SU1156274A1 - Трехканальна резервированна вычислительна система - Google Patents

Abstract

ТРЕХКАНАЛЪНАЯ РЕЗЕРВИРОВАННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержаща  в каждом канале внешнее устройство и вычислительное устройство, обменные входы-выходы которого соединены с обменньми входами-выходами вычислительных устройств двух других каналов, устройство дл  диагностического контрол , содержащее два блока сравнени , два мажоритарных элемента, четыре блока анализа , регистр номера канала, четыре элемента И, три элемента ИЛИ и контрольный регистр, последовательный выход которого соединен со входом дл  последовательной передачи информации вычислительного устройства, выходы первого и второго разр дов через первый элемент ИЛИ - с первым входом второго элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого разр дов через третий элемент РШИ - со вторыми входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом прерьшани  вычислительного устройства , входы контрольного регистра подключены к выходам элементов И соответственно, первые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков анализа, подк,таоченньгх первыми входами к первому и второму выходам регистра номера канала, вторьми входами - к выходш первого и второго блоков сравнени , первые входы которых соединены соответственно с перBbw входом первого и второго мажоритарных элементов, с информационным выходом вычислительного устройства , и выходом внешнего устройства соответственно в своем канале, вторые и третьи входы первого мажори (Л С тарного элемента соединены с информационными выходами вычислительных устройств двух других каналов, а вторые и третьи входы второго мажоритарного элемента соединены с выходами внешних устройств двух других каналов, третьи входы блока анализа подключены к первым выводам св зи с другими каналами, а вторые выходы блока анализа - к вторым выводам св зи с другими каналами,о тличающа с  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет дополнительного обеспечени  работы устройства дополнительно в двух реж мах, в устройство дл  ди гност 1ческого контрол  каждого канала виедены четыре мультиплексора, четвертый элеi- ieHT ИЛИ и два элемента НЕ, входы которых соединены с выходом первого и третьего элементов ILT1I соответственно , вькод первого элемента НЕ

Description

соединен с вторьми входами первого и второго элементов И, выход второго элемента НЕ - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, входы четвертого элемента ИЛИ подключены к управл ющим выходам вычислительного устройства и к управл ющим входам первого и второго мультиплексоров, а выход - к управл ющим входам третьего и четвертого мультиплексоров, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго блоков сравнени  соответственно с входом внешнего устройств и с первым входом вычислительного устройства, информационные входы первого и второго мультиплексоров подключены к информационным входам соответственно первого и второго мажоритарных элементов, а выходы - соответственно к вторым входам третьего и четвертого мультиплексоров , третьи входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго мультиплексоров .

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при проектировании высоконадежных и высокопроизводительных вычислительных систем и систем диаг ностики.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей системы за счет дополнительного введени  дуплексного режима работы с резервом в виде третьего канала и режима повьпвенной производительности, когда все три канала работают независимо один от другого, каждый по своей программе,

На чертеже приведена блок-схема трехканальной резервированной вычислительной системы.

Система содержит вычислительные устройства 1 (выполненные, например , по 3, которое описывает микропрограммный процессор, содержащий ПЗУ команд операционной системы , операционный блок, ОЗУ дл  хранени  программ пользователей,ПЗУ дл  хранени  микрокоманд и блок микропрограммного управлени ),св занные ме ду собой обменными входамвыходами , внешние устройства 2 (в качестве внешних устройств-можно использовать любые удовлетвор ющие по своим параметрам устройства дл  сопр жени  и обмена информацией между процессором и устройствами ввода-«1даода информации, в частноети , например, выполненное по Г , входа которых соединены с информационными входами устройств 3 диагностического контрол , каждое из которых содержит первый и второй мажоритарные элементы 4, входы которых соединены с информационными входами устройства 3 и входами первых и вторых мультиплексоров 5, управл ющие входы которых соединены с управл ющими входами устройства 3 и входами элемента ИЛИ 6, выход которого соединен с управл ющими входами третьего и четвертого мультиплексоров 7, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих блоков 8 сравнени  и первым и вторым выходом устройства соответственно , выходы блоков 8 соединены с управл ющими входами соответствую щиХ блоков 9 анализа, а входы с соответствующими выходами регистра 10 номера канала, причем каждый блок 9 анализа содержит последовательно соединенные элементы И 11 и элемент ИЛИ 12, выходы которых через элементы И 13 соединены с соответствующими входами контрольного регистра 14, выходы которого соединены с входами соответствующих элементов ИЛИ 15, выходы которых соединены через соответствующие элементы НЕ 16 с вторыми входами элементов И 13 и с входами элемента ИЛИ 17, выход которого соединен с выходом прерьшани  устройства,информационные входы 18-20, св занные с соответствующими вычислительными устройствами 1, первьй выход 21, выход 22 дл  последовательной передачи информации, выход 23 прерывани 3 информационные входы 24-26, св зан ные с соответствующими внешними устройстйами, второй выход 27, выход 28 и вход 29 св зи, управл ющие входы 30, Функциональное назначение входо 18-20 и выхода 27 состоит в переда от вычислительного к внешнему устройству информации через мультиплексоры либо через мажоритарный элемент и мультиплексор и восстановление ее в случае искажени  в одном канале с помощью мажоритарного элемента. Аналогично и функциональное назначение входов 24-26 и выхода 21, с той лишь разницей, что информаци  передаетс  от внешнего устройства к вычислительному устройству. По выходам св зи 27 и 28 в каждое устройство диагностического контрол  блоков 9 анализа поступает информаци  о состо нии (исправности или неисравности) каналов системы, что позвол ет однозначно фиксировать номер неисправного канала во всех каналах системы при работе в режиме трехканального резервировани  и фиксировать неисправность одного из каналов при работе в дуплексном режиме , -По управл юп(им входам 30 в устройство диагностического контро л  каждого канала на управл ющие входы мультиплексоров поступает двухразр дный код задани  режима работы системы, соответствующий одному из трех выполн емых режимов Функциональное назначение св зе между вычислительными устройствами 1 состоит в обеспечении возможност восстановлени  сбившегос  вычислител  по информации из исправного канала и изменени  структуры системы . Вычислительна  система работает в трех режимах: в режиме трехканал ного резервировани , когда все три канала работают синхронно и параллельно по одной общей программе , в дуплексном режиме, при этом любы два канала работают параллельно и синхронно, а третий канал представ л ет резерв, позвол ющий сохранить дуплексный режим при реконфигурации системы из-за отказа одного из каналов; в режиме повьпиенной производительности , когда все три канала 744 работают независимо один от другого, каждый по своей программе. Режимы работы системы задаютс  установлением на двухразр дных выходах задани  режима вычислительных устройств соответствующего кода. Трехканальному режиму работы соответствует код - 00, дуплексному 01 и 10 и независимому режиму код - 11. Рассматривают работу системы во всех трех режимах. В исходном состо нии все контрольные регистры 14 установлены в нулевое состо ние, а в регистры Ю номера канала записаны соответствую1цие коды. В режиме трехканального резервировани  система работает аналогично известной. Информаци , выдаваема  вычислительными устройствами 1 (внешними устройствами 2), поступает на мажоритарные элементы 4. Код 00, поступающий с выходом задани  режима вычислительных устройств 1 на управл ющие входы первых и вторых мультиплексоров 5, блокирует выдачу информации с их выходов, а ноль на выходе элемента ИЛИ 6 подаетс  на управл ющие входы третьих и четвертых мультиплексоров 7 и обеспечивает тем самым прохождение информации с выходов мажоритарных элементов 4 на входы соответствующих внешних (вычислительных) устройств и блоков 8 сравнени , где она сравниваетс  с информацией, поступающей из вычислительного (внешнего) устройства данного канала. При несравнении сигналы с блоков 8 со всех устройств 3 поступают на входы соответствующих блоков 9 анализа. Код номера канала из регистра 10 через соответствующие открытые элементы И 11 и элементы I-LTM 12 в неисправном канале и через соответствующие элементы HJIli 12 в исправных каналах поступает на входы соответствующих элементов И 13. Через открытые элементы И 13 код номера отказавшего канала вычисительного устройства 1 (внешнего строргства 2) записываетс  в соотетствующие разр ды регистров 14 сех каналов. Причем записанный ервым по времени код вычислителього устройства (внешнего устройства ) сигналом с соответствующего элемента ИЛИ 15, инвертированного соответствующим элементом НЕ 16, блокирует запись кодов внешнего (вычислительного) устройства, запреща  прохождение сигналов с блоков 9 через соответствующие элементы И 13. Это позвол ет определить первьй по времени блок системы, вьдавший искаженную информацию, что улучшает контролепригодность системы.

Сигналы с выходов элементов Ш1И 15 объедин ютс  на элементы ИЛИ 17 и поступают на вход прерывани  вычислительного устройства,сигнализиру  о наличии в системе несравнени . По этому сигналу вычислительное устройство 1 запрашивает регистр 14 н по контрольному выводу считывае его содержимое. Это позвол ет в самой системе иметь оперативную информацию о ее состо нии, а значит принимать меры дл  восстановлени  отказавшего блока системы или изменени  структуры системы путем задани  соответствующего режима работы.После считывани  устройства 3 устанавливаютс  в исходное состо ние.

Рассматривают работу вычислитель ной системы в дуплексном режиме.

В дуплексную систему можно объедин ть любые два канала из имеющихс  трех. Допустим дл  опреде::енности , что первый и второй канал объединены в дуплексную систему а третий канал находитс  в резерве. Сигналы управлени  с выходов задани  режима вычислительного устройства первого канала, поступа  на входы мультиплексоров 5 и 7, обеспечивают прохождение информации с выходов вычислительных устройств 1 (внешних устройств 2) второго канала на входы внешних устройств 2 (вычислительных устройств 1) и блоки 8 сравнени  первого канала. Аналогично сигналы управлени  с выходо задани  режима вычислительного устройства 1 второго канала обеспечивают прохождение информации с выходов вычислительных устройств (внешних устройств) первого канала на входы внешних устройств (вычислительных устройств) и блоки 8 срав нени  второго канала.

Таким образом,вычислительное устройство 1 первого канала обмениваетс  информацией с внешним устройством второго канала, а вычислительное устройство 1 второго канала - с внешним устройством 2 первого канала. Первые блоки 8 сравнени  обоих каналов сравнивают информацию, поступающую с информационньк выходов вычислительных устройств первого и второго каналов а вторые блоки 8 обоих каналов - информацию , поступающую с выходов внешних устройств первого и второго каналов. При несравнении в соответствующих разр дах контрольного регистра 14 всех трех каналов запишетс  код, равный логической сумме номеров несравнившихс  каналов. Дальнейша  обработка прерьгоани  аналогична описанной дл  трехканальной системы.

В режиме повышенной производительности вычислительна  система функционирует следующим образом.

Код задани  режима, поступающий в каждом канале на управл ющие входы мультиплексоров 5 и через элемент ИЛИ 6 - на управл юпр1е входы мультиплексоров 7, обеспечивает подключение информационного выхода вычислительного устройства 1 (внешнего устройства 2) своего канала ко входу внешнего устройства 2 (вычислительного устройства 1) этого же канала.

Таким образом, все три канала работают параллельно и независимо друг от друга. Независимость работы каналов обеспечиваетс  тем, что на оба входа блоков 8 сравнени  в каждом канале подаетс  информаци  с вычислительного (внешнего) устройства только данного канала, что не приводит к по влению сигнала несравнени  на выходах блоков 8 сравнени  с последующим прерыванием работы системы.

Введение в устройства диагностического контрол  каждого канала трехканальной резервированной вычислительной системы четырех мультиплексоров и элемента ИЛИ позвол ет проводить коммутацию информационных входов устройств диагностики и выходов мажоритарных элементов, что обеспечивает гибкую реконфигурацию системы и возможность функционирова7 11562748

ни  вычислительной системы, кромеобща  производительность системы трехканального,   двух режимах:возрастает в три раза. дуплексном режиме и п реж1гме повы-Все это расшир ет область примешенной производительности, при кото-F eни  и функциональные возможности ром производитс  динамический разменj системы при решении различных вьгчиснадежности на производительность илительных задач.

Claims (1)

1. ТРЕХКАНАЛЬНАЯ РЕЗЕРВИРОВАННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА, содержащая в каждом канале внешнее устройство и вычислительное устройство, обменные входы-выходы которого соединены с обменными входами-выходами вычислительных устройств двух других каналов, устройство для диагностического контроля, содержащее два блока сравнения, два мажоритарных элемента, четыре блока анализа, регистр номера канала, четыре элемента И, три элемента ИЛИ и контрольный регистр, последовательный выход которого соединен со входом для последовательной передачи информации вычислительного устройства, выходы первого и второго разрядов через первый элемент ИЛИ - с первым входом второго элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого разрядов через третий элемент ИЛИ - со вторыми входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом прерывания вычислительного устройства, входы контрольного регистра подключены к выходам элементов И соответственно, первые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков анализа, подключенных первыми входами к первому и второму выходам регистра номера канала, вторьми входами - к выходам первого и второго блоков сравнения, первые входы которых соединены соответственно с первым входом первого и второго мажоритарных элементов, с информационным выходом вычислительного устройства, и выходом внешнего устройства соответственно в своем канале, вторые и третьи входы первого мажоритарного элемента соединены с информационными выходами вычислительных устройств двух других каналов, а вторые и третьи входы второго мажоритарного элемента соединены с выходами внешних устройств двух других каналов, третьи входы блока анализа подключены к первым выводам связи с другими каналами, а вторые выходы блока анализа - к вторым выводам связи с другими каналами,о тличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного обеспечения работы устройства дополнительно в двух режимах, в устройство для диагностического контроля каждого канала введены четыре мультиплексора, четвертый элемент ИЛИ и два элемента НЕ, входы которых соединены с выходом первого и третьего элементов ИЛИ соответственно, выход первого элемента НЕ

   SU. .1J56274 ственно с входом внешнего устройства, и с первым входом вычислительного устройства, информационные входы

   1 156274 соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выход второго элемента НЕ - с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, входы четвертого элемента ИЛИ подключены к управляющим выходам вычислительного устройства и к управляющим входам первого и второго мультиплексоров, а выход - к управляющим входам третьего и четвертого мультиплексоров, выходы которых соединены с вторыми входами первого и второго блоков сравнения соответпервого и второго мультиплексоров подключены к информационным входам соответственно первого и второго мажоритарных элементов, а выходы - соответственно к вторым входам третьего и четвертого мультиплексоров, третьи входы ключены к выходам первого и второго которых подсоответственно мультиплексо1