Устройство для управления подключением резерва

 

1. .УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДКЛЮЧЕНИЕМ РЕЗЕРВА, содержащее входной регистр и два резервируемых блока, причем информационные . входы входного регистра соединены с информационными входами устройства , вход синхронизации входного регистра подключен к входу синхронизации устройства, отличающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок переключения режимов , триггер, щесть групп элементов . И, две группы элементов ИЛИ, два элемента ИЛИ, блок сравнения и выходной регистр., причем счетньй вход триггера соединен с входом синхронизации устройства, прямой выход триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами элементов И первой.группы, выхода которых соединены с входами первого резервируемого блока, инверсный выход триггера соединен с первым вхск дом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входами второго резервируемого блока, выходы первого резервируемого блока соединены . с первыми входами элементов И третьей и четвертой групп, выходы элементов И третьей группы подключены к первым входам блока сравнения, выход которого подключен к входу синхронизации выходного регистра, выходы второго резервируемого блока подключены к первым входам элементов И пятой и, шестой групп, выходы входного регистра соединены с вторыми § входами элементов И первой и второй групп, первый выход, блока переклю (Л чения режимов соединен с вторыми вхо .дами первого и второго элементов ИЛИ -иэлементов И третьей и пятой групп, управляющие входы устройства подключены к входам блока переключения режимов , второй выход которого соединен с вторыми входами элементов И четвертой и шестой групп, выходы vj элементов И четвертой группы соео: динены с первыми входами элементов to ШШ первой группьГ, выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ второй группы, а вторые входы подключены к выходам элементов И шестой группы, выходы элементов И пятой группы со.единены с вторыми входами блока сравнения и информационными входами выходного регистра, выходы которого соединены с вторыми входами элементов ИЛИ второй группы, входы которых подключены к выходу устройства. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок пере

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% 01) 17642 А

3 50 G 06 F 11/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗО ЧТЕНИЙ V 0THPb А

-, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/"

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ " i (21) 3440700/18-24 (22) 19.05,82 (46) 07. 10.84. Бюл. Р 37 (72) В.Н. Барулин, M.Þ, Громов, Н.Н. Киселева и В.К. Норель (53) 681.32(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 476565, кл. G 06 F 11/00, 1974.

2. Патент Англии Ф 14 19673, кл. G 06 F 11/00, опублик. 1979.

3. Патент Англии У 2019622, кл. G 06 F 11/00, опублик. 1981 (прототип). (54)(57) 1..УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДКЛЮЧЕНИЕМ РЕЗЕРВА, содержащее входной регистр и два резервируемых блока, причем информационные входы входного регистра соединены с информационными входами устройства, вход синхронизации входного регистра подключен к входу синхронизации устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены блок переключения режимов, триггер, шесть групп элементов,И, две группы элементов ИЛИ, два элемента ИЛИ, блок сравнения и выходной регистр, причем счетный вход триггера соединен с входом синхронизации устройства, прямой выход триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первьпчи входами элементов И первой. группы, выходы которых соединены с входами первого резервируемого блока, инверсный выход триггера соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входами второго резервируемого блока, выходы первого резервируемого блока соединены с первыми входами элементов И третьей и четвертой групп, выходы элементов

И третьей группы подключены к первым входам блока сравнения выход которого подключен к входу синхронизации выходного регистра, выходы второго резервируемого блока подключены к первым входам элементов И пятой-и шестой групп, выходы входного регистра соединены с вторыми входами элементов И первой и второй групп, первый выход. блока переключения режимов соединен с вторыми вхо,дами первого и второго элементов ИЛИ

- и .элементов И третьей и пятой групп, управляющие входы устройства подключены к входам блока переключения режимов, второй выход которого соединен с вторыми входами элементов И четвертой и шестой групп, выходы элементов И четвертой группы соединены с первыми входами элементов

ИЛИ первой группы", выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ второй группы, а вторые входы подключены к выходам элементов И шестой группы, выходы элементов И пятой группы соединены с вторыми входами блока сравнения и информационными входами выходного регистра, выходы которого соединеныс вторыми вхс— дами элементов ИЛИ второй группы, входы которых подключены к выходу устройства.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок пере1117642 ключения режимов содержит генератор, ра в "1", прямой выход которого соесчетчик и триггер, причем выход динен с первым выходом блока, а ингенератора соединен со счетным версный — с вторым, установочные вхо« входом счетчика, выход которого ды счетчика соединены с входами блосоединен с входом установки тригге- ка.

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может использоваться при построении цифровых вычислительных систем и автоматизированных систем управления.

Известны резервированные системы которые содержат последовательно соединенные входной регистр, два параллельно функционирующих процессора и блок анализа результатов обработки (1) и (2) .

Недостатком указанных устройств является неполное использование функциональных .возможностей, что приводит

- к снижению производительности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровая вычислительная система, содержащая входной регистр, вход которого соединен с первым входом машины, два процессора, первый .выход каждого из них соединен с одним из двух первых входов блока выдачи результатов обработки, выход которо:го соединен с выходом машины.

В устройстве используются два одинаковых процессора, которые работают синхронно и получают идентичные данные. Выходные данные двух процессоров непрерывно сравниваются между собой. При несовпадении блокируется выдача результатов, и выраба- З тывается сигнал аварии (Э) .

Однако устройство не обеспечивает необходимой производительности при обработке входного потока .ин:формации, плотность которого пре40 выиает пропускную способность процессора.

Целью изобретения является повышение суммарной производительности резервируемых процессоров. 4

Поставленная цель достигается тем, что в устройство,.содержащее . входной регистр и два резервируемых блока, причем информационные входы входного регистра соединены с информационными входами устройства-, вход синхронизации входного регистра подключен к входу синхронизации устройства, введены блок переключения режимов, триггер, шесть групп элементов И, две группы элементов

ИЛИ, два элемента ИЛИ, блок сравнения и выходной регистр, причем счетный вход триггера соединен с входом синхронизации устройства, прямой выход триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых соединены с -входами первого резервируемого блока, инверсный выход триггера соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входами второго резервируемого блока, выходы первого резервируемого блока соединены с первыми входами элементов И третьей и четвертой групп, выходы элементов

И третьей группы йодключены к первым входам блока сравнения, выход которого подключен к входу синхронизации выходного регистра, выходы второго резервируемого блока подключены к первым входам элементов И пятой и шестой групп, выходы входного регистра соединены с вторыми входами элементов И первой и второй групп, первый выход. блока переключения режимов соединен с вторыми входами первого и второго элементов

ИЛИ и элемент И третьей и пятой групп, управляющие входы устройства подключены к входам блока переключения. режимов, второй выход которого соединен с вторыми входами элементов И четвертой и шестой групп, выходы

117642 о

4 .из процессоров в режиме "контрольного счета" снижает производительность всего устройства в целом.

Моменты выхода из строя отдельных ,процессоров не являются в "чистом" виде случайными, поэтому их можно предсказывать (с той или иной вероятностью) 4тутем накопления и анализа статистических характеристик функцио"

10 ниронания процессоров.

Погрешности предсказания моментов отказа процессоров. зависят от точности математического описания процесса x(t) (закона распределения

15 моментов отказов во времени) в интер вале (1, t> 1 на основе сведений о нем, имеющихся в интервале jt<, t 1 м1 ("1с Т).

Пус ть проце сс х (t ) з адан н а ин20 тервале $t,, tg) и представлен в виде

25 где m(t) — математическое ожидание процесса;

q„(t) — неслучайные функции времени;

V> — случайные коэффициенты, 30 некоррелированные между собой.

Представления в виде разложения

Карунена-Лоэва или канонического разложения В.С. Пугачева обладают рядом достоинств. Указанные разложения существуют практически для любого . случайного процесса. Дискретность представления процесса в виде (1) удобно для моделирования на .ЗВМ. Не40 коррелированность случайных коэффициентов Ч позволяет при их моделировании с незначительной погрешностью использовать вместо многомерной плот« ности совместногб распределения про"

45 изведение одномерных плотностей.

Задачу продления процесса x(t) в область (t<, t ) делят на два этапа: продление математического ожидания процесса и совокупности.

50 элементарных случайных функций V> и ((t), задающих случайную часть процесса.

Математическое ожидание процесса

x(t) - неслучайная функция времени, 55 поэтому задача продления ее на любой заданный временной интервал не представляет трудностей. Если отсутствуют аналитические описаБлок 5 переключения режимов (фиг.2 содержит генератор 19, счетчик 20 и триггер 21..

Сущность изобретения заключает.— ся в том, что предлагается режим

"контрольного счета" с помощью избыточного процессора проводить не постоянно, а в отдельные интервалы времени, в которые (согласно предварительным прогнозам) могут произойти отказы процессоров.

Рещение одной задачи двумя одина-. ковыми процессорами повышает достоверность информации, выдаваемой на выход устройства. Но при этом постоянное использование одного

3 1 элементов И четвертой группы соединены с первыми входами элементов ИЛИ первой группы, выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ .второй группы, а вторые входы подключены к выходам элементов И шестой группы, выходы элементов И пятой группы соединены с вторыми входами блока сравнения и информационны,ми входами выходного регистра, выходы которого соединены с вторыми вхо-. дами элементов ИЛИ второй группы, выходы которых подключены к выходу устройства.

Блок переключения режимов содержит.генератор, счетчик и триггер, причем выход генератора соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом установки триггера в "1", прямой выход которо.го соединен с первым выходом блока, а инверсный — с вторым, установочные входы счетчика соединены с входами блока.

На фиг. 1 представлена структура устройства для управления подключением резерва; на фиг. 2 — структура блока переключения режимов.

Устройство (фиг. 1) содержит входной регистр 1, первый и второй резервируемые блоки (например, процессоры) 2 и Э соответственно, блок

4 выдачи результатов обработки, блок

5 переключения режимов, триггер 6 первый элемент ИЛИ 7, первую группу, элементов И 8, второй элемент ИЛИ 9, вторую группу элементов И 10, блок 4 содержит третью-шестую группы элементов И 11-14 соответственно, первую группу элементов ИЛИ 15, блок

16 сравнения, выходной регистр 17 и вторую группу элементов ИЛИ 18.

x(t) = m(t)+ X. Ч ц; (t), 3

1117642

50 где T „ (t) — среднее время выработки сн на отказ всего устрой ния процесса, то используют методы теории приближения функции (например1 использование интерполяционных полиномов для экстраполяции и метод наименьших квадратов). 5

Кроме экстраполяции математического ожидания, необходимо продлить М координатных функций в область

kCi

1.5

По мере увеличения объема используемой статистической информации (т.е. увеличения времеии функционирования устройства) наблюдается тенденция к уменьшению ошибки экстра- 0 поляции.

Использование прогнозирования моментов появления отказов процессоров позволяет увеличить производительность устройства за счет .организации режима"контрольного счета" только на протяжении небольших (относительно) интервалах времени, во время которых может произойти отказ одного из процессоров согласно прог- 30 нозу.

Разработка и изготовление блока

l экстраполяции, позволяющего с высокой точностью прогнозировать моменты отказов процессоров, не всегда целесообразны, так как сопряжены с определенными трудностями и затратами.

Более предпочтительны два других способа решения задачи прогнозирова- 40 ния.

В состав математического обеспечения устройства включается програм-, ма прогнозирования, которая на основе статистической информации (вводнмой 45 оператором), производит расчет времени, на протяжении которого устройство.может работать в режиме "индивидуального счета" (когда каждый процессор решает "свою" задачу).

Оператор самостоятельно оценивает интервал времени работы устройства в режиме "индивидуального счета"

Тц по выражению

Ти (t) = КВ(й) Тсн (t) ° (2) ства (среднее время между двумя соседними отказами устройства по причине выхода любого из процессоров); .К 8 (й) — коэффициент запаса, учитывающий разброс отдельных интервалов времени между соседними отказами относительно Тс (Й) .

Устройство работает следующим образом.

Через информационные входы устройства на информационные входы входного регистра 1 поступает информа" ционный код, подлежащий обработке.

Входной регистр 1 предназначен для хранения информационного кода до начала его обработки. С выхода входного регистра 1 информационный код через первую группу элементов И .8 и вторую группу элементов И 10 поступает на вход первого блока 2 и второго блока 3.

Первая и вторая группы элементов

И 8 и 10 предназначены для коммутации информационного кода в соответствии с режимом работы машины.

С момента включения машины до окончания интервала Т блок 5 переи ключения режимов по своему первому выходу выдает управляющий сигнал, соответствующий режиму "индивидуального счета". Этот сигнал не влияет на условия коммутации информацион-. ного кода с выхода входного регистра. Режим коммутации при этом обеспечивается состоянием триггера 6, 1 на счетный вход которого поступает сигнал с входа синхронизации устройства в момент записи в регистр 1 нового информационного кода. В соответствии с состоянием триггера 6 с первого н второго элементов ИЛИ на первые входы элементов первой и второй групп поступают сигналы, поочередно открывающие и закрывающие группы элементов И 8 и 10. Поэтому с информационного выхода входного регистра 1 информационные коды поступают поочередно то на блок 2, то на блок 3.

В момент окончания интервала Ти блок 5 переключения режимов по свое му второму выходу выдает управляющий сигнал, соответствующий режиму

"контрольного счета". Этот сигнал

1 117642

В режиме "индивидуального счетан по четвертому входу блока 4 на управляющие входы элементов И 12 и 55

14 четвертой и шестой групп с второго выхода блока 5 переключения режимов поступает сигнал, открывающий через вторые входы первого и второго элементов HJIH 7 и 9 поступает на входы элементов,И первой и второй групп, разрешая прохождение каждого информационного кода с выхода 5 входного регистра 1 на каждый из блоков 2 и 3.

Первый блок 2 (аналогично второй блок 3) предназначены для обработки информационных кодов, поступающих на вход процессора в соответствии с рабочей программой обработки (алгоритмом обработки).

После окончания обработки информационного .кода с первого выхода !5 блока 2 или 3 на первый или второй вход блока 4 выдачи результатов обработки поступает код результата обработки.

Блок 4 выдачи результатов обра- 20 ботки предназначен для выдачи результатов обработки на выход устройства с выходов первого и второго блоков 2 и/или 3 в режиме "индивидуального счета", сравнения кодов результата, 25 полученных от первого и второго блоков 2 и 3 в режиме "контрольного счета . В последнем случае код одного из результатов выдается на выход машины только в том случае, если оба 30 кода (от первого и второго процессоров) совпадают. Если код результата полученный от первого блока 2, отличается от кода результата, полученного от второго блока 3, то код результата на выход машины не поступает, а на панели блока 4 выдачи результатов обработки загорается индикатор "Авария".

Блок 5 переключения режимов пред- 40 назначен для выработки управляющих сигналов, поступающих на вторые входы первого и второго элементов ИЛИ 7 и 9 и на входы блока 4 выдачи ре-, зультатов обработки, в соответст- 45 вии с режимом функционирования машины.

Код времени работы в режиме "индивидуального счета" задается оператором (или блоком экстраполяции) по второму входу машины. 50

Блок 4 выдачи результатов обработки работает следующим образом. элементы И четвертой и шестой групп (элементы И 1! и !3 третьей и пятой групп закрыты). При этом коды результатов обработки без сравнения через первый и второй входы блока 4, элементы И 12 и 14 четвертой и шестой групп поступают на первый и второй входы элементов ИЛИ 15. С их выходов коды результатов через первые входы элементов ИЛИ 18 поступают на выход машины.

В режиме "контрольного счета по четвертому входу .блока 4 на управляющие входы элементов И 12 гг 14 поступает сигнал, закрывающий их. По третьему входу блока 4 на управляющие входы элементов И 11 и 13 поступает сигнал, открывающий эти элементы. При этом коды результатов обработки через первый и второй входы блока 4 поступают на первый и второй входы блока 16 сравнения. Одновременно с второго входа блока 4 код результата от второго процессора поступает на входы выходного регистра 17, Если коды результатов совпадают, тона вьгходе блока 16 сравнения появляется сигнал, поступающий на вход синхронизации выходного регистра 17.

При этом код результата, хранящийся в выходном регистре 17, через вторые входы элементов ИЛИ 18 поступает на вьгходы устройства. Если коды результатов отличаются один от другого, то на выходе блока 16 сравнения сигнал не появляется, и код результата с выхода выходного регистра 17 на выход блока 4 и машины не поступает.

Блок 5 переключения режимов работает следующим образом.

С вьгхода генератора 19 на счетный вход счетчика 20 поступают импульсы опорной частоты. Счетчик 20 работает в реверсивном режиме. Оператор устанавливает тумблеры на панели блока 5 переключения режимов в соответствии с кодом, определяющим интервал времени работы машины в режиме "индивидуального. счета". В момент начала работы машины триггер 21 находится в состоянии 0 . При обнулении счетчика 2, на его выходе появляется сигнал, поступающий на вход триггера 21 и устанавливающий его в состояние "1". При переходе из одного состояния в другое вьгходные сигналы, поступающие с инверсного ,и прямого выходов триггера 21 на пер1117642

10 машины, ВНИИПИ

Тираж 698

Заказ 7221/33

Подписное

/ вый и второй выходы соответственно блока 5 переключения режимов меняют свои полярности, чем и определяют .я условия коммутации

В предлагаемом устройстве повышается производительность, определяемая повышением эффективности

Филиал ППП "Патент",,г. Ужгород, ул. Проектная, 4 использования отдельных процессоров.

Если время наработки на отказ всей машины изменяется, например, от

5 100 до 300 ч, то по крайней мере

100 ч (после любого из отказов) до очередного отказа одного из процессоров может работать в режиме "индивидуального счета