SU1256028A1 - Устройство дл контрол резервированной системы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в качестве устройства дл  контрол  и прерывани  многоканальной- мажоритарно-резервированной системы . Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности функционировани  устройства и расширени  области его применени . Устройство дл  контрол  резервированной системы содержит лок контрол  временных интервалов, блок контрол  питани , регистр задани  режима, регистр диагностики, триггер прерывани , триггер отказа, мажоритарный элемент, мультиплексор, элементы И, ИЛИ, одновибратор. Данное устройство позвол ет формировать сигналы прерывани  с учетом информации о прерывани х,а также состо ни  соседних каналов, обнаруживать и сохран ть информацию об отказах соседних каналов, вызванных отклонением от нормы питающего напр жени , выдачей сигналов в неустановленные моменты времени, а также зависанием сосед- них каналов, использовать устройство во всех допустимых режимах функционировани  мажоритарно-резервированной вычислительной системы: независимом, селективном и мажоритарном. 4 ил. (Л tc ел в5 о ю 00

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть исполь- , эовано в качестве устройства дл  контрол  и прерывани  многоканальной мажоритарно-резервированной системы.

Достоверность информации, т.е. вег ро тность истинности результата, вьзда- ваемого с выхода известного устройства, определ етс -отсутствием отказов в самом устройстве по формуле

D.

и может быть оценена (1)

V Р

-п 1 2 где Р - веро тность отсутстви  отказов в аппаратуре устройства Р - веро тность того, что на вход устройства поступает веро тньш сигнал запроса пре рьтани .

Б свою очередь величина Р зависит от веро тности Р. отсутстви  отказа из-за отклонений от нормы напр жени  питани , а также от веро тности Р, отсутстви  зависани  входного сигнала и веро тности отсутстви  вьщачи сигнала в неустановленный момент времени, поэтому значение Pj может быть оценено по формуле

Р,Р., Р, Р„- (2) С учетом формулы (2) выражение (1) может преобразовано к следующему виду

DH

Р,

21

Р . Р

(3)

Введение в выражение (2) сомножител , определ емого надежностью системы питани , обусловлено существенным вли нием на достоверность функционировани  современных БИС и СБИС отклонений от заданных номиналов питающих напр жений.

Кроме того, при отказе соседних каналов сигналы прерывани  могут формироватьс  в непредусмотренные моменты времени либо подаватьс  посто нно начина  с некоторого момента времени в одном из каналов. Это приводит к рэссинхронизации работы каналов.и, как следствие, к выходу из стро  всей мажоритарно-резервированной системы .

Цель изобретени  - повышение достоверности функционировани  устройства и расширени  области его применени .

Предлагаемое устройство позвол ет: формировать сигналы прерывани  с учетом информации о прерывани х, а также состо ни  соседних каналовi обнаруживать и сохран ть информацию

5

0

5

0

5

0

5

об отказах соседних каналов, вызванных отклонением от нормы питающего напр жени , выдачей сигналов в He- установленные моменты времени, а также зависанием соседних каналов использовать устройство во всех допустимых режимах функционировани  мажоритарно-резервированной вычислительной системы: независимом, селективном и мажоритарном.

Введение блока контрол  питани  и обусловленных им св зей позвол ет исключить вли ние на формирование сигналов в предлагаемом устройстве ложных сигналов прерывани  -от сосед - нйх каналов, выдаваемых из-за отклонени  питающего напр жени .от нормы. Тем самым достигаетс  повышение достоверности выдаваемой устройством информации .

Введение триггера прерывани  позво- л ет формировать сигнал подтверждени  прерывани  от данного устройства на входы соответствующего первого (второго ) разр дов первой группы информационных входов соседних каналов, которые далее поступают на соответствующие входы мажоритарных элементов этих каналов. Это дает возможность формировать сигналы прерывани  в каналах с учетом состо ни  соседних каналов .

Введение мажоритарного элемента позвол ет обеспечить функционирование устройства в составе мажоритарно-резервированной системы и тем самым расширить область его применени  и повысить достоверность выдаваемой им информации.

Введение мультиплексора обеспечивает возможность функционировани  устройства на всех допустимых дл  мажоритарно-резервированной системы режимах: независимом, селективном и мажоритарном.

Поскольку совокупность конструктивных признаков данного устройства обеспечивает исключение вли ни  на функционирование устройства факторов,, определ емых выражением (1), то достоверность функционировани  данного устройства можно считать равной

Dn 1-(4Г

На фиг. 1-3 приведены функциональные схемы устройства, блока контрол  временных интервалов и блока контрол  питани  соответственно , на фиг. 4 временные диаграммы функционированил устройства.

Устройство (фиг.1) содержит блок

1контрол  временных интервалов, бло

2контрол  питани , регистр 3 зада- )ни  режима, регистр 4 диагностики,

триггер 5 прерывани , триггер 6 отказа , мажоритарный элемент 7, мультиплексор 8, первый 9,и второй 10 элементы И, первый 11 и второй 12 эле- менты ИЛИ, одновибратор 13, группу 14 информационных входов, группу 15 управл ющих.входов, группу 16 информационных входов, второй 17 и первый 18 управл ющие выходы устройства, группу 19 информационных выходов устройства , выходы 20.1 и 20.2 ненормы блока 1, первый 21.1 и второй 21.2 выходы нормы блока 2, первый 22.1 и второй 22.2 выходы ненормы блока 2, группу 23 выходов регистра 3.

Блок 1 контрол  временных интервалов (фиг.2) содержит первый 24 и второй 25 триггеры, первый 26 и второй 27 элементы И и элемент ИЛИ 28.

Блок 2 контрол  питани  (фиг.З) содержит первый 29 и второй 30 компараторы , первый 31 и второй 32 элементы НЕ.

Устройство предназначено дл  ис- пользовани  в качестве блока формировани  сигналов прерывани  и сигналов отказов соседних каналов в мажоритарно-резервированной многоканальной , например трехканальной вычисли- тельной системе,построенной на базе известного микропроцессора К580ИК1 или INTEL 8080. При этом предполагаетс  использование предлагаемого устройства Б каждом из каналов системы, Данное устройство, также как и мажоритарно-резервированна  система в целом , может функционировать в трех режимах: режиме независимого функционировани , режиме селективного обраще- ки , режиме трехканального мажорити ровани .

Мажоритарный режим предназначен дл  синхронной работы всех каналов с мажоритированием сигналов в каждом канале.

Селективный режим предназначен дл  работы вычислительной системы с внешними устройствами, не допускающими аппаратного мажоритировани  их информации , например АЦПУ, либо элементами , используемыми в системе в единственном экземпл ре. В этом ре

s

10 15 20

25

зо ,, д е

0

5

жиме организуетс  обмен информацией и сигналами, например прерываний или ответов устройств, между процессорами трех каналов и любым программно- доступным элементом заданного канала. При осуществлении взаимодействи  с устройствами, не допускающими аппаратное мажоритирование принимаемых с них сигналов, либо при нецелесообразности последнего селективный режим позвол ет организовать программное мажоритирование после последовательного опроса одноименных устройств, например регистров 4 диагностики, во всех каналах. Кроме того, селек- тивный режим позвол ет повысить разрешающую способность системы контрол  и диагностики каналов.

Независимый режим работы предназначен дл  организации итеративной обработки или дл  распараллеливани  . обработки в каналах. В этом режиме предлагаемое устройство в каждом из каналов работает независимо от соседних каналов.

Б первых.двух режимах устройство обеспечивает обработку запросов прерываний в каждом канале синхронно трем  процессорами (элементами обработки ) .

В независимом режиме работа-каналов несинхронизирована. Каждое устройство обеспечивает обработку запроса прерывани  только соответствующего канала, но при этом осуществл ет контроль правильности выдачи сигналов прерываний соседними каналами и формирование соответствующей диагностической информации.

В каждом из предусмотренных режимов функционировани  устройство обеспечивает защиту соответствующего канала от ошибочных сигналов прерывани , поступающих от соседних каналов.

Кроме того, данное устройство может быть использовано дл  соответствующей обработки не сигналов прерывани , а например, сигналов ответа (окончани  выполнени  заданной операции) или других интерфейсных сигналов внешних устройств микропроцессорной системы, что повышает достоверность функционировани  как собственно данного устройства, так и системы, в составе которой оно может быть применено.

В мажоритарном режиме устройство формирует синхронный сигнал прерывани  на выходе 18 всех каналов, если запрос прерывани  был зафиксирован не менее, чем в двух других каналах. При этом во врем  приема сигналов запросов прерывани  от соседних ка- налов осуществл етс  временна  селекци  сигналов блоком 1 и контроль питающих напр жений соседних каналов блоком 2. Причем, если уровень питающего напр жени  ниже нормы, например вместо 5 В снизилс  до 4,75 В или ниже, или сигнал запроса поступил в нерегламентированньш момент времени, то запрос от соответствующего канала блокируетс  и на формирование сигна- ла на выходе 18 данного канала не вли ет .

Одновременно в регистре 4 диагностики устанавливаетс  код, соответствующий обнаруженному отказу. Кро- ме того, при обнаружении отказа триггер 6 устанавливаетс  в единицу и сигнал с его единичного выхода 19.1 может быть использован в качестве сигнала запроса прерывани  в соответ- ствующем канале.

Дл  перехода устройства к функционированию в другом режиме в регистр 3 записываетс  соответствующий управл ющий код.

В режиме селективного обращени  к одному из каналов аналогично предыдущему случаю происходит контроль и фиксаци  аппаратурой контрол  отказов соседних каналов. Однако фор- мирование сигнала прерывани  дл  данного канала происходит иначе. Предлагаемое устройство передает на свой соответствующий выход, соединенный с входом прерьшани  микропроцессора, сигнал прерывани  от того канала, к которому осуществл етс  обращение.

Блок 1 контрол  временных интервалов (фиг,2) предназначен дл  обнаружени  выдачи сигналов запросов пре- рьшани  от соседних каналов с входов 14.4 и 14.5 в непредусмотренное врем , т.е. раньше выдачи сигнала синхрнизации с входа 15.3 группы 15; входо устройства, который совпадает по фаз с синхросигналом известного микропроцессора К580ИК1,

Синхросигнал-на вход 15.1 блока 1 поступает ранее, чем выдаетс  с вход

15.3синхросигнал установки триггера 5. Поэтому, если сигнал запроса прерьшани  от соседних каналов с входов

14.4(или) 14.5 поступает ранее импульса с входа 15.3 либо выдаютс  посто нно в св зи с зависанием каналов , то тригге -ы 24 и (или) 25 устанавливаютс  по синхросигналу с входа 15.1 в нулевое состо ние и сигналами с единичных выходов блокируют прохождение сигналов запросов прерываний через элементы И 26 и 27, а сигналы с единичных выходов 20.1 и 20.2 осуществл ют установку триггера 6 и соответствующих разр дов регистра 4 диагностики.

Блок 2 контрол  питани  предназначен дл  обнаружени  отклонени  от нормы питающих напр жений в соседн1 х каналах, что приводит к выдаче ложны сигналов прерывани  от этих каналов. Он может быть выполнен на стандартных компараторах 29 и 30, например марки К554СА2. Причем на вход 16.1 (16.2) поступает напр жение питани  от первого (второго) соседнего канала , а на вход 15.4 - опорное напр жение . До тех пор, пока напр жение с входа 16,1 (16.2) больше, чем опорное , например 4.75 В, на выходе 21.1 (21.2) присутствует единичный сигнал При понижении напр жени  с входов 16.1 (или) 16.2 по сравнению с опорным сигналы с выходов 21.1 и 21.2 снимаютс  и через элементы НЕ 31 и 32 на выходах 21.1 и 22.2 вьщаютс  сигналы ненормы, которые записываютс  в регистр 4 аналогично описанному .

Регистр 3 задани  режима предназначен дл  задани  режимов работы устройства. Нулевой сигнал с выхода 23.1 первого разр да блокирует выдачу сигналов прерывани  с соседних каналов через элемент И 10, а также формирование сигнала отказа в данном канале через элемент И 9 по причинам , завис щим от соседних каналов. Кроме того, код с выходов 23 регистра 3 настраивает мультиплексор 8 на передачу на вход прерывани  данного устройства сигналов прерывани  в заданных режимах.

Регистр 4 диагностики предназначен дл  формировани  кода состо ни  соседних каналов. Содержимое регистра 4 через группу выходов 19 доступ- но процессору данного канала, рый на основании анализа этой информации может осуществл ть соответствующие действи  по диагностированию системы.

7.

Триггер 5 предназначен дл  формировани  сигнала подтверждени  прерывани  на выходе 17 устройства.

Триггер 6. предназначен дл  фиксации отказа в одном из соседних каналов . Его выходной сигнал 19.1 может использоватьс  как сигнал аварийного прерывани . Дл  идентификации причины неисправности и отказавшего канала процессор может селективно обратитьс  к регистрам 4 диагностики каждого капала и сравнить их содержимое между собой.

Мажоритарный элемент 7 предназначен дл  формировани  сигнала прерывани  канала при наличии сигналов запроса не менее, чем от двух каналов.

Мультиплексор 8 предназначен дл  выдачи на выходе 18 устройства сигнала прерывани  в соответствии со следующей логической функцией:

з-х. .- v. з;.7

где ZjjdeijA) - код с выходов 23

регистра 3;

Х,Х ,Х , Х - значени  сигналов с соответствующих входов 7, 14.1, 14.2 и 18 устройства.

Одновибратор 13 предназначен дл  формировани  одиночного импульса по потенциальному сигналу, поступающему на вход 14.3 устройства, например с выхода подтвержени  запроса прерывани  блока приоритетного прерывани  марки К589 ИК 14 или INTEL8214, вычислительной системы.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Дл  установки в исходное состо ние элементов пам ти устройства после включени  питани  подаютс  сигналы на входы 15.1, 15.2, 15.3 и 15.6, на других входах, кроме группы 16, входные сигналы отсутствуют. По этим сигналам в триггеры 5, 6, 24, 25 и в регистры 3 и 4 заноситс  нулевой код

После этого устройство готово к работе. Далее на группу входов 15.5. поступает код заданной конфигурации, который записьгоаетс  в регистр 3 по сигналу с входа 15.7. Если задаетс  мажоритарньй или селективный режим, то на выходе 23.1 присутствует единичный сигнал, по которому открываютс  элементы И 10 И 9. Кроме того,

560288

с выходов 23 регистра 3 вьщаетс  код , по которому мультиплексор 8 настраиваетс  на передачу на выход 18 устройства сигнала с выхода мажо- 5 ритарного элемента 7.

В мажоритарном режиме на входы 14.1 и 14.2 поступают сигналы подтверждени  прерьшани  с выходов 17 аналогичных устройств, установленных в со- 10 седних каналах устройства. Сигнал подтверждени  прерывани  формируетс  устройством следующим образом.

На вход 14.3 устройства поступает нотенциальный сигнал с выхода, 15 например блока приоритетного прерывани  вычислительной системы. Одно- вибратор 13 преобразует его в одиночный импульс, который через элемент ИЛИ 11 поступает на единичный 20 вход триггера 6. Запись в триггер 5 происходит по импульсу с входа 15.3 который вьщаетс  во врем  второго - {ашинного такта дл  микропроцессора типа К580 ИК1 . 25 ,

При отсутствии сигнала на входе

14.3 в нужный момент времени (при наличии синхросигнала на входе 15.3) триггер 5 может быть возбужден сиг

налами прерывани  от соседних каналов.

поступающими на входы 14.4 и 1.4.5. Один или оба из этих сигналов через элементы И 26 и 27, открытые потенциалами с единичных выходов триггеров 24 и 25, через элемент ИЛИ 28 поступает на вход элемента 10 и выполн ет описанные вьше действи . При этом предполагаетс , что на выходах 21.1 и 21.2 блока 2 присутствуют сигналы нормы.

После установки триггера 5 в единицу его вьгходной сигнгш совместно с сигналами соседних каналов с входов 14.1 и 14.2 поступают на мажоритарный элемент 7, который срабатывает при наличии не менее двух из этих сигналов и через мультиплексор 8 возбуждает на выходе 18 сигнал начала обработки прерьшани  в данном канале.

По очередному синхроимпульсу с входа 15.2, соответствующему синхросигналу подтверждени  прерывани  дл  микропроцессора К580, триггер 5 устанавливаетс  в нулевое состо ние, снима  сигнал запроса с выходов 17 и 18,

Рассмотрим р аботу устройства при отказе в одном из каналов системы. Если вследствие отказа соседний ка

на

Claims (1)

1.и тз)

15.1 15.2

Ш

Ш 20.1 20.2

21.1 21.2

18 19

Si m%$ %i%i95i m

0/77/fff3ffS нел7

Составитель И.Швец Редактор С.Патрушева Техред Л.Сердюкова

Заказ 4824/48 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

., JffSucff//i/e coceff eea ана/fa /7г7 / фиг .

Корректор Е.Рошко