SU928685A1

SU928685A1 - Redundancy device

Info

Publication number: SU928685A1
Application number: SU802948151A
Authority: SU
Inventors: Олег Игоревич Плясов; Алексей Иванович Тарусин
Original assignee: Предприятие П/Я А-7160
Priority date: 1980-04-07
Filing date: 1980-04-07
Publication date: 1982-05-15

Description

(5) РЕЗЕРВИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО(5) RESERVED DEVICE

1one

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике.This invention relates to automation and computing.

Известно трехканйльное резервированное устройство, содержащее блоки контрол резервных блоков каждого канала, элементы И, ИЛИ, инверторы и мажоритарный элемент, причем выходы блоков контрол каждого канала соединены с первыми входами соответствующих первых элементов И каждого из каналов и через инвертор с первыми входами вторых элементов И каждого из каналов, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих резервных блоков, а выходы первого и второго элементов И каждого из каналов подключены через соответствующие элементы ИЛИ си1- налов к соответствующим входам мажоритарного элемента и ко вторым входам первых : элементов И соседнего канала непосредственно или соответственно через схемы согласовани ,A three-kanile redundant device is known that contains control blocks of backup blocks of each channel, AND, OR elements, inverters, and a majority element, with the outputs of each channel's control block connected to the first inputs of the corresponding first AND elements of each channel and through the inverter with the first inputs of the second And elements of the channels, the second inputs of which are connected to the outputs of the corresponding backup units, and the outputs of the first and second elements AND of each channel are connected through the corresponding elements nty OR si-nalov to the corresponding inputs of the majority element and to the second inputs of the first: elements AND of the adjacent channel directly or through the matching circuits,

трансформаторные гальванические разв зки и формирователи импульсов ,transformer galvanic isolators and pulse shapers,

Недостатком известного устройства вл етс то, что система его реконфигурации построена таким образом , что при отказе одного и (или) двух резервных блоков по вл етс дополнительна задержка распространени сигналов резервных блоков на выход устройства, что в быстродей10 ствующих устройствах недопустимо. Другим недостатком устройства вл тес то, что оно не парирует отказы трех резервируемых блоков.A disadvantage of the known device is that its reconfiguration system is designed in such a way that when one and (or) two backup blocks fail, an additional delay of signals propagation of the backup blocks to the output of the device appears, which is unacceptable in high-speed devices. Another disadvantage of the device is that it does not counteract the failures of the three reserved blocks.

Известна также троированна моIS дульна избыточна система, содер- . жаща не менее четырех мажоритарных органов и логических модулей, схему реконфигурации, три .сравнивающих устройства, логическое решающее устю ройство, регистры состо ний и генератор синхроимпульсов. При этом выходы мажоритарных органов соединены со входами логических модулей, выходы которых соединены со входами схемы реконфигурации, выходы схемы реконфигурации соединены со входами сравнивающих устройств и входами мажоритарных органов последующи логических модулей, выходы сравнивающих устройств соединены с первы ми входами логического решающего устройства, со вторыми входами .которого соединены первые выходы регистров состо ний, с третьим входом соединен выход генератора синх роимпульсов, а выход логического решающего устройства соединен со входом регистров состо ний, второй выход которых соединен со входом схемы реконфигурации f2. Недостаток данного устройства состоит в использовании дл изменени структуры сложного оборудовани , в частности большого количества (не менее ) многовходовых элементов И 1 - 1-1...1-1б и многовходового элемента ИЛИ 1-1 в структуре схемы реконфигурации. Другим недостатком устройства вл етс то, что оно не парирует отказы , двух и ( или) трех логических, модулей. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс адаптивное устройство, содержащее в каждом из четырех каналов резервируемый блок, блок подключени ре зерва, основной управл емый перекл чатель и восстанавливающий орган, причем выход резервируемого блока в каждом канале соединен с первым информационным входом основного уп равл емого переключател и с первы информационным входом блока подклю чени резерва, пр мой выход которо го соединен с первым управл ющим входом упом нутого переключател , а выход восстанавливающего органа в каждом канале соединен со входом установки в О резервируемого бло ка в данном канале, кроме того оно содержит в каждом из М-1 каналов дополнительный управл емый переклю чатель з. Недостаток этого устройства сос тоит в использовании дл изменени структуры сложного оборудовани , в частности дополнительных управл емых переключателей в каждом канале а также блока подключени резерва и основного управл емого переключа 54 тел в канале. Недостатком устройства также вл етс в случае возникновени отказов резервируемых блоков дополнительна задержка распространени сигналов резервируемых блоков на выход устройства, что в быстродействующих устройствах недопустимо . Цель изобретени - упрощение устройства и повышение его быстродействи . Поставленна цель достигаетс тем, что в ре-зервированное устройство , сбдержащёе в каждом из трех каналов основной резервированный блок, блок подключени резерва, переключатель каналов и восстанавливающий орган, выход которого подключен к входу основного резервируемого блока своего канала, выход которого соединен с первым информационным входом переключател своего канала , с первым и вторым управл ющим входами которого соединены соответственно инверсный и пр мой выходы блока подключени резерва своего канала, а выходы переключател каждого канала соединены с информационным входом блока подключени резерва и с одним из входов каждого восстанавливающего органа, введены дополнительный резервируемый блок, причем выход одного из восстанавливающих органов соединен дополнительно с входом дополнительного резервируемого блока, выход которого соединен с вторым инфбрмационным входом одного из переключателей каналов, вторые информацибнные входы соответствующих остальнь1х переключателей каналов соединены с выходами двух основных резервируемых блоков, а контрольные выходы блока подключени резерва каждого канала соединены с контрольными входами блоков подключени резерва остальных каналов . На фиг.1 изображена функциональна схема предложенного резервируемого устройства; на фиг.2 - выполнение блока подключени резерва. Устройство содержит в каждом из трех каналов основной резервируемый блок 1 - 3 и общий дл всех каналов дополнительный резервируемый блок k. Кроме того, оно содержит в каждом из каналов блок подключени резерва 5 (б и 7/, восстанавливающий орган 8 5 ( 9 и 10) и переключатель 11 (12 и13 каналов. Переключатель 11 (l2 и 13) каналов содержит магистральные элементы и 15. К информационным вхо , дам магистртльных элементов и 15 присоединены соответственно первый и второй информационные входы переключател 11, к управл ющим входам соответственно первый и второй управл ющие входы переключател 11. -Объединенный по ИЛИ выход магистрал ных элементов 14 и 15 вл етс выходом переключател 11. Магистральные элементы и 15 представл ют собой ключи, пропускающие информацию на выход при наличии сигнала на их управл ющем входе. Выход переклю чател И 12 и 13) соединен с информационными входами блока подключени резерва 5 (6 и 7), инверсный выход которого соединен с первым уп равл ющим входом переключател 11 (l2 и 1 з) каналов, а пр мой выход с его вторым управл ющим входом. Контрольный выход блока подключени резерва 5 соединен с контрольными входами блоков подключени резерва 6 и 7. а их контрольные выходы соединены с соответствующими контрольными входами смежных блоков подключени резерва.Выходы каждого переключател 11-13 каналов со динены также с каждым входом вое- , станавливающих органов 8 - 10. Выходы восстанавливающих органов 8 и 9 соединены соответственно с входами основных резервируемых блоков 1 и 2, а выход восстанавливающего органа 10 соединен со входом основного резервируемого блока 3 и входом дополнительного резервируемого блока k. Выходы основных резервируемых блоков 2 и 3 соединены с первыми и вторыми информационными входами переключателей 12, 11 и 13, 12 каналов соответственно. Выход основного резервируемого блока 1 соединен тол ко с первым информационным входом переключател 11 каналов, а выход дополнительного резервируемого блока k соединен только со вторым информационным входом переключател 1 каналов. Восстанавливающий орган 8 (9 и 10 представл ет собой, например, мажоритарный элемент и содержит, например , три вдухвходовых элемента И, ко входам которых попарно подключе5 ны входы восстанавливающего органа и элемент ИЛИ, ко входам которого подключены выходы элементов И, а выход элемента ИЛИ подключен к выходу восстанавливающего органа 8 (9 и Ю) .. Блок 5 (б и 7/ (фиг.2/ может быть выполнен, например, в виде схемы контрол 16, схемы установки 17 и триггера 18, причем вход схемы контрол 1б соединен с информационным входом блока 5 (б и 7} . а выход контрол 16 соединен с первым входом схемы установки 17 и с контрольным блока 5 (б и 7/ . со вторым и третьим входами схемы установки 17 соединены контрольные входы блока 5 (б и 7/ а выход схемы установки 17 соединен с установочными входами триггера 18, инверсный и пр мой выходы которого сое динены соответственно с инверсным и пр мым выходом блока 5. (б и 7/. Схема контрол 16 осуществл ет контроль функционировани резервируемого модул , например с использованием контрольных разр дов совместно с информационными разр дами, составл ющих выходной код резервируемого блока (на фиг.1 и 2 показан один из выходных paзp дoвj. При этом может быть использован побайтовый контроль по mod 2, в котором четные байты контролируютс на четность, а нечетные - на нечетность. В этом случае обнаруживаютс как константные отказы типа ложна 1, так и константные отказы типа ложный О, возникающие одновременно на всех выходах блоков 1 (2 - ), включа и контрольные выходы. Логика работы схемы установки 1 блоков 5-7 может быть реализована аппаратно или аппаратно-программно и иллюстрируетс таблицей, где показаны три возможных варианта работы схемы 17 установки: вариант J с реконфигурацией после отказа одного резервируемого блока;вариант И с реконфигурацией после отказа друх резервируемых блоков; вариант III с обеспечением минимальной выходной нагрузки резервируемых блоков. Кажда цифра трехзначного кода в колонках таблицы, соответствующих вариантов Т - Ш, означает состо ние триггера соответствующего блока 5 (6 и 7) подключени резерва. При этом О соответствует низкому потенциалу на пр мом выходе триггера и высокому потенциалу на инверсном выходе триггера, соответствует высокому потенциалу на пр мом вы ходе триггера и низкому потенциалу на инверсном выходе триггеру. Дробь 100/100 в колонке варианта Щ означает возможность установки дл соот ветствующей ситуации варианта IU кода 100 или 110, т.е. эта дроб может читатьс как 100 или 110. Устройство работает следующим об разом. Устройство передает и обрабатыва ет параллельные коды. Выходной код каждого резервируемого блока состав л ет информационные разр ды совмест но с контрольными разр дами (на фиг.1 и 2 показан один из выходных разр дов). Выходами устройства вл ютс выходы восстанавливающий органов 8-10, В исходном состо нии при исправных резервируемых блоках 1 - Ц (пер ва строка таблицы) блоки 5-7 наход тс в начальном состо нии. Код состо ни блоков 5 7 - 000. При этом на их пр мых выходах низкие (нулевые) потенциалы, а на инверсных выходах высокие (единичные) потенциалы, разрешающие срабатывани магистральных элементов Ш переключателей 11 - 13, При этом на входы восстанавливающих органе В - 10 и на входы блоков 5-7 поступают выходные блоки резервируемых блоков 1-3- При последовательном возникновении отказов блоков 1 - k схема установки 17 устанавливает триггеры блоков 5 - 7 в соответствии с кодами таблицы. Рассмотрим подробно работу устройЬтва дл варианта Т работы схемы установки 17. При отказе резервируемого блока k (втора строка таблицы) состо ние блоков 5-7 соответствует 000. При обнаружении отказа одного из резервируемых блоков 1-3 например блока 1 (треть строка табли цы), схема установки 17 устанавлива ет в 1 триггер блока 5 и устанавливает в О триггеры блоков 6 и 7Код состо ни блоков 5 7 становитс равным 100. При этом в пере ключателе 11 разрешаетс срабатывание магистрального элемента 15, а в переключател х 11 и 13 разрешаетс срабатывание магистральных элементов 14, На выходе переключател 11 будет присутствовать выходной код отказавшего блока 16 а на выходах переключателей 12 и 13 будет присутствовать код исправного блока 3 Эти коды поступают на входы восстанавливающих органов 8 - 10, В описанной ситуации в результате мажоритировани код на выходах восстанавливающих органов 8-10 соответствует коду блока 3Если отказали резервируемые блоки 3 и t (ll-а строка таблицы), то схема установки 17 устанавливает триггеры блоков 5 - 7 в О. Заместить отказавший блок 3 при этом не удаетс , так как замещающий его блок it отказывает. Устройство позвол ет также защититьс от отказа трех резервируемых блоков 1, 3 и 4 или 1, 2 и Рассмотрим, например, ситуацию с отказом блоков 1, 2 и t (последн строка таблицы). Схема установки 17 устанавливает в 1 триггер блока подключени , соответствующего левому по отношению к исправному, отказавшему резервируемому блоку (триггер блока б). Триггеры блоков 5 и 7 устанавливаютс в О. Таким образом, код состо ни блоков 5-7 соотйетствует 010, и на выход переключател 11 поступает код неисправного блока 1, а на выходы переключателей 12 и 13KOff исправного блока 3. При реализации вариантов П и IU работы схемы установки 17 устройство работает аналогично. Коды состо ни блоков 5 7 формируютс в соответствии с таблицей. Таким образом, упрощение устройства достигаетс за счет использовани в каждом канале только одного переключател максимально простого типа. Этим достоинством не облада (от известные устройства. Предлагаемые в известном устройстве варианты исключени дополнительных переключателей позвол ют исправл ть только одну ситуацию отказа трех резервируемых блоков в четырехканальной структуре блоков 9 1 - 3 каналов, тогда как предлагаемое устройство позвол ет парировать две ситуации отказа трех резервируемых блоков. Этим достигаетс повышение надежности. Кроме того, повышение надежности достигаетс при упрощении устройства за счет уменьшени общего количества оборудовани .Also known for the triple MOIS dulna redundant system, contains -. Lubricating at least four major organs and logical modules, a reconfiguration scheme, three comparing devices, a logical decision maker, state registers, and a clock generator. The outputs of the majority organs are connected to the inputs of logic modules, the outputs of which are connected to the inputs of the reconfiguration scheme, the outputs of the reconfiguration scheme are connected to the inputs of the comparison devices and the inputs of the majority bodies of subsequent logic modules, the outputs of the comparison devices are connected to the first inputs of the logic solver, with the second inputs Which are connected to the first outputs of the status registers, the output of the generator of synchronous pulses is connected to the third input, and the output of the logic solver oystva connected to the input states of registers, the second output being coupled to the input circuit reconfiguration f2. The disadvantage of this device is to use for changing the structure of complex equipment, in particular a large number (not less) of multi-input elements AND 1 - 1-1 ... 1-1b and a multi-input element OR 1-1 in the structure of the reconfiguration scheme. Another disadvantage of the device is that it does not counter failures of two and (or) three logic modules. The closest to the invention to the technical essence is an adaptive device containing in each of the four channels a redundant unit, a reserver connection unit, a main controlled switch and a restoring member, with the output of the redundant unit in each channel connected to the first information input of the main control unit. switch and with the first information input of the block connecting the reserve, the direct output of which is connected to the first control input of the switch, and the output of the restoring An organ in each channel is connected to the input of the installation in O of the reserved block in this channel; in addition, it contains in each of the M-1 channels an additional controllable switch h. The disadvantage of this device is its use in modifying the structure of complex equipment, in particular, additional control switches in each channel, as well as a reserve connection unit and main control switch 54 bodies in the channel. The drawback of the device is also in the case of failures of the reserved blocks, the additional delay in the propagation of the signals of the reserved blocks to the output of the device, which is unacceptable in high-speed devices. The purpose of the invention is to simplify the device and increase its speed. The goal is achieved by the fact that in a re-reserved device, a main redundant block, a reserve connection block, a channel switch and a restoring member whose output is connected to the input of the main redundant block of its channel whose output is connected to the first information input are held in each of the three channels. a switch of its channel, with the first and second control inputs of which are connected respectively the inverse and direct outputs of the block for connecting the reserve of its channel, and the outputs switching Each channel is connected to the information input of the reserve connection unit and an additional redundant unit is added to one of the inputs of each recovery unit, and the output of one of the recovery organs is additionally connected to the input of the additional redundant unit, the output of which is connected to the second infbramation input of one of the channel switches, the second information inputs of the respective remaining channel switches are connected to the outputs of the two main reserved blocks, and the control The individual outputs of the reserve connection block of each channel are connected to the control inputs of the reserve connection blocks of the other channels. Figure 1 shows the functional diagram of the proposed redundant device; Fig. 2 shows the execution of the reserve connection unit. The device contains in each of the three channels the main redundant block 1 - 3 and the additional redundant block k common to all the channels. In addition, it contains in each of the channels a block for connecting the reserve 5 (b and 7), the restoring authority 8 5 (9 and 10) and the switch 11 (12 and 13 channels. The switch 11 (l2 and 13) of the channels contains main elements and 15. The first and second information inputs of the switch 11 are connected to the information inputs, main line elements and 15, respectively, the first and second control inputs of the switch 11, respectively, to the control inputs. The output of the main elements 14 and 15 combined by OR is the output of the switch 11. Trunk The elements and 15 are keys that transmit information to the output when there is a signal on their control input. The output of switches AND 12 and 13) is connected to the information inputs of the reserve connection unit 5 (6 and 7), the inverse output of which is connected to the first pack the equal input of the switch 11 (l2 and 1 h) channels, and the direct output with its second control input. The control output of the reserve connection unit 5 is connected to the control inputs of the reserve connection units 6 and 7. and their control outputs are connected to the corresponding control inputs mi adjacent blocks of the connection reserve. The outputs of each switch 11-13 channels are also connected to each input of the two-stop authorities 8–10. The outputs of the recovery bodies 8 and 9 are connected respectively to the inputs of the main redundant units 1 and 2, and the output of the recovery body 10 connected to the input of the main redundant block 3 and the input of the additional redundant block k. The outputs of the main redundant blocks 2 and 3 are connected to the first and second information inputs of the switches 12, 11 and 13, 12 channels, respectively. The output of the main redundant block 1 is connected only to the first information input of the 11 channel switch, and the output of the additional redundant block k is connected only to the second information input of the channel switch 1. The recovery body 8 (9 and 10 is, for example, the majority element and contains, for example, three two-input elements AND, to the inputs of which are connected the inputs of the reducing body and the element OR, to the inputs of which are connected the outputs of the elements AND, and the output of the element OR connected to the output of the reducing body 8 (9 and Yu) .. Block 5 (b and 7 / (figure 2 / can be performed, for example, in the form of a control circuit 16, a setup circuit 17 and a trigger 18, and the control circuit input 1b is connected with information input unit 5 (b and 7}. and output control 1 6 is connected to the first input of the setup circuit 17 and to the control unit 5 (b and 7 /. The control inputs of the unit 5 are connected to the second and third inputs of the setup circuit 17 (b and 7 / and the output of the setup circuit 17 is connected to the setup inputs of the trigger 18, inverse and whose direct outputs are connected to the inverse and direct output of block 5, respectively. (B and 7 /. The control circuit 16 monitors the operation of the redundant module, for example, using control bits together with the information bits constituting the output reserve code block (in figures 1 and 2 shows one of the output of the partition dj. In this case, a mod 2 byte control can be used, in which even bytes are controlled for evenness and odd bytes for evenness. In this case, both constant failures of the type false 1 and constant failures of the type false 0, which occur simultaneously on all outputs of blocks 1 (2 -), including control outputs, are detected. The logic of the operation of installation block 1 of blocks 5-7 can be implemented in hardware or in software and hardware and is illustrated by a table showing three possible ways in which installation circuit 17 works: option J with reconfiguration after the failure of one redundant block; option And with reconfiguration after the failure of other redundant blocks ; option III with a minimum output load of redundant blocks. Each digit of the three-digit code in the columns of the table corresponding to the options T - W indicates the trigger state of the corresponding block 5 (6 and 7) of the reserve connection. In this case, O corresponds to a low potential at the forward output of the trigger and a high potential at the inverse output of the trigger, corresponds to a high potential at the forward output of the trigger, and a low potential at the inverse output to the trigger. A fraction of 100/100 in the column of variant Sh means the possibility of setting the code 100 or 110 for the corresponding situation of variant IU. this fraction can be read as 100 or 110. The device works as follows. The device transmits and processes parallel codes. The output code of each redundant block constitutes information bits together with the control bits (one of the output bits is shown in Figures 1 and 2). The outputs of the device are the outputs of the restoring organs 8-10. In the initial state, with the operable reserved blocks 1-C (the first row of the table), blocks 5-7 are in the initial state. The state code of the blocks is 5 7 - 000. At the same time, there are low (zero) potentials at their direct outputs, and high (single) potentials at the inverse outputs, which allow the operation of the main elements W of the switches 11 - 13, At the same time, at the inputs of the restoring organ B - 10 and output blocks of redundant blocks 1-3 arrive at the inputs of blocks 5–7. In case of consecutive failure of blocks 1 - k, the installation scheme 17 sets the triggers of blocks 5 - 7 in accordance with the codes of the table. Let us consider in detail the operation of the device for option T of the installation scheme 17. If the redundant block k fails (second row of the table), the state of blocks 5-7 corresponds to 000. When a failure of one of the redundant blocks 1-3, such as block 1 (third row of the table) is detected , the setup circuit 17 sets the trigger of block 5 to 1 and sets the triggers of blocks 6 to 0 and the status code of blocks 5 7 becomes 100. At the same time, switch 11 enables triggering of the trunk element 15, and switches 11 and 13 ma 14, the output of the switch 11 will be the output code of the failed block 16 and the outputs of the switches 12 and 13 will be the code of the healthy block 3 These codes are fed to the inputs of the recovery authorities 8-10, In the situation described, as a result of majorizing the code 8-10 corresponds to the code of the block 3 If the reserved blocks 3 and t failed (ll-a row of the table), the installation scheme 17 installs the triggers of blocks 5-7 in O. Replace the failed block 3 in this case, because its replacement block it fails. The device also allows protection from the failure of three redundant blocks 1, 3 and 4 or 1, 2 and Consider, for example, the situation with the failure of blocks 1, 2 and t (the last row of the table). The installation scheme 17 sets in 1 the trigger of the connection block corresponding to the left relative to the healthy, failed redundant block (trigger of block b). The triggers of blocks 5 and 7 are set to O. Thus, the status code of blocks 5-7 corresponds to 010, and the output of switch 11 receives the code of the faulty unit 1, and the outputs of switches 12 and 13KOff of the serviceable unit 3. When implementing options P and IU the operation of the installation scheme 17, the device works in a similar way. The status codes of the blocks 5-7 are formed in accordance with the table. Thus, the simplification of the device is achieved by using in each channel only one switch of the simplest type. This advantage does not have (from known devices. Options for eliminating additional switches proposed in the known device allow to correct only one failure situation of three redundant blocks in the four-channel structure of blocks 9 1 - 3 channels, while the proposed device allows to counter two situations of failure of three redundant units. This results in improved reliability. In addition, improved reliability is achieved by simplifying the device by reducing the total number of equipment.

Claims

The combination of failures. Redundant Blocks Formula of the Invention A redundant device containing in each of the three channels the main redundant block, the reserve connecting block, channel switch and restoring authority, the output of which is connected to the input of the main redundant block of its channel, the output of which is connected to the first information input of the state of block triggers options 5 Improving the speed of the device is achieved due to the fact that if one fails, the reserved blocks do not cause additional delay distribution of output signals, which is crucial dp high-speed devices operating in real time. the switch of the target channel, with the first and second control inputs of which are connected respectively to the inverse and direct outputs of the reserve connection unit of their channel, and the switch outputs of each channel are connected to the information input of the reserve connection unit and to one of the inputs of each recovery unit, different that, in order to simplify the device