КОНТРОЛЬНО-КОММУТИРУЮЩИЙ АВТОМАТ ДЛЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ Советский патент 1969 года по МПК G06F11/00 

Известны контрольно-коммутирующие автоматы для вычислительных систем, содержащие коммутирующее устройство и контрольное устройство, выполненные на схемах «И», «ИЛИ» и триггерах.

Предлагаемый автомат отличается тем, что содержит схему сравнения, выход которой через схему стробирования подсоединен ко входу схемы «память» и к выходу схемы «И» контрольного устройства, управляющий вход которой подключен к выходу второй схемы «И», второму входу схемы «память» и ко входу схемы стробирования. Второй вход схемы «И» контрольного устройства через вторую схему «память» соединен со вторым выходом схемы стробирования и с третьим входом первой схемы «память», выход которой подключен к управляющему входу схемы «И» коммутирующего устройства. Второй вход схемы «И» коммутирующего устройства подсоединен через схему «память» коммутирующего устройства ко входу информационного канала и ко входу схемы сравнения контрольного устройства.

Такое выполнение автомата позволяет исключить прохождение искаженных сигналов в общие одноименные каналы и определить неисправные вычислительные устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема; на фиг. 2 - функциональная схема устройства применительно к общему случаю управления коммутацией N информационных каналов для каждой из М цифровых управляющих машин (ЦУМ) или в общем случае любых цифровых вычислительных устройств.

На схемах приняты следующие обозначения:

- сигнал i-го информационного канала j-й ЦУМ;

αj - единичное состояние пускового органа j-й ЦУМ, соответствующее пребыванию ЦУМ в рабочем режиме;

СК - схема коммутации информационных каналов;

τ₃ - время, в течение которого входной сигнал запоминается в СК перед подачей его на вентили b_i;

- функция блокировки вентилей j-й ЦУМ;

ССИ - схема сравнения информации;

- функция получения частного сигнала несовпадения в i-x информационных каналах j-й и ξ-й ЦУМ;

ССК - схема выработки сигналов коммутации;

- функция неопределенности при работе j-й и ξ-й ЦУМ;

- функция сбоя j-й ЦУМ при ее совместной работе с ξ-й и λ-й ЦУМ;

- функция сбоя j-й ЦУМ при ее работе в комплексе;

τ_к - задержка в выдаче сигнала неисправности собственной системой контроля ЦУМ, поскольку полагаем, что все ЦУМ идентичны, τ_кj=τ_к (на фиг. 1 и 2 не показано).

τ_δ - задержка в выдаче сигнала блокировки вентилей b_i от момента прихода сигнала .

СУК - схема управления коммутацией ЦУМ;

А_jξλ - признак совместной работы j-й, ξ-й и λ-й ЦУМ;

A_jξ - признак совместной работы j-й и ξ-й ЦУМ, исключающий наличие в работе других ЦУМ;

A_нƒ - признак совместной работы ЦУМ только с одной из остальных ЦУМ; выходные информационные каналы 1; входные управляющие каналы 2; выходные информационные каналы 3; выходные управляющие каналы 4; собственно коммутирующая часть 5 автомата; контрольная часть 6 автомата; элементы памяти 7; элементы логики «И» 8; элементы логики «ИЛИ» 9; логическая схема сравнения 10 на элементах «И-ИЛИ», «И» и «ИЛИ»; логическая схема стробирования 11 на элементах «И» и «ИЛИ».

Контрольно-коммутирующий автомат состоит из собственно коммутирующей и контрольной частей 5 и 6.

В коммутирующей части информационные сигналы с задержкой времени τ₃ подаются на входы управляемых вентилей, на которых решается функция:

где - функция, обратная φ_δ, t_в - время восстановления отключенной ЦУМ.

Для надежной работы необходимо соблюдение условия:

что обеспечивается сравнительно просто подбором времени τ₃.

Сигнал управления φ_δj представляет собой потенциальный признак, устанавливающийся в момент (τ₀+τ_δ) и удерживающийся вплоть до момента снятия неопределенности (τ_н) или восстановления отключенной ЦУМ (t_в), что и записано в формуле (1).

Сигнал является импульсом, действующим в момент (τ₀+τ₃), где τ₀ - начало отсчета времени.

С вентилей сигналы подаются на сборки, объединяющие одноименные информационные каналы:

Контрольную часть автомата возможно рассматривать как состоящую из логически обособленных схем.

Схема сравнения информации вырабатывает сигналы несовпадения по каждому информационному каналу и последующим объединением этих частных сигналов на сборке решает функцию получения результатирующего сигнала несовпадения информации каждой ЦУМ с каждой из остальных ЦУМ:

Функция (4) просто реализуется на логических элементах «И-ИЛИ» и «ИЛИ».

Схема управления коммутацией реализует функции признаков совместной работы, отражающие существо селекции управляющего сигнала по смыслу. Существует две ситуации при работе нескольких ЦУМ: если число работающих ЦУМ в системе не менее трех, то в системе существует избыточная информация, которая позволяет корректировать ошибку. Эта ситуация отражается выработкой признаков А_ƒξλ:

Если число работающих совместно ЦУМ в системе равно двум, то в этом случае система находится в ситуации неопределенности, так как в случае несовпадения информации, с работающих ЦУМ скорректировать ошибку только за счет имеющейся информации не представляется возможным. Эта ситуация отражается признаком:

а для каждой j-й ЦУМ признаком:

Схема выработки сигналов коммутации реализует логические функции управления вентилями и отключение неисправной ЦУМ.

Выработка этих функций, согласно признакам ситуации, отражающих селекцию по значению, проводится по двум смысловым каналам с дополнительной селекцией по времени.

1) Выработка сигнала коммутации и неисправности j-й ЦУМ методом сравнения сигналов несовпадения информации с данной ЦУМ с двумя другими работающими ЦУМ.

В выражении (8) дизъюнкции берутся сначала по ξ, потом по λ; после взятия дизъюнкций (8) выражение требует минимизации, так как некоторые конъюнкции будут встречаться более одного раза.

Этот сигнал подается на триггер для запоминания, с которого он поступает как сигнал блокировкина вентили, находящиеся в цепи информационных сигналов с j-й ЦУМ.

Обратный сброс триггера блокировки информации с ЦУМ осуществляется в этом случае сигналом отключенного состояния j-й ЦУМ , в которое последняя устанавливается тем же сигналом φ_сδƒ, проходящим через сборку по цепи сброса пускового триггера j-й ЦУМ.

2) Выработка сигнала неопределенности при работе только двух ЦУМ - ξ-й и j-й:

В этом случае выработанный сигнал неопределенности- φ_нƒ, j-й ЦУМ при работе ее совместно с ξ-й ЦУМ в цепь сброса пускового триггера j-й ЦУМ подается не сразу, а через время τ_н≥t_к после дополнительного стробирования признаком A_нj, т.е.:

Одновременно, чтобы избежать выдачи в систему ложного сигнала, сигнал неопределенности по другому каналу сразу же после его выработки подается в цепь установки триггера блокировки j-й ЦУМ. Обратный сброс триггера в этом случае осуществляется признаком .

При нормальной работе всех ЦУМ триггеры блокировки находятся в начальных состояниях, все вентили открыты, и информация по мере ее выработки выдается в устройства приема информации в систему. Если хотя бы по одному каналу цифровая информация j-й ЦУМ будет поступать неверно, вырабатывается сигнал , который, с одной стороны, запомнившись на триггере блокировки φ_ξj ЦУМ, закроет вентили j-й, а с другой стороны, сбросит пусковой триггер данной ЦУМ, тем самым отключив ЦУМ из работы на систему. Как только ЦУМ отключится, сигналом отключенного положения пускового триггера данной ЦУМ блокировочный триггер φ_δj сбросится в начальное состояние, открыв вентили для пропуска информации с данной ЦУМ в систему. В случае вторичного включения ЦУМ в работу информация будет поступать с нее уже по подготовленному каналу. Следует отметить, что триггер α_j характеризует состояние работы j-й ЦУМ с системой; он не отражает состояние ЦУМ в режимах автономной работы.

Поскольку τ₃>τ_δ, как указывалось ранее, коммутируемый ложный сигнал поступает на вентиль тогда, когда последний будет уже закрыт сигналом ;

Если же в системе осталось две работающих ЦУМ, то в этом случае с вероятностью обнаружения неисправности собственной внутренней системой контроля Р_к (τ) делается попытка снять неопределенность создавшейся ситуации. В этом случае сигналы неопределенности при совместной работе двух ЦУМ через логику, как указывалось, одновременно поступают в цепи сброса пусковых триггеров обеих ЦУМ, которые будут установлены в нулевые состояния только в том случае, если система контроля ни одной из работающих ЦУМ не выдает сигнала на останов конкретной, заведомо неисправной ЦУМ.

Если же в течение времени τ_н, называемого времени снятия неопределенности, поступит сигнал неисправности одной из ЦУМ, то последняя отключится, в результате чего признак A_нj для другой ЦУМ снимается, запретив пропуск в цепь останова сигнала φ_нj, в результате чего одна из ЦУМ останется в работе на систему. Триггеры блокировки, установленные в «1» сигналами φ_нj и φ_нξ для обеих ЦУМ и запрещавшие выдачу информации в систему на время снятия неопределенности, вернутся в исходное состояние сигналами .

Безусловно, что время τ_н должно быть допустимым по условиям динамики. При предположении, что цепи по ЦУМ охвачены только схемным контролем, всегда существует неравенство:

где t_дин - допустимая дискретность выдачи информации в систему.

Контрольно-коммутирующий автомат для вычислительных систем, содержащий коммутирующее устройство и контрольное устройство, выполненные на схемах «И», «ИЛИ» и триггерах, отличающийся тем, что, с целью исключения прохождения искаженных сигналов в общие одноименные каналы и определения неисправного вычислительного устройства, он содержит схему сравнения, выход которой через схему стробирования подсоединен ко входу схемы «память» и к выходу схемы «И» контрольного устройства, управляющий вход которой подключен к выходу второй схемы «И», второму входу схемы «память» и ко входу схемы стробирования, а второй вход схемы «И» контрольного устройства через вторую схему «память» соединен со вторым выходом схемы стробирования и с третьим входом первой схемы «память», выход которой подключен к управляющему входу схемы «И» коммутирующего устройства, второй вход схемы «И» коммутирующего устройства подсоединен через схему «память» коммутирующего устройства ко входу информационного канала и ко входу схемы сравнения контрольного устройства.