CN1038890A - 产生使三个基本相同的数据处理装置并行一同步操作的启动信号的方法和设备 - Google Patents

产生使三个基本相同的数据处理装置并行一同步操作的启动信号的方法和设备 Download PDF

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Abstract

产生启动信号，启动三个数据处理装置并行同步操作，其中三个相同装置输出端阵列并行同步地呈现一致的二进制状态，或输出端阵列传输相同数据字。各单独的随机启动使得各装置并行地执行互不相同的数据处理，三个比较器或其中的每个分别通过输出端阵列联至所述各装置中的两个装置。启动信号从“与”单元传送出来，该单元的各输入端联至三个单稳态单元，该单元的各输入端联至位比较器；或者，启动信号由“与”单元传送出来，该单元各输入端联至字比较器。

Description

本发明涉及产生使三个基本相同的数据处理装置并行-同步操作的启动信号的方法和设备，使得三个相同装置输出端的一个阵列在各数据处理定时周期内呈现一致的二进制状态，并且使得各装置通过多个输出端阵列传输含多个二进制位的互相相同的数据字。
一种对于至少含三个相同的数据处理装置的数据处理系统的宣传性呼声指出：使这种冗余系统按与不具有冗余设置的系统相同的运转方式投入运转，即将输入/输出控制端联至欲控制的处理对象，接通电源从而自动得到并行-同步操作，这类操作方式的优点在于极高的可靠性、差错宽容度以及借助多数选择（majority    selection）的差错分析。
然而经验证明，上述依靠接通总电压的常规启动，即冷启动，对于带冗余设置的系统常常是不成功的。
根据本发明，考虑到各种不同的条件，当所有这些条件都满足时，能启动三个基本相同的数据处理装置的并行-同步操作。第一个条件是各数据处理装置是可服务的，即能够执行正确的数据处理。可服务性通常借助一个单独加到该数据处理装置的测试程序来检查。如果该数据处理装置使用合适的指令序列的同时被命令作数据处理，则也可以获得可服务性检查。第二个条件是如果第一个条件满足的话，各数据处理装置精确地按照相同定时进行操作，定时例如是依靠一个公共的定时发生器来实现的，并且使得各装置同步地传输被计算的数据位和包含若干位的数据字。
如果满足第一个和第二个条件，并行-同步操作的第三个条件是各装置在每一数据处理定时周期内精确地并行执行相同的程序指令。例如，美国专利第4099241号描述了如何启动一种双处理器系统并行-同步操作，其中，启动信号在恰当的相位发出专用的启动指令。
根据本发明，并行-同步启动信号仅仅在这种情况下产生：如果各装置能够依靠单独的随机启动的帮助按照系统定时执行彼此不相同的数据处理，使得的本说明书开头所提及的输出端阵列在相同的定时周期内传输不同的数据字，也就是说，如果满足第一个和第二个条件。然后，将通过比较操作而确定的字差异被转换并行-同步操作启动信号。
在具有三重冗余设置的系统中，一个用于产生启动信号的二进制字至少包含2个数据位，否则就不可能在一个定时周期内确定字差异。每字中的位数愈多，迅速产生启动信号的几率就愈大。
在具有基于多数选择的数据字的冗余系统中，甚至还可利用在多个定时周期内从各数据处理装置三个相同的输出端的单个阵列中获得的二进制状态来生产启动信号。将状态差异存储起来，并在阵列中三对装置输出端中的两对上在一个定时周期内通过比较操作来确定这些状态差异。如果在多个定时周期内所有三对阵列输出端上的状态差异都存储了，则产生启动信号。
使用本发明的启动信号启动具有三重冗余设置的系统比使用上述的系统冷启动更为可靠。本发明的启动信号的产生特征如下：
本发明提供产生使三个基本相同的数据处理装置并行-同步操作的启动信号的方法，其中所述装置在每个数据处理定时周期内通过多个输出端阵列传输包括多个二进制位的彼此相同的数据字，所述多个输出端阵列各包含三个相同装置输出端，该方法其特征在于，使得所述装置由于随机启动而并行地执行不同的数据处理;将从各装置通过所述输出端阵列传送出的一个二进制字与另外两个装置同时传送过来的两个二进制字相比较;并且，基于在相同定时周期内通过所述比较而确定的三个二进制字差异而产生出启动信号。
本发明还提供了根据上述方法产生使三个基本相同的数据处理装置并行-同步操作的启动信号的设备，其中各数据处理装置在每个数据处理定时周期内通过多个输出端阵列传输包括多个二进制位的彼此相同的数据字，所述多个输出端阵列各包含三个相同装置输出端，其特征在于包括三个启动端，各联至一个数据处理装置，使得由于随机启动的所述装置借助于三个字比较器并行地执行不同的数据处理，所述三个字比较器包含“异或”-响应二进制逻辑单元各比较器通过所述输出端阵列联至所述数据处理装置中的两个;以及包括“与”-响应二进制逻辑单元，该单元的输入端联至各字比较器的输出端，而其输出则联至各装置的启动信号输入端。
在本发明提供的产生使三个基本相同的数据处理装置并行-同步操作的启动信号的方法中，其中三个相同装置输出端阵列在每个数据处理定时周期内呈现一致的二进制状态，其特征在于，所述各装置由于随机启动从而并行地执行不同的数据处理，其中在与所述阵列相关联的各输出端得到的二进制状态与阵列另二个输出端在相同的定时周期内得到的两个状态相比较，各状态差异被存储起来，这些状态差异借助于在与所述阵而相关联的三对装置输出端中的二对所进行的比较而确定;并且，如果在多个定时周期内所述阵列所有三对输出端上的状态差异已经被存储了，则产生所述启动信号。
根据上述方法产生使三个基本相同数据处理装置并行-同步操作的启动信号的设备的特征在于包括：三个启动端，各联至数据处理装置之一，使得由于随机启动的各装置借助三个位比较器并行执行不同的数据处理，所述三个位比较器包含“异或”-响应二进制逻辑单元，各位比较器通过所述输出端阵列联至两个所述装置;三个不可再触发的单稳态单元各接至所述比较器之一，所述单元的特性解除时间包含多个定时周期;并且，还包括一个“与”-响应的二进制逻辑单元，其各输入端联至所述单稳态单元的各输出端，其输出端联至所述装置的各启动信号输入端。
下面，参考本说明书唯一的附图，对本发明作更详细的描述，附图中描绘了三个数据处理装置1，它们联至包含“与”单元9和三个比较器10的启动信号发生器5。
三个基本相同的数据处理装置1各有一个冷启动端2，当冷启动端2接受冷启动信号后，数据处理装置可按公共定时发生器3确定的定时执行数据处理操作。此外，数据处理装置具有启动信号输入端4，后者联至用以产生使各装置并行-同步操作的启动信号的公共的启动信号发生器5。图中未示出各数据处理装置与受其控制的设备（例如远程通信设备）之间的联接，也未示出数据处理装置中在依靠启动信号实现并行-同步操作的那些常规部件。如果三个相同装置输出端阵列6呈现一致的二进制状态，或者如果多个（图示为2个）输出端阵列7传输包含多个数据位的一致的数据字，则在一个数据处理定时周期内存在三重冗余。
然而，由于数据处理装置的随机启动，通过输出端阵列7传送互不相同的数据字。如果装置的冷启动端2在不同的定时周期内接收到冷启动信号和/或如果在装置中并行地发出随机数据处理指令，则获得随机启动。
启动信号发生器5联至使其与数据处理装置1同步操作的定时发生器3，并且其触发输入端8（如图中所示）联至冷启动端2之一，启动信号发生器5包括一个“与”-响应二进制逻辑单元9，后者的输入端联至包含着“异或”-响应逻辑单元的三个比较器10。数据处理装置的输出端阵列7联至启动信号发生器的比较器10的输入端，通过该联接方式使得从各数据处理装置输出的数据字与在相同定时周期内从另外两个装置输出的两个数据字相比较。“与”单元9将比较器确定的“所有数据处理装置不同”状态转换为一个启动状态，并将其输出端联至启动信号发生器的解除触发输入端11及各数据处理装置的启动信号输入端4。
在实际运用时，比较器10还通过多数选择用于对数据处理装置的并行-同步操作实行常规监视。在此情况下，启动信号仅仅使“与”单元9解除触发。
在具有二进制位监视的数据处理系统中，多数选择比较器仅联至一个相同数据处理装置输出端阵列6。由于在使用一位比较器既用于监视又用于产生启动信号的情况下，不可能在相同定时周期内确定本发明的“所有数据处理装置不同”状态，因此，三个不可再触发的单稳态单元12在此情况下被设置在比较器10和“与”单元9之间。如果三个1位比较器中的两个在一个定时周期内发现二进制状态差异，则两个相关联的单稳态单元的输出端被触发，这些单元的特性释放时间包含着多个数据处理定时周期。如果第三个单稳态单元在前面两个被触发的单稳态单元返回解除触发状态之前也被触发，则出现“所有数据处理装置不同”的状态。适合于基于二进制位的多数选择的启动信号发生器5在图中借助介于输出端阵列6、比较器10、单稳态单元12和“与”单元9之间的虚线表示出来。

Claims (4)

1、一种产生使三个基本相同的数据处理装置(1)并行-同步操作的启动信号的方法，其中所述装置在每个数据处理定时周期内通过多个输出端阵列(7)传输包括多个二进制位的彼此相同的数据字，所述多个输出端阵列(7)各包含三个相同装置输出端，该方法其特征在于，使得所述装置由于随机启动而并行地执行不同的数据处理；将从各装置通过所述输出端阵列传送出的一个二进制字与另外两个装置同时传送过来的两个二进制字相比较；并且，基于在相同定时周期内通过所述比较而确定的三个二进制字差异而产生出启动信号。
2、根据权利要求1的方法产生使三个基本相同的数据处理装置（1）并行-同步操作的启动信号的设备，其中各数据处理装置在每个数据处理定时周期内通过多个输出端阵列（7）传输包括多个二进制位的彼此相同的数据字，所述多个输出端阵列（7）各包含三个相同装置输出端，其特征在于包括三个启动端（2），各联至一个数据处理装置，使得由于随机启动的所述装置借助于三个字比较器（10）并行地执行不同的数据处理，所述三个字比较器（10）包含“异或”-响应二进制逻辑单元各比较器（10）通过所述输出端阵列（7）联至所述数据处理装置中的两个;以及包括“与”-响应二进制逻辑单元（9），该单元（9）的输入端联至各字比较器的输出端，而其输出则联至各装置的启动信号输入端（4）。
3、一种产生使三个基本相同的数据处理装置（1）并行-同步操作的启动信号的方法，其中三个相同装置输出端阵列（6）在每个数据处理定时周期内呈现一致的二进制状态，其特征在于，所述各装置由于随机启动从而并行地执行不同的数据处理，其中在与所述阵列相关联的各输出端得到的二进制状态与阵列另二个输出端在相同的定时周期内得到的两个状态相比较，各状态差异被存储起来，这些状态差异借助于在与所述阵而相关联的三对装置输出端中的二对所进行的比较而确定;并且，如果在多个定时周期内所述阵列所有三对输出端上的状态差异已经被存储了，则产生所述启动信号。
4、根据权利要求3的方法产生使三个基本相同数据处理装置（1）并行一同步操作的启动信号的设备，其中三个相同装置输出端的阵列（6）在每个数据处理定时周期内呈现一致的二进制状态，其特征在于包括：三个启动端（2），各联至数据处理装置之一，使得由于随机启动的各装置借助三个位比较器（10）并行执行不同的数据处理，所述三个位比较器（10）包含“异或”-响应二进制逻辑单元，各位比较器（10）通过所述输出端阵列（6）联至两个所述装置;三个不可再触发的单稳态单元（12）各接至所述比较器（10）之一，所述单元的特性解除时间包含多个定时周期;并且，还包括一个“与”-响应的二进制逻辑单元（9），其各输入端联至所述单稳态单元（12）的各输出端，其输出端联至所述装置的各启动信号输入端（4）。
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