МАЖОРИТАРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использована при построении высоконадежных устройств и систем, использующих мажоритарное резервирование, например, для включения исполнительных устройств железнодорожной автоматики.
Известен мажоритарный элемент «три из пяти», содержащий десять трехходовых элементов И и элемент ИЛИ, причем входы устройства подключены к входам элементов И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства (Доманицкий С.М. Построение надежных логических устройств. - М.: Энергия, 1971, с.74, рис.3-3а).
Недостатком этого мажоритарного элемента является сложность, а также недостаточные функциональные возможности, так как он не обеспечивает режим работы «два из пяти».
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является мажоритарный элемент «три из пяти», содержащий логические элементы И и ИЛИ, в котором его первый и второй входы соединены с входами первых элементов ИЛИ и И, третий вход - с первыми входами вторых элементов ИЛИ и И, вторые входы которых соединены с выходом третьего элемента ИЛИ, четвертый и пятый входы - с входами третьих элементов ИЛИ и И, выход первого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с первыми входами четвертого элемента ИЛИ и пятого элемента И, вторые входы которых соединены с выходом третьего элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, а выход - с первым входом
пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, третий вход - с выходом четвертого элемента И, а выход - с выходом мажоритарного элемента (RU 52287, Н03К 19/23, опубликовано: 2006.03.10).
Недостатком известного мажоритарного элемента являются ограниченные функциональные возможности, так как он не обеспечивает режим работы «два из пяти». Этот недостаток ограничивает область применения данного мажоритарного элемента, так как он не может использоваться в резервируемых системах, допускающих, в зависимости от степени важности решаемых задач, получение достоверного результата при неисправности трех резервируемых устройств, например, микро-ЭВМ в пятипроцессорном вычислительном комплексе.
Задача полезной модели - увеличение функциональных возможностей мажоритарного элемента «три из пяти» за счет дополнительного режима его работы «два из пяти».
Технический результат достигается тем, что в мажоритарный элемент, содержащий логические элементы И и ИЛИ, в котором его первый и второй входы соединены с входами первых элементов ИЛИ и И, третий вход - с первыми входами вторых элементов ИЛИ и И, вторые входы которых соединены с выходом третьего элемента ИЛИ, четвертый и пятый входы - с входами третьих элементов ИЛИ и И, выход первого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен с первыми входами четвертого элемента ИЛИ и пятого элемента И, вторые входы которых соединены с выходом третьего элемента И, выход первого элемента ИЛИ соединен с первым входом шестого элемента И, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ, а выход - с первым входом пятого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом пятого элемента И, третий вход - с выходом четвертого элемента И, а выход
- с первым выходом мажоритарного элемента, введены шесть дополнительных элементов И и дополнительный элемент ИЛИ, причем входы седьмого элемента И соединены с первым и третьим входами мажоритарного элемента, входы восьмого элемента И - с первым и четвертым входами мажоритарного элемента, входы девятого элемента И - с первым и пятым входами мажоритарного элемента, входы десятого элемента И - со вторым и третьим входами мажоритарного элемента, входы одиннадцатого элемента И - со вторым и четвертым входами мажоритарного элемента, входы двенадцатого элемента И - со вторым и пятым входами мажоритарного элемента, а выход - с первым входом шестого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, третий вход - с выходом восьмого элемента И, четвертый - с выходом девятого элемента И, пятый вход - с выходом десятого элемента И, шестой вход - с выходом одиннадцатого элемента И, седьмой вход - с выходом первого элемента И, восьмой вход - с выходом четвертого элемента ИЛИ, а выход - со вторым выходом мажоритарного элемента.
Функциональная схема мажоритарного элемента с расширенными функциями представлена на чертеже.
Мажоритарный элемент имеет пять входов 1,...,5, содержит двенадцать элементов И, шесть элементов ИЛИ. Его первый и второй входы 1 и 2 соединены с входами первых элементов ИЛИ 6 и И 7, третий вход 3 - с первыми входами вторых элементов ИЛИ 8 и И 9, вторые входы которых соединены с выходом третьего элемента ИЛИ 10, четвертый и пятый входы 4 и 5 - с входами третьих элементов ИЛИ 10, И 11. Выход первого элемента И 7 соединен с первым входом четвертого элемента И 12, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ 8. Выход второго элемента И 9 соединен с первыми входами четвертого элемента ИЛИ 13 и пятого элемента И 14, вторые входы которых соединены с выходом третьего элемента И 11. Выход первого элемента ИЛИ 6 соединен с первым входом шестого элемента И 15, второй вход которого соединен с выходом четвертого
элемента ИЛИ 13, а выход - с первым входом пятого элемента ИЛИ 16, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И 12, третий вход - с выходом пятого элемента И 14, а выход - с первым выходом 17 мажоритарного элемента. Входы седьмого элемента И 18 соединены с первым и третьим входами 1 и 3 мажоритарного элемента, входы восьмого элемента И 19 - с первым и четвертым входами 1 и 4 мажоритарного элемента, входы девятого элемента И 20 - с первым и пятым входами 1 и 5 мажоритарного элемента, входы десятого элемента И 21 - со вторым и третьим входами 2 и 3 мажоритарного элемента, входы одиннадцатого элемента И 22 - со вторым и четвертым входами 2 и 4 мажоритарного элемента, входы двенадцатого элемента И 23 - со вторым и пятым 2 и 5 входами мажоритарного элемента, а выход - с первым входом шестого элемента ИЛИ 24, второй вход которого соединен с выходом седьмого элемента И 18, третий вход - с выходом восьмого элемента И 19, четвертый вход - с выходом девятого элемента И 20, пятый вход - с выходом десятого элемента И 21, шестой вход - с выходом одиннадцатого элемента И 22, седьмой вход - с выходом первого элемента И 7, восьмой вход - с выходом четвертого элемента ИЛИ 13, а выход - со вторым выходом 25 мажоритарного элемента.
Работа мажоритарного элемента иллюстрируется таблицей, в которой показаны состояния его выходов 17 и 25 в зависимости от сигналов на его входах 1,...,5. При поступлении на входы 1,...,5 логических сигналов от резервируемых объектов, например микро-ЭВМ, с помощью элементов ИЛИ 6, ИЛИ 8, ИЛИ 10, ИЛИ 13, ИЛИ 16 и элементов И 7, И 9, И 11, И 12, И 14, И 15 выполняется операция мажорирования «три из пяти», а с помощью элементов И 7, ИЛИ 13 и элементов И 18, И 19, И 20, И 21, И 22, И 23, ИЛИ 24 - операция мажорирования «два из пяти».
Как видно из таблицы, при поступлении на три, или на четыре, или на пять входов мажоритарного элемента сигналов «1», на его первом выходе 17 появляется сигнал «1», то есть он выполняет функцию мажорирования «три
из пяти». При поступлении на два, или на три, или на четыре или на пять входов мажоритарного элемента сигналов «1» на его втором выходе 25 также появляется сигнал «1», то есть он выполняет функцию мажорирования «два из пяти».
Таким образом, увеличение функциональных возможностей мажоритарного элемента за счет выполнения им операции мажорирования «два из пяти» позволяет использовать этот элемент в резервируемых системах, состоящих, например, из микро-ЭВМ, в которых для одних задач достоверным может считаться результат при совпадении сигналов от не менее трех микро-ЭВМ, а для других, менее ответственных задач, достаточно совпадения сигналов от двух микро-ЭВМ.
Таблица
№п/п
Сигналы на входах
Сигналы на выходах
№п/п
Сигналы на входах
Сигналы на выходах
1
2
3
4
5
17
25
1
2
3
4
5
17
25
1
0
0
0
0
0
0
0
17
1
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
1
0
0
18
1
0
0
0
1
0
1
3
0
0
0
1
0
0
0
19
1
0
0
1
0
0
1
4
0
0
0
1
1
0
1
20
1
0
0
1
1
1
1
5
0
0
1
0
0
0
0
21
1
0
1
0
0
0
1
6
0
0
1
0
1
0
1
22
1
0
1
0
1
1
1
7
0
0
1
1
0
0
1
23
1
0
1
1
0
1
1
8
0
0
1
1
1
1
1
24
1
0
1
1
1
1
1
9
0
1
0
0
0
0
0
25
1
1
0
0
0
0
1
10
0
1
0
0
1
0
1
26
1
1
0
0
1
1
1
11
0
1
0
1
0
0
1
27
1
1
0
1
0
1
1
12
0
1
0
1
1
1
1
28
1
1
0
1
1
1
1
13
0
1
1
0
0
0
1
29
1
1
1
0
0
1
1
14
0
1
1
0
1
1
1
30
1
1
1
0
1
1
1
15
0
1
1
1
0
1
1
31
1
1
1
1
0
1
1
16
0
1
1
1
1
1
1
32
1
1
1
1
1
1
1