DE2360450A1 - Dreikanaliger taktgenerator - Google Patents

Dreikanaliger taktgenerator

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DE2360450A1
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Reinhard Mueller
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Description

Neue Beschreibung vom 5« 12· 1973
lh
Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Prankfurt/Main, Theodor-Steim-Kai 1
KüllerAs ' B 73/115
P 23 60 4-50.4-Dreikanaliger Taktgenerator
Die Erfindung betrifft einen ausfallsicheren Taktgenerator. Allgemein können Taktgeneratoren zur Steuerung des Datenflusses in datenverarbeitenden Anlagen benutzt werden. Handelt es sich insbesondere um Anlagen, bei denerjeine fehlerhafte Information oder eine Unterbrechung des Informationsflusses zur Gefährdung von Menschenleben oder Zerstörung großer Sachwerte führen kann, wie etwa bei der Steuerung kerntechnischer Anlagen oder der Eisenbahnsicherungstechnik, so ist zu verlangen, daß alle Bausteine der betreffenden Anlagen ausfallsicher und fehlergeschützt arbeiten.
Zur Realisierung eines in diesem Sinne sicher arbeitenden Steuersystems ist z.B. in der DT-OS 20 23 117 vorgeschlagen worden, das gesamte System aus 3 identischen, voneinander unabhängigen Informationsverarbeitungskanälen aufzubauen, in denen gleiche Daten mit Hilfe einer 2 von 3 Majoritätslogik zur Fehlerregenerierung •taktsynchron verarbeitet werden.
Diese Lösung besitzt den wesentlichen Vorteil, daß etwa Störungen oder Fehler in einem der 3 Kanäle für den
j-
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gesamten Informationsfluß hinter der jeweils eingeschalteten 2 von 5 Majoritätslogik unwirksam sind.
Eine notwendige Voraussetzung ist dabei die taktsynchrone Verarbeitung der Daten in allen Kanälen. Darüber hinaus zwingt das Konzept des ausfallsicheren, 5-kanaligen Aufbaus auch zu einer ausfallsicheren, kanaleigenen Taktversorgung, da ein zentraler Taktgenerator für alle Kanäle, etwa ein gewöhnlicher Rechteckgenerator, bei einem Ausfall die gesamte Anlage blockieren würde.
Ein Generator, der geeignet wäre, eine derartige Anlage taktsynchron und ausfallsicher zu versorgen, ist nicht bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein 5-kanaliges Steuersystem mit einer Taktversorgung,auszustatten, die folgende Eigenschaften hat:
1) Jeder der 5 Daten verarbeitenden Kanäle besitzt einen eigenen Generator zur Erzeugung einer Taktfrequenz.
2) Die Takte aller 5 Kanäle laufen synchron.
5) Der Ausfall oder die Störung eines Generators in einem der Kanäle hat bezüglich der taktsynchronen Versorgung aller Kanäle keinen Einfluß.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die von drei getrennten Rechteckgeneratoren R,,, Ro, R* erzeugten Impulse drei Schieberegister S^, S2, S, steuern, deren Eingangsgrößen E,,, Ep, E, logische !Funktionen der .Ausgangsgrößen Ax,, A2, A, entsprechend der Verknüpfung einer 2 von 3 Majoritätslogik sind.
-3-
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B 75/115
Zur weiteren Erhöhung der' Sicherheit besteht eine zweckdienliche Ausbildung der Erfindung darin, daß die Schaltung der Majoritätslogik aus fehlersicheren Bausteinen besteht.
Die Erfindung soll an Hand eines Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert werden:
.1 zeigt das Blockschaltbild eines ausfallsicheren
Taktgenerators. Mit //l ist die Schaltungsanordnung der 2 von $ Majoritätslogik bezeichnet. Diese verknüpft die L- oder Co-wertigen Ausgangsgrößen A,-, A£ und A, der h-stufigen Schieberegister S^, S2 und S, mit den L- oder O-wertigen Eingangsgrößen E^, Έ^ und E^ gemäß der in 2 angegebenen Funktionstabelle.
Dies bedeutet, daß entsprechend einer Mehrheitsentscheidung bei Übereinstimmung mindestens zweier Α-Signale alle Ε-Signale den gleichen Wert erhalten.
Die funktionale Abhängigkeit der Ε-Signale von den Α-Signalen läßt sich mit Hilfe der logischen Verknüpfungen "UND" (·) und "ODER" (+) beispielsweise in der Form
E» .·« .*« *» Λ η ^L fi fi j_ Λ Λ
darstellen.
Rx., R2 und R, sind nicht synchrone Rechteckgenerätoren, deren Frequenzen f^, f2 und f, um den Wert f mit der Toleranz ^d f schwanken können.
Dies bewirkt unterschiedliche Signallaufzeiten t^, t2 und t, in den von ihnen gesteuerten Schieberegistern S^, S2 und S,, so daß die Ausgangssignale A^, A2 und A, i.a. nicht übereinstimmen. . - "
Durch die Majoritätslogik J/l jedoch sind die Signalzustände E^1 E2 und E, entsprechend einer 2 von 3 Mehrheitsentscheidung stets identisch. _4_
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Ein Wechsel der Ε-Signale findet immer dann statt, wenn mindestens 2 ihrer komplementären Werte nach Durchlaufen der Schieberegister an den Α-Ausgängen koinzidieren. Zum näheren Verständnis dessen werde dazu die Fig;. 3 "betrachtet. Sie zeigt ein Beispiel für die mögliche zeitliche Abhängigkeit der Signalzustände A,j, A2 und A, sowie E^, E2 und E,, wobei L-Signale durch dunkle und O-Signale durch helle Felder gekennzeichnet sind·
Zum Zeitpunkt t,- beispielsweise wechseln die E-Signale auf Grund der Majoritätslogik von L auf O. Ihre komplementären Impulse (L) werden nach η Takten als A-Signale · der Majoritätslogik aufgeschaltet. Nach dem Beispiel der FiK. 3 erscheinen auf Grund .der unterschiedlichen Taktfrequenzen erst vom Zeitpunkt t2 ab mindestens zwei L-wertige Α-Signale (A^ und A2). Zu diesem Zeitpunkt wechseln dann auch wieder die Ε-Signale entsprechend der 2 von 3 Majoritätslogik von O auf L usw. Insgesamt wird durch diese erfindungsgemäße Schaltung erreicht, daß die Ε-Signale grundsätzlich synchron wechseln. Ihre Periode T ist dabei'i.a. zeitlich nicht konstant. Bezeichnet man mit t„,. und t „„ die untere und obere
min max.
Grenze der möglichen Schieberegister-Laufzeiten, so gilt 2 tmin - 2 1 ±2
Fällt einer der Rechteckgeneratoren R,,, R2 oder R* ■ aus, führt das entsprechende Schieberegister am Ausgang L- oder O-Signal. Wie man unmittelbar erkennt, wird dadurch ein synchroner E-Signal-Wechsel nicht-gestört.
-5-
Vie oben^ bereits dargelegt wurde, läßt sich. djj.e Majoritätslogik aus "UETD11- und "ODER"-Gliedern aufbauen. Um auch hier einen möglichst hohen Grad an Ausfallsicherheit zu erreichen, ist es sinnvoll, fehlersichere Bausteine zu verwenden, wie sie etwa in den Anmeldungen
P 1 933 713.4--3I - angem. : 28.6.1969 P 1 950 350.1 - angem.: 1.10,1969 P 1 950 331.2 -.angem.: 1.10.1969 P 2 014 135.9 - angem.: 18.3.1970 ; P 2 014 110.0 - angem.: 19.3.1970
bereits vorgeschlagen wurden.
509823/0BB6"
—6—

Claims (2)

  1. Licentia Patent-Verwaltungs-GinbH Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1
    Küller/ks .. B 73/113
    Pat ent ansprüche
    Ausfallsicherer Taktgenerator,
    dadurch gekennzeichnet, daß die von drei getrennten Hechteckgeneratoren (ILp Ro» R-z) erzeugten Impulse drei Schieberegister (S,,, So» S-) steuern, deren Eingangsgrößen. (E^, Ep, E;,) logische Funktionen der Ausgangsgrößen (A^, Ap, A^) entsprechend der Verknüpfung einer 2 von 3 Majoritätslogik sind·
  2. 2. Ausfallsicherer Taktgenerator nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung der Majoritätslogik aus fehlersicheren Bausteinen besteht.
    509823/0556
DE19732360450 1973-12-01 1973-12-01 Ausfallsicherer Taktgenerator Withdrawn DE2360450B2 (de)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3023624C1 (de) * 1980-06-24 1981-10-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Taktgebareanordnung zum Erzeugen von Stauerimpulsen fuer ein redundantes Datenverarbeitungssystem
EP0356042A1 (de) * 1988-08-05 1990-02-28 Crosfield Electronics Limited Verfahren und Gerät zur Taktsignalsynchronisierung
US4920540A (en) * 1987-02-25 1990-04-24 Stratus Computer, Inc. Fault-tolerant digital timing apparatus and method
US6718474B1 (en) 2000-09-21 2004-04-06 Stratus Technologies Bermuda Ltd. Methods and apparatus for clock management based on environmental conditions

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