Резервований обчислювальний пристрій в системі залишкових класів

Резервований обчислювальний пристрій в системі залишкових класів, що містить n інформаційних та один контрольний обчислювальні тракти, блок контролю, дешифратор, першу групу з (n+1)го елементів І, першу групу з (n+1)-го елементів АБО, перший, другий та третій елементи АБО, при цьому перші входи інформаційних та контрольного обчислювальних трактів є інформаційними входами резервованого обчислювального пристрою, а виходи обчислювальних трактів - є виходами резервованого обчислювального пристрою, контрольні виходи (n+1)-го обчислювального тракту підключені до входів блока контролю, (n+1)-виходи якого підключені до входів дешифратора, а також до перших входів відповідних елементів І першої групи, до других входів яких підключено тактовий вхід резервованого обчислювального пристрою, а виходи елементів І першої групи через перші входи елементів АБО першої групи підключені до входів "Зупинка" обчислювального тракту, при U 2 (19) 1 3 11583 4 рмаційних основ системи залишкових класів), блок переходить на подальший другий (j=2) рівень деконтролю, перші групи двохвходових елементів „І" градації з відповідним діапазоном обчислення [0, та „АБО", дешифратор (пристрій для перетворенД2), і далі система буде функціонувати відповідним ня вихідого двійкового коду блоку контролю в унічином поки не вичерпаються всі можливі k рівні тарний код), перший, другий та третій елементи деградації і пристрій стає непрацездатним. „АБО", при цьому інформаційні входи всіх (n+1)–го Таким чином, резервований обчислювальний обчислювального тракту є входами резервованого пристрій в системі залишкових класів буде функціобчислювального пристрою, а їх інформаційні вионувати поки всі k рівнів (ступенів) деградації не ходи - є виходами резервованого обчислювальнобуде вичерпано. В цьому випадку резервований го пристрою. Контрольні виходи всіх (n+1)-го обчиобчислювальний пристрій буде вважатися непраслювального тракту підключені до входів блоку цездатним. Кількість k рівнів деградації обумовлюконтролю (n+1)-н, виходи якого підключені до вхоється на етапі проектування обчислювальних сисдів дешифратора, n виходи – до перших входів тем. відповідних елементів „І" першої групи, до других Поставлене завдання вирішується тим, що в входів яких підключено тактовий вхід резервоварезервований обчислювальний пристрій в системі ного обчислювального пристрою. Виходи (n+1)-го залишкових класів, що містить n інформаційних та елементів „І" першої групи через перші входи відодин контрольний обчислювальні тракти, блок повідних елементів „АБО" першої групи підключені контролю, дешифратор, першу групу з (n+1)-го до других входів „Зупинка" обчислювального тракелементів "І", першу групу з (n+1)-го елементів ту, а n виходів підключені до входів першого еле"АБО", перший, другий та третій елементи "АБО", мента „АБО", вихід якого підключено до третього при цьому перші входи інформаційних та контровходу „Пуск" (n+1)-го контрольного обчислювальльного обчислювальних трактів є інформаційними ного тракту. Перша група виходів дешифратора входами резервованого обчислювального причерез другий елемент „АБО" підключена до перстрою, а виходи обчислювальних трактів - є вихошого виходу „Працездатне" резервованого обчисдами резервованого обчислювального пристрою, лювального пристрою, а друга група виходів деконтрольні виходи (n+1)-го обчислювального тракшифратора підключена до входів третього ту підключені до входів блоку контролю, (n+1)– елемента „АБО". виходи якого підключені до входів дешифратора, а Недоліком прототипу є низька живучість функтакож до перших входів відповідних елементів "І" ціонування пристрою, що полягає у тому, що при першої групи, до других входів яких підключено деяких умовах відказу сукупності обчислювальних тактовий вхід резервованого обчислювального трактів резервований обчислювальний пристрій пристрою, а виходи елементів "І" першої групи перестає функціонувати хоча є можливість подачерез перші входи елементів "АБО" першої групи льшої обробки інформації обчислювальними тракпідключені до входів "Зупинка" обчислювального тами з меншою але допустимою точністю обчистракту, при цьому виходи n елементів "І" першої лень. групи підключені до входів першого елемента В основу корисної моделі поставлено задачу "АБО", вихід якого підключено до входу "Пуск" конпідвищення живучості резервованого обчислюватрольного обчислювального тракту, перша група льного пристрою за рахунком організації процесу виходів дешифратора підключена до входів другопоступової деградації. Під деградацією будемо го елемента "АБО", вихід якого є першим виходом розуміти процес зниження якості (в нашому випад"Працездатне" резервованого обчислювального ку це точність обчислювань) функціонування резепристрою, а друга група виходів дешифратора рвованого обчислювального пристрою внаслідок підключена до входів третього елемента "АБО", відмов Обчислювальних трактів при виникненні згідно з корисною моделлю додатково введено визначної сукупності відказів резервованого обчигрупу з k дешифраторів, другу та третю групи з k слювального пристрою, що не дозволяє проводити елементів „АБО" у кожній, другу групу з k елеменобчислення у повному [0, Д0) робочому діапазоні, тів „І", елемент „І", четвертий елемент „АБО". При цьому, вихід третього елемента „АБО" підключен n до першого входу елемента „І", вихід якого підклюmi , де mi, - і який визначається значенням Д0 чено до входу четвертого елемента „АБО". Перші i 1 групи виходів дешифраторів групи через відповідні - я основа системи залишкових класів; n - кількість елементи „АБО" другої групи підключені до відпоінформаційних (робочих) основ системи залишковідних шин „Працездатне" резервованого обчисвих класів, резервований обчислювальний прилювального пристрою. Другі групи виходів дешифстрій переходить в режим функціонування зі змераторів групи через відповідні елементи „АБО" ншеним діапазоном [0, Дj) обчислень, тобто до третьої групи підключено до перших входів відпообмежень зі зменшеною точністю ( j 1, k ) спочатвідних елементів „І" другої групи, виходи яких підкку на першому (j=1) рівні деградації (діапазон облючені до входу четвертого елемента „АБО", вихід числень визначається як [0, Д1)). При виникненні якого підключен до другого входу елементів „АБО" ситуації подальшої відмови працездатних обчиспершої групи. До других входів елемента „І" та лювальних трактів, що залишилися в процесі фунелементів „І" другої групи підключені відповідні кціонування резервованого обчислювального пришини керування режимами роботи резервованого строю, можливо не буде виконуватися умова обчислювального пристрою. функціонування на першому рівні деградації (обВведення вказаних ознак дозволяє значно підчислення в числовому діапазоні [0, Д1)). В цьому вищити живучість резервованого обчислюванного випадку резервований обчислювальний пристрій пристрою, що функціонує у системі залишкових 5 11583 6 класів. других входів елементів „АБО" першої 111-11n+1 На Фіг.1 представлена блок–схема резервовагрупи. Перші виходи дешифраторів групи 61÷6n+1 ного обчислювального пристрою в системі залишчерез відповідні елементи „АБО" другої 171-17k кових класів, а на Фіг.2 зображено блок-схема репідключені до відповідних шин 18і÷18n+1 „Працеззервованого обчислювального пристрою в системі датно" резервованого обчислювального пристрою. залишкових класів для конкретної реалізації проДругі групи виходів дешифраторів групи 61÷6k, чецесу функціонування в системі залишкових класів, рез відповідні елементи „АБО" третьої 191÷19k що задана інформаційними основами: m1=3, m2=4, групи підключено до перших входів відповідних m3=5, m4=7 і контрольною основою - mk=m5=23. елементів „І" другої 201÷20k, виходи яких підклюНа Фіг.1 представлено: 11÷1n+1 – перші (інфочені до входу четвертого 16 елемента „АБО". До рмаційні) входи резервованого обчислювального других входів елемента „І" 15 та елементів „І" друпристрою; 21÷2n – інформаційні обчислювальні гої 201÷20k групи підключені відповідні шини 21 та тракти; 2n+1 - контрольний обчислювальний тракт; 22i÷22k управління режимами роботи резервовано31÷3n+1 - інформаційні виходи обчислювальних го обчислювального пристрою. трактів резервованого обчислювального приРезервований обчислювальний пристрій в систрою; 4 - блок контролю, що контролює працезстемі залишкових класів може працювати в двох датність обчислювальних трактів 21÷2n+1; 5 - дережимах. шифратор (пристрій для перетворення вихідного Перший режим - без деградації процесу функдвійкового коду блоку контролю в унітарний код); ціонування резервованого обчислювального при61÷6k - група дешифраторів (k - кількість рівнів дестрою, тобто без зниження точності обчислень. В градації); 71÷7n+1 - елементи „І" першої групи, 8 цьому випадку присутній сигнал шини 21 управтактовий вхід резервованого обчислювального ління резервованим обчислювальним пристроєм. пристрою; 9 - перший елемент „АБО"; 10 - вхід r „Пуск" контрольного 2n+1 обчислювального тракту; mVi (1), або при умові, що всі При умові mn 1 111÷11n+1 - перша група елементів „АБО"; 12 - друi 1 гий елемент „АБО"; 13 - першій вихід „Працездатінформаційні обчислювальні тракти 21÷2n працезне" резервованого обчислювального пристрою; 14 датні, обчислення будуть проводитися у повному - третій елемент „АБО"; 15 - елемент „І"; 16 - четn вертий елемент „АБО"; 171÷17k - перша група елеmi . Кількість вихідних діапазоні [0, Д0), де Д0 ментів „АБО"; 181÷18k - виходи „Працездатне" реi 1 зервованого обчислювального пристрою; 191÷19k шин блоку контролю 4 дорівнює n+1, при цьому, третя група елементів „АБО"; 201÷20k - друга група наявність сигналу і–ой вихідної шини (одиниця у елементів „І"; 21, 221÷22k - шини управління резерзапису двійкового коду) визначає відказ обчислювованого обчислювального пристрою. Кількість вального тракту 2і резервованого обчислювальновходів блоку контролю 4, кількість елементів „І" 7 го пристрою. Дешифратор 5 перетворює вихідний та „АБО" 11 дорівнює значенню n+1. Кількість входвійковий код блоку контролю 4 в унітарний. Пердів елемента „АБО" 9 дорівнює n. Кількість входів ша група виходів дешифратора 5, що об'єднують елемента „АБО" 16 дорівнює k+1. шини для яких вихідний двійковий код блоку контПерші (інформаційні) 11÷1n+1 входи резервоваролю 4 визначає працездатність резервованого ного обчислювального пристрою підключені до обчислювального пристрою, підключена через відповідних перших входів всіх обчислювальних елемент „АБО" 12 до виходу 13 „Працездатно" трактів 21÷2n+1, перші виходи 31÷3n+1 яких є вихорезервованого обчислювального пристрою. Сигдами резервованого обчислювального пристрою. нал (чи сигнали) про наявність відказу обчислюваДругі (контрольні) виходи обчислювальних трактів льного тракту (чи сукупності обчислювальних тра21÷2n+1 підключені до входів блоку контролю 4, ктів) поступає на вхід блоку контролю 4, з виходу виходи 41÷4n+1 якого підключені до входів дешифякого (n+1)-разрядний двійковий код поступає на ратора 5 та до входів дешифраторів 61÷6n+k групи, входи дешифратора 5, також поступає на перші а також підключені до перших входів відповідних входи елементів 71÷7n+1 „І" на другі входи яких поелементів „І" першої 71÷7n+1 групи, до других вхоступає сигнал тактової шини 8. Через відкритий дів яких підключен тактовий 8 вхід резервованого елемент „І" 7 (чи елементи „І" 7) сигнал (чи сигнаобчислювального пристрою. Виходи елементів „І" ли) через елемент „АБО" 9 по шині 10 „Пуск" підк7÷7n підключені до входів першого 9 елемента лючає до роботи контрольний обчислювальний „АБО", вихід якого підключено до входу 10 „Пуск" тракт 2n+1 за основою mn+1, та одноразово вихідний контрольного 2n+1 обчислювального тракту, виходи сигнал (чи сигнали) елемента (елементів „І" 7) чеелементів 71÷7n+1 „І" через перші входи відповідрез елемент (чи елементи) „АБО" 11 відключає них елементів „АБО" першої 111÷11n+1 групи підквідповідний обчислювальний тракт (чи тракти) лючені до других входів „Зупинка" обчислюваль21÷2n. Якщо є наявність сукупності непрацездатних них трактів 21÷2n+1. Перша група виходів інформаційних обчислювальних трактів 2 та не дешифратора 5 підключена до входів другого 12 виконується умова (1), тоді резервований обчиселемента "АБО", вихід якого є першим 13 виходом лювальний пристрій не працює. „Працездатно" резервованого обчислювального Другий режим роботи резервованого обчиспристрою, а друга група виходів дешифратора 5 лювального пристрою – с деградацією, тобто зі підключена до входів третього 14 елемента „АБО", зниженням точності обчислень. Нехай реалізуєтьвихід якого підключено до першого входу елеменся j - й рівень деградації. Тоді присутній сигнал та „І" 15, вихід якого підключено до входу четвершини 22j керування резервованим обчислювальтого 16 елемента „АБО", вихід якого підключено до ним пристроєм. В цьому випадку при умові 7 11583 8 a1 aj miz Д j (2) обчислення будуть проводитися в z 1 діапазоні [0, Дj). Якщо виконується умова (2) тоді сигнал з виходу дешифратора 6j через елемент "АБО" 17j поступає на вихід 18, "Працездатно" резервованого обчислювального пристрою, а обчислення проводяться у числовому діапазоні [0, Дj). Одноразово сигнал (чи сигнали) вихідних шин блоку контролю 4 через відповідні відкриті елементи "І" 7, через відповідні елементи "АБО" 11 відключають відповідні із 21÷2n+1 обчислювальні тракти. Якщо умова (2) не виконується тоді сигнал з виходу дешифратора 6j через елемент 19j "АБО", через елемент 16 "АБО" через відповідні елементи 11 відключає всі обчислювальні тракти 21÷2n+1. Розглянемо приклад конкретної реалізації процесу деградації резервованого обчислювального пристрою для системи залишкових класів, представлена основами: інформаційні основи – m1=3, m2=4, m3=5, m4=7; контрольна основа mk=m5=23. Вважаємощо резервований обчислювальний пристрій має два рівня деградації ( j 1, k ) з відповідними значеннями Д1=140 та Д2=60. При 4 mi 420 . Тобто повний (робочий) цьому Д0 i 1 діапазон в якому проводяться обчислення дорівнює [0, Д0). Для першого рівня деградації цей діапазон дорівнює [0, 140), а для другого рівня - [0, 60). Умови деградації для кожного рівня (див. умову (2)) визначається чином: для першого рівня a1 mi Д1 , а для другого рівня mi Д1 , де z z z 1 z 1 у загальному випадку аj - кількість працездатних обчислювальних трактів резервованого обчислювального пристрою. Для повного діапазону обчислень (нульовий рівень деградації) умова нормального функціонування резервованого обчислювального пристрою визначається (див. r miz , де r – кількість умову (1)) як mn 1 23 i 1 працездатних інформаційних обчислювальних трактів. В таблиці дано загальний алгоритм функціонування пристрою на різних рівнях деградації, де кількість (множина Ωj ) працездатних станів (знак "+" у стовпцях 4, 7 та 9 таблиці) резервованого обчислювального пристрою дорівнює кількості вихідних шин першої групи виходів першого 5 (Ω0=10, тобто кількість знаків "+" у стовпці 4), другого 61 (Ω1=14, тобто кількість знаків "+" у стовпці 7) та третього 62 (Ω2=20) дешифраторів. Друга група виходів дешифраторів 5, 61 та 62, що об'єднує шини з номерами (див. табл. стовпець 5), що відповідають непрацездатним сигналам резервованого обчислювального пристрою (знак "-" у стовпцях 4, 7 та 9 таблиці), підключені відповідно до входів елементів 14, 191 та 192. Розглянемо перший (без деградації) режим функціонування резервованого обчислювального пристрою. Присутній сигнал шини 21. Таблиця Резервований обчислювальний пристрій в системі залишкових класів Вихідний код блоку контролю 4 Співвідношення між значеннями основ m1÷m4 Множина Ω0 Номери інформапрацездатних ОТ, що ційних ОТ, станів РОП m5=23 m1=3 m2=4 m3=5 m4=7 відмовили що відмови(Д0=420) ли та контрольною основою m5 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 1 m4 7140 . . 23 3 4>140 . 23 360 . 23 5>60 13 + + + + + + + + + + + + + + + 15 23