Резервированное устройство Советский патент 1982 года по МПК G06F11/20 

(5) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике.

Известно трехканйльное резервированное устройство, содержащее блоки контроля резервных блоков каждого канала, элементы И, ИЛИ, инверторы и мажоритарный элемент, причем выходы блоков контроля каждого канала соединены с первыми входами соответствующих первых элементов И каждого из каналов и через инвертор с первыми входами вторых элементов И каждого из каналов, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих резервных блоков, а выходы первого и второго элементов И каждого из каналов подключены через соответствующие элементы ИЛИ си1- налов к соответствующим входам мажоритарного элемента и ко вторым входам первых : элементов И соседнего канала непосредственно или соответственно через схемы согласования,

трансформаторные гальванические развязки и формирователи импульсов ,

Недостатком известного устройства является то, что система его реконфигурации построена таким образом, что при отказе одного и (или) двух резервных блоков появляется дополнительная задержка распространения сигналов резервных блоков на выход устройства, что в быстродей10ствующих устройствах недопустимо. Другим недостатком устройства являтеся то, что оно не парирует отказы трех резервируемых блоков.

Известна также троированная моISдульная избыточная система, содер- . жащая не менее четырех мажоритарных органов и логических модулей, схему реконфигурации, три .сравнивающих устройства, логическое решающее устюройство, регистры состояний и генератор синхроимпульсов. При этом выходы мажоритарных органов соединены со входами логических модулей, выходы которых соединены со входами схемы реконфигурации, выходы схемы реконфигурации соединены со входами сравнивающих устройств и входами мажоритарных органов последующи логических модулей, выходы сравнивающих устройств соединены с первы ми входами логического решающего устройства, со вторыми входами .которого соединены первые выходы регистров состояний, с третьим входом соединен выход генератора синх роимпульсов, а выход логического решающего устройства соединен со входом регистров состояний, второй выход которых соединен со входом схемы реконфигурации f2. Недостаток данного устройства состоит в использовании для изменения структуры сложного оборудования, в частности большого количества (не менее ) многовходовых элементов И 1 - 1-1...1-1б и многовходового элемента ИЛИ 1-1 в структуре схемы реконфигурации. Другим недостатком устройства является то, что оно не парирует отказы, двух и ( или) трех логических, модулей. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является адаптивное устройство, содержащее в каждом из четырех каналов резервируемый блок, блок подключения ре зерва, основной управляемый перекл чатель и восстанавливающий орган, причем выход резервируемого блока в каждом канале соединен с первым информационным входом основного уп равляемого переключателя и с первы информационным входом блока подклю чения резерва, прямой выход которо го соединен с первым управляющим входом упомянутого переключателя, а выход восстанавливающего органа в каждом канале соединен со входом установки в О резервируемого бло ка в данном канале, кроме того оно содержит в каждом из М-1 каналов дополнительный управляемый переклю чатель з. Недостаток этого устройства сос тоит в использовании для изменения структуры сложного оборудования, в частности дополнительных управляемых переключателей в каждом канале а также блока подключения резерва и основного управляемого переключа 54 теля в канале. Недостатком устройства также является в случае возникновения отказов резервируемых блоков дополнительная задержка распространения сигналов резервируемых блоков на выход устройства, что в быстродействующих устройствах недопустимо. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в ре-зервированное устройство, сбдержащёе в каждом из трех каналов основной резервированный блок, блок подключения резерва, переключатель каналов и восстанавливающий орган, выход которого подключен к входу основного резервируемого блока своего канала, выход которого соединен с первым информационным входом переключателя своего канала, с первым и вторым управляющим входами которого соединены соответственно инверсный и прямой выходы блока подключения резерва своего канала, а выходы переключателя каждого канала соединены с информационным входом блока подключения резерва и с одним из входов каждого восстанавливающего органа, введены дополнительный резервируемый блок, причем выход одного из восстанавливающих органов соединен дополнительно с входом дополнительного резервируемого блока, выход которого соединен с вторым инфбрмационным входом одного из переключателей каналов, вторые информацибнные входы соответствующих остальнь1х переключателей каналов соединены с выходами двух основных резервируемых блоков, а контрольные выходы блока подключения резерва каждого канала соединены с контрольными входами блоков подключения резерва остальных каналов. На фиг.1 изображена функциональная схема предложенного резервируемого устройства; на фиг.2 - выполнение блока подключения резерва. Устройство содержит в каждом из трех каналов основной резервируемый блок 1 - 3 и общий для всех каналов дополнительный резервируемый блок k. Кроме того, оно содержит в каждом из каналов блок подключения резерва 5 (б и 7/, восстанавливающий орган 8 5 (9 и 10) и переключатель 11 (12 и13 каналов. Переключатель 11 (l2 и 13) каналов содержит магистральные элементы и 15. К информационным вхо ,дам магистртльных элементов и 15 присоединены соответственно первый и второй информационные входы переключателя 11, к управляющим входам соответственно первый и второй управляющие входы переключателя 11. -Объединенный по ИЛИ выход магистрал ных элементов 14 и 15 является выходом переключателя 11. Магистральные элементы и 15 представляют собой ключи, пропускающие информацию на выход при наличии сигнала на их управляющем входе. Выход переклю чателя И 12 и 13) соединен с информационными входами блока подключения резерва 5 (6 и 7), инверсный выход которого соединен с первым уп равляющим входом переключателя 11 (l2 и 1 з) каналов, а прямой выход с его вторым управляющим входом. Контрольный выход блока подключения резерва 5 соединен с контрольными входами блоков подключения резерва 6 и 7. а их контрольные выходы соединены с соответствующими контрольными входами смежных блоков подключения резерва.Выходы каждого переключателя 11-13 каналов со динены также с каждым входом вое- , станавливающих органов 8 - 10. Выходы восстанавливающих органов 8 и 9 соединены соответственно с входами основных резервируемых блоков 1 и 2, а выход восстанавливающего органа 10 соединен со входом основного резервируемого блока 3 и входом дополнительного резервируемого блока k. Выходы основных резервируемых блоков 2 и 3 соединены с первыми и вторыми информационными входами переключателей 12, 11 и 13, 12 каналов соответственно. Выход основного резервируемого блока 1 соединен тол ко с первым информационным входом переключателя 11 каналов, а выход дополнительного резервируемого блока k соединен только со вторым информационным входом переключателя 1 каналов. Восстанавливающий орган 8 (9 и 10 представляет собой, например, мажоритарный элемент и содержит, например, три вдухвходовых элемента И, ко входам которых попарно подключе5ны входы восстанавливающего органа и элемент ИЛИ, ко входам которого подключены выходы элементов И, а выход элемента ИЛИ подключен к выходу восстанавливающего органа 8 (9 и Ю) .. Блок 5 (б и 7/ (фиг.2/ может быть выполнен, например, в виде схемы контроля 16, схемы установки 17 и триггера 18, причем вход схемы контроля 1б соединен с информационным входом блока 5 (б и 7} . а выход контроля 16 соединен с первым входом схемы установки 17 и с контрольным блока 5 (б и 7/ . со вторым и третьим входами схемы установки 17 соединены контрольные входы блока 5 (б и 7/ а выход схемы установки 17 соединен с установочными входами триггера 18, инверсный и прямой выходы которого сое динены соответственно с инверсным и прямым выходом блока 5. (б и 7/. Схема контроля 16 осуществляет контроль функционирования резервируемого модуля, например с использованием контрольных разрядов совместно с информационными разрядами, составляющих выходной код резервируемого блока (на фиг.1 и 2 показан один из выходных paзpядoвj. При этом может быть использован побайтовый контроль по mod 2, в котором четные байты контролируются на четность, а нечетные - на нечетность. В этом случае обнаруживаются как константные отказы типа ложная 1, так и константные отказы типа ложный О, возникающие одновременно на всех выходах блоков 1 (2 - ), включая и контрольные выходы. Логика работы схемы установки 1 блоков 5-7 может быть реализована аппаратно или аппаратно-программно и иллюстрируется таблицей, где показаны три возможных варианта работы схемы 17 установки: вариант J с реконфигурацией после отказа одного резервируемого блока;вариант И с реконфигурацией после отказа друх резервируемых блоков; вариант III с обеспечением минимальной выходной нагрузки резервируемых блоков. Каждая цифра трехзначного кода в колонках таблицы, соответствующих вариантов Т - Ш, означает состояние триггера соответствующего блока 5 (6 и 7) подключения резерва. При этом О соответствует низкому потенциалу на прямом выходе триггера и высокому потенциалу на инверсном выходе триггера, соответствует высокому потенциалу на прямом вы ходе триггера и низкому потенциалу на инверсном выходе триггеру. Дробь 100/100 в колонке варианта Щ означает возможность установки для соот ветствующей ситуации варианта IU кода 100 или 110, т.е. эта дроб может читаться как 100 или 110. Устройство работает следующим об разом. Устройство передает и обрабатыва ет параллельные коды. Выходной код каждого резервируемого блока состав ляет информационные разряды совмест но с контрольными разрядами (на фиг.1 и 2 показан один из выходных разрядов). Выходами устройства являются выходы восстанавливающий органов 8-10, В исходном состоянии при исправных резервируемых блоках 1 - Ц (пер вая строка таблицы) блоки 5-7 находятся в начальном состоянии. Код состояния блоков 5 7 - 000. При этом на их прямых выходах низкие (нулевые) потенциалы, а на инверсных выходах высокие (единичные) потенциалы, разрешающие срабатывани магистральных элементов Ш переключателей 11 - 13, При этом на входы восстанавливающих органе В - 10 и на входы блоков 5-7 поступают выходные блоки резервируемых блоков 1-3- При последовательном возникновении отказов блоков 1 - k схема установки 17 устанавливает триггеры блоков 5 - 7 в соответствии с кодами таблицы. Рассмотрим подробно работу устройЬтва для варианта Т работы схемы установки 17. При отказе резервируемого блока k (вторая строка таблицы) состояние блоков 5-7 соответствует 000. При обнаружении отказа одного из резервируемых блоков 1-3 например блока 1 (третья строка табли цы), схема установки 17 устанавлива ет в 1 триггер блока 5 и устанавливает в О триггеры блоков 6 и 7Код состояния блоков 5 7 становится равным 100. При этом в пере ключателе 11 разрешается срабатывание магистрального элемента 15, а в переключателях 11 и 13 разрешается срабатывание магистральных элементов 14, На выходе переключателя 11 будет присутствовать выходной код отказавшего блока 16 а на выходах переключателей 12 и 13 будет присутствовать код исправного блока 3 Эти коды поступают на входы восстанавливающих органов 8 - 10, В описанной ситуации в результате мажоритирования код на выходах восстанавливающих органов 8-10 соответствует коду блока 3Если отказали резервируемые блоки 3 и t (ll-ая строка таблицы), то схема установки 17 устанавливает триггеры блоков 5 - 7 в О. Заместить отказавший блок 3 при этом не удается, так как замещающий его блок it отказывает. Устройство позволяет также защититься от отказа трех резервируемых блоков 1, 3 и 4 или 1, 2 и Рассмотрим, например, ситуацию с отказом блоков 1, 2 и t (последняя строка таблицы). Схема установки 17 устанавливает в 1 триггер блока подключения, соответствующего левому по отношению к исправному, отказавшему резервируемому блоку (триггер блока б). Триггеры блоков 5 и 7 устанавливаются в О. Таким образом, код состояния блоков 5-7 соотйетствует 010, и на выход переключателя 11 поступает код неисправного блока 1, а на выходы переключателей 12 и 13KOff исправного блока 3. При реализации вариантов П и IU работы схемы установки 17 устройство работает аналогично. Коды состояния блоков 5 7 формируются в соответствии с таблицей. Таким образом, упрощение устройства достигается за счет использования в каждом канале только одного переключателя максимально простого типа. Этим достоинством не облада(от известные устройства. Предлагаемые в известном устройстве варианты исключения дополнительных переключателей позволяют исправлять только одну ситуацию отказа трех резервируемых блоков в четырехканальной структуре блоков 9 1 - 3 каналов, тогда как предлагаемое устройство позволяет парировать две ситуации отказа трех резервируемых блоков. Этим достигается повышение надежности. Кроме того, повышение надежности достигается при упрощении устройства за счет уменьшения общего количества оборудования.

Сочетание отказов . резервируемых блоков Формула изобретения Резервированное устройство, содержащее в каждом из трех каналов основной резервированный блок, блок подключения резерва, переключатель каналов и восстанавливающий орган, выход которого подключен к входу ос новного резервируемого блока своего канала, выход которого соединен с первым информационным входом переСостояние триггеров блоков по вариантам 5 Повышение быстродействия устройства достигается за счет того, что при отказе одного, резервируемых блоков не происходит дополнительная задержка распространения выходных сигналов, что имеет решающее значение дпя быстродействующих устройств, работающих в реальном масштабе времени. ключателя своевого канала, с первым и вторым управляющими входами которо го соединены соответственно инверсный и прямой выходы блока подключе ния резерва своего канала, а выходы переключателя каждого каналасоединены с информационным входом блока подключения резерва и с одним из входов каждого восстанавливающего органа, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства