RU2785831C1

RU2785831C1 - Computing system

Info

Publication number: RU2785831C1
Application number: RU2021118606A
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Горшков; Дмитрий Игоревич Приходько; Алексей Викторович Мокряков
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2022-12-14

Abstract

FIELD: computer technology.

SUBSTANCE: invention relates to computer technology; it can be used in computing systems operating under unfavorable environmental conditions. The computing system containing a channel switch additionally includes an ionizing radiation sensor, a threshold device, a control circuit, a data input device, a computer with high bit depth, a computer with medium bit depth, and a computer with low bit depth.

EFFECT: increase in the reliability of a computing system during its operation under unfavorable environmental conditions, namely, under impact of ionizing radiation.

1 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в вычислительных системах, работающих в неблагоприятных условиях окружающей среды.The invention relates to computer technology and can be used in computing systems operating in adverse environmental conditions.

Уровень техникиState of the art

Из существующего уровня техники известна «Многопроцессорная вычислительная система» [патент RU2502126, C1, G06F 15/00, 20.12.2013], предназначенная для решения широкого класса задач с высокой реальной производительностью, отличающаяся тем, что содержит матрицу многопроцессорных модулей и блок интерфейса, при этом каждый модуль матрицы содержит взаимосвязанные между собой блок макропроцессоров, выполняющих крупные математические операции, блок мультиконтроллеров распределенной памяти, обеспечивающих скоростной обмен информацией между оперативной памятью и макропроцессорами и параллельно-конвейерную обработку информации, пространственный коммутатор, обеспечивающий с помощью четырех групп внешних двунаправленных выводов модулей прямые пространственные соединения между всеми компонентами системы, причем каждый вывод первой группы выводов каждого модуля соответствующей строки матрицы многопроцессорной системы соединен с соответствующим выводом второй группы выводов каждого последующего модуля этой же строки, каждый вывод третьей группы выводов каждого модуля соответствующего столбца матрицы многопроцессорной системы соединен с соответствующим выводом четвертой группы выводов последующего модуля того же столбца, каждый вывод этой же группы выводов первого модуля в каждом столбце матрицы многопроцессорной системы соединен с соответствующим выводом третьей группы выводов последнего модуля в каждом столбце матрицы многопроцессорной системы, выводы второй группы выводов всех модулей первого столбца матрицы многопроцессорной системы соединены соответственно с первыми информационными выводами устройства, вторые информационные выводы которого соединены соответственно с выводами первой группы выводов всех модулей последнего столбца многопроцессорной системы, внешние двунаправленные выводы каждого модуля матрицы, предназначенные для загрузки в модули программной и числовой информации и выгрузки результатов, соединены соответственно с первыми двунаправленными выводами блока интерфейса, вторые двунаправленные выводы которого соединены соответственно с третьими двунаправленными выводами устройства.From the existing level of technology known "Multiprocessor computing system" [patent RU2502126, C1, G06F 15/00, 12/20/2013], designed to solve a wide class of tasks with high real performance, characterized in that it contains a matrix of multiprocessor modules and an interface unit, with In this case, each matrix module contains interconnected block of macroprocessors that perform large mathematical operations, a block of distributed memory multicontrollers that provide high-speed information exchange between RAM and macroprocessors and parallel-pipeline processing of information, a spatial switch that provides, using four groups of external bidirectional module outputs, direct spatial connections between all components of the system, with each output of the first group of outputs of each module of the corresponding row of the matrix of the multiprocessor system connected to the corresponding output of the second group of outputs of each subsequent module For the same line, each output of the third group of outputs of each module of the corresponding column of the matrix of the multiprocessor system is connected to the corresponding output of the fourth group of outputs of the subsequent module of the same column, each output of the same group of outputs of the first module in each column of the matrix of the multiprocessor system is connected to the corresponding output of the third group pins of the last module in each column of the matrix of the multiprocessor system, the pins of the second group of pins of all modules of the first column of the matrix of the multiprocessor system are connected respectively to the first information pins of the device, the second information pins of which are connected respectively to the pins of the first group of pins of all modules of the last column of the multiprocessor system, external bidirectional pins of each matrix module, intended for loading into the modules of program and numerical information and unloading the results, are connected respectively to the first bidirectional outputs of the interface block ysa, the second bidirectional outputs of which are connected respectively to the third bidirectional outputs of the device.

Недостатком данного технического решения является низкая надежность при работе в неблагоприятных условиях окружающей среды. Это обусловлено отсутствием возможности смены архитектуры и изменения разрядности при изменении условий окружающей среды, что позволило бы снизить вероятность выходя вычислительной системы из строя.The disadvantage of this technical solution is the low reliability when operating in adverse environmental conditions. This is due to the lack of the possibility of changing the architecture and changing the bit depth when the environmental conditions change, which would reduce the likelihood of a computer system failing.

Наиболее близким к заявленному изобретению, является устройство, описанное в патенте «Вычислительная система» [патент RU2444053, С1, G06F 15/00, 27.02.2012]. В этом патенте описано устройство, характеризующееся следующими признаками:Closest to the claimed invention is the device described in the patent "Computer system" [patent RU2444053, C1, G06F 15/00, 27.02.2012]. This patent describes a device with the following features:

1. Вычислительная система, содержащая несколько (K) вычислительных модулей, несколько (М) модулей связи, системное запоминающее устройство и датчик времени, отличающаяся тем, что в ее состав введен системный модуль, синхронизирующий вход которого подключен к выходу датчика времени, у которого этот выход подключен также к синхронизирующему входу устройства контроля, входы которого подключены к выходам системного модуля, у которого эти выходы подключены также к входам переключателя каналов, входы-выходы которого являются магистральными и подключены к входам-выходам системного запоминающего устройства, датчика времени, вычислительных модулей и модулей связи, мультиплексные входы-выходы которых являются входами-выходами системы.1. A computing system containing several (K) computing modules, several (M) communication modules, a system storage device and a time sensor, characterized in that it includes a system module, the synchronizing input of which is connected to the output of the time sensor, in which this the output is also connected to the synchronizing input of the control device, the inputs of which are connected to the outputs of the system module, in which these outputs are also connected to the inputs of the channel switch, the inputs-outputs of which are trunk and connected to the inputs-outputs of the system storage device, time sensor, computing modules and communication modules, the multiplex inputs-outputs of which are the inputs-outputs of the system.

2. Вычислительная система по п. 1, отличающаяся тем, что системный модуль содержит три процессора со своими запоминающими устройствами и формирователь синхроимпульсов, выходы которого подключены к синхронизирующим входам процессоров, входы-выходы которых являются соответствующими входами-выходами модуля.2. The computing system according to claim 1, characterized in that the system module contains three processors with their own storage devices and a clock generator, the outputs of which are connected to the clock inputs of the processors, the inputs-outputs of which are the corresponding inputs-outputs of the module.

3. Вычислительная система по п. 1, отличающаяся тем, что вычислительный модуль содержит процессор, запоминающее устройство, блок связи с магистралью и формирователь синхроимпульсов, у которого первая группа выходов подключена к синхронизирующим входам процессора, вторая группа выходов подключена к синхронизирующим входам блока связи с магистралью, у которого входы-выходы являются входами-выходами модуля, а информационный выход объединен с выходом процессора и подключен ко входу запоминающего устройства, выход которого подключен к входам процессора и блока связи с магистралью, управляющий выход которого подключен ко входу формирователя синхроимпульсов.3. The computing system according to claim 1, characterized in that the computing module contains a processor, a memory device, a communication unit with a backbone and a clock generator, in which the first group of outputs is connected to the synchronizing inputs of the processor, the second group of outputs is connected to the synchronizing inputs of the communication unit with line, whose inputs-outputs are inputs-outputs of the module, and the information output is combined with the output of the processor and connected to the input of the storage device, the output of which is connected to the inputs of the processor and the communication unit with the line, the control output of which is connected to the input of the clock generator.

4. Вычислительная система по п. 1, отличающаяся тем, что модуль связи содержит процессор, запоминающее устройство, блок связи с магистралью, кодирующе-декодирующее устройство, приемно-передающее устройство и формирователь синхроимпульсов, у которого первая группа выходов подключена к синхронизирующим входам процессора, вторая группа выходов подключена к синхронизирующим входам блока связи с магистралью, у которого входы-выходы являются входами-выходами модуля, а информационный выход объединен с выходом процессора и подключен ко входу запоминающего устройства, выход которого подключен к входу блока связи с магистралью и входу процессора, информационный выход которого подключен к входу кодирующе-декодирующего устройства, выход которого подключен к информационному входу процессора, а информационный выход подключен к входу приемно-передающего устройства, у которого выход подключен к информационному входу кодирующе-декодирующего устройства, а мультиплексный вход-выход является входом-выходом модуля.4. The computing system according to claim 1, characterized in that the communication module contains a processor, a memory device, a communication unit with a backbone, an encoding-decoding device, a receiving-transmitting device and a clock generator, in which the first group of outputs is connected to the clock inputs of the processor, the second group of outputs is connected to the synchronizing inputs of the communication unit with the trunk, in which the inputs-outputs are the inputs-outputs of the module, and the information output is combined with the output of the processor and connected to the input of the storage device, the output of which is connected to the input of the communication unit with the trunk and the processor input, the information output of which is connected to the input of the encoder-decoder, the output of which is connected to the information input of the processor, and the information output is connected to the input of the receiving-transmitter device, the output of which is connected to the information input of the encoder-decoder, and the multiplex input-output is an input - exit m module.

5. Вычислительная система по п. 1, отличающаяся тем, что модуль системного запоминающего устройства содержит первый и второй накопители данных, формирователь синхроимпульсов, блок связи с магистралью, у которого входы-выходы являются входами-выходами модуля, а управляющий выход подключен к входу формирователя синхроимпульсов, выход которого подключен ко входу блока связи с магистралью.5. The computing system according to claim 1, characterized in that the system storage module contains the first and second data storage devices, a clock generator, a communication unit with a trunk, in which the inputs-outputs are the inputs-outputs of the module, and the control output is connected to the input of the shaper sync pulses, the output of which is connected to the input of the communication unit with the trunk.

6. Вычислительная система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство контроля содержит первый, второй и третий регистры контрольных кодов, выходы которых подключены к первым группам входов одноименных схем сравнения, выходы которых являются выходами устройства контроля, при этом вторая группа входов схем сравнения подключена к выходу счетчика контрольного интервала, стробирующий вход которого объединен со стробирующими входами схем сравнения и является сигнальным входом устройства контроля.6. The computing system according to claim 1, characterized in that the control device contains the first, second and third registers of control codes, the outputs of which are connected to the first groups of inputs of the comparison circuits of the same name, the outputs of which are the outputs of the control device, while the second group of inputs of the comparison circuits connected to the output of the control interval counter, the strobe input of which is combined with the strobe inputs of the comparison circuits and is the signal input of the control device.

7. Вычислительная система по п. 1, отличающаяся тем, что переключатель каналов содержит первую и вторую группы мультиплексоров, входы которых являются входами переключателя, управляющие входы подключены к выходам одноименных схем И, ИЛИ, НЕ, входы которых подключены к выходам триггеров, входы которых являются соответствующими входами переключателя, при этом входы-выходы мультиплексоров являются входами-выходами переключателя.7. The computing system according to claim 1, characterized in that the channel switch contains the first and second groups of multiplexers, the inputs of which are the inputs of the switch, the control inputs are connected to the outputs of the circuits of the same name AND, OR, NOT, the inputs of which are connected to the outputs of triggers, the inputs of which are the corresponding inputs of the switch, while the inputs-outputs of the multiplexers are the inputs-outputs of the switch.

8. Вычислительная система по п. 2, отличающаяся тем, что формирователь синхроимпульсов содержит задающий генератор, выход которого подключен к первому входу элемента И и синхронизирующему входу сдвигового регистра, выход которого подключен к входам первого дешифратора и входам второго дешифратора, выход которого подключен ко второму входу элемента И, а выходы первого дешифратора подключены к входам первой и второй групп триггеров-формирователей, выходы которых являются выходами формирователя синхроимпульсов, управляющий вход которого является одноименным входом первого дешифратора.8. The computing system according to claim 2, characterized in that the clock generator contains a master oscillator, the output of which is connected to the first input of the AND element and the synchronizing input of the shift register, the output of which is connected to the inputs of the first decoder and the inputs of the second decoder, the output of which is connected to the second the input of the AND element, and the outputs of the first decoder are connected to the inputs of the first and second groups of trigger-shapers, the outputs of which are the outputs of the clock generator, the control input of which is the input of the first decoder of the same name.

Недостатками данного технического решения является низкая надежность при работе в неблагоприятных условиях окружающей среды. Это обусловлено отсутствием возможности автоматической замены используемого вычислителя системы на более простой, что в котором используется меньшее число элементов и, как следствие, который характеризуется меньшей вероятностью выхода из строя. В известной системе повышенная надежность достигается за счет того, что в реальном темпе времени производится контрольное тестирование используемых процессоров со сравнением выданных результатов с контрольным заранее известным кодом и заменой неисправного процессора на исправный. Это, в свою очередь, не позволяет осуществлять замену вычислительных блоков (например, процессоров) не на основе фиксации неисправности, а путем прогнозирования.The disadvantages of this technical solution is the low reliability when operating in adverse environmental conditions. This is due to the lack of the ability to automatically replace the computer used in the system with a simpler one, which uses a smaller number of elements and, as a result, is characterized by a lower probability of failure. In the known system, increased reliability is achieved due to the fact that control testing of the processors used is carried out in real time, comparing the results with a pre-known control code and replacing the faulty processor with a serviceable one. This, in turn, does not allow replacing computing units (for example, processors) not on the basis of fixing a fault, but by predicting it.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Задачей изобретения является создание вычислительной системы, способной работать в неблагоприятных условиях окружающей среды, а именно, при воздействии мощного ионизирующего излучения (к такому излучению относят жесткое ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-, альфа-, бета- и нейтронное излучение, а также поток других микрочастиц).The objective of the invention is to create a computing system capable of operating under adverse environmental conditions, namely, when exposed to powerful ionizing radiation (such radiation includes hard ultraviolet, x-ray, gamma, alpha, beta and neutron radiation, as well as a stream of other microparticles ).

Техническим результатом изобретения является повышение надежности вычислительной системы и, как следствие, достоверности выполняемых вычислений, при ее работе в неблагоприятных условиях окружающей среды. Для этого в предлагаемой системе осуществляется прогнозирование возможности выхода используемого вычислителя из строя (вследствие воздействия окружающей среди) и упреждающей замены используемого вычислителя на другой, который обеспечивает меньшую точность вычислений, но является более надежным. При этом учитывается тот факт, что выход хотя бы одного элемента вычислителя (прежде всего, транзистора) из строя приводит к неустранимым ошибкам вычислений.The technical result of the invention is to increase the reliability of the computing system and, as a consequence, the reliability of the calculations performed, when it operates in adverse environmental conditions. To do this, the proposed system predicts the possibility of failure of the used calculator (due to environmental influences) and proactively replaces the used calculator with another one that provides less calculation accuracy, but is more reliable. This takes into account the fact that the failure of at least one element of the calculator (first of all, the transistor) leads to fatal calculation errors.

Технический результат достигается за счет того, что в вычислительную систему, содержащую переключатель каналов, отличающаяся тем, согласно изобретению, дополнительно введены датчик ионизирующего излучения, пороговое устройство, схема управления, устройство ввода данных, вычислитель с высокой разрядностью, вычислитель со средней разрядностью и вычислитель с низкой разрядностью, при этом выход датчика ионизирующего излучения соединен с первым входом порогового устройства, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами схемы управления, выход которой соединен с первым входом переключателя каналов, первый, второй и третий выходы устройства ввода данных через соответственно вычислитель с высокой разрядностью, вычислитель со средней разрядностью и вычислитель с низкой разрядностью соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым входами переключателя каналов, выход которого является выходом вычислительной системы, а вход устройства ввода данных, второй и третий входы порогового устройства являются соответственно первым, вторым и третьим входами вычислительной системы.The technical result is achieved due to the fact that in a computing system containing a channel switch, characterized in that, according to the invention, an ionizing radiation sensor, a threshold device, a control circuit, a data input device, a computer with a high capacity, a computer with an average capacity and a computer with low capacity, while the output of the ionizing radiation sensor is connected to the first input of the threshold device, the first and second outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the control circuit, the output of which is connected to the first input of the channel switch, the first, second and third outputs of the data input device through respectively, a calculator with a high capacity, a calculator with an average capacity and a calculator with a low capacity are connected respectively to the second, third and fourth inputs of the channel switch, the output of which is the output of the computing system, and the input of the data input device, the second the swarm and third inputs of the threshold device are respectively the first, second and third inputs of the computing system.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг. 1 - диаграмма оценки радиационной стойкости транзисторов; на фиг. 2 - структурная схема предлагаемой вычислительной системы.The essence of the invention is illustrated by drawings, which show: in Fig. 1 - diagram for assessing the radiation resistance of transistors; in fig. 2 is a block diagram of the proposed computing system.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Теоретические предпосылки. Главная идея, положенная в основу настоящего изобретения, состоит в «обмене» точности выполняемых вычислений, которая зависит от разрядности используемого вычислителя и результатов выполняемых вычислений, на надежность вычислительной системы, которая зависит как от условий окружающей среды, так и от количества отдельных радиоэлектронных элементов (прежде всего -транзисторов, а также диодов, конденсаторов, элементов индуктивности), используемых при выполнении вычислений.Theoretical background. The main idea underlying the present invention is to “exchange” the accuracy of the calculations performed, which depends on the bit depth of the calculator used and the results of the calculations performed, for the reliability of the computing system, which depends both on environmental conditions and on the number of individual radio-electronic elements ( first of all, transistors, as well as diodes, capacitors, inductors) used in calculations.

Для определения воздействия ионизирующего излучения на работоспособность транзисторов обратимся к работе [Павлов Е.П., Санникова И.Т. Основы проектирования электронных средств. Конспект лекций. - Издательство МарГТУ. - 341 с. (URL: https://booksee.org/book/630986, дата обращения 10.04.2021)], в которой сказано (с. 262, начало цитаты):To determine the impact of ionizing radiation on the performance of transistors, we turn to the work [Pavlov E.P., Sannikova I.T. Fundamentals of designing electronic means. Lecture notes. - Publishing house of MarGTU. - 341 p. (URL: https://booksee.org/book/630986, accessed 04/10/2021)], which says (p. 262, beginning of quote):

«Воздействие быстрых нейтронов вызывает нарушение кристаллической решетки материала (основной эффект) и ионизацию (вторичный эффект). Вследствие этого изменяются параметры полупроводниковых материалов - время жизни основных носителей (τ), удельная проводимость (π), скорость поверхностной рекомбинации дырок с электронами. Вследствие изменения вышеуказанных параметров уменьшается коэффициент усиления по току β₀(α₀), увеличивается обратный ток коллектора (I_к0), возрастают шумы транзистора. Изменение коэффициента усиления является необратимым, а изменения обратного тока могут быть обратимыми и необратимыми.“The impact of fast neutrons causes a violation of the crystal lattice of the material (the main effect) and ionization (secondary effect). As a result, the parameters of semiconductor materials change - the lifetime of the majority carriers (τ), specific conductivity (π), the rate of surface recombination of holes with electrons. Due to the change in the above parameters, the current gain β ₀ (α ₀ ) decreases, the reverse collector current (I _k0 ) increases, and the noise of the transistor increases. The gain change is irreversible, while the reverse current changes can be reversible or irreversible.

Протоны и электроны влияют на характеристики транзисторов так же, как и нейтронное облучение.Protons and electrons affect the characteristics of transistors in the same way as neutron irradiation.

Максимальный интегральный поток частиц Ф, который может выдерживать транзистор для заданного изменения параметра "B₀, определяется из соотношения:The maximum integral flux of particles Ф, which the transistor can withstand for a given change in the parameter "B ₀ , is determined from the relationship:

где f_a - граничная частота усиления по току в схеме с общей базой;where f _a is the cutoff frequency of the current amplification in the circuit with a common base;

β₀ - коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером (до начала облучения);β ₀ - current gain in the circuit with a common emitter (before irradiation);

β₀ ^об - коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером (после облучения);β ₀ ^about - current gain in the circuit with a common emitter (after irradiation);

k - постоянная, зависящая от типа транзистора (нейтр/с)/см². Значения коэффициента к приведены в следующей таблице:k is a constant depending on the type of transistor (neutr / s) / cm ² . The k coefficient values are given in the following table:

Как видно из этой таблицы, наибольшую радиационную стойкость имеют германиевые p-n-р транзисторы. Они при прочих равных условиях выдерживают поток быстрых нейтронов на 1 - 2 порядка больше, чем кремниевые.As can be seen from this table, germanium p-n-p transistors have the highest radiation resistance. They, other things being equal, withstand the flux of fast neutrons by 1 - 2 orders of magnitude more than silicon ones.

Ориентировочно для оценки радиационной стойкости можно пользоваться следующей диаграммой (см. фиг. 1).Approximately to assess the radiation resistance, you can use the following diagram (see Fig. 1).

Левые границы прямоугольников (на фиг. 1) соответствуют тем значениям потоков и доз, при которых становятся заметными необратимые изменения, а правые границы - значения потоков и доз, при которых характеристики транзисторов находятся на грани пригодности (в качестве критерия годности выбрано изменение коэффициента усиления β₀." (конец цитаты).The left borders of the rectangles (in Fig. 1) correspond to those values of flows and doses at which irreversible changes become noticeable, and the right borders correspond to the values of flows and doses at which the characteristics of transistors are on the verge of suitability (a change in the gain β _0. " (end quote).

Вышеприведенная диаграмма позволяет выработать следующие правила:The above diagram allows you to develop the following rules:

1. Когда накопленная доза по своему значению приближается к области, соответствующей необратимым изменениям (например, 10⁷для кремниевых транзисторов с тонкой базой), целесообразно осуществлять переход от использования высокоточного вычислителя к использованию вычислителя средней точности. Это обусловлено тем, что такой переход приводит к снижению вероятности осуществления ошибочных вычислений из-за отказа отдельного транзистора и, как следствие, выхода из строя всего вычислителя. Точность вычислений при этом снижается, но может оказаться приемлемой для решения определенных задач, причем дополнительную погрешность можно оценить заранее.1. When the accumulated dose in its value approaches the area corresponding to irreversible changes (for example, 10 ⁷ for silicon transistors with a thin base), it is advisable to switch from using a high-precision calculator to using a medium-precision calculator. This is due to the fact that such a transition leads to a decrease in the probability of erroneous calculations due to the failure of an individual transistor and, as a result, the failure of the entire calculator. In this case, the accuracy of calculations decreases, but it may turn out to be acceptable for solving certain problems, and the additional error can be estimated in advance.

2. Когда накопленная доза по своему значению приближается к области, соответствующей необратимым изменениям (например, 10⁸для кремниевых транзисторов с тонкой базой), целесообразно осуществлять переход от использования вычислителя средней точности к использованию вычислителя низкой точности (по тем же причинам, что и в п. 1). Точность вычислений при этом снижается, но может оказаться приемлемой для решения определенных задач, причем дополнительную погрешность можно оценить заранее. Такой подход позволяет осуществить прогнозирование возможности выхода используемого вычислителя из строя (вследствие воздействия окружающей среды) и упреждающей замены используемого вычислителя на другой, который обеспечивает меньшую точность вычислений, но является более надежным.2. When the accumulated dose in its value approaches the region corresponding to irreversible changes (for example, 10 ⁸ for silicon transistors with a thin base), it is advisable to switch from using a medium-precision calculator to using a low-precision calculator (for the same reasons as in item 1). In this case, the accuracy of calculations decreases, but it may turn out to be acceptable for solving certain problems, and the additional error can be estimated in advance. This approach makes it possible to predict the possibility of failure of the used computer (due to environmental influences) and proactively replace the used computer with another one that provides less calculation accuracy, but is more reliable.

Структурная схема предлагаемой вычислительной системы представлена на фиг. 2. Она содержит:The block diagram of the proposed computing system is shown in Fig. 2. It contains:

1 - переключатель каналов;1 - channel switch;

2 - датчик ионизирующего излучения;2 - ionizing radiation sensor;

3 - пороговое устройство;3 - threshold device;

4 - схема управления;4 - control scheme;

5 - устройство ввода данных;5 - data input device;

6 - вычислитель с высокой разрядностью (ВВР);6 - calculator with high capacity (HVR);

7 - вычислитель со средней разрядностью (ВСР);7 - computer with an average capacity (HRC);

8 - вычислитель с низкой разрядностью (ВНР).8 - calculator with a low bit depth (VNR).

При этом выход датчика 2 ионизирующего излучения соединен с первым входом порогового устройства 3, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами схемы 4 управления, выход которой соединен с первым входом переключателя 1 каналов, первый, второй и третий выходы устройства 5 ввода данных через соответственно вычислитель 6 с высокой разрядностью, вычислитель 7 со средней разрядностью и вычислитель 8 с низкой разрядностью соединены соответственно со вторым, третьим и четвертым входами переключателя 1 каналов, выход которого является выходом вычислительной системы, а вход устройства ввода данных, второй и третий входы порогового устройства 2 являются соответственно первым, вторым и третьим входами вычислительной системы.At the same time, the output of the ionizing radiation sensor 2 is connected to the first input of the threshold device 3, the first and second outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the control circuit 4, the output of which is connected to the first input of the channel switch 1, the first, second and third outputs of the input device 5 data through a calculator 6 with a high capacity, a calculator 7 with an average capacity and a calculator 8 with a low capacity, respectively, are connected to the second, third and fourth inputs of the channel switch 1, respectively, the output of which is the output of the computing system, and the input of the data input device, the second and third inputs threshold device 2 are respectively the first, second and third inputs of the computing system.

Описание функционирования. Работает предлагаемая вычислительная система следующим образом.Description of operation. The proposed computing system works as follows.

Датчик 2 ионизирующего излучения испытывает неблагоприятное воздействие, которое, как можно условно считать, поступает на его вход. Он осуществляет измерение показателя этого воздействия в виде дозы (облучения) и вырабатывает выходной сигнал U_ии, который с выхода датчика ионизирующего излучения поступает на первый вход порогового устройства 3. На второй и третий входы порогового устройства 3 при этом подаются пороговые сигналы U_пор1 и U_пор2, соответственно, причем выполняется неравенствоThe ionizing radiation sensor 2 experiences an adverse effect, which, as can be conditionally considered, enters its input. It measures the indicator of this effect in the form of a dose (irradiation) and generates an output signal U _u , which is fed from the output of the ionizing radiation sensor to the first input of the threshold device 3. At the same time, the threshold signals U _por1 and U _por2 , respectively, and the inequality

В зависимости от соотношения между U_ии, U_пор1 и U_пор2 на возможны следующие ситуации:Depending on the ratio between U u , U _por1 and U _por2 , the following situations _are possible:

A. Если уровень сигнала U_ии оказывается ниже U_пор1, т.е. U_ии<U_пор1, на выходы порогового устройства 3 сигнал не подается, что свидетельствует о том, что в предлагаемой вычислительной системе должен использоваться вычислитель с высокой разрядностью (например, 64).A. If the signal level U ii is below U _por1 _, i.e. U _{u <U pore1} _, the outputs of the threshold device 3 signal is not applied, which indicates that the proposed computing system should be used calculator with a high capacity (for example, 64).

B. Если уровень сигнала U_ии оказывается выше U_пор1, но ниже U_пор2, т.е. выполняется соотношение U_пор1<U_ии<U_пор2, с первого выхода порогового устройства 3 на первый вход схемы 4 управления подается управляющий сигнал U_упр1, свидетельствующий о том, что необходимо перейти от использования вычислителя с высокой разрядностью к использованию вычислителя со средней разрядностью (например, 32).B. If the signal level U _{ii is higher than U por1} _, but lower than U _por2 , i.e. the ratio is U _thr1 <U _{u <U thr2} _, from the first output of the threshold device 3 to the first input of the control circuit 4 the control signal U controll is _applied , indicating that it is necessary to switch from using a calculator with a high capacity to using a computer with an average capacity (for example , 32).

C. Если уровень сигнала U_ии оказывается выше U_пор2, т.е. выполняется соотношение U_пор2<U_ии, со второго выхода порогового устройства 3 на второй вход схемы 4 управления подается управляющий сигнал U_пор2, свидетельствующий о том, что необходимо перейти от использования вычислителя со средней разрядностью к использованию вычислителя с низкой разрядностью (например, 16).C. If the signal level U _{ii is higher than U por2} _, i.e. the ratio U _por2 <U _ii is fulfilled, from the second output of the threshold device 3 to the second input of the control circuit 4 the control signal U _por2 is supplied, indicating that it is necessary to switch from using a calculator with an average capacity to using a calculator with a low capacity (for example, 16) .

В свою очередь, схема 4 управления вырабатывает команду для подключения к выходу предлагаемой системы того или иного вычислителя, которая подается на первый вход переключателя 1 каналов: в вышеописанной ситуации А – это вычислитель с высокой разрядностью, в ситуации В - вычислитель со средней разрядностью, и в ситуации С -вычислитель с низкой разрядностью.In turn, the control circuit 4 generates a command for connecting to the output of the proposed system of one or another calculator, which is fed to the first input of the channel switch 1: in the above situation, A is a calculator with a high capacity, in situation B, a calculator with an average capacity, and in situation C, a calculator with a low capacity.

Данные, подлежащие вычислениям или обработке в предлагаемой вычислительной системе, подаются на ее первый вход, который представляет собой вход устройства 5 ввода данных. Устройство ввода данных 5 направляет указанные данные на входы соответственно вычислителя 6 с высокой разрядностью, вычислителя 7 со средней разрядностью и вычислителя 8 с низкой разрядностью, которые соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами устройства 5 ввода данных.The data to be calculated or processed in the proposed computing system is fed to its first input, which is the input of the data input device 5 . The data input device 5 sends said data to the inputs of the high capacity calculator 6, the medium capacity calculator 7 and the low capacity calculator 8, respectively, which are connected respectively to the first, second and third outputs of the data input device 5.

Результаты вычислений в виде выходных данных поступают от вычислителей с высокой разрядностью, со средней разрядностью и с низкой разрядностью соответственно на второй, третий и четвертый входы переключателя 1 каналов. Получив команду от схемы 4 управления, переключатель 1 каналов направляет на свой выход (являющийся выходом предлагаемой вычислительной системы) данные от вычислителя 6 с высокой разрядностью в вышеописанной ситуации А, от вычислителя 7 со средней разрядностью - в ситуации В, и от вычислителя 8 с низкой разрядностью - в ситуации С.The calculation results in the form of output data come from calculators with high capacity, medium capacity and low capacity, respectively, to the second, third and fourth inputs of the channel switch 1. Having received a command from the control circuit 4, the channel switch 1 sends to its output (which is the output of the proposed computing system) data from the calculator 6 with a high bit depth in the above situation A, from the calculator 7 with an average bit depth - in situation B, and from the calculator 8 with a low bit depth - in situation C.

Таким образом достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении надежности вычислительной системы и, как следствие, достоверности выполняемых вычислений, при ее работе в неблагоприятных условиях окружающей среды. Это достигается тем, что в предлагаемой системе осуществляется прогнозирование возможности выхода используемого вычислителя из строя (вследствие воздействия окружающей среды) и упреждающей замены используемого вычислителя на другой, который обеспечивает меньшую разрядность вычислений, но является более надежным.Thus, the required technical result is achieved, which consists in increasing the reliability of the computing system and, as a result, the reliability of the calculations performed, when it operates in adverse environmental conditions. This is achieved by the fact that the proposed system predicts the possibility of the failure of the used calculator (due to environmental influences) and proactively replaces the used calculator with another one that provides a lower computing capacity, but is more reliable.

Claims

A computing system containing a channel switch, characterized in that it additionally includes an ionizing radiation sensor, a threshold device, a control circuit, a data input device, a calculator with a high capacity, a calculator with an average capacity and a calculator with a low capacity, while the output of the ionizing radiation sensor connected to the first input of the threshold device, the first and second outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the control circuit, the output of which is connected to the first input of the channel switch, the first, second and third outputs of the data input device through, respectively, a calculator with a high capacity, a calculator with an average capacity and a calculator with a low capacity are connected respectively to the second, third and fourth inputs of the channel switch, the output of which is the output of the computing system, and the input of the data input device, the second and third inputs of the threshold device are, respectively, the first, second and third inputs of the computer system.