На выходе счетчика З.К единичный сигнал отсутствует, что свидетельствует об исправности резервируемого блока 2.К. Элемент И5.К закрыт, а элемент И6.К открыт единичным сигналом с выхода инвертора 4.К. В этом случае сигналы с выхода резервируемого блока 2.К. через элемент

И6.К и элемент ИЛИ7.К поступают на вход мажоритарного элемента 10.

При отказе типа пог.$ или лог. 1 счетчик З.К переполняется и на его выходе появ- ляется единичный сигнал, который останавливает счетчик З.К, открывает-элемент И5.К и через инвертор 4.К закрывает элемент 146.К. Появление единичного оигна- ла на выходе счетчика З.К свидетельствует о неисправности резервируемого блока 2.К, при этом на вход мажоритарного элемента 10с выхода элемента ИЛИ7.К поступает нулевой сигнал, т.к. элемент И6.К закрыт и не пропускает сигналы с выхода резервируемого блока 2.К. На выходе 14 мажоритарного блока 8 будет правильный сигнал, который будет определяться сигналами с выходов двух оставшихся исправных резервируемых блоков.

При отказе второго блока, предположим неисправные блоки 2.1 и 2.2, единичные сигналы появятся на выходах счетчиков 3.1 и 3.2 и зафиксируются путем остановки соответствующих счетчиков. Т.к. выходы счетчиков 3.1-3.3 соединены с входами элементов И5.1-5.3 попарно, т.е. (1,2), (2,3), (1,3), то на одном из выходов элементов И5.1-5.3 установится единичный сигнал, а на втором нулевой сигнал.

Для рассматриваемого случая на выходе элемента И5.1 будет единичный сигнал: а на выходе элемента И5.2 нулевой сигнал. Единичный сигнал на выходах счетчиков 3.1 и 3.2 закрывает соответствующие элементы И6.1 и 6.2 в каждом из каналов 1.1 и 1.2, и на выходах элементов 146.1 и 6,2 будут нулевые сигналы. С выхода элемента ИЛИ7.1 на первый вход мажоритарного элемента 10 поступит единичный сигнал, с выхода элемента ИЛИ7.2 на второй вход мажоритарного элемента 10 поступит нулевой сигнал, а на вход мажоритарного элемента 10 .с выхода элемента ИЛИ7.3 будет передан правильный сигнал, определяемый оставшимся исправным резервируемым блоком 2,3. Следовательно, единичный и нулевой сигналы на первом и втором входах мажоритарного блока компенсируют друг друга и на выходе 14 будет присутствовать правильный сигнал.

Формула изобретения Устройство для мажоритарного выбора сигналов, содержащее мажоритарный элемент и в каждом из трех каналов резервируемый блок, реверсивный счетчик, элемент НЕ, первый и второй элементы И и элемент ИЛИ, выход резервируемого блока соединен с первыми-входами первого и второго элементов И, выход элемента НЕ соединен

с вторым входом второго элемента И, связанного выходом с первым входом элемента ИЛИ, а выход мажоритарного элемента является выходом устройства, отличающееся тем, что о каждый канал устройства введены третий и четвертый элементы И, причем в каждом канале синхронизирующий вход устройства подключен к одноименному входу резервируемого блока, к прямому входу третьего и к второму входу первого элементов И, вход синхронизации загрузки кода числа устройства подключен к С-входу реверсивного счетчика, а информационный вход устройства - к 0-входу реверсивного счетчика, выход резервйруе0

5

мого блока соединен с инверсным входом третьего элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход первого элемента И соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход переполнения которого соединен с собственным входом, входом элемента НЕ и первым входом четвертого элемента И данного канала и с вторым входом первого элемента И одного из других каналов, второй вход элемента ИЛИ каждого канала соединен с выходом четвертого элемента И данного канала, а выход - с соответствующим входом мажоритарного элемента.

Сущность изобретения: устройство содержит: 3 канала (1), 1 мажоритарный элемент 10, 3 входа (11, 12, 13), 1 выход (14). Каждый канал содержит: 1 резервируемый блок (2), 4 элемента И (8, 9, 5, 6), 1 реверсивный счетчик (3), 1 элемент НЕ (4), 1 элемент ИЛИ (7). 13-2-8 3-3-5-7-10-14, 13-9-3-4-6-7, 13-8,2-9,2-6, 12-3, И-3. 1 ил.