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, групу з k дешифраторів, другу та третю групи з k елементів АБО, при цьому перші входи інформаційних та контрольного обчислювальних трактів є інформаційними входами резервованого обчислювального пристрою в системі залишкових класів, а виходи обчислювальних трактів є виходами резервованого обчислювального пристрою в системі залишкових класів, контрольні виходи обчислювальних трактів підключені до входу блока контролю, виходи якого підключені до входів всіх дешифраторів, а також до перших входів відповідних елементів І першої групи, до других входів яких підключено тактовий вхід резервованого обчислювального пристрою в системі залишкових 3 13626 4 Близьким за технічною суттю (аналогом) до системі залишкових класів, а виходи елементів І запропонованої корисної моделі є резервований першої групи через перші входи елементів АБО пристрій за [А.с. СРСР №1360419, МПК першої групи підключені до входів Зупинка обчисG06F11/08, Н05К10/00. Б.В. №46, 1987 року]. Цей лювальних трактів, виходи 1 n елементів І першої пристрій містить n інформаційних та один контрогрупи підключені до входів першого елемента льний обчислювальні тракти (n - кількість інфорАБО, вихід якого підключено до входу Пуск контмаційних основ системи залишкових класів), блок рольного обчислювального тракта, перша група контролю, перші групи двохвходових елементів І виходів дешифратора підключена до входів другота АБО, дешифратор (пристрій для перетворення го елемента АБО, а друга група виходів - до входів вихідного двійкового коду блока контролю в унітатретього елемента АБО, перші групи виходів j-гo рний код), перший, другий та третій елементи ( j 1 k ) дешифратора групи підключено до входу , АБО, при цьому інформаційні входи всіх (n+1)-го j-го елемента АБО другої групи, а другі групи виобчислювального тракта є входами резервованого ходів j-го дешифратора групи підключено до вхообчислювального пристрою, а їх інформаційні видів елемента АБО третьої групи. ходи - є виходами резервованого обчислювальноНедолік прототипу - низька надійність резерго пристрою. Контрольні виходи всіх (n+1)-го обчивованого обчислювального пристрою в системі слювального тракта підключені до входів блоку залишкових класів, що зумовлена складністю його контроля (n+1)-н, виходи якого підключені до вхоструктури. Складність побудови зумовлена необдів дешифратора, n виходи - до перших входів хідністю використання шин керування режимами відповідних елементів І першої групи, до других роботи пристою. входів яких підключено тактовий вхід резервоваЗадача корисної моделі - підвищення надійноного обчислювального пристрою. Виходи (n+1)-го сті функціонування резервованого обчислювальелементів І першої групи через перші входи відпоного пристрою в системі залишкових класів за равідних елементів АБО першої групи підключені до хунок спрощення його структури шляхом відмови других входів Зупинка обчислювального тракта, а від наявності шин керування режимами роботи n виходів підключені до входів першого елемента пристрою. АБО, вихід якого підключено до третього входу Поставлена задача вирішується тим, що в реПуск (n+1)-го контрольного обчислювального тракзервований обчислювальний пристрій в системі та. Перша група виходів дешифратора через друзалишкових класів, що містить n інформаційних та гий елемент АБО підключена до першого виходу один контрольний обчислювальні тракти, блок Працездатне резервованого обчислювального контролю, дешифратор, першу групу з (n+1)-го пристрою, а друга група виходів дешифратора елементів І, першу групу з (n+1)-го елементі АБО, підключена до входів третього елемента АБО. перший, другий та третій елементи АБО, групу з k Недоліком даного аналога є низька надійність дешифраторів, другу та третю групи з k елементів функціонування пристрою, що полягає у тому, що АБО, при цьому перші входи інформаційних та при деяких умовах відказу певної сукупності обчиконтрольного обчислювальних трактів є інформаслювальних трактів резервований обчислювальційними входами резервованого обчислювального ний пристрій перестає функціонувати хоча є можпристрою в системі залишкових класів, а виходи ливість подальшої обробки інформації обчислювальних трактів - є виходами резервоваобчислювальними трактами з меншою але допусного обчислювального пристрою в системі залиштимою точністю обчислень. Недоліком аналога є кових класів, контрольні виходи обчислювальних також складність його побудови. трактів підключені до входу блоку контролю, вихоНайбільш близьким за технічною суттю (проди якого підключені до входів всіх дешифраторів, а тотипом) до запропонованої корисної моделі є також до перших входів відповідних елементів І резервований обчислювальний пристрій в системі першої групи, до других входів яких підключені залишкових класів за [заявкою 20040706051 від тактовий вхід резервованого обчислювального 21.07.2004р. Висновок про видачу деклараційного пристрою в системі залишкових класів, а виходи патенту на корисну модель від 08.06.05р.]. елементів І першої групи через перші входи елеЦей пристрій містить n інформаційних та один ментів АБО першої групи підключені до входів Зуконтрольний обчислювальні тракти, блок контропинка обчислювальних трактів, виходи 1 n елемелю, дешифратор, першу групу з (n+1)-го елементів нтів І першої групи підключені до входів першого І, першу групу з (n+1)-го елементів АБО, перший, елемента АБО, вихід якого підключено до входу другий та третій елементи АБО, групу з k дешифПуск контрольного обчислювального тракта, перраторів, другу та третю групи з k елементів АБО, ша група виходів дешифратора підключена до при цьому перші входи інформаційних та контровходів другого елемента АБО, а друга група вихольного обчислювальних трактів є інформаційними дів - до входів третього елемента АБО, перші грувходами резервованого обчислювального припи виходів j-го (j=1,k) дешифратора групи підклюстрою в системі залишкових класів, а виходи обчено до входу j-го елемента АБО другої групи, числювальних трактів - є виходами резервованого другі групи виходів j-го дешифратора групи підкобчислювального пристрою в системі залишкових лючено до входів елемента АБО третьої групи, класів, контрольні виходи обчислювальних трактів згідно з корисною моделлю додатково введено, підключені до входу блоку контролю, виходи якого другу групу з k елементів І, четвертий елемент підключені до входів всіх дешифраторів, а також АБО, при цьому виходи елементів АБО другої грудо перших входів відповідних елементів І першої пи через перші входи відповідних елементів І другрупи, до других входів яких підключено тактовий гої групи одноразово з виходом другого елемента вхід резервованого обчислювального пристрою в 5 13626 6 АБО підключені до входу четвертого елемента виходи елементів 71 7n+1 І через перші входи відАБО, вихід якого є виходом Працездатно резервоповідних елементів АБО першої 111 11n+1 групи ваного обчислювального пристрою в системі запідключені до других входів (Зупинка) обчислювалишкових класів, вихід третього елемента АБО льних трактів 21 2n+1. Перша група виходів дешипідключено до другого входу першого елемента І фратора 5 підключена до входів другого 12 елемента АБО, а друга група виходів дешифратора 5 другої групи, а вихід і-го (i 1 k 1) елемента АБО , підключена до входів третього 13 елемента АБО, третьої групи підключено до другого входу (і+1)-го вихід якого підключено до першого входу першого елемента І другої групи, вихід k-го елемента АБО елемента І 141 другої групи. Перша група виходів третьої групи підключено до других входів елемедешифраторів 61 6n+k групи через відповідні елентів АБО першої групи. менти 151 15k АБО другої групи підключені до пеВведення вказаних ознак дозволяє значно рших входів відповідних елементів 141 14k І другої спростити резервований обчислювальний пригрупи. Вихід третього 13 елемента АБО підключестрій, що функціонує у системі залишкових класів, но до другого входу першого 141 елемента І другої за рахунок відмови від використання безпосередньо шин керування режимами роботи пристрою. групи. Вихід і-го (i 1 k 1) елемента АБО 16; тре, На Фіг.1 представлена блок-схема резервоватьої групи підключено до другого входу (і+1)-го ного обчислювального пристрою в системі залишелемента 14i+1 І другої групи. Вихід k-го елемента кових класів, а на Фіг.2 зображено блок-схему ре16к АБО третьої групи підключено до других входів зервованого обчислювального пристрою в системі елементів 111 11n+1 АБО першої групи. Вихід друзалишкових класів для конкретної реалізації прогого елемента 12 АБО, а також виходи елементів цесу функціонування в системі залишкових класів, 141 14k І другої групи, через четвертий елемент 17 що задана інформаційними основами: m1=3, m2=4, АБО підключено до виходу 18 Працездатне резерm3=5, m4=7 і контрольною основою – mk=m5=23. вованого обчислювального пристрою в системі На Фіг.1 представлено: l1 ln+1 - перші (інфорзалишкових класів. маційні) входи резервованого обчислювального Резервований обчислювальний пристрій в сипристрою в системі залишкових класів; 21 2n - інстемі залишкових класів може працювати в двох формаційні обчислювальні тракти; 2n+1 - контрольрежимах. ний обчислювальний тракт; 31 3n+1 - інформаційні Перший режим - без деградації процесу функвиходи обчислювальних трактів резервованого ціонування резервованого обчислювального приобчислювального пристрою в системі залишкових строю, тобто без зниження точності обчислень. класів; 4 - блок контролю, що контролює працезПри умові датність обчислювальних трактів 21 2n+1; 5 - деr шифратор (пристрій для перетворення вихідного mn 1 mv (1), двійкового коду блоку контролю в унітарний код); i 1 або при умові, що всі інформаційні обчислю61 6k - група з k дешифраторів (k - кількість рівнів вальні тракти 21 2n працездатні, обчислення будеградації); 71 7n+1 - елементи І першої групи, 8 дуть проводитися у повному діапазоні [0, Д0), де тактовий вхід резервованого обчислювального n пристрою в системі залишкових класів; 9 - перший Д0 mi . Кількість вихідних шин блоку контролю елемент АБО; 10 - вхід Пуск контрольного 2n+1 обi 1 числювального тракта; 111 11n+1 - перша група 4 дорівнює n+1, при цьому, наявність сигнала і-ой елементів АБО; 12 - другий елемент АБО; 13 вихідної шини (одиниця у запису двійкового коду) третій елемент АБО; 141 14k - друга група з k елевизначає відказ обчислювального тракта 2i резерментів І; 151 15k - друга група з k елементів АБО; вованого обчислювального пристрою. Дешифра161 16k - третя група з k елементів АБО; 17 - четтор 5 перетворює вихідний двійковий код блоку вертий елемент АБО; 18 - вихід Працездатне реконтроля 4 в унітарний. Перша група виходів дезервованого обчислювального пристрою в системі шифратора 5, що об'єднують шини для яких вихізалишкових класів. дний двійковий код блоку контроля 4 визначає Перші (інформаційні) 11 1n+1 входи резервовапрацездатність резервованого обчислювального ного обчислювального пристрою в системі залишпристрою, підключена через елементи АБО 12, 17 кових класів підключені до відповідних перших до виходу 18 Працездатно резервованого обчисвходів всіх обчислювальних трактів 21 2n+1, перші лювального пристрою в системі залишкових клавиходи 31 3n+1 яких є виходами резервованого сів. Сигнал (чи сигнали) про наявність відказу обобчислювального пристрою в системі залишкових числювального тракта (чи сукупності класів. Другі (контрольні) виходи обчислювальних обчислювальних трактів) поступає на вхід блоку трактів 21 2n+1 підключені до входів блоку контроконтроля 4, з виходу якого (n+1) - розрядний двійля 4, виходи 41 4n+1 якого підключені до входів ковий код поступає на входи дешифратора 5, тадешифротора 5 та до входів дешифраторів 61 6n+k кож поступає на перші входи елементів 71 7n+1 І на групи, а також підключені до перших входів відподругі входи яких поступає сигнал тактової шини 8. Через відкритий елемент І 7 (чи елементи І 7) сигвідних елементів І першої 71 7n+1 групи, до других нал (чи сигнали) через елемент АБО 9 по шині 10 входів яких підключений тактовий 8 вхід резервоПуск підключає до роботи контрольний обчислюваного обчислювального пристрою. Виходи елевальний тракт 2n+1 за основою mn+1, та одноразово ментів І 71 7n+1 підключені до входів першого 9 вихідний сигнал (чи сигнали) елемента (елементів елемента АБО, вихід якого підключено до входу 10 І 7) через елемент (чи елементи) АБО 11 відклюПуск контрольного 2n+1 обчислювального тракта, i 7 13626 8 чає відповідний обчислювальний тракт (чи тракти) a mi Д2 , де у загальному випадку аj - кількість 21 2n. Якщо є наявність сукупності непрацездатних z 1 інформаційних обчислювальних трактів 2 та не працездатних обчислювальних трактів резервовавиконується умова (1), тоді резервований обчисного обчислювального пристрою. Для повного діалювальний пристрій не працює. пазону обчислень (нульовий рівень деградації) Другий режим роботи резервованого обчисумова нормального функціонування резервованолювального пристрою - з деградацією, тобто зі го обчислювального пристрою визначається (див. зниженням точності обчислень. Сигнали керуванr ня режимами роботи (рівнями деградації) формуумову (1)) співвідношенням mn 1 23 mv , де r ються на виходах слідуючих елементів: елементи i 1 АБО 12, 13, 151 15k 161 16k елементи І 141 14k На - кількість працездатних інформаційних обчислювиході елемента 12 АБО формується сигнал керувальних трактів. вання режимом роботи пристрою без деградації. В таблиці дано загальний алгоритм функціоНа виході елемента АБО 13 формується сигнал нування пристрою на різних рівнях деградації, де керування першим (k=1) рівнем деградації. На 2 z i виході елемента АБО 16i формується сигнал керування (і+1)-м рівнем деградації роботи пристрою. Елемент АБО 16k формує сигнал Зупинка, що поступає на входи трактів 21 2n+1 обробки інформації. Нехай реалізується j-й рівень деградації. Тоді вихідний сигнал (j-1)-го елемента 16j-1 АБО є сигналом керування резервованим обчислювальним пристроєм. В цьому випадку при виконанні умови aj mi z z 1 Дj (2) обчислення будуть проводитися в числовому діапазоні [0, Дj). Якщо виконується умова (2) тоді сигнал з вихода дешифратора 6j через елемент АБО 15j, відкритий елемент І 14i, елемент АБО 17 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 другої групи з виходів дешифратора 6j через елемент 16j АБО відкриває (j+1)-й елемент 14j+1 І. Тобто цей сигнал є сигналом керування для (j+1)-го рівня деградації. Розглянемо приклад конкретної реалізації процесу функціонування резервованого обчислювального пристрою в режимі деградації для системи залишкових класів, що представлена слідуючими основами: інформаційні основи – m1=3, m2=4, m3=5, m4=7; контрольна основа - mk=m5=23. Вважаємо що резервований обчислювальний пристрій , має два (k=2) рівня деградації ( j 12) з відповідними прийнятими значеннями Д1=140 та Д2=60. 4 При цьому mi 420 . Тобто повний (робочий) i 1 цьому Д0 4 mi i 1 420 . Тобто повний (робочий) 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)) визначаєтья слідуючим чином: для першого рівня a1 mi z z 1 Д1 , а для другого рівня кількість (множина j ( j 0,2) ) працездатних станів (знак "+" у стовпцях 4, 7 та 9 таблиці) резервованого обчислювального пристрою дорівнює кількості вихідних шин першої групи виходів першого 5 ( 0 10 , тобто кількість знаків "+" у стовпці 4 таблиці), другого 61 ( 1 14 , тобто кількість знаків "+" у стовпці 7 таблиці) та третього 62 ( 2 20 , тобто кількість знаків „+” у стовпці 9 таблиці) 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 даної таблиці), підключені відповідно до входів елементів 13, 161 та 162 АБО. Розглянемо перший (без деградації) режим функціонування резервованого обчислювального пристрою. Випадок 1.1. Всі обчислювальні тракти 21 25 працездатні. В цьому випадку з виходу блоку контроля 4 двійковий код виду 00000 поступає на вхід дешифратора 5, з нульового виходу якого сигнал через елемент АБО 12, елемент АБО 17 поступає на вихід 18 Працездатно (див. таблицю, стовпці 1 5). Випадок 1.2. Всі інформаційні обчислювальні тракти 21 24 працездатні, а контрольний обчислювальний тракт 25 - непрацездатний. З виходу блоку контроля 4 двійковий код 10000 поступає на вхід дешифратора 5, з виходу якого сигнал по шістнадцятій вихідній шині (табл. стовпці 1, 4 та 5) через елементи АБО 12, 17 поступає на вихід 18 Працездатно. Випадок 1.3. Контрольний обчислювальний тракт 25 працездатний, а частина інформаційних обчислювальних трактів відмовила. Варіант 1.3.1. Нехай відмовили обчислювальні тракти за основами m1 та m2, тобто тракти 21 та 23. З виходу блоку контроля 4 двійковий код 01100 (стовпець один табл.) поступає на вхід дешифратора 5, з виходу якого сигнал по дванадцятій шині (перша група виходів дешифратора 5) через елементи АБО 12, 17 поступає на вихід 18 Працездатно. Одноразово сигнали кода 01100 відкривають елементи І 71 та 72 і сигнал шини 8, по-перше, через елементи АБО 111 та 112 поступають на вхід Зупинка відключає обчислювальні тракти 21 та 22; по - друге, через елемент АБО 9 поступає на вхід 10 Пуск контрольного обчислювального тракта 25. 9 13626 10 Таким чином резервований обчислювальний привиходу якого (друга група виходів) сигнал по третій стрій працездатний, і інформація обробляється шині (див. стовпці 1 та 5) через елемент АБО 13 (друга група виходів, див. стовпець 4, знак "-") відобчислювальними трактами 33 35. криває перший елемент 141 І (сигнал керування Варіант 1.3.2. Нехай відмовили обчислювальні першим рівнем деградації). тракти 23 та 24. З виходу блоку контроля 4 двійковий код 00011 поступає на вхід дешифратора 5, з Таблиця Резервований обчислювальний пристрій в системі залишкових класів Співвідношення між значенМнонями осжина 0 нов Номери працеОТ, що m1 m4 здатних відмо- інформастанів вили ційних ОТ, m5=23 m1=3 m2=4 m3=5 m4=7 РОП що відмо(Д0=420) вили та контрольною основою m5 1 2 3 4 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 1 m4 7140 23 3 4>140 7 + + + + + + + 8 9 + + + + + + + 7 23 360 + 8 9 10 + + + + + + 11 23 460 + 12 + + 13 23 560 + 14 23 7>140 + + 15 23