DE3330903C2

DE3330903C2 - Adaptiver 2 v 3 Vergleicher

Info

Publication number: DE3330903C2
Application number: DE19833330903
Authority: DE
Inventors: Lutz-Werner Dipl.-Ing. 1000 Berlin Schiwek
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1983-08-25
Filing date: 1983-08-25
Publication date: 1985-08-22
Also published as: DE3330903A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen adaptiven 2 ν 3 Vergleicher für den Übereinstimmungsvergleich mehrerer auf getrennten Kanälen eingehender Bit-Informationen, wie er im einzelnen im Oberbegriff des Anspruches

1 näher klass liiert ist.

Adaptive 2 ν 3 Vergleicher dieses oder ähnlichen Aufbaus sind prinzipiell aus der Literatur bekannt. Hierzu wird z. B. auf Elektronik. H. 12,1977, S. 61 -65, verwiesen. Sie gestatten einen sicheren Vergleich von drei nicht sicheren, konventionellen Logikkanälen und die Ausgabe weitgehend sicherer Werte. Ihre Anwendung kann

überall dort erfolgen, wo Sicher.ieitsanforderungen gestellt werden und kann innerhalb von TTL-MOS-Schaltungen und Mikrorechnern oder ähnlichem liegen.

Der adaptive 2 ν 3 Vergleicher wie auch der normale 2 ν 3 Vergleicher geben jeweils das gleiche Ergebnis von mindestens zwei der drei Kanäle aus. Der Unterschied liegt darin, daß beim adaptiven Vergleicher der abweichende oder ausgefallene dritte Kanal vom Vergleich abgekoppelt und bei weiterer Nichtübereinstimmung ganz

abgeschaltet wird, während beim normalen 2 ν 3 Vergleicher auch der ausgefallene Kanal weiter am Vergleich teilnimmt Beim normalen 2 ν 3 Vergleicher kann dadurch durchaus ein falsches Mehrheitsergebnis auftreten, während beim adaptiven 2 ν 3 Vergleicher die Wahrscheinlichkeit, daß die verbleibenden zwei Kanäle gleichartige Fehler aufweisen, gering ist.
Nachteilig ist beim adaptiven 2 ν 3 Vergleicher die Wiedereinschaltung des ausgefallenen und reparierten Kanals. Nach der Reparatur des ausgefallenen Kanals muß dieser so schnell wie möglich wieder eingeschaltet werden, um die Verfügbarkeit des Vergleichers zu erhöhen, d. h. damit ein anderer Kanal ggf. ausfallen kann. Das war bisher kompliziert, da die entsprechenden Setzsignale sicherheitsrelevant sind und definiert von Hand oder Rechner gegeben werden mußten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wiedereinschalten eines ausgefallenen und reparierten Kanals selbsttätig ohne derartige sicherheitsrelevante Signale durchzufünren. Der reparierte Kanal soll ohne spezielle Steuersignale vom Rechner wieder an den Vergleicher angekoppelt werden, damit e:r am Vergleich so schnell wie möglich teilnehmen kann.

Diese Aufgabe wird für einen adaptiven 2 ν 3 Vergleicher der eingangs genannten Art erfindungsgemäß entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere zweckmäßige Ausgestaltun gen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand eines schematischen Strukturbildes wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert. Die Figur zeigt einen bekannten adaptiven 2 ν 3 Vergleicher mit der erfindungsgemäßen integrierten Schaltungsanord nung.die strichpunktiert umrahmt und mit «bezeichnet ist.
Zunächst wird auf den Aufbau und die Funktion des bekannten adaptiven 2 ν 3 Vergleichers eingegangen.

Den Kanälen 1, 2, 3 werden über Äquivalenzglieder 4, 5, 6 drei Bit-Informationen a. b. c zugeführt._ Im Äquivalenzglied 4 wird auf Gleichheit der Bit-Informationen a und b oder deren antivalente Werte S und B₁ im Äquivalenzglied 5 auf Informationsgleichheit von a und c bzw. ä und c und im Äquivalenzglied 6 Informationsgleichheit von ύ und c bzw. B und c geprüft. Bei Gleichheit wird eine logische 1, sonst einejogische 0 ausgegeben. Die Ergebnisse werden als Meldesignale s_a, s_a s_b fehlersicheren Flip-Flop-Speichern (ftS-Speicher) zugeführt.

Diese fehlersicheren Flip-Flop-Speicher haben eine bestimmte logische Funktion. Gesetzt geben sie eine logische 1 ab, wobei die an UND-Gliedern 13,14,15 anliegenden Bit-Informationen a, b und cauf einen normalen

2 ν 3 Vergleicher 16 durchgeschaltet werden. In 16 erfolgt ein Mehrheitsvergleich mit entsprechender Ausgabe an A. Beim Fehlen eines Meldcsignalss.,, .S₁,5/, auf die fl-Eingängcdcrfehlersicheren Flip-Flop-Spcichcr 10, U, 12

O	O	O	O	1	1	1
1	1	1	1	1	1	1
1	1	O	1	1	1	O
1	O	1	1	1	O	1
O	1	1	1	O	1	1
O	O	1	C	1	1	O
O	1	O	O	1	ö	1
1	O	O	O	O	1	1

fällt der betreffende Speicher ab und gibt ein Fehlersignal (logisch 0 = LOW) 4 4, f_c ab. In diesem Fall wird das nachgeschaltete UND-Glied 13,14 oder 15 gesperrt, d. h. der betreffende Kanal ist abgeschaltet

Der adaptive 2 ν 3 Vergleicher vergleicht somit 3 Informationen a, b und c auf Übereinstimmung der Werte und gibt denjenigen Wert heraus, der von mindestens zwei der drei Kanäle geliefert wird.

Weicht der Bit-Wert eines Kanals von den Werten der beiden anderen Kanäle ab, so wird dieser Kanal gesperrt und das entsprechende Bit nimmt nicht mehr am Vergleich teil. Die Schaltung arbeitet dann als 2 ν 3 Vergleicher weiter. Stimmen die Werte der beiden jetzt noch zu vergleichenden Bits nicht mehr überein, so wird am Vergleicherausgang A definitionsgemäß ein sicheres O-Signal ausgegeben.

Die Wahrheitstabelle des Vergleichers lautet:

abc A sa sb sc

für fehlerfreien FaU

für fehlerfreien Fall 15

Kanal c ausgefallen Kanal b ausgefallen Kanal a ausgefallen

Der abweichende Kanal läßt den jeweils ihm zugeordneten fehlersicheren Flip-Flop-Speicher 10 bzw. 11 bzw. 12 abfallea Gleichzeitig kann eine Meldung an den Rechner (bzw. nn alle Rechner) über die Meldesignale S₁ bzw. Sb bzw. Sc erfolgen. Solange der fehlersichere Flip-Flop-Speicher abgefallen ist, nimmt die entsprechende Variable nicht mehr am 2 ν 3 Vergleich teil. Bisher wurden die Rechner in eine Rechenroutine geschaltet, die prüfte, welcher Teil des ausgefallenen Rechners defekt war (z. B. Eingabe-Ausgabe-ports) oder ob bei einer Wiederholung der Rechnung die drei Rechner wieder übereinstimmende Werte lieferten. Lieferte der fehlerhafte Kanal wieder richtige Werte, so wurde dies von den Rechnern über das betreffende Meldesignal S₃, Sb, s_c erkannt und der Rachner konnte nun den zugeordneten fehlersicheren Flip-Flop-Speicher neu setzen über den Eingang S. Damit nahm die abgeschaltete Variable wieder am 2 ν 3 Vergleich teii. Dieses Setzsignai ist sicherheitsrelevant Es darf nicht geschehen, daß der betreffende fehlersichere Flip-Flop-Speicher durch ein falsches Setzsignal fehlerhaft gesetzt werden kann.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie ist strichpunktiert umrahmt und mit χ bezeichnet. Der normale adaptive 2 ν 3 Vergleicher wird durch vier UND-Glieder 17, 18, 19 und 20 und zwei weitere sicherheitsgerichtete Aufkoppelspeicher 21 und 22 (RS-Speicher) ergänzt Es wird davon ausgegangen, daß, wenn alle Kanäle das gleiche liefern, dann irgendwann auch einmal ein Daten- oder Bitwechsel erfolgt, d. h. ein Wechsel von logisch 1 auf logisch 0 und umgekehrt erfolgt Diese dynamischen Logikwechsel werden von den beiden UND-Gliedern 18 und 19 einmal für die valenten Bit-Werte a. b, cund einmal 'ürdieantivalenten Bit-Werte ä. B. c erfaßt. Treten die Bit-Informationen gleichzeitig und gleichwertig auf, werden die beiden Speicher 21 und 22 nacheinander gesetzt über Setzeingang 5 und nur wenn beide Ausgänge η und ο vorhanden sind, kann eine logische Verknüpfung über UND-Glied 20 erfolgen und die fehlersicheren Flip-Flop-Speicher 10, 11, 12, d. h. auch der ausgefallene Speicher, können neu gesetzt werden. Fällt ein Meldesignal s., oder s_b oder s_c aus, gi'jt das UND-Glied 1? eine logische 0 aus und .lie Aufkoppelspeicher 21, 22 werden über die Rückstelleingänge R gesperrt. Gleichzeitig fällt auch der betreffende fehlersichere Flip-Flop-Speicher 10 oder 11 oder 12 mit den schon geschilderten Folgen ab. Werden die Signalwechsel wieder richtig mitgemacht, weiß man, daß auch der bislang ausgefallene Kanal wieder in Ordnung sein muß. Ein Setzsignal für die 3 fehlersicheren Flip-Flop-Speicher 10, 11, 12 wird gegeben, dabei ist es unerheblich, ob bestimmte fehlersichere Flip-Flop-Speicher schon gesetzt waren. Der abgefallene fehlersichere Flip-Flop-Speicher wird ebenfalls gejetzt und der zugehörige Kanal wieder -\uf den 2 ν 3 Vergleicher 16 aufgeschaltet. Kornmi nach einem richtigen Signal wie Wechsel gleich wieder ein falscher, dann fällt der dem betreffenden Kanal zugeordnete fehlersichere Flip-Flop- oder Fehlerspeicher wieder ab und sperrt diesen Kanal. Bei Dauerfehlei η dieser Art sollte das jedoch dem Rechner oder anderweitig signalisiert werden, was, wie durch Pfeil angedeutet, geschehen kann.

Durch die Erfindung entfällt also die Notwendigkeit der Generierung eines fehlersicheren Setzsign&ls durch den Rechner selbst und es gibt keinen komplizierten Datenverkehr mehr mit den zu überwachenden Kanälen im Falle des Wiederzuschaltens eines ausgefallenen und reparierten Kanals.

Die Sicherheitseigenschaft des gesamten modifizierten adaptiven 2 ν 3 Vc -gleichers selbst ist gegeben durch den Aufbau mit Failsafe-Modulen, z. B. mit Logisafe-Modulen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Adaptiver 2 ν 3 Vergleicher für den Übereinstimmungsvergleich mehrerer auf getrennten Kanälen eingehender Bit-Informationen (a, b, c) mit Ausgabe der Informationen, die übereinstimmend auf mindestens

zwei Kanälen anstehen, indem von jedem Kanal die entsprechende Information über ein zugeordnetes UND-Glied geführt wird, das abhängig vom Auftreten oder Fehlen eines Fehlersignals eine» vorgeschalteten fehlersicheren Flip-Flop-Speichers diesen Kanal abschaltend sperrbar ist, wobei die fehlersicheren Flip-Flop-Speicher von jeweils zugeordneten Äquivalenzgliedern, an denen die verschiedenen Bit-Informationen anstehen sowie nachgeschalteten, verknüpfenden ODER-Gliedern für die Erzeugung der Fehlersgnale

ίο rücksetzbar sind und daß davon unabhängig ein fehlersicheres Setzen der fehlersicheren Flip-Flop-Speicher für ein Wiedereinschalten des ausgefallenen Kanals vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein automatisches Wiedereinschalten des ausgefallenen Kanals vorgesehen ist, wobei der nur bei korrekter Übertragung auftretende gleichzeitige und gleichwertige dynamische Logikwechsel aller eingehenden Bit-Informationen (a, b, c)von logisch 1 auf logisch 0 und umgekehrt für ein Setzen der fehlersicheren Fl^p-Flop-Speicher (10,11,12) ausgewertet wird.

2. Adaptiver 2 ν 3 Vergleicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Setzeingänge (S) der fehlersicheren Flip-Flop-Speicher (10, 11,12) an ein gemeinsames UND-Glied (20) angeschlossen sind, das von zwei Aufkoppelspeichern (21,22) beaufschlagt wird, wobei der Setzeingang (S^des einen Aufkoppelspeichers (21) an ein UND-Glied (18) für die valenten Bit-Informationen (a, b, c) und der Setzeingang (S) des

Μ anderen Aufkoppelspeichers (22) an ein UND-Glied (19) für die antivalenten Bit-Informationen (ä. b, c) gelegt ist.

3. Adaptiver 2 ν 3 Vergleicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleingänge (R) der beiden Aufkoppelspeicher (21, 22) an ein gemeinsames UND-Glied (17) angeschlossen sind, das die Ausgänge (S₃, S₀, s_c)der ODER-Glieder (7,8,9) verknüpft