[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2527191C1 - Backed-up multichannel computer system - Google Patents

Backed-up multichannel computer system Download PDF

Info

Publication number
RU2527191C1
RU2527191C1 RU2013140512/08A RU2013140512A RU2527191C1 RU 2527191 C1 RU2527191 C1 RU 2527191C1 RU 2013140512/08 A RU2013140512/08 A RU 2013140512/08A RU 2013140512 A RU2013140512 A RU 2013140512A RU 2527191 C1 RU2527191 C1 RU 2527191C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
input
output
switch
processor
Prior art date
Application number
RU2013140512/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валентин Николаевич Русанов
Александр Юрьевич Киселев
Николай Владимирович Сильянов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2013140512/08A priority Critical patent/RU2527191C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2527191C1 publication Critical patent/RU2527191C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Hardware Redundancy (AREA)

Abstract

FIELD: information technology.
SUBSTANCE: backed-up dual-processor computer system comprises: three identical channels connected to an OR element and a channel selection signal generator. Each of said channels includes an initial setting circuit, a system generator, a processor, an OR element, a pulse generator, a time operability analyser, an emergency actuation device, switches and a storage device.
EFFECT: high reliability, fault-tolerance and reliability of the computation result.
4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении надежных вычислительно-управляющих систем.The present invention relates to computer technology and can be used to build reliable computing and control systems.

Известна устойчивая к отказам вычислительная система [1] (аналог). Вычислительная система состоит из двух процессоров (каналов), схемы начальной установки, подключенной к входу процессора каждого канала, системного генератора, выход которого подключен к входу процессора каждого канала и схемы управления. Каждый процессор может работать в режиме главного процессора и в режиме подчиненного процессора, контролирующего работу другого процессора. В подчиненном режиме процессор выполняет те же инструкции, что и главный процессор, только все линии, по которым осуществляется вывод данных, отключены. Кроме того, в подчиненном режиме схема сравнения, встроенная в процессор, сверяет результаты выходных данных обоих процессоров. Схема управления через определенные интервалы времени осуществляет переключение режимов работы процессоров для контроля процессорами друг друга. Если возникает несоответствие, то подчиненный процессор сигнализирует схеме управления об ошибке. Схема управления пытается восстановить синхронность работы процессоров, вызывая в обоих процессорах внешнее прерывание. Если же процессор вышел из строя и был в это время подчиненным процессором, то в таком случае схема будет работать без подчиненного процессора в течение времени, равного периоду переключения режимов работы процессоров. Затем неисправный процессор будет переведен в режим главного, а исправный - в режим подчиненного, где неисправность главного процессора уже будет обнаружена.Known fault tolerant computing system [1] (analogue). A computing system consists of two processors (channels), an initial installation circuit connected to the processor input of each channel, a system generator whose output is connected to the processor input of each channel, and a control circuit. Each processor can operate in the main processor mode and in the slave processor mode, which controls the operation of another processor. In slave mode, the processor executes the same instructions as the main processor, only all lines through which data is output are turned off. In addition, in the slave mode, a comparison circuit built into the processor checks the output of both processors. The control circuit at certain time intervals switches the operating modes of the processors to control each other's processors. If a mismatch occurs, the slave processor signals an error to the control circuit. The control circuit tries to restore the synchronism of the processors, causing an external interrupt in both processors. If the processor crashed and at that time was a slave processor, then in this case the circuit will work without a slave processor for a time equal to the period of switching the processor operating modes. Then, the failed processor will be transferred to the master mode, and the healthy processor will be transferred to the slave mode, where a malfunction of the main processor will already be detected.

Недостаток системы в том, что при отказе системного генератора, который является общим для двух процессоров, отказывает вся система. В случае использования отдельных генераторов возникнет несинхронность в работе процессоров, которая также может наступить при неодновременном поступлении входных данных от приемных устройств.The disadvantage of the system is that when a system generator, which is common to two processors, fails, the entire system fails. In the case of using separate generators, there will be a lack of synchronism in the operation of the processors, which can also occur when the input data from the receiving devices is not received simultaneously.

Кроме того, основной недостаток системы заключается в том, что подчиненный процессор только контролирует работоспособность главного и не выполняет его функции в случае отказа.In addition, the main disadvantage of the system is that the slave processor only controls the operability of the main one and does not perform its functions in the event of a failure.

Известно вычислительное устройство смешанного резервирования [2] (аналог). Устройство смешанного резервирования состоит из двух включенных вычислительных каналов и одного выключенного, находящегося в холодном резерве. При отказе в одном из работающих каналов автоматически включается третий канал, находившийся в холодном резерве, и сигналы трех каналов мажоритируются. При отказе двух работающих каналов включается третий канал, находящийся в холодном резерве, который формирует выходной сигнал.Known computing device mixed reservation [2] (analogue). The mixed backup device consists of two switched on computing channels and one turned off, which is in cold reserve. In the event of a failure in one of the working channels, the third channel that was in the cold reserve is automatically switched on, and the signals of the three channels are majorized. In case of failure of two working channels, the third channel is turned on, which is in the cold reserve, which forms the output signal.

Недостаток устройства смешанного резервирования заключается в том, что в условиях несанкционированных воздействий (электромагнитные наводки, электрический разряд, радиационные воздействия) сбой может произойти одновременно в двух работающих каналах и в результате мажоритирования может сформироваться несанкционированный сигнал. В случае отказа двух работающих каналов и подключении третьего, находившегося в холодном резерве, формирование выходного сигнала происходит без мажоритации.The disadvantage of the mixed redundancy device is that under unauthorized influences (electromagnetic interference, electrical discharge, radiation), a failure can occur simultaneously in two working channels and as a result of majorization, an unauthorized signal can form. In the event of a failure of two working channels and the connection of a third, which was in a cold reserve, the formation of the output signal occurs without majorization.

Известна резервированная двухпроцессорная вычислительная система [3] (прототип), содержащая два идентичных канала, в каждом из которых первый выход процессора подключен к первому входу первого коммутатора; системный генератор, выход которого подключен к первому входу процессора; триггер, выход которого подключен к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен ко второму входу первого коммутатора; импульсный генератор, подключенный через временной анализатор исправности к первому входу триггера и первому входу счетчика сбоев, первый выход которого подключен ко второму входу элемента ИЛИ-НЕ; схему начальной установки, выход которой подключен ко второму входу процессора, второму входу счетчика сбоев, первому входу элемента ИЛИ, причем выходы элемента ИЛИ подключены ко второму входу временного анализатора исправности и второму входу триггера; схему сравнения, первый вход которой подключен ко второму выходу счетчика сбоев первого канала, второй вход - ко второму выходу счетчика сбоев второго канала, первый выход схемы сравнения подключен к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ первого канала, а второй - к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ второго канала; устройство аварийного запуска, первый вход которого подключен к выходу схемы начальной установки, второй вход подключен ко второму выходу процессора, а выходы - к второму входу импульсного генератора и второму входу элемента ИЛИ; второй и третий коммутаторы и устройство памяти, при этом первый вход второго коммутатора первого канала подключен к третьему выходу процессора первого канала, четвертый выход которого подключен к первому входу третьего коммутатора второго канала, выход первого коммутатора первого канала подключен ко второму входу третьего коммутатора второго канала, второму входу второго коммутатора первого канала и является выходом первого канала системы; выход второго коммутатора первого канала подключен к выходу третьего коммутатора первого канала и входу устройства памяти первого канала; первый вход второго коммутатора второго канала подключен к третьему выходу процессора второго канала, четвертый выход которого подключен к первому входу третьего коммутатора первого канала; выход первого коммутатора второго канала подключен ко второму входу второго коммутатора второго канала, второму входу третьего коммутатора первого канала и является выходом второго канала системы; выход второго коммутатора второго канала подключен к выходу третьего коммутатора второго канала и входу устройства памяти второго канала.Known redundant dual-processor computing system [3] (prototype), containing two identical channels, in each of which the first output of the processor is connected to the first input of the first switch; a system generator whose output is connected to the first input of the processor; a trigger whose output is connected to the first input of the OR-NOT element, the output of which is connected to the second input of the first switch; a pulse generator connected through a temporary health analyzer to the first input of the trigger and the first input of the failure counter, the first output of which is connected to the second input of the OR-NOT element; the initial setup circuit, the output of which is connected to the second input of the processor, the second input of the failure counter, the first input of the OR element, and the outputs of the OR element are connected to the second input of the temporary health analyzer and the second trigger input; comparison circuit, the first input of which is connected to the second output of the failure counter of the first channel, the second input is to the second output of the failure counter of the second channel, the first output of the comparison circuit is connected to the third input of the OR-element of the first channel, and the second - to the third input of the OR- NOT the second channel; emergency start device, the first input of which is connected to the output of the initial installation circuit, the second input is connected to the second output of the processor, and the outputs to the second input of the pulse generator and the second input of the OR element; the second and third switches and a memory device, wherein the first input of the second switch of the first channel is connected to the third output of the processor of the first channel, the fourth output of which is connected to the first input of the third switch of the second channel, the output of the first switch of the first channel is connected to the second input of the third switch of the second channel, the second input of the second switch of the first channel and is the output of the first channel of the system; the output of the second switch of the first channel is connected to the output of the third switch of the first channel and the input of the memory device of the first channel; the first input of the second switch of the second channel is connected to the third output of the processor of the second channel, the fourth output of which is connected to the first input of the third switch of the first channel; the output of the first switch of the second channel is connected to the second input of the second switch of the second channel, the second input of the third switch of the first channel and is the output of the second channel of the system; the output of the second switch of the second channel is connected to the output of the third switch of the second channel and the input of the memory device of the second channel.

В известной резервированной двухпроцессорной вычислительной системе [3], после поступления сигнала RES от схемы начальной установки, все устройства системы устанавливаются в исходное состояние и к выходу подключается процессор первого канала, а второй канал отключается коммутатором. В каждом канале совместно с основной задачей периодически в фиксированные интервалы времени решается диагностическая задача (осуществляется самодиагностика работоспособности устройств системы). В случае успешного выполнения диагностики формируются короткие импульсы исправности TestOK, которые обнуляют (устанавливают в исходное состояние) временной анализатор исправности. При этом сигналы с импульсного генератора на счетчик сбоев не поступят. В случае отсутствия сигналов TestOK (отказа в работе канала) счетчик сбоев будет заполняться сигналами импульсного генератора. Схема сравнения, анализируя коды счетчиков сбоев, формирует сигналы, которые поступают на коммутаторы. При этом подключается к выходу работоспособный процессор (канал), и отключается вышедший из строя. Промежуточные результаты вычислений периодически записываются в устройства памяти обоих каналов. Второй канал, являющийся резервным, в случае выхода из строя основного, начинает выполнение задачи, используя информацию, записанную в устройство памяти резервного канала. Это позволяет продолжить решение задачи без потери информации. При работоспособных каналах, в случае многократных сбоев, переключение осуществляется на тот канал, в котором меньше сбоев. Принятие решения на переключение возлагается на устройство резервирования, которое реализовано на логических элементах в составе базового матричного кристалла, обладающего высокой надежностью, и происходит после поступления с импульсного генератора на временной анализатор исправности не менее двух импульсов.In the well-known redundant dual-processor computing system [3], after the arrival of the RES signal from the initial installation circuit, all the system devices are initialized and the processor of the first channel is connected to the output, and the second channel is turned off by the switch. In each channel, together with the main task, the diagnostic task is periodically resolved periodically at fixed intervals of time (the self-diagnosis of the operability of system devices is carried out). In the case of successful diagnostics, short TestOK health pulses are generated, which reset (reset) the temporary health analyzer. In this case, signals from the pulse generator to the failure counter will not be received. In the absence of TestOK signals (channel failure), the failure counter will be filled with signals from the pulse generator. The comparison circuit, analyzing the codes of the failure counters, generates the signals that enter the switches. In this case, a workable processor (channel) is connected to the output, and a failed one is disabled. Intermediate results of calculations are periodically written to the memory devices of both channels. The second channel, which is the backup one, in case of failure of the main one, starts the task using the information recorded in the memory device of the backup channel. This allows you to continue solving the problem without losing information. With operable channels, in case of repeated failures, switching is carried out to that channel in which there are fewer failures. The decision to switch is assigned to the backup device, which is implemented on the logic elements in the base matrix crystal, which has high reliability, and occurs after receipt of a pulse generator to the time analyzer serviceability of at least two pulses.

Известная резервированная двухпроцессорная вычислительная система [3] обладает повышенной надежностью, минимальным временем переключения на резервный канал и сохраняет работоспособность при коротком замыкании на выходе одного из каналов.The well-known redundant dual-processor computing system [3] has increased reliability, minimum switching time to the backup channel and maintains operability in the event of a short circuit at the output of one of the channels.

Недостаток системы [3] заключается в том, что в системе, в случае отказа одного канала, отсутствует возможность уменьшения вероятности ложной выдачи результата вычислений (команды), так как выдача результата осуществляется на основе вычислений только одного канала.The disadvantage of the system [3] is that in the system, in the event of a failure of one channel, it is not possible to reduce the likelihood of a false output of a calculation result (command), since the output of the result is based on calculations of only one channel.

Технический результат - повышение надежности, отказоустойчивости и достоверности результата вычислений за счет введения в систему третьего канала и дополнительных устройств и связей.The technical result is an increase in reliability, fault tolerance and reliability of the calculation result due to the introduction of the third channel and additional devices and communications into the system.

Технический результат достигается тем, что в резервированную двухпроцессорную вычислительную систему, содержащую два идентичных канала, введены третий канал, элемент ИЛИ и устройство формирования сигналов выборки канала. В каждом канале первый выход процессора подключен к первому входу первого коммутатора. К первому входу процессора подключен системный генератор. Импульсный генератор подключен к временному анализатору исправности. Выход схемы начальной установки подключен к первому входу импульсного генератора, первому входу устройства аварийного запуска, ко второму входу процессора и первому входу элемента ИЛИ. Выход элемента ИЛИ подключен ко второму входу временного анализатора исправности. Второй выход процессора подключен ко второму входу устройства аварийного запуска. Первый выход устройства аварийного запуска подключен ко второму входу импульсного генератора, а второй выход - ко второму входу элемента ИЛИ. Первый вход второго коммутатора подключен к третьему выходу процессора. Выход первого коммутатора подключен ко второму входу второго коммутатора и является выходом соответствующего канала. Выходы второго и третьего коммутаторов соединены и подключены к входу устройства памяти. Четвертый выход процессора первого канала подключен к первому входу третьего коммутатора второго канала, а четвертый выход процессора второго канала подключен к первому входу третьего коммутатора первого канала. Выход первого коммутатора первого канала подключен ко второму входу третьего коммутатора второго канала, а выход первого коммутатора второго канала подключен ко второму входу третьего коммутатора первого канала. Дополнительно в каждый канал введен четвертый коммутатор, выход которого соединен с выходами второго и третьего коммутаторов и с входом устройства памяти соответствующего канала. Выход временного анализатора исправности первого, второго и третьего каналов подключены соответственно к первому, второму и третьему входам введенного элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу устройства формирования сигналов выборки канала. Вторые выходы процессоров первого, второго и третьего каналов подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам устройства формирования сигналов выборки. Первый, второй и третий выходы устройства формирования сигналов выборки канала подключены ко вторым входам первых коммутаторов соответствующих каналов и являются управляющими выходами для подключения напряжения питания на соответствующие каналы от источников вторичного питания. Пятый выход процессора первого канала подключен к первому входу четвертого коммутатора третьего канала. Пятый выход процессора второго канала подключен к первому входу третьего коммутатора третьего канала. Третий выход процессора третьего канала подключен к первому входу второго коммутатора третьего канала. Четвертый выход процессора третьего канала подключен к первому входу четвертого коммутатора первого канала. Пятый выход процессора третьего канала подключен к первому входу четвертого коммутатора второго канала. Выход первого коммутатора первого канала дополнительно подключен ко второму входу четвертого коммутатора третьего канала. Выход первого коммутатора второго канала дополнительно подключен ко второму входу третьего коммутатора третьего канала. Выход первого коммутатора третьего канала дополнительно подключен ко второму входу четвертого коммутатора второго канала, второму входу четвертого коммутатора первого канала и является выходом третьего канала.The technical result is achieved by the fact that a third channel, an OR element, and a device for generating channel sample signals are introduced into a redundant dual-processor computing system containing two identical channels. In each channel, the first output of the processor is connected to the first input of the first switch. A system generator is connected to the first input of the processor. The pulse generator is connected to a temporary health analyzer. The output of the initial installation circuit is connected to the first input of the pulse generator, the first input of the emergency start device, to the second input of the processor and the first input of the OR element. The output of the OR element is connected to the second input of a temporary health analyzer. The second output of the processor is connected to the second input of the emergency start device. The first output of the emergency start device is connected to the second input of the pulse generator, and the second output is connected to the second input of the OR element. The first input of the second switch is connected to the third output of the processor. The output of the first switch is connected to the second input of the second switch and is the output of the corresponding channel. The outputs of the second and third switches are connected and connected to the input of the memory device. The fourth output of the processor of the first channel is connected to the first input of the third switch of the second channel, and the fourth output of the processor of the second channel is connected to the first input of the third switch of the first channel. The output of the first switch of the first channel is connected to the second input of the third switch of the second channel, and the output of the first switch of the second channel is connected to the second input of the third switch of the first channel. Additionally, a fourth switch is introduced into each channel, the output of which is connected to the outputs of the second and third switches and to the input of the memory device of the corresponding channel. The output of the temporary analyzer of serviceability of the first, second and third channels are connected respectively to the first, second and third inputs of the input OR element, the output of which is connected to the first input of the channel sampling signal generation device. The second outputs of the processors of the first, second and third channels are connected respectively to the second, third and fourth inputs of the device for generating the sampling signals. The first, second and third outputs of the channel sampling signal generation device are connected to the second inputs of the first switches of the corresponding channels and are control outputs for connecting the supply voltage to the corresponding channels from the secondary power sources. The fifth output of the processor of the first channel is connected to the first input of the fourth switch of the third channel. The fifth processor output of the second channel is connected to the first input of the third switch of the third channel. The third output of the processor of the third channel is connected to the first input of the second switch of the third channel. The fourth output of the processor of the third channel is connected to the first input of the fourth switch of the first channel. The fifth output of the processor of the third channel is connected to the first input of the fourth switch of the second channel. The output of the first switch of the first channel is additionally connected to the second input of the fourth switch of the third channel. The output of the first switch of the second channel is additionally connected to the second input of the third switch of the third channel. The output of the first switch of the third channel is additionally connected to the second input of the fourth switch of the second channel, the second input of the fourth switch of the first channel and is the output of the third channel.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемой многоканальной системы.Figure 1 shows the structural diagram of the proposed multi-channel system.

На фиг.2 приведен вариант реализации устройства формирования сигналов выборки канала.Figure 2 shows an embodiment of a device for generating signals for channel sampling.

На фиг.3 приведена временная диаграмма работы устройства формирования сигналов выборки канала.Figure 3 shows the timing diagram of the operation of the device for generating signals for channel sampling.

На фиг.4 приведена временная диаграмма работы многоканальной системы.Figure 4 shows the timing diagram of the multi-channel system.

Резервированная многоканальная вычислительная система, представленная на фиг.1, содержит три идентичных канала 1, элемент ИЛИ 2, устройство формирования сигналов выборки канала 3. Каждый канал содержит схему начальной установки 4, системный генератор 5, процессор 6, элемент ИЛИ 7, импульсный генератор 8, временной анализатор исправности 9, устройство аварийного запуска 10, первый коммутатор 11, второй коммутатор 12, третий коммутатор 13, четвертый коммутатор 14, устройство памяти 15. Выходы коммутаторов 12, 13, 14 соединены и подключены к устройству памяти 15. Импульсный генератор 8 подключен к схеме начальной установки 4, временному анализатору исправности 9, устройству аварийного запуска 10, которое подключено к схеме начальной установки 4, процессору 6, элементу ИЛИ 7, соединенному со схемой начальной установки 4, процессором 6 и временным анализатором исправности 9. Процессор 6 соединен с системным генератором 5, первым коммутатором 11, вторым коммутатором 12. В системе, кроме того, процессор 6 первого канала соединен с третьим коммутатором 13 второго канала и четвертым коммутатором 14 третьего канала; процессор 6 второго канала соединен со вторым коммутатором 12 второго канала и с третьими коммутаторами 13 первого и третьего каналов; процессор 6 третьего канала соединен со вторым коммутатором 12 третьего канала и четвертыми коммутаторами 14 первого и второго каналов; временные анализаторы 9 каждого канала подключены к элементу ИЛИ 2, который соединен с устройством формирования сигналов выборки канала 3, которое соединено с первыми коммутаторами 11 первого, второго и третьего каналов и управляющими выходами для подключения напряжения питания на каждый из каналов от источников вторичного питания каждого канала. Кроме того, устройство формирования сигналов выборки канала 3 соединено с процессорами 6 каждого канала. Выход первого коммутатора 11 каждого канала подключен ко второму коммутатору 12 и является выходом соответствующего канала. Выход первого коммутатора 11 первого канала подключен к третьему коммутатору 13 второго канала и к четвертому коммутатору 14 третьего канала. Выход первого коммутатора 11 второго канала подключен к третьим коммутаторам 13 первого и третьего каналов. Выход первого коммутатора 11 третьего канала подключен к четвертым коммутаторам 14 первого и второго каналов.The redundant multi-channel computing system shown in Fig. 1 contains three identical channels 1, an OR element 2, a device for generating signal samples of channel 3. Each channel contains an initial setup 4, a system generator 5, processor 6, an OR element 7, a pulse generator 8 , temporary health analyzer 9, emergency start device 10, first switch 11, second switch 12, third switch 13, fourth switch 14, memory device 15. The outputs of the switches 12, 13, 14 are connected and connected to the memory device ty 15. Pulse generator 8 is connected to the initial setup 4, temporary health analyzer 9, emergency start device 10, which is connected to the initial setup 4, processor 6, OR element 7 connected to the initial setup 4, processor 6 and time analyzer health 9. The processor 6 is connected to the system generator 5, the first switch 11, the second switch 12. In the system, in addition, the processor 6 of the first channel is connected to the third switch 13 of the second channel and the fourth switch 14 of the third to Nala; the processor 6 of the second channel is connected to the second switch 12 of the second channel and to the third switches 13 of the first and third channels; the processor 6 of the third channel is connected to the second switch 12 of the third channel and the fourth switches 14 of the first and second channels; temporary analyzers 9 of each channel are connected to an OR element 2, which is connected to a channel 3 sampling signal generating device, which is connected to the first switches 11 of the first, second, and third channels and control outputs for connecting the supply voltage to each channel from the secondary power sources of each channel . In addition, the device for generating the sampling signals of channel 3 is connected to the processors 6 of each channel. The output of the first switch 11 of each channel is connected to the second switch 12 and is the output of the corresponding channel. The output of the first switch 11 of the first channel is connected to the third switch 13 of the second channel and to the fourth switch 14 of the third channel. The output of the first switch 11 of the second channel is connected to the third switches 13 of the first and third channels. The output of the first switch 11 of the third channel is connected to the fourth switches 14 of the first and second channels.

Источник питания каждого канала содержит в своем составе управляемые и неуправляемые преобразователи напряжения. Управляемые преобразователи позволяют с помощью сигналов ОЕ от устройства формирования сигналов выборки канала 3 отключать или подключать напряжения питания канала (системный генератор 5, процессор 6, коммутатор 11, схема начальной установки 4, устройство аварийного запуска 10, импульсный генератор 8, элемент ИЛИ 7, временной анализатор исправности 9). Неуправляемые преобразователи необходимы для подачи напряжения питания на устройства, которые не допускают по своему функциональному назначению снятие напряжения в процессе функционирования (элемент ИЛИ 2, устройство формирования сигналов выборки канала 3, коммутаторы 12-14, память 15). Неуправляемые преобразователи каждого канала объединены по выходам через развязывающие диоды.The power source of each channel contains controlled and uncontrolled voltage converters. Controlled converters allow using OE signals from the channel 3 sampling signal generation device to disconnect or connect channel power voltages (system generator 5, processor 6, switch 11, initial installation circuit 4, emergency start device 10, pulse generator 8, OR element 7, temporary health analyzer 9). Uncontrolled converters are necessary for supplying voltage to devices that do not allow for their functional purpose to remove voltage during operation (OR element 2, channel 3 sampling signal generation device, switches 12-14, memory 15). The uncontrolled converters of each channel are combined at the outputs through decoupling diodes.

В момент подачи напряжения на систему схема начальной установки 4 формирует сигнал Res# (изменение состояния из логического нуля в логическую единицу). При этом разрешается работа процессорам 6, устройствам аварийного запуска 10, импульсным генераторам 8, временным анализаторам исправности 9, а устройство формирования сигналов выборки канала 3 устанавливает сигналы ОЕ в состояние, при котором на все каналы подается напряжение питания от вторичных источников. Время выхода на режим процессоров каналов за счет выбора задержки разнесено. В этом случае тот процессор, который первым выйдет на режим и сформирует сигнал исправности TestOK, при помощи устройства формирования сигналов выборки канала 3 оставит напряжение питания на своем канале и отключит снимаемые напряжения питания от двух других (фиг.3). Таким образом, данный канал перейдет в рабочий режим, а два других будут в холодном резерве. При отказе в работающем канале (отсутствии импульсов TestOK) временной анализатор 9 сформирует импульс Fсд, который поступит на устройство формирования сигналов выборки канала 3. При этом устройство 3 подключит питание к следующему каналу и отключит питание от двух других (фиг.4). Следует отметить, что в случае отказа канала, на который произошло переключение, аналогично подключится следующий канал и отключатся два других. Особенностью предлагаемой системы является то, что импульсы TestOK можно прерывать программно, что позволит с требуемой периодичностью выбирать работающие каналы. Количество переключений между каналами не ограничено.At the time of supplying voltage to the system, the initial setup circuit 4 generates a Res # signal (change of state from a logical zero to a logical unit). At the same time, the processors 6, emergency start devices 10, pulse generators 8, temporary analyzers of serviceability 9 are allowed to work, and the device for generating the sampling signals of channel 3 sets the OE signals in a state in which power is supplied to all channels from secondary sources. The time to exit to the channel processor mode due to the delay selection is spaced. In this case, the processor that first enters the mode and generates a test signal TestOK, using the channel 3 sampling signal generation device, will leave the supply voltage on its channel and disconnect the removed supply voltages from the other two (Fig. 3). Thus, this channel will go into working mode, and the other two will be in cold reserve. In case of a failure in the working channel (absence of TestOK pulses), the time analyzer 9 will generate an Fsd pulse, which will be sent to the channel 3 signal generation device. In this case, device 3 will connect power to the next channel and disconnect power from the other two (Fig. 4). It should be noted that in the event of a failure of the channel to which the switching occurred, the next channel will be similarly connected and the other two will be disconnected. A feature of the proposed system is that TestOK pulses can be interrupted programmatically, which allows selecting the working channels with the required frequency. The number of switching between channels is not limited.

Промежуточные результаты вычислений периодически записываются в устройства памяти всех каналов. Это позволяет продолжить решение задачи на резервном канале без потери информации.Intermediate results of calculations are periodically written to the memory devices of all channels. This allows you to continue solving the problem on the backup channel without losing information.

Следует отметить, что если в резервированной многоканальной вычислительной системе в качестве памяти каналов использовать трехпортовые ОЗУ, то можно упростить систему за счет исключения связей устройств памяти с процессорами. Если использовать энергонезависимую память и подключать ее по команде от процессора, то можно снизить энергопотребление и дополнительно повысить надежность системы.It should be noted that if three-port RAM is used as channel memory in a redundant multi-channel computing system, then the system can be simplified by eliminating the connections of memory devices with processors. If you use non-volatile memory and connect it on command from the processor, you can reduce power consumption and further improve system reliability.

Принципиальное отличие предлагаемой резервированной многоканальной процессорной системы, представленной на фиг.1, от прототипа заключается во введении третьего канала 1, элемента ИЛИ 2, устройства формирования сигналов выборки канала 3, введении в каждый канал дополнительных коммутаторов 14 и введении дополнительных связей, что позволило повысить надежность и отказоустойчивость системы и снизить вероятность выдачи ложного результата вычислений (ложных команд). Для получения достоверного результата в системе можно осуществляется программное переключение по каналам, а результаты решений задач каждого канала, сохраненные в памяти каналов, сравнивать, анализировать и выдавать по любому из трех независимых каналов.The fundamental difference between the proposed redundant multi-channel processor system shown in Fig. 1 from the prototype is the introduction of the third channel 1, the OR element 2, the device for generating the sampling signals of channel 3, the introduction of additional switches 14 into each channel and the introduction of additional connections, which made it possible to increase reliability and system fault tolerance and reduce the likelihood of issuing a false calculation result (false commands). To obtain a reliable result in the system, one can programmatically switch over the channels, and the results of solving the problems of each channel stored in the channel memory can be compared, analyzed, and output on any of three independent channels.

Предложенная система возможно не будет иметь недостатков для особо ответственных применений. Ограничением может быть только время выхода на рабочий режим подключаемого канала. При использовании быстродействующих процессоров, например, типа 1892ВМ8Я (АЕЯР.431280.767 ТУ) время переключения может быть сведено к минимуму.The proposed system may not have drawbacks for critical applications. The restriction can only be the time to reach the operating mode of the connected channel. When using high-speed processors, for example, type 1892ВМ8Я (АЕЯР.431280.767 ТУ), the switching time can be minimized.

Вновь введенные коммутаторы могут быть реализованы на микросхемах приемопередатчиков типа 5584АП7Т со схемой удержания информации на входе. Вновь введенные устройства памяти могут быть реализованы на оперативно запоминающих устройствах (СОЗУ) типа 1658РУ1У, обладающих требуемыми объемом памяти, быстродействием. Логический элемент ИЛИ и схема формирования сигналов выборки каналов могут быть реализованы на микросхемах серии 1594Т (1594ЛИ3Т, 1594ЛЕ4Т, 1594ТЛ2Т, 1594ТМ2Т), либо на логических элементах в составе базового матричного кристалла.Newly introduced switches can be implemented on 5584AP7T transceiver microcircuits with an input information retention scheme. Newly introduced memory devices can be implemented on random-access memory (RAM) type 1658RU1U, with the required amount of memory, speed. The OR logic element and the channel sampling signal generation circuit can be implemented on 1594T series microcircuits (1594L3T, 1594LE4T, 1594TL2T, 1594TM2T), or on logic elements in the base matrix crystal.

Список источниковList of sources

1. Патент 94296302, США, МКИ G06F 11/00, 1994 г. (аналог).1. Patent 94296302, USA, MKI G06F 11/00, 1994 (analogue).

3. Патент №2339994, РФ, МКИ G06F 11/18, 2006 г. (аналог).3. Patent No. 2339994, RF, MKI G06F 11/18, 2006 (analogue).

3. Патент №2460121, РФ, МКИ G06F 11/20, 2012 г. (прототип).3. Patent No. 2460121, RF, MKI G06F 11/20, 2012 (prototype).

Claims (1)

Резервированная многоканальная вычислительная система, содержащая два идентичных канала, в каждом из которых первый выход процессора подключен к первому входу первого коммутатора; системный генератор, выход которого подключен к первому входу процессора; импульсный генератор, подключенный к временному анализатору исправности; схема начальной установки, выход которой подключен к первому входу импульсного генератора, первому входу устройства аварийного запуска, ко второму входу процессора, первому входу элемента ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу временного анализатора исправности; второй выход процессора подключен ко второму входу устройства аварийного запуска, первый выход которого подключен ко второму входу импульсного генератора, а второй выход - ко второму входу элемента ИЛИ; первый вход второго коммутатора подключен к третьему выходу процессора, выход первого коммутатора подключен ко второму входу второго коммутатора и является выходом соответствующего канала; выходы второго и третьего коммутаторов соединены и подключены к входу устройства памяти; четвертый выход процессора первого канала подключен к первому входу третьего коммутатора второго канала, четвертый выход процессора второго канала подключен к первому входу третьего коммутатора первого канала; выход первого коммутатора первого канала подключен ко второму входу третьего коммутатора второго канала, выход первого коммутатора второго канала подключен ко второму входу третьего коммутатора первого канала; отличающаяся тем, что в систему введены третий канал, элемент ИЛИ и устройство формирования сигналов выборки канала, а в каждый канал введен четвертый коммутатор, выход которого соединен с выходами второго и третьего коммутаторов и с входом устройства памяти соответствующего канала; выход временного анализатора исправности первого, второго и третьего каналов подключены соответственно к первому, второму и третьему входам введенного элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу устройства формирования сигналов выборки канала; вторые выходы процессоров первого, второго и третьего каналов подключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам устройства формирования сигналов выборки; первый, второй и третий выходы устройства формирования сигналов выборки канала подключены к вторым входам первых коммутаторов соответствующих каналов и являются управляющими выходами для подключения напряжения питания на соответствующие каналы от источников вторичного питания; пятый выход процессора первого канала подключен к первому входу четвертого коммутатора третьего канала, пятый выход процессора второго канала подключен к первому входу третьего коммутатора третьего канала, третий выход процессора третьего канала подключен к первому входу второго коммутатора третьего канала; четвертый выход процессора третьего канала подключен к первому входу четвертого коммутатора первого канала; пятый выход процессора третьего канала подключен к первому входу четвертого коммутатора второго канала; выход первого коммутатора первого канала дополнительно подключен ко второму входу четвертого коммутатора третьего канала; выход первого коммутатора второго канала дополнительно подключен ко второму входу третьего коммутатора третьего канала; выход первого коммутатора третьего канала дополнительно подключен ко второму входу четвертого коммутатора второго канала, второму входу четвертого коммутатора первого канала и является выходом третьего канала. A redundant multi-channel computing system containing two identical channels, in each of which the first output of the processor is connected to the first input of the first switch; a system generator whose output is connected to the first input of the processor; a pulse generator connected to a temporary health analyzer; initial installation circuit, the output of which is connected to the first input of the pulse generator, the first input of the emergency start device, to the second input of the processor, the first input of the OR element, the output of which is connected to the second input of the temporary health analyzer; the second output of the processor is connected to the second input of the emergency start device, the first output of which is connected to the second input of the pulse generator, and the second output is connected to the second input of the OR element; the first input of the second switch is connected to the third output of the processor, the output of the first switch is connected to the second input of the second switch and is the output of the corresponding channel; the outputs of the second and third switches are connected and connected to the input of the memory device; the fourth processor output of the first channel is connected to the first input of the third switch of the second channel, the fourth processor output of the second channel is connected to the first input of the third switch of the first channel; the output of the first switch of the first channel is connected to the second input of the third switch of the second channel, the output of the first switch of the second channel is connected to the second input of the third switch of the first channel; characterized in that a third channel, an OR element, and a channel sampling signal generating device are introduced into the system, and a fourth switch is inserted into each channel, the output of which is connected to the outputs of the second and third switches and to the input of the memory device of the corresponding channel; the output of the temporary analyzer of serviceability of the first, second and third channels are connected respectively to the first, second and third inputs of the input OR element, the output of which is connected to the first input of the channel sampling signal generation device; the second outputs of the processors of the first, second and third channels are connected respectively to the second, third and fourth inputs of the device for generating sampling signals; the first, second and third outputs of the channel sampling signal generation device are connected to the second inputs of the first switches of the corresponding channels and are control outputs for connecting the supply voltage to the corresponding channels from the secondary power sources; the fifth output of the processor of the first channel is connected to the first input of the fourth switch of the third channel, the fifth output of the processor of the second channel is connected to the first input of the third switch of the third channel, the third output of the processor of the third channel is connected to the first input of the second switch of the third channel; the fourth output of the processor of the third channel is connected to the first input of the fourth switch of the first channel; the fifth output of the processor of the third channel is connected to the first input of the fourth switch of the second channel; the output of the first switch of the first channel is additionally connected to the second input of the fourth switch of the third channel; the output of the first switch of the second channel is additionally connected to the second input of the third switch of the third channel; the output of the first switch of the third channel is additionally connected to the second input of the fourth switch of the second channel, the second input of the fourth switch of the first channel and is the output of the third channel.
RU2013140512/08A 2013-09-02 2013-09-02 Backed-up multichannel computer system RU2527191C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013140512/08A RU2527191C1 (en) 2013-09-02 2013-09-02 Backed-up multichannel computer system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013140512/08A RU2527191C1 (en) 2013-09-02 2013-09-02 Backed-up multichannel computer system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2527191C1 true RU2527191C1 (en) 2014-08-27

Family

ID=51456403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013140512/08A RU2527191C1 (en) 2013-09-02 2013-09-02 Backed-up multichannel computer system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2527191C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU170236U1 (en) * 2016-09-19 2017-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) RESERVED MULTI-CHANNEL COMPUTER SYSTEM
RU2618365C2 (en) * 2015-08-19 2017-05-03 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Субмикрон" Three-channel redundant control system c-01
RU2634189C1 (en) * 2016-12-09 2017-10-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Multi-channel self-diagnosed computer system with reserve substitution and method of improving its fault-tolerance (versions)
RU177070U1 (en) * 2017-06-28 2018-02-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) RESERVED MULTI-CHANNEL COMPUTER SYSTEM
RU2657166C1 (en) * 2017-04-17 2018-06-08 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Self-diagnosed on-board computer system with stand-by redundancy
RU193697U1 (en) * 2019-08-07 2019-11-11 Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" RESERVED CONTROLLER FOR SPACE EQUIPMENT SYSTEMS
RU2778366C1 (en) * 2021-09-14 2022-08-17 Александр Сергеевич Букирёв Reservation method of channels of structural and functional modules of airborne digital computers on the basis of intelligent diagnostic system under conditions of integrated modular avionics

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7395220B2 (en) * 2000-03-01 2008-07-01 Travelocity.Com Lp System, methods and computer program products for offering products based on extrapolation of inputs
RU2339994C1 (en) * 2007-05-11 2008-11-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Combined redundancy device
RU2460121C1 (en) * 2011-08-22 2012-08-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Backed-up dual-processor computer system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7395220B2 (en) * 2000-03-01 2008-07-01 Travelocity.Com Lp System, methods and computer program products for offering products based on extrapolation of inputs
RU2339994C1 (en) * 2007-05-11 2008-11-27 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Combined redundancy device
RU2460121C1 (en) * 2011-08-22 2012-08-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Backed-up dual-processor computer system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618365C2 (en) * 2015-08-19 2017-05-03 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Субмикрон" Three-channel redundant control system c-01
RU170236U1 (en) * 2016-09-19 2017-04-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) RESERVED MULTI-CHANNEL COMPUTER SYSTEM
RU2634189C1 (en) * 2016-12-09 2017-10-24 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Multi-channel self-diagnosed computer system with reserve substitution and method of improving its fault-tolerance (versions)
RU2657166C1 (en) * 2017-04-17 2018-06-08 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Self-diagnosed on-board computer system with stand-by redundancy
RU177070U1 (en) * 2017-06-28 2018-02-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР) RESERVED MULTI-CHANNEL COMPUTER SYSTEM
RU193697U1 (en) * 2019-08-07 2019-11-11 Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" RESERVED CONTROLLER FOR SPACE EQUIPMENT SYSTEMS
RU2778366C1 (en) * 2021-09-14 2022-08-17 Александр Сергеевич Букирёв Reservation method of channels of structural and functional modules of airborne digital computers on the basis of intelligent diagnostic system under conditions of integrated modular avionics

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2527191C1 (en) Backed-up multichannel computer system
EP2153328B1 (en) Data processing system, data processing method, and apparatus
RU2413975C2 (en) Method and computing system for fault-tolerant processing of information of aircraft critical functions
CN110351174A (en) A kind of safety computer platform of module redundancy
CN109634171B (en) Dual-core dual-lock-step two-out-of-two framework and safety platform thereof
CN110413456B (en) Triple redundant data step-by-step voting system and method
JP6556373B2 (en) Fault tolerant system
RU2460121C1 (en) Backed-up dual-processor computer system
RU170236U1 (en) RESERVED MULTI-CHANNEL COMPUTER SYSTEM
RU177070U1 (en) RESERVED MULTI-CHANNEL COMPUTER SYSTEM
RU2333529C1 (en) Three-channel control system
RU2298823C2 (en) Majority redundancy device (variants)
CN102591322A (en) Checking of functions of a control system having components
JP2573297B2 (en) Digital controller for power control
RU2264648C2 (en) Reserved two-processor computer system
RU201248U1 (en) FOUR-CHANNEL CONTROL SYSTEM
Guzik et al. Reconfiguring of structure as self diagnosis tool of on-board computers
Azidehak et al. Resilient two dimensional redundancy based fault-tolerant controller array for modular multi-level converters
RU2634189C1 (en) Multi-channel self-diagnosed computer system with reserve substitution and method of improving its fault-tolerance (versions)
RU193697U1 (en) RESERVED CONTROLLER FOR SPACE EQUIPMENT SYSTEMS
Szász et al. The Nontrivial Problem of Matching in Redundant Digital Systems
RU2580791C2 (en) Device for majority selection of signals (3 versions)
Matsuo et al. A CPU-FPGA heterogeneous platform-based monitoring system and redundant mechanisms
RU2481619C1 (en) Redundancy device
RU148928U1 (en) COMPUTER SYSTEM WITH IN-CRYSTAL DUPLICATION AND INTERCHANNEL CONTROL

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190507