SU1290282A1

SU1290282A1 - Устройство дл синхронизации вычислительной системы

Info

Publication number: SU1290282A1
Application number: SU843821315A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Михайлович Гриншпун; Юрий Васильевич Исаченко; Валерий Дмитриевич Комаров; Игорь Юрьевич Макеев
Original assignee: Предприятие П/Я М-5912
Priority date: 1984-12-03
Filing date: 1984-12-03
Publication date: 1987-02-15

Abstract

Изобретение относитс к области вычислительной техники и может быть использовано при создании синхронных резервированных вычислительных комплексов. Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей за счет обеспечени многофазного тактировани . Отличительной особенностью устройства вл етс резервирование и выработка многофазных сигналов. Поставленна цель достигаетс за счет введени в каждый резервируемый блок узла выработки синхросигналов , второго мажоритарного элемента, счетчика, дешифратора, узла выделени основной частоты, узла формировани сигнала синхронизации, группы мажоритарных элементов, 3 з.п.ф-лы, 6 ил. ь: QO о 00 Ю

Description

Изобретение относитс к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано при создании высоконадежных одноканальных и многоканальных синхронных резервированных вычислительных комплексов, а также в системах жесткой логики с тактирующими частотами.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей за счет обеспечени многофазного тактировани .

На фиг. 1 представлена блок-схема уст- ю ройства; на фиг. 2 - схема узла выработки синхросигналов; на фиг. 3 - схема узла выделени основной частоты; на фиг. 4 - схема узла формировани сигнала синхронизации; на фиг. 5 - временна диаграмма работы узла выработки синхросигналов; 5 на фиг. 6 - временна диаграмма работы узла формировани , сигнала синхронизации .

Устройство содержит три резервируемых

стью 4 и фазовым сдвигом положительного фронта 3/4 Т относительно положительного фронта импульсов с пр мого выхода триггера 21 (фиг. 5 д).

Импульсы с пр мых выходов триггеров 21, трех узлов 2 выработки синхросигналов резервируемых блоков 1 поступают на входы узла 3 выделени основной частоты (фиг. 3). В исходном состо нии триггеры 23 и 26 наход тс в состо нии «О. При поступлении на синхровход одного из триггеров 23 положительного фронта первого импульса одного из задающих генераторов узла 2 этот триггер срабатывает, на выходе элемента ИЛИ 25, на информацион- ных входах триггеров 26 и выходе узла 3 выделени основной частоты по вл етс положительный фронт и устанавливаетс потенциал «1. При поступлении отрицательного фронта импульса с выхода узла 2 через один из элементов НЕ 29 происходит

35

блока 1, каждый из которых содержит узел -п переключение соответствующего триггера 26, 2 выработки синхросигналов, узел 3 выделе- так как на его информационном входе присутствует сигнал «1. Сигнал с выхода триггера 26 через элемент ИЛИ 27 поступает на нулевые входы триггеров 23 и 26 и возвращает их в исходное состо ние «О. При возвращении одного из триггеров 23 в исходное состо ние с его выхода через элемент ИЛИ 25 на выходе узла выделени основной частоты формируетс отрицательный фронт импульса.

Таким образом, узел 3 выделени ос- 30 новной частоты формирует на выходе импульсы в соответствии с входными импульсами того узла 2, который работает с опережением по сравнению с другими, т.е. имеющего наибольшую частоту.

Импульсы с выходов узлов 3 выделени основной частоты поступают на мажоритарные элементы 5 резервируемых блоков 1, а с выхода мажоритарных элементов синхронные импульсы поступают на входы соот- ветствуюпдих счетчиков 6 и узлов 4 формировыработки синхросигналов поступает на зада- 40 вани сигнала синхронизации (фиг. 4). ющий генератор 19, единичный вход триггера В узле 4 формировани сигнала синхрони- 20 и нулевой вход триггера 21. Когда на зации эти импульсы поступают на инфор- входе задающего генератора присутствует мационный вход триггера 28 и через эле- управл ющий сигнал, соответствующий по- мент НЕ 29 - на счетный вход счетчика 30. тенциалу «1 (фиг. 5а), т.е. сигнал гаще-На синхровход каждого триггера 28 пони колебаний, на пр мом выходе триггера 45 ступают импульсы с выхода элемента И-НЕ

узла 2 внутри каждого резервируемого блока 1.

Таким образом, если опережающей, вл етс частота собственного задающего Генератора в узле 2, то триггер 28 всегда находитс в состо нии «О, так как переднему фронту импульса на его счетно.м входе предшествует нулевой уровень сигнала на информационном входе (фиг. 5 д, г).

Если опережающей частотой вл етс частота задающего генератора узла 2 одного из двух других резервируемых блоков 1, то сдвиг фаз между импульсами вследствие разности частот на информационном и синни основной частоты, узел 4 формировани сигнала синхронизации, мажоритарный элемент 5, счетчик 6, триггер 7, мажоритарный элемент 8, дешифратор 9, группу 10 мажоритарных элементов и выходы II, вхо- 25 ды 12-15 узла формировани сигнала син- ронизации, входы 16, 17 и 18 узла выделени основной частоты.

Узел 2 выработки синхросигналов содержит задающий генератор 19, триггеры 20 и 21, элемент И-НЕ 22.

Узел 3 выделени основной частоты содержит триггеры группы 23, элементы НЕ 24, элемент ИЛИ 25, триггеры группы 26, элемент ИЛИ 27.

Узел 4 формировани сигнала синхронизации содержит триггер 28, элемент НЕ 29, счетчик 30, элемент ИЛИ 31 и элемент И 32.

Устройство работает следующим образом.

Управл ющий сигнал на входе узла 2

21 и на выходе элемента И -НЕ 22 устанавливаютс соответственно потенциалы «О и «1 (фиг. 5 г,д).

В начале работы на входе узла 2 выработки синхросигналов устанавливаетс сигнал, уровень «О (фиг. 5 а). При этом с выхода задающего генератора 18 начина- ют поступать импульсы (фиг. 56) на триггеры 20 и 21, работающие в счетном режиме (фиг. 5 в,г).

На пр мом выходе триггера 21 формируютс импульсы с периодом Т и скважностью 2 (фиг. 5г), а на выходе элемента И-НЕ 22- ИМпульсы той же частоты, но со скважно55

хровходе триггера 28 (фиг. а,б) уменьшаетс и при совпадении переднего фронта импульса на синхровходе триггера с уровнем «1 на его информационном входе триггер 28 устанавливаетс в состо ние «1 (фиг. 6 в).

Сигнал «1 с выхода триггера 28 узла 4 формировани сигнала синхронизации поступает на вход соответствующего задающего генератора узла 2, и формирование импульсов на его выходе прекращаетс . При этом данный резервируемый блок 1 сохран ет работоспособность, так как на вход узла 3 выделени основной частоты и мажоритарного элемента 5 поступают импульсы других резервируемых блоков 1.

мируетс сигнал, который через элемент ИЛИ 31 устанавливает триггер 28 в состо ние «О, соответствующее запуску задающего генератора в узле 2.

Счетчики 6, на которые поступают син- хронные импульсы с мажоритарных элементов 5 внутри каждого резервируемого блока 1, обеспечивают получение серии выходных импульсов, необходимых дл формировани тактовых импульсов. Выходы раз- 10 р дов счетчика б импульсов соединены с входами дешифратора 9.

Синхронизаци работы счетчиков 6, необходима дл обеспечени синхронных тактовых сигналов на выходе дешифраторов 9 резервируемых блоков 1, осуществл етс

Одновременно с формированием сигнала следующим образом. на пр мом выходе триггера 28 на его ин-Сигнал переполнени со счетчика 6 запоминаетс триггером 7. Если состо ние

вверсном выходе устанавливаетс уровень «О, т.е. снимаетс сигнал параллельной записи на входе счетчика 30, вл ющийс приоритетным по отношению к счетным импульсам. Счетчик 30 начинает работать в счетном режиме. Код, установленный на информационных входах и записанный в счетчик 30 сигналом переменной записи с триггера 28, определ етс длительностью переходных процессов в задающем генераторе 19 при гащении колебаний. По окончании пересчета на выходе счетчика 30 формируетс передний фронт сигнала переполнени (фиг. 6 г), который через элемент ИЛИ 31 сбрасывает триггер 28. При этом на пр мом выходе триггера 28 устанавливаетс сигнал уровн «О, а с инверсного выхода триггера 28 на счетчик 30 поступает сигнал параллельной записи, счетчик останавливаетс и формируетс задний фронт импульса (фиг. 6 г) переполнени .

Так как формирование переднего фронта импульса переполнени со счетчика 30 в узле 4 формировани сигнала синхронизации осуществл етс синхронно импульсами опережающего генератора с выходом мажоритарных элементов 5 в каждом резервируемом блоке 1, то запуск задающего генератора в узле 2 осуществл етс также синхронно , с точностью до времени срабатывани элементов. Таким образом, осуществл етс подсинхронизаци задающих генера25

счетчиков 6 разное (например, при включении источников питани ), то триггеры 7 ре2Q зервируемых блоков 1 срабатывают в разные моменты времени. Как только два из трех триггеров 7 срабатывают, на выходах мажоритарных элементов 8 вырабатываютс синхронно сигналы, которые, воздейству на управл ющие входы счетчиков 6, устанавливают их в единое состо ние и в дальнейшем счетчики 6 работают синхронно . Одновременно с установкой счетчиков 6 производитс сброс триггеров 7 в исходное состо ние.

В случае сбо одного из счетчиков 6 в процессе работы его состо ние восстанавливаетс в течение одного цикла пересчета по той же цепи установки.

Так как все счетчики 6 работают синхронно , то сигналы на входах дешифратора 9 и их выходах синхронны. Тактовые сигналы с выходов дешифраторов 9 через мажоритарные элементы 10 поступают на выходы 11 резервируемых блоков 1. Количество мажоритарных элементов 10 определ етс необходимым количеством такто40 вых сигналов дл конкретной вычислительной системы. Поскольку за один период тактовых сигналов должен быть реализован полный цикл работы счетчиков б и дешифраторов 9, то во многих применени х эти узлы должны быть выполнены

45

35

торов узла 2 под опережающий задающий на более быстродействующих элементах.

генератор, при этом их фазовый сдвиг импульсов не превышает 1/4 Т.

При включении источника или источников питани при питании резервируемых блоков от различных источников триггеры 28 узлов формировани сигнала синхронизации могут оказатьс в произвольном состо нии, например даже в состо нии «1, дл устранени этого предназначен элемент И 32. На элемент И 32 поступают сигналы гашени с пр мого выхода триггера 28 со всех узлов 4 формировани сигнала синхронизации и в случае наличи на всех входах уровней «1« на выходе элемента 32 форчем элементна база тактируемой вычислительной системы.

Claims

1. Устройство дл синхронизации вычислительной системы, состо щее из трех резервируемых блоков, каждый из которых содержит первый мажоритарный элемент и триггер, причем выход триггера сое- 55 динен с первым входом первого мажоритарного элемента, отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей за счет обеспечени многофазного

Счетчики 6, на которые поступают син- хронные импульсы с мажоритарных элементов 5 внутри каждого резервируемого блока 1, обеспечивают получение серии выходных импульсов, необходимых дл формировани тактовых импульсов. Выходы раз- р дов счетчика б импульсов соединены с входами дешифратора 9.

следующим образом. Сигнал переполнени со счетчика 6 за5

счетчиков 6 разное (например, при включении источников питани ), то триггеры 7 реQ зервируемых блоков 1 срабатывают в разные моменты времени. Как только два из трех триггеров 7 срабатывают, на выходах мажоритарных элементов 8 вырабатываютс синхронно сигналы, которые, воздейству на управл ющие входы счетчиков 6, устанавливают их в единое состо ние и в дальнейшем счетчики 6 работают синхронно . Одновременно с установкой счетчиков 6 производитс сброс триггеров 7 в исходное состо ние.

Так как все счетчики 6 работают синхронно , то сигналы на входах дешифратора 9 и их выходах синхронны. Тактовые сигналы с выходов дешифраторов 9 через мажоритарные элементы 10 поступают на выходы 11 резервируемых блоков 1. Количество мажоритарных элементов 10 определ етс необходимым количеством такто0 вых сигналов дл конкретной вычислительной системы. Поскольку за один период тактовых сигналов должен быть реализован полный цикл работы счетчиков б и дешифраторов 9, то во многих применени х эти узлы должны быть выполнены

5

на более быстродействующих элементах.

чем элементна база тактируемой вычислительной системы.

Формула изобретени

1. Устройство дл синхронизации вычислительной системы, состо щее из трех резервируемых блоков, каждый из которых содержит первый мажоритарный элемент и триггер, причем выход триггера сое- динен с первым входом первого мажоритарного элемента, отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей за счет обеспечени многофазного

10

20

1290282 5

тактировани , в каждый резервируемый блок введен узел выработки синхросигналов , второй мажоритарный элемент, счетчик , дешифратор, узел выделени основной частоты, узел формировани сигнала синхронизации , группа мажоритарных элементов , причем первый выход каждого резервируемого блока соединен соответственно с первым и вторым входами остальных резервируемых блоков, второй выход каждого резервируемого блока соединен соответственно с третьим и четвертым входами остальных резервируемых блоков, третий выход каждого резервируемого блока соединен соответственно с п тым и шестым входами остальных резервируемых блоков, четвертый выход каждого резервируемого блока соединен соответственно с седьмым и восьмым входами остальных резервируемых блоков, причем в каждом резервируемом блоке первый выход узла выработки синхросигналов соединен с первым входом узла выделени основной частоты и вл етс первым выходом каждого резервируемого блока, первый и второй входы каждого резервируемого блока вл ютс соответственно вторым и третьим входами узла выделени основной частоты, выход узла формировани сигнала синхронизации в каждом резервируемом блоке соединен с входом узла выработки синхросигналов и вл етс вторым выходом каждого резерввируемоого блока, третий и четвертый входы каждого резервируемого блока соединены соответственно с первым и вторым входами узла формировани сигнала синхронизации, третий вход которого соединен в каждом резервируемом блоке с вторым выходом узла выработки синхросигналов, выход второго мажоритарного элемента в каждом резервируемом блоке соединен с синхровходом счетчика и с четвертым входом узла формировани сигнала синхронизации, выход узла выделени основной частоты каждого резервируемого блока соединен с первым входом второго мажоритарного элемента и вл тес третьим выходом каждого резервируемого блока, п тый и шестой входы которого вл ютс соответственно вторым и третьим входами второго мажоритарного элемента.

выми входами мажоритарных элементов группы, выходы которых вл ютс группой выходов каждого резервируемого блока и соединены соответственно с вторым и третьим в: :одами мажоритарных элементов группы.

2.Устройство по п. 1, отличающеес тем, что узел выработки синхросигналов содержит задающий генератор, два триггера , элемент И-НЕ, причем выход задающего генератора соединен с синхровходрм первого триггера, инверсный выход которого соединен с информационным входом первого триггера, с первым входом элемента И-НЕ и с синхровходом второго триггера, инверсный выход которого соединен с информационным входом второго триг 5 гера и с вторым входом элемента И-Н пр мой выход второго триггера вл етс первым выходом узла, выход элемента И- НЕ вл етс вторым выходом узла, вход которого соединен с входом запуска задающего генератора, с единичным входом первого триггера и с нулевым входом второго триггера.

3.Устройство по. 1, отличающеес тем, что узел выделени основной частоты содержит две группы триггеров, два элемента ИЛИ, три элемента HF, причем первый, второй и третий входы узла соединены с синхровходами соответственно первого, второго и третьего триггеров первой группы и с входами соответственно первого, второго и третьего элемента НЕ, выходы которых соединены с синхровходами соответственно первого, второго и третьего триггеров второй группы, выходы первого, второго и третьего триггеров первой группы соединены соответственно с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационными входами первого, второго и третьего триггеров второй группы и вл етс выходом узла, выходы первого , второго и третьего триггеров второй группы соединены соответственно с входами

40 второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевыми входами первого, второго и третьего триггеров первой группы и с нулевыми входами первого, второго и третьего триггеров второй группы, информационные входы первого, второго и третьего

25

30

35

50

выход переполнени счетчика каждого резер- триггеров первой группы соединены с шиной

единичного потенциала устройства.

4. Устройство по п. 1, отличающеес тем, что узел формировани сигнала синхронизации содержит триггер, счетчик, элемент НЕ, элемент ИЛИ, элемент И, причем первый и второй входы узла соединены соответственно с первым и вторым входами элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом триггера , третий вход узла соединен с информационным входом триггера и с входом элемента НЕ, четвертый вход узла соединен

вируемого блока соединен с единичным входом триггера, выход которого соединен с первым входом первого мажоритарного элемента и вл етс четвертым выходом каждого резервируемого блока, второй и третий входы первого мажоритарного элемента вл ютс соответственно седьмым и восьмым входами каждого резервируемого блока, выход первого мажоритарного элемента соединен с нулевым входом триггера и с входом разрешени счета счетчика, выходы которого в каждом резервируемом блоке соединен с входами дешифратора, выходы которого соединены соответственно с пер55

0

2.Устройство по п. 1, отличающеес тем, что узел выработки синхросигналов содержит задающий генератор, два триггера , элемент И-НЕ, причем выход задающего генератора соединен с синхровходрм первого триггера, инверсный выход которого соединен с информационным входом первого триггера, с первым входом элемента И-НЕ и с синхровходом второго триггера, инверсный выход которого соединен с информационным входом второго триггера и с вторым входом элемента И-Н пр мой выход второго триггера вл етс первым выходом узла, выход элемента И- НЕ вл етс вторым выходом узла, вход которого соединен с входом запуска задающего генератора, с единичным входом первого триггера и с нулевым входом второго триггера.

0 второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевыми входами первого, второго и третьего триггеров первой группы и с нулевыми входами первого, второго и третьего триггеров второй группы, информационные входы первого, второго и третьего

5

0

5

триггеров первой группы соединены с шиной

с информационным входом триггера, пр мой выход которого соединен с третьим входом элемента И и вл етс выходом узла, выход элемента НЕ соединен со счетным входом счетчика, инверсный выход триггера

соединен с входом разрешени записи счетчика , информационные входы которого соединены с шиной логического нул устройства , выход переполнени счетчика соединен с вторым входом элемента ИЛИ.

сриг.1

74

(иг.г

фи&.З

дзиеЛ

cfJue.S

а

n

ff

n

CptJc &