FR2502806A1 - HIERARCHICAL STRUCTURE SYSTEM FOR INFORMATION PROCESSING - Google Patents
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Abstract
LE SYSTEME A STRUCTURE HIERARCHIQUE POUR LE TRAITEMENT DE L'INFORMATION COMPREND DES CALCULATEURS PILOTES ET DES CALCULATEURS DE ZONES. A L'ENTREE DE CHAQUE UNITE DE CALCULATEURS, ON DISPOSE UNE UNITE D'ENTREE ET DE SORTIE 4 COMPOSEE D'UN DISPOSITIF DE DECISION "M DE N" 2 ET DE DEUX AIGUILLAGES 1, 3. LA SORTIE UNIDIRECTIONNELLE DE L'AIGUILLAGE 3 EST RELIEE A L'ENTREE UNIDIRECTIONNELLE DE L'AIGUILLAGE 1. AUX ENTREES DE COMMANDE DES AIGUILLAGES 1, 3 SONT APPLIQUES DES SIGNAUX DE COMMANDE D'UN CALCULATEUR SUBORDONNE ETOU D'UN PREMIER CALCULATEUR HIERARCHIQUEMENT SUPERIEUR.THE HIERARCHICAL STRUCTURE SYSTEM FOR INFORMATION PROCESSING INCLUDES PILOT CALCULATORS AND ZONE CALCULATORS. AT THE INPUT OF EACH CALCULATOR UNIT, AN INPUT AND OUTPUT UNIT 4 IS PROVIDED WITH A DECISION DEVICE "M OF N" 2 AND TWO NEEDLES 1, 3. THE UNIDIRECTIONAL OUTPUT OF NEEDLE 3 IS CONNECTED TO THE UNIDIRECTIONAL INPUT OF THE NEEDLE 1. TO THE CONTROL INPUTS OF THE NEEDLES 1, 3 ARE APPLIED SIGNALS OF CONTROL OF A SUBORDINATE COMPUTER AND OR OF A FIRST HIERARCHICALLY HIGHER CALCULATOR.
Description
L'invention concerne un dispositif de commutation pour l'automatisation deThe invention relates to a switching device for the automation of
processus au moyen d'un systèmeprocess by means of a system
de traitement de l'information à structure hiérarchique. information processing hierarchical structure.
Le dispositif de commutation conforme à ltinvention est utilisable dans les domaines qui exigent une sécurité et The switching device according to the invention can be used in fields which require security and
une fiabilité élevées.high reliability.
On connalt un dispositif de commutation (demande de brevet allemand 21 084 96), dans lequel trois calculateurs A switching device is known (German patent application 21 084 96), in which three computers
travaillent parallèlement. Ils travaillent sur un disposi- work in parallel. They are working on a disposi-
tif de surveillance et de sortie qui fonctionne suivant le principe de la décision majoritaire et, dans le cas d'un tif surveillance and exit which operates according to the principle of majority decision and, in the case of a
dérangement, arrête le calculateur en dérangement. Un cal- fault, stops the faulty computer. A cal-
culateur est considéré comme étant en dérangement quand le taux d'erreurs en bits sur une sortie dépasse un certain seuil. Pour la surveillance du circuit de contrôle et des comparateurs, on fait intentionnellement délivrer par le culateur is considered to be in trouble when the bit error rate on an output exceeds a certain threshold. For the monitoring of the control circuit and the comparators, it is intentionally delivered by the
calculateur à intervalles réguliers des données fausses. calculator at regular intervals for false data.
Un pareil dispositif de commutation a le défaut que, dans le cas d'une structure hiérarchique, des erreurs qui sont The defect of such a switching device is that, in the case of a hierarchical structure, errors which are
dans les conducteurs collecteurs ne sont pas décelées. in the collector conductors are not detected.
On connalt de plus un système à plusieurs calcula- We also know a system with several calcula-
teurs pour la commande de moyens de transports liés à des tracés de voies de communication (demande de brevet allemand 27 259 22), dans lequel tous les calculateurs traitent de manière asynchrone la mème information, les informations résultantes étant comparées entre elles, pour le contrôle d'erreurs, seulement à la fin d'un cycle de calcul. Pour ters for the control of means of transport linked to routes of communication (German patent application 27 259 22), in which all the computers process the same information asynchronously, the resulting information being compared with each other, for control errors only at the end of a calculation cycle. For
que le fonctionnement asynchrone soit garanti, les informa- that asynchronous operation is guaranteed, the information
tions sont dirigées sur les différents calculateurs avec un décalage dans le temps. Les données délivrées par les tions are directed to the different computers with a time lag. The data delivered by
différents calculateurs sont contrôlées au moyen d'un dis- different computers are controlled by means of a
positif de comparaison et de connexion. La comparaison positive comparison and connection. The comparison
n'est faite que quand la majorité des calculateurs est arri- is only done when the majority of the computers have arrived
vée à un résultat. Ceci est exécuté par un circuit logique dont la structure n'est pas redondante, de sorte que des erreurs qui peuvent se produire à l'intérieur de ce circuit logique ne sont pas décelées. Un autre inconvénient de ces deux solutions est qu'une fiabilité très élevée est exigée des dispositifs de surveillance et de sortie, cependant que la transmission de l'information après les dispositifs vee to a result. This is executed by a logic circuit whose structure is not redundant, so that errors which may occur inside this logic circuit are not detected. Another disadvantage of these two solutions is that very high reliability is required of the monitoring and output devices, while the transmission of information after the devices
de surveillance et de sortie a lieu sur un canal. surveillance and exit takes place on a channel.
L'invention vise à augmenter la sécurité et la fia- The invention aims to increase safety and reliability
bilité d'un système à structure hiérarchique pour le trai- bility of a hierarchical system for processing
tement de l'information.information.
L'invention a pour objet de développer un disposi- The object of the invention is to develop a device
tif de commutation destiné à tolérer des erreurs simples et multiples dans différentes structures de calculateurs switching device intended to tolerate single and multiple errors in different computer structures
"m de n" d'un niveau et des erreurs multiples dans dif- "m of n" of a level and multiple errors in dif-
férents niveaux d'un système à structure hiérarchique pour le traitement de l'information, cependant que les erreurs different levels of a hierarchically structured information processing system, while errors
multiples qui ne sont pas tolérées peuvent être décelées. multiples that are not tolerated can be detected.
13 La transmission des données entre les différents niveaux 13 Data transmission between the different levels
est comprise dans la décision majoritaire. is included in the majority decision.
Cela est obtenu suivant l'invention par le fait This is obtained according to the invention by the fact
qu'à l'entrée de chaque unité de calculateurs, il est dis- at the entrance to each unit of computers, it is
posé une unité d'entrée et de sortie, composée d'un dispo- installed an input and output unit, consisting of a provision
sitif de décision "m de n" et de deux aiguillages, la sor- sitive decision "m of n" and two referrals, the output
tie unidirectionnelle du deuxième aiguillage étant reliée unidirectional tie of the second switch being connected
à l'entrée unidirectionnelle du premier aiguillage, cepen- at the unidirectional input of the first switch, however
dant qu'aux entrées de commande du premier et du deuxième aiguillage sont appliqués des signaux de commande d'un dant that to the control inputs of the first and second switch are applied control signals of a
calculateur subordonné et/ou d'un premier calculateur hié- subordinate calculator and / or a first hierarchical calculator
rarchiquement supérieur et que, dans le flux des données allant du calculateur supérieur au calculateur subordonné, rarchically superior and that, in the data flow going from the superior calculator to the subordinate calculator,
l'entrée et la sortie bidirectionnelles du premier aig:il- the bi-directional input and output of the first acute: il-
lage sont reliées au conducteur collecteur bidirectionnel lage are connected to the bidirectional collector conductor
du premier calculateur supérieur et que la sortie unidi- of the first upper computer and that the unidi-
rectionnelle du premier aiguillage est reliée à la première of the first switch is linked to the first
entrée du dispositif de décision "m de n", aux autres en- input of the decision device "m of n", to other
trées duquel les conducteurs collecteurs bidirectionnels of which the bidirectional collector conductors
des autres calculateurs supérieurs sont connectés, cepen- other upper computers are connected, however
dant que la sortie du dispositif de décision "m de n"' est reliée à l'entrée unidirectionnelle du deuxième aiguillage, as long as the output of the decision device "m of n" 'is connected to the unidirectional input of the second switch,
dont l'entrée et la sortie bidirectionnelles sont connec- whose bidirectional input and output are connected
tées au conducteur collecteur bidirectionnel d'un calcula- to the bidirectional collector conductor of a calculation
teur subordonné, alors que, dans le flux des données allant subordinate, while in the data flow going
du calculateur subordonné au calculateur supérieur, l'en- from the subordinate computer to the upper computer, the
trée et la sortie bidirectionnelles du premier aiguillage sont reliées au conducteur collecteur bidirectionnel du bidirectional input and output of the first switch are connected to the bidirectional collector conductor of the
premier calculateur subordonné et que la sortie unidirec- first subordinate computer and that the unidirectional output
tionnelle du premier aiguillage est reliée à la première tional of the first switch is connected to the first
entrée du dispositif de décision "m de n", aux autres en- input of the decision device "m of n", to the other en-
trées duquel sont connectés les conducteurs collecteurs bidirectionnels des autres calculateurs subordonnés et que la sortie du dispositif de décision "m de n" est reliée à l'entrée unidirectionnelle du deuxième aiguillage, dont l'entrée et la sortie bidirectionnelles sont raccordées au of which the bidirectional collector conductors of the other subordinate computers are connected and that the output of the decision device "m of n" is connected to the unidirectional input of the second switch, the bidirectional input and output of which are connected to the
conducteur directeur bidirectionnel d'un calculateur hié- bidirectional director conductor of a computer
rarchiquement supérieur.rarchically superior.
Dans un autre agencement de la solution conforme à In another arrangement of the solution according to
l'invention, le dispositif de décision 'm de nu est consti- the invention, the 'm naked decision device is made up of
tué soit par une mémoire fixe soit par un multiplexeur killed either by a fixed memory or by a multiplexer
soit par des zones logiques progra aables. either by programmable logic zones.
A condition qu'aux sorties des dispositifs de déci- Provided that at the outputs of the decision-making devices
sion "m de nu disposés directement sur les trois conducteurs collecteurs aucune information fausse ne soit émise si, suivant le programme, aucune introduction d'information sion "m of nude placed directly on the three collecting conductors no false information is emitted if, according to the program, no introduction of information
n'est nécessaire par lintermédiaire des conducteurs collec- is only necessary through the conductors collected
teurs redondants, le premier aiguillage peut être supprimé. redundant torers, the first switch can be deleted.
On expliquera l'invention plus en détail à l'aide The invention will be explained in more detail using
d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limi- of an embodiment given by way of nonlimited example
tatif et représenté au dessin annexé. tative and shown in the accompanying drawing.
La fig. 1 représente un schéma de principe des uni- Fig. 1 shows a block diagram of the uni-
tés d'entrée et de sortie pour les différents calculateurs. input and output tees for the various computers.
La fig. 2 représente un schéma de principe avec trois Fig. 2 shows a block diagram with three
calculateurs par unité.computers per unit.
L'installation d'automatisation est construite hié- The automation system is built hier-
rarchiquement. Aux calculateurs de zones 7.1.1 à 7.n.3. est attribuée une zone fermée de l'installation technologique, pendant que le calculateur pilote 5.1 à 5.3 délivre des instructions de commande, qui sont traitées d'une manière détaillée dans les calculateurs de zones 7.1.1 à 7.n.3 pour donner des signaux de commande destinés aux différents groupes technologiques. En sens inverse, des informations vont des groupes technologiques (signaux en retour) aux rarchically. To the zone computers 7.1.1 to 7.n.3. a closed zone of the technological installation is allocated, while the pilot computer 5.1 to 5.3 delivers control instructions, which are treated in detail in the zone computers 7.1.1 to 7.n.3 to give control signals intended for the various technological groups. In the opposite direction, information goes from technological groups (return signals) to
calculateurs de zones; elles y sont prises en compte pen- area calculators; they are taken into account therein
dant la suite du traitement du programme et elles sont during further processing of the program and they are
transmises le plus souvent sous forme comprimée aux calcu- most often transmitted in compressed form to calcu-
lateurs pilotes 5.1 à 5.3. Il est alors possible que des informations individuelles provenant du processus soient dirigées directement sur les calculateurs pilotes 5.1 à pilot readers 5.1 to 5.3. It is then possible that individual information coming from the process is directed directly to the pilot computers 5.1 to
5.3 sans passer par les calculateurs de zones 7.1.1 à 7.n.3. 5.3 without going through the zone computers 7.1.1 to 7.n.3.
Pour que la sécurité et la disponibilité soient renforcées, chaque calculateur est présent trois fois dans l'exemple donné. Ces trois calculateurs solidaires traitent chaque To improve safety and availability, each computer is present three times in the example given. These three solidarity calculators process each
fois les mimes algorithmes, les versions de programme pou- times the mime algorithms, the program versions for
vant étre traitées différemment et être aussi décalées dans le temps. Pour la liaison entre les différents niveaux de calculateurs il est prévu des conducteurs collecteurs bidirectionnels. Par l'intermédiaire de ces conducteurs collecteurs, qui sont composés de conducteurs d'adresses, before being treated differently and also being shifted in time. Bidirectional collector conductors are provided for the connection between the different levels of computers. Via these collector conductors, which are made up of address conductors,
de commandes et de données, la communication entre les uni- communication and data, the communication between the
tés à 3 calculateurs d'un niveau peut aussi s'établir. Dans Tees with 3 computers of one level can also be established. In
le cas d'une très haute densité de données sur les conduc- the case of a very high density of data on conduc-
tours collecteurs, le trafic entre les unités de calcula- collector towers, traffic between computing units
teurs d'un niveau peut se faire aussi par des liaisons séparées, qui sont raccordées par l'intermédiaire de canaux d'entrée et de sortie. L'harmonisation nécessaire des trois level can also be done by separate links, which are connected via input and output channels. The necessary harmonization of the three
calculateurs d'une unité entre eux est assurée par l'inter- computers of a unit between them is ensured by the inter-
médiaire des conducteurs collecteurs ou de conducteurs séparés, qui ne sont pas représentés sur la fig. 2 pour ne median of the collector conductors or separate conductors, which are not shown in FIG. 2 to not
pas l'encombrer. A la différence de la fig. 2 on peut pré- not clutter it. Unlike fig. 2 we can pre-
voir aussi plus d'une unité de calculateurs pilotes, ces see also more than one unit of pilot computers, these
unités travaillant alors également sur les conducteurs col- units then also work on the conductors col-
lecteurs de pilotage et de conduite, cependant que la com- driving and driving drives, however the com-
mande des conducteurs collecteurs (SELS) 6.5.1 à 6.7-n.3 ou les calculateurs eux-mêmes doivent coordonner l'ensemble demand from the collecting conductors (SELS) 6.5.1 to 6.7-n.3 or the computers themselves must coordinate all
du trafic des données entre tous les calculateurs raccor- of data traffic between all the computers connected
dés au conducteur collecteur correspondant. Les conduc- dice to the corresponding collector conductor. The conduc-
teurs collecteurs de conduite établissent, à l'intérieur de la hiérarchie, les liaisons entre les unités traitant Collectors of pipelines establish, within the hierarchy, the links between the units dealing
les informations et les unités de conduite et de visuali- information and control and visualization units
sation, qui sont composées par exemple d'écrans, de cla- sation, which are composed for example of screens, screens
viers, etc. et établissent la communication avec le per- viers, etc. and establish communication with the person
sonnel de conduite. A partir du niveau inférieur de la hié- driving staff. From the lower level of the hier-
rarchie, la liaison s'établit avec les éléments du proces- rarchy, the link is established with the elements of the process
sus par l'intermédiaire des conducteurs collecteurs de sor- known through output collector conductors
tie, cependant qu'à chaque zone technologique il est attri- tie, however that each technological zone is assigned
bué un triple système de conducteurs collecteurs de sortie misted a triple system of output collector conductors
travaillant indépendamment les uns des autres, par l'inter- working independently of each other, through
médiaire duquel les signaux de réglage du processus sont émis par les calculateurs de zones 7.1.1 à 7.n.3 et les medium from which the process control signals are issued by the zone computers 7.1.1 to 7.n.3 and the
signaux en retour de processus sont reçus. process feedback signals are received.
La liaison entre les conducteurs collecteurs et les The connection between the collector conductors and the
différents calculateurs se fait par l'intermédiaire d'uni- different computers is done through uni-
tés d'entrée et de sortie (unités E/S) 4.5.1.1 à 4.7.n.3.2, dont le principe est représenté sur la fig. 1. Dans ces input and output tees (I / O units) 4.5.1.1 to 4.7.n.3.2, the principle of which is shown in fig. 1. In these
unités, les signaux d'entrée pour le calculateur corres- units, the input signals for the corresponding computer
pondant sont formés par décision majoritaire à partir des laying are formed by majority decision from
informations des trois conducteurs collecteurs correspon- information from the three corresponding collector conductors
dants.dants.
L'utilisation de la majorité modulaire garantit qu'un dérangement n'influence qu'un secteur étroitement limité, de sorte qu'un signal mal émis est exclu au niveau récepteur du calculateur, c'est-à-dire qu'il est toléré des erreurs simples et multiples dans différentes structures "m de n" de calculateurs d'un niveau ainsi que des erreurs The use of the modular majority guarantees that a fault only influences a narrowly limited sector, so that a badly transmitted signal is excluded at the receiver level of the computer, that is to say that it is tolerated simple and multiple errors in different structures "m of n" of computers of a level as well as errors
multiples dans des niveaux différents. multiple in different levels.
Les erreurs multiples qui ne sont pas tolérées sont décelables. L'intervention des dispositifs de décision "m de n" assure une bonne localisation des erreurs. De plus, après une réparation, le réglage d'un calculateur est Multiple errors that are not tolerated are detectable. The intervention of the decision devices "m of n" ensures a good localization of the errors. In addition, after a repair, the setting of a computer is
possible par l'intermédiaire de ces dispositifs de déci- possible through these decision-making devices
sion "m de n" et des conducteurs collecteurs. sion "m de n" and the collector conductors.
Le traitement des programmes peut se faire d'une manière asynchrone dans un niveau de calculateur, pendant que la comparaison est exécutée de manière synchrone. Sur le schéma de principe de la fig. 1, pour permettre une division dans des liaisons unidirectionnelles, aussi bien l'élément de connexion bidirectionnelle allant vers les The processing of the programs can be done asynchronously in a computer level, while the comparison is executed synchronously. On the block diagram of fig. 1, to allow division into unidirectional links, both the bidirectional connection element going to the
calculateurs que celui allant vers les conducteurs collec- calculators than the one going to the collectors
teurs, qui relient toutes les unités E/S 4.5.1.1 à which connect all I / O units 4.5.1.1 to
4.7.n.3.2, passent par des aiguillages commandés 1, 3. 4.7.n.3.2, go through controlled switches 1, 3.
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