Устройство для блокировки и перезапуска ЭВМ при сбоях питания Советский патент 1983 года по МПК G06F11/22 

, (54) УСТРЮЙСТВО БЛОКИРОВКИ и ПЕРЕЗАПУСКА ЭВМ ПРИ СБОЯХ ПИТАНИЯ Изобретение отнрсится к вьгчиспительной технике и может быть использовано в электронных вычислктельных машинах (ЭВМТ с повышенными требованиями к помехоустойчивости. Известно устройство для блокировки информации в ЭВМ пр.н включении и выключении электропитания, содержащее триггер, блоки контроля, входы которых подключены к входам устройства, а BI ходы через элемент И соединены- с вхсьдОм блока автопуска и блока аварийного выключения. Установка .триггера прои&вОдится при переходе к подпрограмме прерывания при получении прёд тхрезадаккщёго сигнала, а его сброс осуществляв ся по окончании работы прерывающей программы, что обеспечивает работу устройства при кратковременном исче&новении питй4ошего напряжения Cl3 . Недостатком устройства является ог раниченная область применения из-за н&возможности его использования в; вычислительных системах с магистральНОЙ структурой связей между отдельны ми машинами, каждая из которых имеет автономный блок питания. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для блокировки и перезапуска ЭВМ при сбоях тггания, содержащее выпрямитель, выход, которого соединен с входом блока дискриминации, выходы юторрго соединены с взсодами двух формирОЕ1ателей, выходы котюрых являются вы одами устройства, причем блок дискриминации содержит генератор импульсов, выход которого соединен с входом первого счетчика, выход которого соединен с первым входом установки нуля первого триггера, выход которого является первым выходом блока дискриминации. Устройство также сспержит два операционных усилгггеля, стабилитрон, интегрирующие и дифференцирующие резисторно-емкостные цепи. Принцип действия устройства состоит B следующем. При пропадании сетевого питания напряжение на выходе выпрям теля монотонно спадает за счет разряда конденсатора фильтра. При этом последовательно срабатывают два дискриминатора ур1ОвнЯ| в результате чего в две интерфейсные линии ЭВМ последовательно выдаются сигналы предупреждения об аварии питания, В течение этого I времени источник питания ЭВМ все еще обеспечивает поддержание нужных номкн налов питающих нгшряжений с заданной точностью за счет накопленной ранее энергии, поэтому сигналы на указанных интерфейсных линиях успевают обрабатьь виться процессором. При восстановлении сетевого питания сигналы снимаются,. обеспечивая автоматический перезапуск ЭВМ 2 . . Недостатком известного устройства является низкая надежность иэ-за испол зования аналоговых элементов. Цель изобретения - повышение надеж ности работы устройства. Указанная цель достигается тем, что В устройство для блокировки и перезапуска ЭВМ при сбоях питания, содержащее выпрямитель, вход которого соединен с управляющим входом устройства два выходных усилителя, выходы которы являются соответственно первым и вторым выходами устройства, блок дискриминации, включающий генератор импульсов, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, и первый триггер, единичный выход которого соединен с входом первого выходного усилителя, в блок дискриминации введены формирователь импульса, второй счетчик, дешифратор, второй триггер и элемент И, причем вход формирователя импульса соединен с выходом выпрямителя а выход - с входом установки нуля первого счетчика и со счетным входом вта рого счетчика, выход генератора импульсов соединен с управляющим входом дешифратора, выход первого счетчика . соединен с информационным входом дещифратора, первый, и второй выходы кот рого соответственно соединены с первы. ми входами установки нуля первого и второго триггеров, вторые входы установки нуля которых соединены с входом основного питания устройства, с первым входом элемента И, с шиной питанияформирователя импульса, генератора импульсов, первого счетчика и дещифраторар нулевой выход первого триггера сое динен с вторым входом элемента И, вы .которого соединен с входом установки нуля второго счётчика, выход -которого оединен с входами установки единицы ервого и второго триггеров, шины пиания второго счетчика, первого и втоого триггеров и элемента И подключеы к входу резервного питания ус- ойства, выход второго триггера соединен с входом второго выходного усилиеля. На фиг. 1 представлена блок-схема системы питания ЭВМ, поясняющая назначение предлагаемого устройства; наг фиг. 2 - блок-схема предлагаемого устройства; на фиг, 3 - принципиальная схема выходного усилителя. . Устройство 1 (фиг. 1) предназначено для защиты информации от искажений при выключении и включении питающего переменного напряжения, например 220 В, 50 Гц, на входе 2 блока 3 питания, выходы 4 которого соединены с входами питания функциональных блоков 5, объединенных между собой группой однона- правленны.х и двунаправленных шин 6 (магистралью), предназначенных для передачи адресной, числовой, командной и управляющей информации. В систему питания ЭВМ входит также резервный источник 7 питания (например, батарея), подключенный через элемент развязки (диод) 8 к одному из выходов блока 3 питания и к шине 9 резервированного питания, входу резервного питания уст ройства 1 и к одному из входов одного из фyIiкциoнaльныx блоков 5, например к оперативному запоминающему устройству статического типа на К-МОП элементах. Один из выходов 4 блока 3 питания ctvединен шиной 1О с входом основного питания устройства 1. Переменное напряжение невысокой амплитуды (снимаемое, например, с вторичной обмотки силового трансформатора блока 3 и равное например, ±8 В) передается по шине 11 на управлшощий вход устройства 1. Выход 12 устройства подключен к входам функциональных модулей 5, по крайней мере, к тем из них, которые должны спасти информацию о своем текущем состоянии при получении предупреждшощего сигнала об аварии питания. Выход 13 подключен к входам блокировки всех функциональных модулей 5 и предназначен для передачи сигнала блокировки (запрета работы). В состав ряда функ циональных модулей 5 могут входить процессоры, блоки памяти, контролеры устройств- ввода-вывода, адаптеры, магистралей и т.п. Устройство 1 (фиг. 2) содержит выпрямитель 14, ВЫХОД которого соединен шиной 15 с входом блока 16 дискрим иапии, выходы 17 и 18 которого соответотвенно соединены через второй и первый выходные усилители (формирователи) 19 и шины 12 и. 13 с вторым и первым выходами устройства 1. Выпрямитель 14 содержит Ейипрямительный диод 20 и резистор 21. Анод диода 2О соединен с входом 11, а его катод - с шиной 15 и через резистор 21 с шиной 22 земли. Блок 16 дискриминации содержит формирователь 23 импульса (одновибратор), генератор 24; импульсов, счетчв ки 25 и 26, деши4 атор 27, триггеры 28 и 29 и элемент И 30. Выходы 31 и 32 дешифратора 27 соединены с nefv выми входами установки куля триггеров 28 и 29. Выход нулевого плеча триг гера 29 соединен с втюрым входом 33 элемента ИЗ О. Выход 34 счетчика 26 соединен с входами установки единицы триггеров 28 и 29, выполненных, напрвн мер, на элементах И-НЕ 35, по стандар ной схеме. Формирователь 19 (фиг. 3) содержит р-п-р и п-р-п транзисторы 36 и 37 и резисторы 38 и 39. База транзистора 36 является входом формирователя, коллектор транзистора 36 объединен с транзистора 37 и через резистор 38 соединен с шиной земли 22 и с эми тером транзистора 37, коллектор которого объединен с эмиттером транзистора 36 и является выходом формировател 19. Нагрузочный резистор 39 включен между выходом 12 и шиной 10 питания. Устройство работает следующим обр& зом. При нормальной работе ЭВМ на взощ 2 блока 3 питания подано переменное напряжение питающей сети, с выходов блока 3 снимаются посто5щные стабилизированные напряжения, необходимые для питания функционельных блоков 5 и устройства 1. Напряжение на шине 9 равно или превышает напряжение резер& ного источника 7, вследствие чего дисщ 8 закрвдт. Из блока 3 питания в устройство 1 по швне 11 передается перем&нное напряжение невысокой амплитуды с частотой сети переменного тока. Формирователи 19 находятся в выключенном состоянии (транзисторы 36 и 37 aaspaты), а на шинах 12 и 13 попд рживоются сравнительно высокие положвтёаьг ные потенциалы за счет нагрузочных . резисторов 39. При наличии высоких п тенциалов на шинах 1.2 и 13 функциональные блоки 5 обмениваются информацией по магистрали 6 согласно алгоритму работы ЭВМ. Поддержание выключенного состогшня формирователей 19 при нормальной работе ЭВМ достигается следующим образом. Синусоидальный сигнал на шине 11, проходя через однополупериодный выпрямитель 14 и одновибратор 23, периодически сбрасывает счетчик 25, в результате чего он не успевает накопить код, который опознается деши4 тором 27 Частота генератора 24 определяет точность контролируемых временных интервалов и выбирается значите;:&но большей, чем частота сети (например ЮкГц). Стробирование детиифратора 27 производится нулевым сигналом с генератора 24, а переключение счетчика - единичным сигналом, это обеспечивает отсутствие гонок при срабатывании сче- чика и дешифратора. Таким образом, сигналы на выходах 31 и 32 дешифратора 27 постоянно иметэт единичные значения. Сигнатал с выхода одновибратора 23 поступают также на счетЛхй вход счет чика 26, но не приводят к накоплению в нем кода, так как на этот счетчик подан сигнал сброса в виде логического нуля с выхода элемента И ЗО, закрытого по входу 33. Сигнал нулевого плеча старшего счетчика 26 имеет единичное значение, поступая на входы триггеров 28 к 29 по линии 34, не иэменяет их состояние. Сигнал на шине Ю также не влияет на состояние три1 геров 28 и 29. Таким образом, триг геры 28 и 29 :фан51т на выходах 17 и 18 единичную информацию, которая, как б:удет показано ниже, устанавливается в них через некотс юе время после вклю чения сетевого питания. Единичный сиг нал на базе транзистсфа 36 закрывает его, следовательно, отсутствует ток в цепи база транзистора 37, который также закрывается. Рассмотренное выше состояние сохраняется вплоть до моме1Ь та внключенкя сетевого питания. При выключении сетевого питания, за счет оверасионности блока 3 па его выходах 4 в течение сранпвтельпо боль шого (например, большего, чем ЗО мс) подд жнваются стабилвзирова пые на фяжеш1я. В этот период сначала на шнне 12, а затем на шина 13 формируются ВЕЗкве потенциалы, которые

сохраняются йа этих пиниях до момента включения сетевого питания.

Отрицательный фронт сигнала на unitlie 12 вызывает прерывание ЭВМ и переход к подпрограмме упрятывания . параметров возврата (содержимого счетчика команд, регистров общего и специального назначения и т.п.) в память, подключенную к шине 9 резервного питания. Работа прерывающей подпрограммы завершается командой СТОП до момента формирования отрицательного фронта на шине 13. Задержка между фронтами сигналов на шинах 12 и 13 может составлять, например, 3 мс.

Нулевой сигнал на шице 13 вызывает общий сброс, всех функциональных блоков 5, а также запрет работы блока памяти, подключенного к шине 9 резервного питания. Благодаря этому.- содержимое указанного блока памяти не подверлсено искажениям которые могли быть обусловлены появлением в магистрали 6 случайных сигналов после снижения напряжений питания на выходах 4 за допустимые пределы.

При выключении питающей сети одновибратор 23 прекращает работу, в счетчике 25 накапливается код, который после дешифрации передается с выхода 31 на вход сброса триггера 28 в виде отрицательного импульса (или серии импульсов, если счетчик 25 успевает многократно переполниться). В результате этого триггер 28 сбрасывается, потенциал на шине 12 не может превысить вешгчины, при которой открываются транзисторы 36 и 37, т.е. Потенциал фиксируется на уровне, близком к 1 В.

Аналогичный процесс накопления и дешифрации кода приводит к срабатыванию цепи элементов 24-25-27-32-2918-19-13. Задержка сигнала на шине 13 относительно сигнала на шине 12 определяется частотой генератора 24, разрядностью счетчика 25 и конструкцией дешифратора 27, После сброса три гера 29 открывается элемент И 30 и счетчик 26 переходит в режим о жида- ния счетных импульсов, которые в данный период отсутствуют.

При отсутствии сетевого напряжения питание устройств(, подключенных к шин 9 производится от резервного источника 7 питания через диод 8. Поскольку потенциал шины 10 близок к нулю, триггеры 28 и 29 поддерживаются в нулевом состоянии (это необходимо при первом включении ЭВМ, когда предыстория

не известна), элемент И закрыт, счетчик 26 сброшен.

Через некоторое время после включения сетевого питания .(например, не позднее, чем через 50 мс) на выходах 4 блока 3 питания устанавливаются стабилизированные напряжения, а на шинах 12 и 13 по-прежнему поддерживаются низкие потенциалы. Одновибратор 23, как было рассмотрено ранее, периоди, чески сбрасывает счетчик 25 и посылает импульсы на счетчик 26, где происходит их накопление, так как сигнал на выходе элемента И 30 имеет единичное зна5 чение. Через некоторое время (например, через 0,5 с) после включения питания .счетчик 26 переполняется, сиг- нал на выходе 34 устанавливает триггеры 28 и 29 в единичное состояние,

0 на шинах 12 и 13 формируются логические единицы, а счетчик 26 сбрасывается.

Появление единичных сигналов на шинах 12 и 13 (или на одной из них)

5 приводит к перезапуску ЭВМ. При этом информация, ранее упрятанная в память восстанавливается на регистрах процессора и он продолжает вычисления, начиная с прерванного места.

0Следует отметить , что в качестве

генератора 24 может использоваться тактовый генератор, обычно входящий в состав одного из блоков 5 ЭВМ.

Таким образом, предлагаемое устрой5 ство позволяет существенно повысить надежность работы по сравнению с прототипом.

40 Формула изобретения

Устройство для блокировки и перезапуска ЭВМ при сбоях питания, содержащее выпрямитель, вход которого соединен с управляющим входом устройства, два выходных усилителя, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами устройства, блок дискриминации, включающий генератор импульсов, выход которого соединен со

счетным входом первого счетчика, и первый триггер, единичный выход которого соединен с входом первого выходного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в блок дискриминации устройства введены фс мирователь импульюа, второй счетчик, дешифратор, вто5зой тригтер и элемент И, причем вхо. 99& формирователя импульса соединен с выходом вьгарямителя, а выход - с входом установки нуля первого счетчика, и со счетным входом второго счетчика, выход генератора импульсов соединен с упра&ч. ляющим входом дешифратора, выход пер- вого счетчика соединен с информационным входом дешифратора, первый и второй выходы которого соответственно соединены с первыми входами установки нуля первого и второго триггеров, вторые входы установки нуля которых соединены с входом основного питания устройства, с первым входом элемента И, с шиной питания формирователя импульса, генератора импульсов, первого счетчика и деши4ч атора, нулевой выход первого 67 триггера соединен с вторым входом эле мента И, выход которого соединен с входом установки нуля второго счетчика, выход которого соединен с входами уотановки единицы первого ti второго триг геров, шины питания второго счетчика, первого и второго триггерюв и элемента И подключены к входу резервного питания устройства, выход второго триггера соединен с входом второго выходного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 495665, кл. С, 06 Р 9/18, 1974. 2. Патент США № 423492О, кл. G, Об F Ц/ОО, 1978 (прототип).

9 J

10

( (

f/l

,12

( f

±

6

фиг, 1

W.