CH652838A5

CH652838A5 - Redundant computer system

Info

Publication number: CH652838A5
Application number: CH151181A
Authority: CH
Inventors: Helmut Uebel
Original assignee: Int Standard Electric Corp
Priority date: 1980-03-12
Filing date: 1981-03-06
Publication date: 1985-11-29
Also published as: ES500296A0; ES8201330A1; DE3009355A1; YU41455B; DE3009355C2; YU64281A; BE887906A

Description

Erfindung den Einsatz einer wesentlich einfacheren und weni- Invention the use of a much simpler and less

Die Erfindung betrifft ein redundantes Rechnersystem 35 ger leistungsfähigen Vergleichseinrichtung. The invention relates to a redundant computer system 35 ger powerful comparison device.

nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Anhand einer Figur soll im folgenden ein Ausführungs- according to the preamble of claim 1. With reference to a figure, an embodiment

Zur Steuerung von Schienenfahrzeugen, aber auch aus an- beispiel des erfindungsgemässen redundanten Rechnersy-deren Bereichen der Technik, in denen es auf höchstmögliche stems beschrieben werden. In der Figur ist dargestellt ein reSicherheit der Datenverarbeitung ankommt, sind redundante dundantes Zweirechnersystem, bestehend aus zwei Einzel-Mehrrechnersysteme bekannt, bei denen alle Ergebnisse in 40 rechner R1 und R2 mit Eingaberegistern El, E2 und Ausga-zwei oder mehr voneinander unabhängigen Rechnern parallel beregistern Al, A2, einer Auswahl- und Durchschalteeinrich-erarbeitet und miteinander verglichen werden. Bei Einsatz tung AD und zwei rückgekoppelten Schieberegistern SRI, von mehr als zwei voneinander unabhängigen Rechnern wird SR2, von denen jedes einem der Rechner zugeordnet ist. Die häufig ein Mehrheitsentscheid durchgeführt, wenn voneinan- zu verarbeitenden Daten werden den Rechnern über ihre Ein-der abweichende Ergebnisse festgestellt wurden. In einem in 45 gänge parallel zugeführt. Dies kann zeitversetzt oder syn-der DE-PS 21 08 496 beschriebenen Dreirechnersystem wer- chron erfolgen. Die an den Rechnerausgängen anstehenden den die den Vergleich und den Mehrheitsentscheid bewerk- Verarbeitungsergebnisse werden erst dann von derAuswahl-stelligenden Einrichtungen in regelmässigen Zeitabständen und Durchschalteeinrichtung AD zur weiteren Verwendung durch die Ausgabe absichtlich gefälschter Bits geprüft. freigegeben, wenn ihre Übereinstimmung geprüft worden ist. For controlling rail vehicles, but also from, for example, the redundant computer system areas of the invention, in which it is described with the highest possible stems. The figure shows that security of data processing arrives, redundant, redundant two-computer systems consisting of two individual multi-computer systems are known, in which all the results are registered in parallel in 40 computers R1 and R2 with input registers E1, E2 and output two or more independent computers Al, A2, a selection and switching device are worked out and compared with each other. When using device AD and two feedback shift registers SRI, more than two mutually independent computers become SR2, each of which is assigned to one of the computers. Often a majority decision is made when data to be processed are given to the computers about their differing results. Feeded in parallel in 45 courses. This can be done with a time delay or the three-computer system described in DE-PS 21 08 496. The processing results pending at the computer outputs, which accomplish the comparison and the majority decision, are only then checked by the selection-setting devices at regular time intervals and switching device AD for further use by outputting intentionally falsified bits. released when their compliance has been checked.

Um die Empfindlichkeit solcher Mehrrechnersysteme ge- so Hierzu tauschen die Rechner bei einem Software-Vergleich genüber induktiven Einstreuungen herabzusetzen wird in ei- nach dem Stand der Technik ihre Verarbeitungsergebnisse nem in der DE-AS 27 25 922 beschriebenen Mehrrechnersy- untereinander aus und jeder Rechner vergleicht die vom stem von einer streng synchronen Arbeitsweise abgegangen Nachbarrechner erhaltenen Daten mit den von ihm selbst er-und ein zeitlicher Versatz im Ablauf der Rechnerprogramme mittelten. Er gibt ein besonderes Signal an die Auswahl- und herbeigeführt. Zum Vergleich und Mehrheitsentscheid müs- 55 Durchschalteeinrichtung ab, wenn der Vergleich Übereinsen die Rechner dann aufeinander warten, was zusätzliche Stimmung ergibt. Um nicht alle an den Rechnerausgängen Rechenzeit erfordert. In der DE-OS 28 13 079 schliesslich, ist anstehenden Daten austauschen zu müssen, was infolge der ein Mehrrechnersystem beschrieben, in dem diese zusätzliche grossen Datenmenge viel Zeit erfordern würde, werden beim Rechenzeit wesentlich reduziert ist. Rechnersystem nach der Erfindung die von jedem Rechner er- In order to reduce the sensitivity of such multicomputer systems, the computers are replaced in a software comparison with regard to inductive interference, in accordance with the prior art, their processing results are compared with one another in multicomputer systems described in DE-AS 27 25 922 and each computer compares the data received by the stem from a strictly synchronous mode of operation received the data with the ones it had and a time offset in the course of the computer programs. It gives a special signal to the selection and brought about. For comparison and majority decision, the switching device has to be turned off when the comparison Übereinsen the computers then wait for each other, which results in additional mood. In order not to require all computing time at the computer outputs. Finally, in DE-OS 28 13 079, pending data must be exchanged, which is described as a result of a multi-computer system in which this additional large amount of data would require a lot of time, the computing time is reduced considerably. Computer system according to the invention, which can be

Bei den zuletzt genannten Rechnersystemen erfolgt der 60 arbeiteten Daten seriell über Verbindungsleitungen 1,2 dem Vergleich der Verarbeitungsergebnisse bitparallel in einer be- zum jeweiligen Rechner gehörenden rückgekoppelten Schie-sonderen, signaltechnisch sicheren Vergleichsschaltung. Diese beregister SRI, SR2 zugeführt. In the last-mentioned computer systems, the 60 data processed is carried out serially via connecting lines 1, 2, the processing results are compared bit-parallel in a feedback switching circuit, which is associated with the respective computer, and is safe in terms of signal technology. These registers SRI, SR2 are supplied.

besondere, sichere Vergleichsschaltung (sicherer Hardware- Die rückgekoppelten Schieberegister sind identisch aufge- special, safe comparison circuit (safe hardware) The feedback shift registers are identically

Vergleich) kann eingespart werden, wenn ein sogenannter baut und führen eine modulo-2-Addition der seriell eintref-Software-Vergleich durchgeführt wird. Hier tauschen die Ein- «s fenden Daten durch. Mit zwei 16-Bit-Schieberegistern und ei-zelrechner die von ihnen ermittelten Ergebnisse untereinander ner Hamming-Distanz von H=4 der eingegebenen Daten aus und jeder Rechner vergleicht dann sein eigenes Ergebnis sind die in den Schieberegistern enthaltenen 16-Bit-Wörter, mit dem der Nachbarrechner. Bei einem solchen Software- auch Signaturen genannt, bei Unterschieden der eingegebe- Comparison) can be saved if a so-called build and perform a modulo-2 addition of the serial arrival software comparison is carried out. Here the users exchange data. With two 16-bit shift registers and a single computer, the results of the Hamming distance of H = 4 of the input data determined from each other and each computer then compares its own result with the 16-bit words contained in the shift registers that of the neighboring computer. With such software - also called signatures - if there are differences in the

nen Daten auch nach bis zu 32 000 eingegebenen Bits noch unterschiedlich. Um Unterschiede der Rechnerergebnisse festzustellen, genügt es also, nach jeweils ca. 32 000 eingegebenen Bits die in beiden Schieberegistern enthaltenen Signaturen durch Abfrage über Datenleitungen 3 und 4 in den Rechnern miteinander zu vergleichen, sodass gegenüber einem direkten Bit- oder Wortvergleich die Rechnerzeit für den Vergleich um einen Faktor 2000 verringert wird. Eine solche Verwendung des Signaturvergleiches ist z.B. im Artikel «Hexadécimal signatures identify troublespots in |iP systems» von Gordon und Nadig, erschienen in Electronics 3/1977, S. 89-96, beschrieben. data even after up to 32,000 bits entered. In order to determine differences in the computer results, it is sufficient to compare the signatures contained in both shift registers with each other by querying data lines 3 and 4 in the computers after approximately 32,000 bits have been entered, so that the computer time for the user can be compared to a direct bit or word comparison Comparison is reduced by a factor of 2000. Such use of the signature comparison is e.g. in the article «Hexadécimal signatures identify troublespots in | iP systems» by Gordon and Nadig, published in Electronics 3/1977, pp. 89-96.

Der Vergleich zur Datensicherung braucht sich selbstverständlich nicht auf die Verarbeitungsergebnisse der Rechner zu beschränken. Es können z.B. auch über Verbindungsleitungen 5 und 6 die in den Eingaberegistern El, E2 stehenden Daten den Schieberegistern zugeführt werden und es kann auf diese Weise überprüft werden, ob während der Dateneingabe - etwa durch induktive Einstreuung - eine Verfälschung der zu verarbeitenden Information erfolgt ist. Of course, the comparison to data backup need not be limited to the processing results of the computers. For example, The data in the input registers E1, E2 are also fed to the shift registers via connecting lines 5 and 6, and it can be checked in this way whether the information to be processed has been falsified during data input, for example by inductive interference.

Die Daten aus den Eingaberegistern brauchen dabei nicht notwendig getrennt von den Verarbeitungsergebnissen der Rechner geprüft werden, sie können auch vermischt mit Ver- The data from the input registers need not necessarily be checked separately from the processing results of the computers, they can also be mixed with data

3 652 838 3,652,838

arbeitungsergebnissen in die Schieberegister eingegeben werden. Die Eingabe muss lediglich bei beiden Schieberegistern in der gleichen Reihenfolge erfolgen und die maximal zulässige, zu reduzierende Datenmenge (32 000 Bit) darf nicht 5 überschritten werden. work results are entered in the shift registers. The entry must only be made in the same order for both shift registers and the maximum permissible amount of data to be reduced (32,000 bits) must not be exceeded 5.

Mit Hilfe der rückgekoppelten Schieberegister kann auch eine Prüfung der Information von im Rechnersystem enthaltenen, in der Figur nicht dargestellten Speichern vorgenommen werden. Die in Festwertspeichern enthaltenen Daten 10 werden hierzu von den Einzelrechnern ausgelesen und über deren Ausgaberegister den Schieberegistern zugeführt. Der Vergleich der reduzierten Daten erfolgt wie bei der Prüfung der Verarbeitungsergebnisse, durch die Rechner. Um die Funktionsfahigkeit von Schreib-Lese-Speichern (RAM's) zu i5 prüfen, werden diese nach einem Prüfprogramm geladen und der Inhalt anschliessend wie bei den Festwertspeichern geprüft. Bei Festwertspeichern besteht die Möglichkeit, zusätzlich zum Vergleich der reduzierten Datenmengen, wie bei der Signaturanalyse einen Vergleich dieser Datenmenge mit ei-20 nem fest abgespeicherten Prüfwert durchzuführen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn defekte Festwertspeicher gegen lang gelagerte, vorprogrammierte Ersatzbauelemente ausgewechselt werden müssen. With the aid of the feedback shift registers, the information from memories contained in the computer system and not shown in the figure can also be checked. For this purpose, the data 10 contained in read-only memories are read out by the individual computers and fed to the shift registers via their output registers. The comparison of the reduced data is carried out by the computer as in the examination of the processing results. In order to test the functionality of read-write memories (RAM's) for i5, they are loaded according to a test program and the content is then checked as with the read-only memories. In the case of read-only memories, in addition to comparing the reduced amounts of data, as in the signature analysis, it is possible to compare this amount of data with a permanently stored test value. This is particularly advantageous when defective read-only memories have to be replaced by long-stored, pre-programmed replacement components.

C C.

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

652 838 2 PATENT CLAIMS can compare the amount of data to be exchanged at dense

1. Redundant computer system from at least two with comparison sequence become very large. In particular, if individual computers are not equipped with input and output registers, only the processing results of the computers, but also internal and multiple memories, in which the individual computers contain all other important information, such as Elaborate computer inputs in parallel and in which a check of the 5 or memory contents is to be checked by comparison, processing results by data comparison, so the amount of data to be exchanged can be quickly identified so large that the output registers (A1, that the Data exchange takes up a considerable part of the A2) of the individual computers (RI, R2) of the shift register computing capacity that is fed back.

ster (SRI, SR2), in which the processor is connected. In another context, under the keyword «Si

results are built in serially, and that after input of 10natural analysis »a method for the functional test is given in full, the capacity of a shift register of xer digital circuits is known - see e.g. Hewlett Pak

Excess amounts of data in the shift registers a card, Application Note 222-1 -, in which the data circuits in the shift registers work perfectly by evaluating them. of data occurring at certain circuit points

2. Redundant computer system according to claim 1, that i5 stream is checked. It is characterized during that by that means are available to carry out a test of the internal data volume serially in a feedback shift register of the memory of the computer system, at ster entered and then the shift register (SRI, SR2), which remains in the shift register and which serially stores the contents of the memory, is entered into the feedback data rest with a stored setpoint, and which are entered after 20 minutes. The use of feedback shift registers for inputting predetermined amounts of data into the shift register redundancy formation and checking (cyclical codes) is also the data amounts contained in these by the computers for the purpose of data backup on data transmission paths (Rl, R2) stored in a special memory, ken known.

fixed predetermined values and / or compared with each other The invention, which will otherwise become the characteristic part. 25 of claim 1 is now made possible by

3. Redundant computer system according to claim 1 or set of the known feedback shift registers claim 2, characterized in that the input for data reduction, a software comparison in multi-arithmetic registers (E1, E2) of the individual computers (RI, R2) with the inputs. systems in close chronological order and with the inclusion of the feedback shift registers (SRI, SR2) are more important, not on the output registers of the individual bundles, in order to also supply the information pending to the computer input registers without increasing the information contained in the individual computer to compare. Amounts of data exchanged between the individual computers.

In multi-computer systems in which a data comparison in a

ner external comparison facility takes place, the