Однородная вычислительная среда Советский патент 1981 года по МПК G06F7/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и дискретной автомз тике и может быть использовано при построении цифровой аппаратуры повышенной надежности. Известна однородная вычислительная среда, содержащая матрицу структурно-избыточных ячеек с перестраива емыми функциональными блоками и блоки перестройки ячеек по числу строк матрицы, каждьй из которых содержит регистры и коммутатор, входы которог соединены с выходами регистров. Кроме того, каждая ячейка устройства содержит дополнительные схемы запрета, схему антисовпадений, разделительный диод, индикатор отказов функционального блока каждой ячейки i-й строки матрицы и индикатор невосстанзвливаемых отказов. В этой однородной вычислительной среде обнаружение неисправностей в элементах среды производится путем прямого тестового контроля, после че го на выходе соответствующего индикатора отказа появляется сигнал об отказе и начинаются два этапа перестройки, которые заканчиваются либо восстановлением отказавшего элемента, либо вьщачей сигнала на клемму 1:ндикатора невосстанавливаемых отказов 1. Недостатком является то, что при непосредственной проверке необходимо производить останов и запоминать данное состояние среды, а затем снова производить включение для продолжения работы. Кроме того, прямую проверку невозможно использовать, так как отсутствует доступ к рабочим элементам. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является однородная вычислительная среда, содержащая N многофункцирнальных модулей, элементы И и ИЛИ, причем каждый q-й многофункциональный модуль (,...,N) содержит рабочий триггер, (с}-1) контрольных триггеров, (N-q) резервных триггеров, причем входы первого элемента И каждой р-ой группы (,...N соединены с выходами контрольных триггеров р-го многофункционального модуля, прямой выход первого элемента И соединен с первым входом второго элемента И той же группы, второй вход которого соединен с выходом рабочего триггера р-го многофункционал ного модуля, а ВЫХ.ОД соединен с первым входом {р-1)-го элемента ИЛИ пер вой группы, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И р-ой группы, первый вход которого |подключен к инверсному выходу первог элемента И той же группы второй вход третьего элемента И S-й (S 3,N) группы соединен с выходхчм {s-2)-ro элемента ИЛИ второй группы, t-й вход (,...,3-1)(s-2)-ro элемента ИЛИ второй группы соединен с выходом t-ro резервного триггера (s-t)-ro многоФункционального модуля, второй вход третьего элемента И второй группы соединен с выходом первого резервного триггера первого многофункционального модуля, выходы элементов ИЛИ первой груп-пы и выход рабочего триггера первого многофункционального модуля явля ются выходами среды. В этом устройстве входная информация подается независимо в модули. Исправность модулей контролируется контрольными триггерами этого модуля так как наличие корреляционных связей между триггерами модуля в интегральном исполнении позволяет применить косвенный контроль. Для резервирования рабочих триггеров используются р - зервные триггеры. В случае неисправности как-ого-либо модуля исключается считывание информации с рабочего трк гера этого модуля и используется информация резервных триггеров. В режиме контроля на контрольные триггеры данного модуля поступает тест-программа, которая представляет собой два сигнала, устанавливаюпдае контрольные триггеры соответственно в ноль и в единицу. Результат проверки расценивается как отрицательный, если хотя бы один из контрольных триггеров не установился в состояние единица. Однород ная вычислительная среда обладает ра ботоспособностьк) при отказах типа ложный ноль, т.е. когда.требуемые логические единицы не могут быть выданы и вместо них выдаются нули 2. Недостатком такой среды является то, что происходит разрушение полезной информации, записанной в контрольных элементах, что приводит к неудобствам работы с выходной информацией. Цель изобретения - повышение надежности, однородной вычислительной среды. Указанная цель достигается тем, что в однородную вычислительную среду, содержащую N многофункциональных модулей и элементы И и ИЛИ, причем каждый ;-й многофункциональный модуль () содержит рабочий триггер, () контрольных триггеров, (i-l) резервных триггеров, выход рабочего триггера j-ro многофункционального модуля (J 1,...,м -Ь) соединен с первым входом соответствующего элемента И первой группы, выход которого соединен с первым входом соответствующего элемента ИЛИ первой группы, второй вход которого соединен с выходом соответствующего элемента И второй группы, а выход - с соответствующим выходом вычислительной среда, выход рабочего триггера N-ro многофункционального модуля соединен с соответствующим выходом вычислительной среды, первый вход k-ro элемента И второй группы (,...,N-2} соединен с выходом соответствующего элемента ИЛИ второй группы, первый вход ( элемента И второй группы соединен с выходом младшего резервного триггера N-го многофункционального модуля, введены (М-|) триггеров фиксации исправности, вход каждого из которых соединен с выходом старшего контрольного триггера соответственно многофункционального модуля, выходы старших (N-2) резервных триггеров N-ro многофункциональнЬго модуля соединены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы, остальные входа каждого т-го элемента И третьей группы ,...,N-2) соединены с инверсными выходами 1-х триггеров фиксации исправности (т+1,...,N-1), инверсный выход каяодого триггера фиксации исправности подключен ко второму входу соответствующего элемента И второй группы, выход каждого из (J-1) резервных триггеров j-ro многофзнкционального модуля соединен с первым входом соответствующего элемента И 5 {j+3)-H группы, вторые входы элементов И первой группы и элементов И каждой (j+3)-ft группы соединены с пр мыми выходами соответствующих тригг ров фиксации исправности входы каждо го к-го элемента ИЛИ второй группы соединены с выходами (k+l)-x элементов И каждой (3+3)-й группы и выходом к-го элемента И третьей группы. На чертеже приведена блок-схема однородной вычислительной среды. Однородная вычислительная среда содержит многофункциональные модули 1-4, рабочие триггеры 5-8, контрольные триггеры 9-14, резервные триггеры 15-20, внешние выводы 2Ц -21 модулей 1-4 соответственно, шину 22 входной информации, элементы И , элементы И 24, элементы И 25, элементы ИЛИ 26, элементы ИЛИ 27, триггеры 28 фиксации исправности, выходные шины 29-32 среды. Вычислительная среда состоит из отдельных многофункциональных моделей 1-4, состоящих из рабочих, ре.зервных и контрольных триггеров, ме у которыми организованы цепи переноса элементов И 23 -23-5, 24 и 25, э ментов ИЛИ 26 и 27, триггеров 28 фик сации исправности, при этом выходы рабочих триггеров 5-7 подключены ко входам элементов И 23i, выход рабочего триггера 8 подключен непосредс венно к выходной шине 32, выход резервного триггера 15 подключен ко BXO ду элемента И 232 соответствующей гру пы, вькод резервного триггера 16 подключен ко входу элемента H23j соответствующей группы, выход резервного триггера 18 подключен ко входу элемента И 232. соответствующей группы, выходы резервных триггеров 17 и 19 подключены ко входам соответствуюпщх элементов И 25, а выход резервного триггера 20 подключен к одному из вхо дов элемента И 24. Выходы старших контрольных триггеров 9, 12 и 14 подключены ко входам соответствующих триггеров 28 фиксации исправности, прямые выходы которых подключены ко входам элементов И 23 23а соответствующих групп. Выходы - соответствующих групп элементов И 232 и 23 з соответствующи Групп подключены к элементам ИЛИ 27, а выходы элементов И 23 подключены соответственно ко входам элементов ИЛИ 26, к другим входам которых подключены выходы элементов И 24. 6 Инверсные выходы триггеров 28 фиксации исправности подключены ко входам соответствующих элементов И 24 и ко входам элементов И 25, выходы которых подключены ко.входам соответствующих элементов ИЛИ 27, выходы которых подключены ко входам соответствующих элементов И 24. Выходы элементов ИЛИ 26 подключены к выходным шинам среды 29-31. Входы триггеров 8, 14, 13 и 11 соответственно модулей 1-4 подключены к шине информации 22. Входная информация подается независимо в модули 1-4. Для хранения и выдачи информации в модулях 1-4 используются триггеры 5-8, а также триггеры 15-20. Триггеры 9-14 используются для тестового контроля. Исправность модуля 4 (старшего разряда) контролируется тремя триггерами 9-11, исправность модуля 3 контролируется двумя триггерами 12 и 13, исправность модуля 2 контролируется одним триггером 14, исправность модуля 1 не контролируется. Наличие корреляционных связей между разрядами модулей 1-4 позволяет применить косвенный контроль. Количество контрольных триггеров каждого разряда кратно весу разряда. Триггер 5 модуля 4 резервируется тремя триггерами 15-17, триггер 6 модуля 3 резервируется двумя триггерами 18 и 19, а триггер 7 модуля 1 резервируется одним триггером 20, триггер 8 модуля не резервируется. Количество резервных триггеров также кратно весу разряда. Однородная вычислительная среда работает следующим образом. В режиме записи информации поступает с шины 22 входной информации независимо в каждый модуль 1-4 на внешние выводы 2 Г-21. 1 В случае неисправности модуля исключается считывание информации с рабочего триггера данного модуля. При контроле однородной вычислительной среды сигналы с триггеров 9, 12 и 14 модулей соответственно 4, 3, 2 подаются на входы триггера 28 фиксации исправности. В случае исправности данного Модуля на вход триггера 28 фиксации исправности поступает сигнал, который с прямого выхода триггера фиксации 28 исправности подается на входы соответствующей для данного модуля группы элементов 23)-23э, причем на другой вход элемента И 23 этой группы поступает информация, подлежащая считыванию, которая через элемент ИЛИ 26 поступает на соответствующую выходную шину, а на другие входы элементов И 232 23.-:) этой группы поступает информация с резервных триггеров данного модуля. При этом, с инверсного выхода триггера 28 фиксации исправности выдаетс запрещающий потенциал, который посту пает на входы элементов И 24 и 25, тем самым блокируется выдача информации в шину резерва данного модуля а также выдача информации с резервных триггеров модуля 1. При неисправности какого-либо из контрольных триггеров данного модуля с выхода старшего из контрольных триггеров этого модуля сигнала не вы рабатывается. В этом случае с прямог выхода триггера 28 фиксации исправности поступает запрещающий сигнал, который блокирует выдачу информации с рабочих и резервных триггеров данного модуля, а с инверсного выхода триггера 28 на вход элементов И 24 и 25 поступает разрешающий сигнал, и выходная информация с выхода элемента ИЛИ 27 через соответствующие элементы И 24 и ИЛИ 26 подается на выходную шину. Таким образом, при не исправности какого-либо модуля испол зуется информация резервных триггеТехнико-экономический эффект от применения предлагаемого устройства состоит в-ловышении надежности однородной вычислительной среды за счет косвенного контроля и резервированно го, кратного весу разряда. При последовательных отказах модулей со среды продолжает поступат информация без потери точности. Лишь неисправность модуля, с которого сни мается первый основной разряд, приво дит к потере точности на величину младшего разряда. Кроме того, имеется возможность контроля однородной вычислительной среды без нарушения цикла работы. Формула изобретения Однородная вычислительная среда, содержащая N многофункциональных модулей и элементы И и ИЛИ, причем дый i-и многофункциональный модуль (,..,M) содержит рабочий триггер (N-i) контрольных триггеров, () резервных Триггеров, выход рабочего триггера j -го многофункционального 82 модуля (,...,N-1) соединен с первым входом соответствующего элемента И первой группы, выход которого соединен с первым входом соответствующего элемента ИЛИ первой группы, второй вход которого соединен с выходом соответствующего элемента И второй группы, а выход - с соответствующим выходом вычислительной среды. выход рабочего триггера N-ro многофункционального модуля соединен с соответствующим выходом вычислительной среды, первый вход к-го элемента И второй группы (k-1,...,N-2) соединен с выходом соответствующего элемента ИЛИ второй группы, первый вход (N-l)-ro элемента И второй группы соединен с выходом младшего резервного триггера N-ro многофункционального модуля, отличающаяся тем, что, с целью повыщения надежности вычислительной среды, в нее введены (N-I) триггеров фиксации исправности, вход каждого из которых соединен с выходом старщего контрольного триггера соответствующего многофункционального модуля, выходы старщих (N-2) резервных триггеров N-ro многофункционального модуля соединены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы, остальные входы т-го элемента И третьей группы ( ,..., N-2) соединены с инверсными выходами 1-х триггеров фиксации исправности ,...,N-1) инверсный выход каждого триггера фиксации исправности подключен ко второму входу соответствующего элемента И второй группы, выход каждого из () резервных триггеров j-ro многофункционального модуля соединен с первым входом соответствующего элемента И (j+3)-й группы, вторые входы элементов И первой группы и Элементов И каждой {j+3)-й группы соединены с прямыми выходами соответствующих триггеров фиксации исправности, входы каждого к-го элемента ИЛИ второй группы соединены с выхо дами (k+l)-x элементов И каждой (j+3)-й группы и выходом k-ro элемента И третьей группы. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе. 1.Авторское свидетельство СССР 443382, кл. G 06 F 7/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР о заявке № 2640972/18-24, л. G 06 F 7/00, 1978 (прототип).