Двухуровневый допусковый мажоритарный контроль

Авакян А.А. ДВУХУРОВНЕВЫЙ ДОПУСКОВЫЙ МАЖОРИТАРНЫЙ КОНТРОЛЬ

Метод рассматривается на примере мажорирования сигналов вычислительной системы, состоящей из 4-х вычислительных (МВУ) и 4-х интерфейсных (МИМ) модулей. Мажоритарные элементы 1-го и 2-го уровней реализованы в каждом модуле МВУ. Структурно-функциональная схема мажоритарного элемента 1-го уровня приведена на рис. 1.

Рис. 1 Структурная схема мажоритарного элемента первого уровня

Как показано на рис.1 сигналы 16-и выходных каналов каждого вычислителя поступают на коммутатор, который коммутирует последовательно каждый канал на мажоритарный элемент. После коммутации, четыре сигнала с выходов четырех МИМ поступают одновременно на мажоритарный элемент. Поскольку каждый из МВУ и МИМ работают в асинхронном режиме, то первой операцией мажоритарного элемента является поиск одних и тех же слов, поступивших из разных МИМ для их мажоритарного сравнения.

Радиальный интерфейс АРИНК-4 2 9 имеет формат слова, который содержит адрес устройства, куда

направляется информация или код сообщения (параметра), который косвенно также является адресом. Формат 32 - разрядного слова в ГОСТ 18 97 7 - 7 9 РТМ 14 95 - 7 5 и АРИНК-4 2 9 имеет следующую структуру, приведенную на рис. 2:

Разряды 1 - 8 содержат информацию о коде параметра;

Разряды 9,10 содержат информацию о коде устройства;

Разряды 11 - 29 содержат информацию о передаваемом сообщении;

Разряды 30 - 31 содержат информацию об исправности устройства, в котором было сформировано сооб-

щение (информацию о матрице состояния);

Разряд 32 содержит информацию о четности сформированного слова.

1 8 9 1 0 1 1 29 30 31 32

Код адреса сообщения (параметра) Код уст- рой- ства Передаваемое сообщение (данные) Ис- прав- ность VCT-Bil Чет- ность слова

Рис. 2 Структура слова в стандарте ГОСТ 18977 - 79 РТМ 1495 - 75 (АРИНК-429).

Приведенный на рис. 2 формат определяет два следующих важных преимущества стандарта ГОСТ 18977 -79 РТМ 1495 - 75 и АРИНК-429:

Транспортировать по каналам и обрабатывать в устройствах сообщения в последовательном коде со смешанным набором параметров (адресов);

Обмен информации производить в асинхронном режиме.

Формат стандарта АРИНК-4 2 9 позволяет производить обмен информации между устройствами в асинхронном режиме. Поскольку в устройствах стандарта АРИНК-4 2 9 информация обрабатывается не в биполярном коде, то для отделения слов между собой информация передается посредством синхронизирующих и информационных импульсов. На рис. 3 приведена диаграмма этих импульсов в сообщениях. Наличие синхронизирующих и информационных импульсов позволяет отделять между собой слова, так как в паузах между словами синхронизирующие импульсы не передаются. Поскольку каждый импульс соответствует одному биту передаваемой информации, то период передачи одного бита, равен Т (рис. 3). При максимальной частоте передачи информации, равной 100 Кгц, по требованиям РТМ период Т = 10 мкс.,

Паузу между словами П разрешается выполнять в пределах:

4 Т < П < 40 Т

Следовательно, период между словами Тс будет находиться в пределах:

36Т< П < 72Т

360 мкс. < Тс < 720 мкс.

Принцип асинхронной обработки рассмотрим на примере мажоритарного сравнения информации, обработанной различными вычислителями. Допустим, что на входы нескольких вычислителей одновременно поступает информация одного и того же датчика. Из-за асинхронной работы вычислителей информация на выходах этих вычислителей будет сдвинута относительно друг - друга по фазе. Обозначим величину этого сдвига через Тзад.

На рис. 4 приведена диаграмма сообщений, состоящая из нескольких (на диаграмме четырех) совместно появляющихся слов на выходах вычислителей в момент Ь. Период между сообщениями Тп обычно определяется необходимым минимальным периодом обновления информации (периодом, за который информация успевает измениться). Как видно на рис. 4 условием максимального сдвига, при котором сравнение одних и тех же слов будет невозможно, то есть асинхронный режим даст ошибочный результат, будет:

Тзад>Тп

Рис. 3 Диаграмма синхронизирующих и информационных импульсов в словах РТМ.

...

На выходе 1 - го датчика

пппп

пппп

о J На выходе 2 -ч тзад.2|^^ - го датчика    ,

4 12 3 4 - т зао 3 = Тп 1 2 3 4 1 2 3 4 На выходе 3-го датчика _J

2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

Рис. 4 Диаграмма совместного появления слов на выходах датчиков в момент t.

Действительно, в момент начала обработки t время задержки Тзад до начала обработки сообщения, поступившего от первого датчика, минимально и связано с тем, что момент t не соответствует началу слова . Следовательно, процесс обработки начнется с четвертого слова текущего сообщения (все слова текущего сообщения на рис. 4 затемнены). У сообщения, поступившего от второго датчика, эта задержка больше, а от третьего она достигла величины Тп, то есть периода передачи сообщений. Если бы задержка у третьего датчика была больше хотя бы на длину одного слова, то начало четвертого слова предыдущего сообщения было бы равным t и это слово было бы включено в процесс обработки. В процесс обработки были бы включены слова из разных периодов последовательностей сообщений датчиков, то есть была бы нарушена синхронность обработки данных, поступающих от разных датчиков.

Мажоритарный элемент второго уровня предназначен для мажорирования результатов мажоритарного контроля первого уровня. Структура мажоритарного элемента второго уровня приведена на рис. 5.

Разовая ко- . _______ ___________ .

Сигнал с мажоритарного элемента МВУ 1

манда на формирование выхода вычислителя

Сигнал о недостоверности информации на выходе вычислителя

1 Попарное мажоритарное сравнение результатов мажорирования первого уровня.

2 Если все пары имеют одинаковый положительный результат сравнения, то выдается разовая команда на выдачу сигнала из вычислителя с МИМ 1.

3 Если все пары имеют одинаковый отрицательный результат сравнения, то выдается на индикаторы КБО о недостоверности информации, выдаваемом вычислителем.

4 В остальных случаях из вычислителя выдается информация, поступающая от исправного МИМ с младшим номером.

Сигнал с мажоритарного элемента МВУ 2

Сигнал с мажоритарного элемента МВУ 3

Сигнал с мажоритарного элемента МВУ 4

Рис. 5 Структурная схема мажоритарного элемента второго уровня.

Сигналы с мажоритарных элементов первого уровня каждого МВВ представляют собой 32-разрядные слова со структурой данных, представленных на рис. 6. Каждое слово содержит информацию о:

Контролируемом параметре;

Мажоритарном элементе конкретного МВУ (номер МВУ);

Контролируемом канале (номер канала);

Результатов сравнения каналов МИМ соответственно 1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4, 3-4;

Контроля на четность слова.

1 8 9 10 1 1 14 15 16 17 18 19 20 32

Код Но- Номер Ре- Ре- Ре- Ре- Ре- Ре- Ре Че

адреса мер канала зуль гул ь *уль іул 1УЛ эуль зе тн

сооб- MB тат тат тат ьта ьта тат рв ОС

щении У ср;ш срав срав т т сра ть

(пара- не- не- не- сра сра вне сл

метра) ния ния ния вне вне ння OB

кана ка- ка- ния ння ка- а

лов на- на- ка- ка- на-

мим лов лов на- на- лов

1- мим мим лов лов мим

мнм 1- 1- ми ми 3»

2 мим 3 мим 4 м 2- мн м3 м 2-мп м4 мим 4

Рис. 6 Структура слова, поступающая из мажоритарного элемента 1-го уровня.

В мажоритарном элементе второго уровня сопоставляются слова с одинаковыми параметрами, каналами, но с различными номерами мажоритарных элементов 1-го уровня (номере МВУ) . У этих слов анализируется информация о результатах сравнения сигналов с выходов МИМ соответственно: 1-2, 1-3, 1-4, 2-3, 2-4,

3-4, полученных в каждом мажоритарном элементе. Если обнаруживаются каналы с одинаковыми, положительными сравнениями у различных мажоритарных элементов 1-го уровня, то есть устанавливается набор МИМ, на выходе которых имеется правильная информация. На выход вычислителя подается сигнал от той из этих МИМ, у которого меньше номер. Если одинаковых, положительных сравнений, установленных различными мажоритарными элементами не обнаруживается, то с выхода мажоритарного элемента второго уровня выдается сигнал о недостоверности информации по данному параметру.

Анализатор состояний устройств вычислителя анализирует результаты мажоритарного контроля мажоритарных элементов на предмет возникновения: сбоев;

перемежающихся отказов; устойчивых отказов.

Если в течение 5 циклов мажоритарного контроля отказавший канал восстанавливается, то в память анализатора записывается информация о возникшем сбое на конкретном канале и моменте его возникновения. Если восстановление происходит после 4 циклов контроля и периодически происходят процессы отказа и восстановления, то в памяти анализатора фиксируется перемежающийся отказ и момент его возникновения.

Если отказ, возникший в определенный момент, не восстановляется, то фиксируется устойчивый отказ с моментом его возникновения. Если по окончании полного цикла диагностического контроля, отказ не обнаруживается, то фиксируется отказ элементов контура контролируемого канала, в части канала, в котором отсутствует диагностический контроль. Отказ фиксируется в памяти анализатора с моментом его возникновения.

Если отказ, обнаруженный мажоритарным элементом подтверждается диагностическим контролем, то в память анализатора вводится следующая информация: о моменте возникновения отказа; о результатах мажоритарного контроля; о результатах диагностического контроля.

При этом отказавшее устройство отключается от системы мажоритарного контроля. Если отказавшим устройством оказываются МВУ или МИМ под номером 4, то переименование номером не происходит. Если отказывает МВУ или МИМ с другими номерами, то данное устройство заменяется соответствующим МВУ или МИМ с номером 4. При этом номер 4 заменяется на номер отказавшего устройства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Авакян А.А., Гориш А.В., «Допусковый контроль параметров, измеряемых бортовыми датчиками», Книга докладов международного симпозиума «Надежность и качество. Инновационные технологии производству XXI века», г. Пенза, 1999 г.