Мажоритарно-резервированный триггер Советский патент 1980 года по МПК H05K10/00 

1

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и может быть использовано для построения резервированных триггеров повьвиенной надежности. .5

Известен резервированный триггер, содержащий элементы И, И-НЕ, ИЛИ и три триггера, единичные выходы которых подключены ко входам мажоритарного элемента, кроме того единичный выход 10 триггера каждого канала подключе.н к одному из входов элементов И-НЕ, и ИЛИ других каналов, другие входы элементов И-НЕ каждого канала подключены к выходам элементов И соответст- 5 вующих каналов и через инверторы - к элементам ИЛИ 1.

Недостатками данного резервированного триггера являются наличие общего мажоритарного элемента для трех кана- 20 лов, .отказ которого приводит к отказу всего устройства, отсутствие мажоритирования в обратной связи элементов памяти (триггеров) и отсутствие элементов, обеспечивающих полную пррвер- 25 ку резервированного триггера во время эксплуатации, что при наличии непровepяe ФIX отказов в единственном на три канала мгикоритарном элементе приводит к тому, что нёщбжность устройства становится хуже надежности нерезервированного триггера.

Известен резервированный триггер, содержащий в каждом канале блок пгшяти и двухступенчатую схему управления, выполненную на элементах И-НЕ, ИЛИ-НЕ, причем нулевой элемент блока пс1мяти каждого канала выполнен в виде мажоритарного элемента входы которого подключены к выходам единичных элементов блока пЛлятн всех каналов, первая ступень схемы управления выполнена на элементе ИЛИ, выход первого элемента И второй ступени схемы управления подключен к одному из входов второго элемента И этой же ступени, другой вход которого подключен к одному из входов единичного элемента блока памяти и ко входу первой ступени схемы управления, а выход - к выходу единичного элемента блока памяти, другой вход котсфого подключен к нулевому выходу триггера 2.

Недостатком данного резервированного триггера является то, что невозможно осуществить полную проверку функционирования резервированного триггера при его эксплуатации в составе блоков и устройств вычислитель-. Htoc приборов, что в конечном счете снижает его надежность. Цель изобретения - повьпиение Надежности путем обеспечения полной проверки функционирования устройства при его эксплуатации. Для достижения поставленной цели в мажоритарно-резервированном тригге ре, содержащем в каждом канале элеме И-ИЛИ-НЕ и мажоритарный элемент с ин версным выходом, подключенным к выходной шине и к первому входу первог вентиля элемента И-ИЛИ-НЕ, второй вх которого подключен к шине сброса, пр этом первый вход второго вентиля эле tasHta И ИЛИ-НЕ подключен к тактовой шине, другие его входы подкл очены со ответственно, к 1шинам услрвий, а вы ход каждого элемента R-rfilH-HR- подклю чен к соответствующему входу казэдЬго мажоритарного элемента - в каждом ка нале дополнительные входы первого и второго вентилей элемента И-ИЛИ-НЕ подключены к ишне имитации единиц, первый вход третьего вентиля элемента Й ИЛИ-НЕн подключен к шине имитаци нулей, а второй вход - к шине разре. шения иьштации. На чертеже представле-на блок-схем мажоритарно-резервированного тригге-: ра. Схема содержит в каждом канале элемент 1 И-ИЛИ-НЕ и мажоритарный элемент 2, выход мажоритарного элемента 2 подключен к выходной шине 3 и к первому входу первогд вентиля элемента 1 И-ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к шине 4 сброса, пе вый вход второго вентиля элемента 1 И-ИЛИ-НЕ подключен к тактовой шине 5 другие входы соответственно - к шина б условий, дЬ Полнительные входя первого и второго вентилей элемента 1 И-ИЛИ-НЕ подключены к ишне 7 имитаци единиц, первый вход третьего вентиля элемента 1 И-ИЛИ-НЕ подключен к ьшне 8 имитации нулевой, а второй вход к шине 9 разрешения имитации. Выход элемента 1 И-ИЛИ-НЕ каждого канала 1юдклйчен к соответствующему входу мажоритарного элемента 2 каждого канала. Мажоритарно-резервированный ifpurrep работает следующим образ см. В режиме основного функционирования сигналы высокого уровня соответс вующие логической , поступают на шины 7 и 4 и отсутствуют на шинах 8 и 9. Запись информации в мажоритарно-резарвированный триггер производится по сигналам высокого уровня на шинах 5, перед записью информации на шины 4 и 5 сигналы высокого, уровня не поступают. При этом, так как хотя бы на одном входе каждого вентиля элементов 1 И-ИЛИ-НЕ есть логический О, на выходе элементо 1 И-ИЛИ-НЕ устанавливается состояние а на выходах мажологическойритарных элементов 2 состояние логического О, Так как выходы мажоритарных элементов 2 подключены к первым входам первых вентилей элементов 1 И-ИЛИ-НЕ, то при поступлении на шины 4сигналов логической мажоригарно-резервированный триггер остается в сброшенном (нулевом) состоянии. Далее, если при поступлении сигнала высокого уровня на шины он отсутствует хотя бы на orfiJOM из входов, соединенных с шинаь(М б, мажоритарно-резервированный триггер не изменит своего нулевого состояния. Если же в момент поступления логической на шины 5на всех входах вторых вентилей элементов 1 И-ИЛИ-НЕ, соединенных с шинами 6, будут сигналы высокого уровня, то на выходах элементов .1 И-ИЛИ-НЕ . устанавливается состояние логического О , а на выходах мажоритарных элементов 2 - состояние логической , при этом на всех входах перках вентилей элементов 1 И-ИЛИ-НЕ появляются сигналы логической ким образом, мажоритарно-резервированный триггер устанавливается в единичное состояние. Причем, если в какомлибо канале сигнал логической i на шине 4 не исчезает, а на шинах 5 и 6 отсутствуют сигналы высокого уровня из-за отказов оборудования, или при наличии соответствукщих отказов по входам элемента 1 И-ИЛ11г-НЕ, триггеры (элементы 2 памяти) в каждом канале устройства запо «мнают одну и ту же инфо| ацию. При отказе какого-либо элемента 1 И-ИЛИ-НЕ, типа обрыв по выхояУг триггер (элемент памяти) этого канала неработоспособен, но на всех выходных шинах 3 информация вырабатывается истинная. При отказе какоголибо мажоритарного элемента по выхо.iqy, устройство будэт функционировать, так как на двух других выходных шинах 3 будет вьфабатнваться истинная информация . В режиме автоматической проверки (например с помощью тестов) устройств, составными, частями которых являются мажоритарно-резервированные триггеры, полная работоспособность элементов мажоритарно-резервирован иого триггера, а также основного оборудования, вырабатывающего сигналы, поступшощие на шины 4-6, определяется следумаим образом. В течение всего времени проверки на шины 9 поступает сигнал лои проверка производитгическойся в три этапа. На первом этапе в первом канале на шине 8 и на шине 7 сигнал логического О,- поэтому независимо от состояния на остальных входах элемента 1 И-ИЛИ-НЕ на выходе элемента 1 И-ИЛИ-НЕ в пердом канале и на соответствующих входах мажоритарных элeмeнтJЭв 2; устанавливается состояние Логической 1, во втором канале на шину 8 поступает сигнал логической , поэтому независимо от состоя ния на входах первого и второго вентилей элемента 1 И-ИЛИ-НЕ на его выходе и на соответствующих входах ;маж(итарных элементов 2 устанавливается состояние логического О, тре тий канал устройства работает в режиме основного функционирования и на выходе элемента 1 Н-ИЛИ-НЕ состояние определяется сигналами на шинах 4 6, Таким образом, состояние на вькода всех мажоритарных элементов 2 определяется сигналами на шинах 4-6 третьего канала. При этом, если на выходе элемента 1 И-ИЛИ-НЕ в третьем канале задается по тесту состояние логического 0, то анализируя состояния выходов мажоритарных элементо 2, обнаруживаются отказы типа 06на выходах элементов 1 И-ИЛИНЕ во втором и третьем каналах и на входах мажоритарных элементов 2,.под ключенных к этим выходам, а также в элементах, подключенных к шине 8 в первом и в третьем канале, и отказы типа Короткое заликание в элементах, подключенных к шинам 4-7 в третьем канале-. Если на вьлходе эле мента 1 И-ИЛИ-НЕ в третьем канале задается по тесту состояние логической , то, анализируя состояние выходов мажоритарных элементов 2, сбнаружйваются отказы типа Короткое замыкание на выходах элементов 1 И-ИЛЙ-НЕ в первом и третьем каналах и на входах мажоритарных элементов 2, подключенных к ним, а также в элего нтах, подключенных к шине 8 во втором канале, и отказы типа Обfoas в элементах, подключенных к ши нам 4 - б и 6 в третьем канале и в элементах, подключенных к шине 8 в первом канале. При проверке работы устройства в данном режиме тест проверки задаются таким образом, что на вход каждого вентиля элемента 1 И-ИЛ НБ поступает код Бегущий ноль , т.е. на какой-либо вход поступает логический О сигнал при наличии на остальных входах вентиля сигналов логической . Таким образом, ими тируя на выходе элемента 1 И-ИЛИ-НЕ в первом канале состояние логической 1 во втором канале - состояние л и управляя мажоритар гического юамл органами 2 состоянием выхода эл мента I И-ИЛИ-НЕ третьего канала обнаруживаются отказы типа Обрыв и типа Короткое замыкание по анали зу сос.тояний на соответствующих входах и выходах элементов устройства. На втором этрапе проверки все вышеопи санное для первого канала происходит во втором канале, для второго- канала - в третьем, а для третьего канала - в первом. На третьем этапе проверки вышеописанное для проверки на первом этапе для первого канала происходит в третьем канаЛе, для второг анала - в первом, а для третьего каала - во втором. Таким образом, с аждого канала поочередно на входы мажорита.рных элементов 2 имитируются О, к функция по тесту, что беспечивает полную проверку всех элементов устройства и элементов устройств.-, задающих сигналы/ которые поступают на шины 4-9. Кроме того при определенньлх типах отказов элементов 1 И-ИЛИ-НЕ в двух каналах, и при любых типах отказов элементов 1 И-ИЛИ-НЕ в двух каналах, и при любых типах отказов устройств, задающих сигналы на шины 4 - 6 в двух каналах, мажоритарно-резервированный триггер функционирует нормально, так как с помощью сигналов на шинах 7 - 9 он Перестраивается на оставшийся исправный канал, при этом функционирование мажоритарно-резервированного триггера происходит аналогично описанному для первого этапа режима проверки. Как показал анализ и проведенные расчеты данный мажоритарно-резервированный триггер позволяет- во-первых, обеспечить 100%-йую проверку устройства без непосредственного доступа к элементам устройства и, во-вторых, при наличии множества всевозможных отказов в двух каналах произвести перестройку устройства на работу от исправного канала и выдачу сто всем ,выходам истинной информации, при этом его надежность приближается к величине Р + - Р) + ЗРх(1 - Р) против надежности известного равной Р ЗР(1 - Р) , где Р - надежность одного канала. Кроме того следует отметить, что шины 8 и 9 дублируют друг друга по наличию сигнала логического О . Дублирование вызвано тем, что согласно статистике отказы типа Обрыв для многих классов элементов составляют 90 - 95% от всех отказов, а Обрьш для данных элементов аналогичен наяичшо сигнала логической I Формула изобретения Мажоритарно-резервированный триггер, содержащий в каждом канале элемент И-ИЛИ-НЕ и мажрритарный элемент с инверсным выходом , подключенным к выходной шине и к первому входу первого вентиля элемента И-ИЛИ-НЕ второй вход которого подключен к шине сброса, при этся первый вход второго вентиля элемента И-ИЛИ-НЕ подключен к тактовой шине, другие его входы подключены, соответственно, к шинам условий, а выход каждого элемента И-ИЛИ-НЕ подключен к соответствующему входу каждого мажоритарного элемента, отличающи-йся

тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения полной проверки функционирования устройства при его эксплуатации, в каждом канале дополнительные входы первого и второго вентилей элемента И-ИЛИ-НЕ подключены к шине имитации единиц, первый : вход третьего вентиля элемента И-ИЛИНЕ подключен к шине имитации нулей,

а второй вход - к шине разрешения имитации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское сввдетельство СССР 387528, кл. Н 03 К 21/00 1970.

2. Авторское свидетельство СССР 375824, кл. Н 05 К 10/00 1970.

канал

о канал

i канон