Устройства для управления переключениемРЕзЕРВА Советский патент 1981 года по МПК G06F11/20 

1

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано при построении систем высокой надежности.

Известно устройство управления резервированной системой, содержащее счетчик, соединенный с дешифратором выходы которого чврез элементы ИЛИ подключены к переключателям питания резервируемых блоков, элементы И, ИЛИ и схемы несовпадения ij.

Недостатком известного устройсна является потеря его работоспособности при одновременном отказе двух рабочих блоков. Таким об эазом, резервированная система, состоящая из четырех резервируемых блоков, в случае отказа двух блоков становится не работоспособной,что снижает надежность резервированной системы. Кроме того, это устройство чувствительно к одиночным сбоям.

Известно устройство для управления переключением резерва, содержащее счетчик, соединенный через дешифратор с переключателями питания резервируемых блоков, элементы несовпадения, И, ИЛИ, генератор им-, пульсов, элемент задержки., элемент памяти. Данное устройство имеет двг

рабочих и два резервных блока. Такое устройство позволяет производить поиск исправной пары блоков при неисправности одного из рабочих блоков, а также при отказе двух блоков, включенных в работу после фиксации данным устройством отказа одного из блоков . устройства..

Однако данное устройство теряет

0 свою работоспособность при одновременном отказе первоначально включенных в работу двух блоков 1 и 2. Кроме того, это устройство чувствительно к одиночным сбояМ 2 .

5

Наиболее близким.техническим ре, шением к предлагаемому изобретению является устройство для управлен ия переключением резерва, содержащее первый счетчик переключений, соединенный с дешифратором, выходы которого соединены с управляющими входалш переключате 1еП питания, выходы которых соединены с первыми входами элементов И и резервируемыми блоками,

5 выходы которых соединены с входами первого элемента .ИЛИ и первыми входами элементов несовпадения, вторые входы которых соединены с выходом первого элемента ИЛИ, а выходы - с

0 вторыми входами элементов И, выходы

которых через второй элемент ИЛИ соединены со счетным входом счетчика сбоев, установочный вход которого соединен с.выходом счетчика сброса, выход последнего разр5вда счетчика сб.оев - со счетным входом первого счетчика переключений, а выходы других разрядов соединены с входами третьего элемента ИЛИ.

Принцип работы этого резервированного устройства, где два блока работают, а два находятся в резерве, основан на поиске исправной пары блоков при отказе одного из работающих блоков з .

Однако при одновременном отказе первоначально включаемой пары блоков элементы несовпадений не срабатывают, поэтому счетчик сбоев остается в исходном состоянии, а значит переключения напряжения питания на следующую комбинацию резервируемых блоков не происходит. Это может произойти также и при последовательном отказе двух первоначально работанадих блоков в интервале времени, определяемом счетчиком сбоев. Таким o6pa3otvj, резервированная система из четырех блоков при неисправности двух блоков становится не.работоспособной, это снижает надежность резервированной системы.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем что устройство содержит выделитель фронтов, второй счетчик переключений трехвходовый элемент И и двухвходовый элемент И, подключенный выходом к сч етному входу счетчика сброса, одним входом - к выходу третьего элемента ИЛИ, а другим входом - к тактовому входу устройства и счетному входу второго счетчика переключений, установочный вход которого подключен через.; выделитель фронтов к выходу первого элемента ИЛИ, а выход - к первому входу трехвходового элемента И, второй и третий входы которого соединены с выходами первого и второго переключателей питания, а выход трехвходового элемента И соединен с установочным, входом первого счетчика переключений.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Схема содержит блоки 1-4 резервированной системы, первый элемент ИЛИ 5 элементы бт-Э несовпадения, .элементы И 10-13, второй элемент ИЛИ 14, счетчик 15 сбоев, третий элемент ИЛИ 16, счетчик 17 сброса, первый счетчик 18 переключений, дешифратор 19, выделитель 20 фронтов, второй счетчик 21 переключений, элементы И 22 и 23, переключатели 24-27 питания вход 28 и выход 29 резервируемой системы, тактовый вход 30 устройства

коммутируемые источники 31-34 питания .

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени счетчик 15 сбоев, счётчик 17 сброса, и второй счетчик 21 переключений находятся в нулевом состоянии (установка начального состояния на чертеже условно не показана), а счетчик 18 числа переключений - в состоянии, при котором дешифратор 19 включает через переключатели 24 и 25 питания блоки 1 и 2, блоки 3 и 4 при этом отключены. При исправной работе блоки 1 и 2 выдают сигналы, совпадающие с сигналами на выходе элемента ИЛИ 5, поэтому на выходах элементов несовпадения оказываются нулевые сигналы, и счетчик сбоев 15 сохраняет нулевое состояние. Нулевое состояние последнего разряда счетчика 15 не изменяет исходное состояние счетчика 18, а нулевое состояние предыдущих его разрядов закрывает поступление тактовых сигнсшов через двухвходовый элемент И 23 на счетный вход счетчика 17 сброса, вследствие чего последний сохраняет нулевое состояние. Тактовые сигналы, которые появляются только на время выдачи выходных сигналов устройства, поступают на счетный вход второго счетчика 21 переключений, изменяя его состояние. Однако при изменении эле-, ментом ИЛИ 5 своего нулевого состояния на единичное или наоборот выделитель 20 фронтов формирует сигнал, который устанавливает счетчик 21 в нулевое состояние, не позволяя ему переполниться при исправной работе блоков 1 и 2. Таким образом, на установочный вход первого счетчика 18 переключений не поступает сигнала переключения, следовательно, он сохраняет свое исходное состояние, оставляя включенной начальную комбинацию резервируемых блоков.

Пусть вследствие сбоя или неисправности в одном из включенных блоков, например в блоке 1, его выходные сигналы не совпадают с выходными сигналами элемента ИЛИ 5,Тогда элемент 6 формирует сигнал несовпадения, который во время наличия единицы на тактовом входе 30 устройства прохо:дит через открытый элемент И 10 и через элемент ИЛИ 14 на счетный вход счетчика 15 сбоя, изменяя его состояние. Сигнал с выхода счетчика 15 через элемент ИЛИ 16 разрешает прохождение тактовых сигналов через элемент И 23 на счетный вход счетчика. 17 сброса. Количество разрядов счетчиков 15 и 17 выбирается таким, чтобы обеспечить критерий переключения резерва, а именно чувствительность устройства переключения к определенному количеству сбоев на определенном интервале времени. Счетчик 15 при этом имеет количество разрядов, обеспечивающих подсчёт предельно допустимого для данной системы количества сбоев сигналов на определенном интервале времени, подсче которого- осуществляется счетчиком 17 Если число сбоев за определенный ин.хервал меньше допустимого, to сигнаип переполнения счетчика 17 устанавливает счетчик 15 в нулевое состояние, и цикл работы начинается сначала. Когд количество сбоев за определенный интервал больше допустимого для данной системы, то счетчик 15 успевает переполнится за время заполнения счетчика 17 и выдает сигнал на счетный вход счетчика 18,. который через дешифратор 19 и соответствующие переключате ли включает напряжение питания-на следующую комбинацию резервируемых блоков.

При возникновении отказов разных типов одновременно в двух блоках 1 и 2 (блок1 - ложный О, блок 2 - ложная 1) устройство осуществляет поиск исправной пары блоков 3 и 4 еледующим образом, в этом случае счетчики 15 и 21 производят счет тактовыимпульсов, которые поступают на их счетные входы с шины 30. Счетчик 15 включается в работу вследствие того, что элемент несовпадения 6 формирует сигнал несовпадения, который действует на второй вход элемента И 10, разрешая прохождение через него и элемент ИЛИ 14 на счетный вход указанного счетчика тактовых импульсов. При этом счетчик 15 выдает сигнал на счетный вход счетчика 18, в результате чего с помощью дешифратора 19 и соответствующих переключателей 2427 осуществляется включение напряжеНИН питания на следующую комбинацию резервных блоков. После этого переключения счетчики 17 и 21 импульсом начальной установки сбрасываются в. исходное состояние. Поисх исправных блоков продолжаетсядо тех пор, пока не произойдет включение напряжения питания на исправную пару блоков 3 и 4. Счетчик 21 Переходит в режим счета тактовых импульсов вследствие того, чтовыделитель фронтов 20 (изза наличия пострянногоруровня потенциала, поступающего на его вход с выхода блока 2 через элемент ИЛИ 5) не формирует сигналы установки в нулевое состояние указанного счетчика. Счетчик 21 настро.ен на то количество тактовых импульсов, которое вмещается в интервале между двумя очередными максимально разнесенными во времени друг от друга единичными сигналами информационного слова. Сигнал переполнения счетчика 21 поступает через элемент И 22 на установочный вход счетчика переключений 18 и устанавливает его в такое состояние, при

котором дешифратор 19 включает через переключатели 33 и 34 резервные блоки 3 и 4. Поскольку информация на выходах блоков, как правило, представлена в виде единичных и нулевых сигналов, а время между очередными единичными сигналами, может быть различным в зависимости от структуры информационных слов, используемых в различных системах, то и количество разрядов счетчиков 15 и 21 может быть различным.

В системах, в которых одно из информационных слов может состоять преимущественно из нулевых сигналов и, следовательно, максимальный интервал

времени между очередными единичными сигналами может составлять относительно большую величину, то в этом случае количество разрядов счетчика 21 выбирается большим по сравнению с количеством разрядов счетчика 15. Таким образом, сигнал переполнения счетчиков 15 или 21 через счетчик 18 и дешифратор 19 производит переключение питания на nai5y блоков 3-4.

Поскольку информационные слова состоят из чередования нулевых и единичных сигналов, то в течение неског

льких тактовых импульсов при выдаче информации на выходах рабочих блоков будут присутствовать нулевые сигналь (не будет изменений сигнашов). В это случае ложное переключение на другую пару блоков не произойдет, так как второй счетчик переключений 21 после некоторого его заполнения тактовыми импульсами сбросится в исходное состояние. Это .получается из-за того, что происходит изменение уровня выходных сигналов рабочих блоков,так как информационные слова состоят из чередования нулевых и единичных сигнёшов. Поэтому формирователь фронтов 20 при изменении уровня в сигналах информации сработает и установит счетчик 21 в нулевое состояние.

Если в какой-то момент времени при работающих блоках 1 и 2, устройство получило повреждение, в результате которого укачанные блоки выходят из строя, и на их выходах будет одинаковое состояние, то элементы несовпадения 6 и 7 не формируют сигналов и счетчики 15 и17 сохраняют нулевое состояние, следовательно, не могут произвести переключение блоков На выходе элемента ИЛИ 5, при отсутствии изменений на его входах, изменение состояния не происходит, следовательно, выделитель фронтов 20 не переустанавливает счетчик 21 в нулевое состояние, а тактовые сигналы, поступающие на счетный вход счетчика 21, вызывают его переполнение. В результате счетчик 21 выделяет сигнал, который проходит через открытый трехвходовый элемент И 22 и устанавливает счетчик 18 в такое состояние,. при котором дешифратор 19 включает через переключатели 33 и 34 резервные блоки 3 и 4. Счетчик 21 настро-ен на определенное количество тактовых сигналов, которые заполняют его в интервале между двумя единичньми -выходньйли сигналами устройства.Таким образом при одновременном отказе блоков 1 и 2 резервированное устройство остается работоспособным. Технико- экономический эффект от .применения данного устройства заключается в значительном повышении эксплуатационнйй надежности устройства у так как при однрм и том. же обтем числе блоков резервированной системы оно обеспечивает значительно более высокую надежность всей, системы в целом, т.е. увеличивается время-безотказной работы системы. Формула изобретения Устройство для управления переключением резерва, содержащее первый счетчик переключений, соединенный с дешифратором, выходы которого соединены с управляющими входами переключателей питания, выходы которых сЯэединены с первыми входами элементо И и резервйруемсоми блоками, выходы которых соединены -с входами первого элемента ИЛИ и первыми входами элементов несовпадения, вторые входы которых соединены с выходом первого элемента ИЛИ, а выходы - с вторыми входами элементов И, выходы которых через второй элемент ИЛИ соединены со счетным входом счетчика сбоев, установочный вход которого соединен с выходом счетчика сброса, выход последнего разряда счетчика сбоев - со счетным входом первого счетчика переключений, а вьоходы других разрядов соединены с входами третьего элемента ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит вьщелитель фронтов, второй счетчик переключений, трехвходовый элемент И и двухвходовый элемент И, подключенный выходом к счетному входу счетчика сброса, одним входом - к выходу третьего элемента ИЛИ, а другим входом - к тактовому входу устройства и счетному входу второго счетчика переключений, установочный вход которого подключен через выделитель фронтов к выходу перво1 о элемента ИЛИ, а выход - к первому входу трехвходового элемента И, второй и третий входы которого соединены .с выходами первого и второго переключателей питания, а выход трехвходового элемента И соединен с установочным входом первого счетчика переключений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское сЁидетельство СССР № 357694, кл. И 05 К 10/00, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 546889, кл. G Об F 11/00, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР № 552737, кл. Н 05 К 10/00, 1975 (прототип).