JPH01500307A - Multiple redundant false positive system and its usage - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 多重冗長誤検出システムおよびその使用方法発明の技術的背景 この発明は、多重冗長誤検出システムに関するものであり、特に票決論理を使用 する多重冗長プロセッサに関するものである。三重モジュラ冗長(T M R) 計算システムは数念前から知られている。例えば米国特許第4.375,883 号明細書(Wensley、Fault Tolerant Computat ional 5ysteta and Voter C1rcu1t)にはTM R技術によるそのようなシステムが記載されている。一般にT M Rシステム は計算機能が同期して動作する3個の同一モジュールによって行われ、計算の結 果は票決回路で比較される。もしも一つのモジュールに何等かの理由で故障があ ると、その結果は他の二つのモジュールからの正しい結果により票決で排除され る。[Detailed description of the invention] Multiple redundant false detection system and method of using the same Technical background of the invention This invention relates to multiple redundant false positive systems, particularly those using voting logic. The invention relates to multiple redundant processors. Triple modular redundancy (TMR) Computational systems have been known for several centuries. For example, U.S. Patent No. 4,375,883 Specification (Wensley, Fault Tolerant Computer ional 5ysteta and Voter C1rcu1t) is TM Such a system according to R technology has been described. Generally TMR system The calculation functions are performed by three identical modules working synchronously, and the result of the calculation is The results are compared in the voting circuit. If one module malfunctions for some reason, then the result is voted out by the correct results from the other two modules. Ru.
TMR原理はまた文献(”Proc、of’ the I E E E、第64 巻、第6号、1976年6月のWaker16yの論文)に記載されている。別 の背景技術として有用な文献としてはI EEET rans、on C0ff iputerS%第C−27巻、第6号、1978年6月のDaviesおよび Wakerleyの論文がある。The TMR principle is also described in the literature (“Proc, of the IE, No. 64 vol. 6, June 1976). another Documents useful as background technology include IEEET rans, on C0ff iputerS% Volume C-27, No. 6, June 1978 Davies and There is a paper by Walkerley.
次の特許はこの発明の技術分野における技術の状態を示している。The following patents are indicative of the state of the art in the field of this invention: US Pat.
米国特許第3,356.837号明細書(Raymond)、米国特許第3.5 01.743号明細書(Dryden)、米国特許第3.538,498号明細 書(G ames他)、米国特許第3.865,173号明細書(B ouri cius他)、米国特許第3.680.069号明細書(N eumann他) 、米国特許第3,783,250号明細書(F Ietcher他)、米国特許 第3.805,235号明細書(F oster他)、米国特許第3.848, 118号明細書(M oder他)、米国特許第4,270.715号明細書( N orton他)、米国特許第4,358,546号明細書(Whitesl de)、米国特許第4.402.045号明細書(Krol)、米国特許第4. 497,059号明細書(S m1th)、次の特許は全体のシステムから電源 を切断しない計算モジュールの除去、交換に関するこの発明に関連した文献であ る。U.S. Patent No. 3,356.837 (Raymond), U.S. Patent No. 3.5 01.743 (Dryden), U.S. Pat. No. 3.538,498 (Games et al.), U.S. Patent No. 3,865,173 (Bouri Cius et al.), U.S. Patent No. 3,680,069 (Neumann et al.) , U.S. Patent No. 3,783,250 (F Ietcher et al.), U.S. Pat. No. 3,805,235 (Foster et al.), U.S. Patent No. 3,848, No. 118 (Moder et al.), U.S. Patent No. 4,270.715 ( Orton et al.), U.S. Pat. No. 4,358,546 (Whitesl. de), U.S. Pat. No. 4.402.045 (Krol), U.S. Pat. No. 497,059 (Sm1th), the following patent provides power supply from the entire system. Documents related to this invention regarding the removal and replacement of calculation modules without disconnecting the Ru.
米国特許第3.993,935号明細書(Phillips他)、米国特許第4 .079.440号明細書(Ohnuma他)、米国特許第4.454.552 号明細書(B arnes他)、米国特許第4,375.683号明細書(Wc nslcy)に記載されているシステムのような従来の技術の多くの故障容認シ ステムの共通の欠点は、システム内の故障の検出が票決回路からの正しい出るで あることに依存することである。もしも票決回路自身に故障があれば、故障の検 出論理もまた誤りとなる。U.S. Pat. No. 3,993,935 (Phillips et al.), U.S. Pat. .. No. 079.440 (Ohnuma et al.), U.S. Patent No. 4.454.552 Specification (B arnes et al.), U.S. Patent No. 4,375.683 (Wc Many fault-tolerant systems in the prior art, such as the systems described in A common drawback of systems is that the detection of faults within the system does not allow correct output from the voting circuit. It is to depend on something. If there is a failure in the voting circuit itself, there is no way to detect the failure. The output logic is also incorrect.
別のシステムはこの問題に対処するために各種の形態の多重票決回路を使用して いる。しかしながら、従来のシステムはいずれも故障検出論理装置それ自身内の 故障検出の分野で完全に満足できるものはない。Other systems use various forms of multiple voting circuitry to address this problem. There is. However, all conventional systems have There is no such thing as complete satisfaction in the field of fault detection.
したがって、多重計算モジュール中の故障の検出だけではなく、各モジュールと 関連する故障決定論理装置内の故障の検出をも行なうことのできる多重冗長多数 票決システムの必要性は依然として存在している。この発明はこれを目的とする ものである。Therefore, in addition to detecting faults in multi-computation modules, each module Multiple redundant features that can also detect faults within associated fault-determining logic units The need for a voting system still exists. This invention aims to It is something.
発明の概要 この発明は、故障の検出が多数決原理で行われる多重故障検出モジュールを有す る多重冗長コンピュータシステムに関するものである。簡単に言えば、一般的に 、この発明は、それぞれプロセッサとメモリと各計算装置間のデータバスとを有 している複数の計算装置と、メモリとプロセッサとの間のデータバス上のデータ を途中で受け、それを対応するデータバスに送信する手段と、各計算装置と共同 しデータバスの全てから入力を受けてその計算装置に単一の票決された出力を供 給するように接続された票決回路とを具備している。Summary of the invention This invention has a multiple fault detection module in which fault detection is performed on the majority principle. The present invention relates to a multiple redundant computer system. Simply put, generally , this invention each has a processor, a memory, and a data bus between each computing device. data on the data bus between multiple computing devices and the memory and processor. A means for receiving the data on the way and transmitting it to the corresponding data bus, and a means for communicating with each computing device. and receives input from all of the data buses and provides a single voted output to the computing device. and voting circuitry connected to supply the voting information.
この発明のシステムはまた、データバスの全てから入力を受け、システムの故障 の状態を示す状態ワードを発生するように接続された各計算装置と共同する故障 決定論理装置と、各計算装置が票決された故障状態ワードを供給されるように対 応するデータバスと故障決定論理装置を接続する手段とを備えている。The system of the present invention also receives input from all of the data buses and is capable of handling system failures. a fault that cooperates with each connected computing device to generate a status word indicating the state of the A decision logic unit and an arrangement in which each computing unit is supplied with a voted fault status word. a corresponding data bus and means for connecting the failure determination logic.
さらに詳しく説明すれば、この発明の例示された実施例では、システムは三重冗 長である。故障決定論理装置は3個のデータバスから信号を受け、3個のライン にデータバス間の承認を表わすバス比較出力信号を発生させるように接続された バス比較論理装置を備えている。特にバス比較論理装置からの3個の出力ライン はデータバス信号の3個の可能な対のそれぞれの間の同一または不同−を指示す る。More specifically, in the illustrated embodiment of the invention, the system is triple redundant. It is long. The failure decision logic unit receives signals from three data buses and connects three lines. connected to generate a bus comparison output signal representing an acknowledgment between the data buses. Contains bus comparison logic. In particular, the three output lines from the bus comparison logic indicates the same or different between each of the three possible pairs of data bus signals. Ru.
故障決定論理装置はまたバス比較論理装置からのバス比較出力信号を翻訳し、そ れから故障状態ワードを発生させる手段を備えている。故障決定論理装置はまた 計算装置によりアドレス可能であり、故障検出論理装置に結合されてバス比較出 力信号の選択的設定を可能にし、故障決定論理装置内の故障の検出を容易にする テストレジスタを有している。The fault decision logic also translates the bus compare output signal from the bus compare logic and means for generating a fault status word from the fault status word. The failure decision logic device is also addressable by the computing device and coupled to the fault detection logic to provide bus comparison output. Allows selective setting of force signals and facilitates detection of faults within fault-determining logic devices It has a test register.
この発明の図示した実施例はそれぞれ計算装置とバス比較論理装置と故障決定論 理装置とを有する3個のモジュールを備えている。各モジュールはさらに全体の システムから電源を切断することなくモジュールの除去または交換を可能にする 電気・機械的手段を備えている。電気・機械的手段はモジュールの挿入中に他の 接続前に電源の接続を確保し、モジュールの除去中地のラインの切断後電源の遮 断を確実にするために長さの長い電源接続ビンを備え、さらにモジュールの実際 の除去に先立って電気遮断信号を発生させる電気・機械的インターロックを備え 、それによって遮断信号が順序正しくモジュールの動作を終了させるために使用 される。Illustrated embodiments of the invention include a computing device, a bus comparison logic device, and a fault determinist, respectively. It is equipped with three modules including a Each module is further integrated into the overall Allows module removal or replacement without removing power from the system Equipped with electrical and mechanical means. Electrical and mechanical means are used during module insertion. Ensure the power connection before connection and disconnect the power supply after removing the module and disconnecting the middle line. It features a long power connection bin to ensure a Equipped with an electrical/mechanical interlock that generates an electrical disconnection signal prior to removal of the , whereby the shut-off signal is used to terminate module operation in an orderly manner. be done.
この発明の方法によれば、三重冗長コンピュータシステムの故障決定論理装置中 のエラーは3個の同期された計算サブシステムの一つ中のエラー状態をシミュレ ートし、3個のサブシステムのそれぞれと共同する故障決定論理装置中の第1の 故障状態条件のセットを発生させ、3個の計算サブシステムのそれぞれ中へ多数 決票決により3個の関連するデータバス上へ第1の故障状態条件を読み出し、第 1の故障状態条件の読み出しの結果として故障状態条件の第2のセットを発生さ せることによって検出され、第2の故障状態条件は不適切に動作する故障決定論 理装置の識別子を発生させる。According to the method of the present invention, in a failure decision logic unit of a triple redundant computer system, error simulates an error condition in one of three synchronized computational subsystems. the first in the failure decision logic unit that runs and cooperates with each of the three subsystems. Generates a set of fault state conditions and assigns a large number into each of the three computational subsystems. Read the first fault condition on the three associated data buses by voting; generating a second set of fault condition conditions as a result of reading one fault condition condition; The second fault state condition is an improperly operating fault determinism. generates an identifier for the physical device.
別の変形方法では、故障状態をシミュレートするステップは、データバスの選択 されたものに故意に不正確なデータワードを書き込み、それにより票決されたデ ータバスの読みは選択されたバスと関連する計算サブシステム中のエラーの指示 を発生し、第1の故障状態条件の読み出しのステップは不適切に動作する故障決 定論理装置を示す。In another variant, the step of simulating the fault condition involves selecting the data bus Deliberately writes incorrect data words to the A data bus reading is an indication of an error in the computational subsystem associated with the selected bus. The step of reading the first fault state condition is an improperly operating fault determination. Indicates a fixed logical unit.
別の変形方法では、故障状態をシミュレートするステップは、故障決定論理装置 中にバス比較信号の選択されたセットを注入し、それにより第1の故障状態条件 の読み出しのステップはバス比較信号から予期された結果を生成し、第1の故障 状態条件の読み出しのステップは故障決定論理装置自身中のエラーを示す第2の 誤り状態条件を発生する。In another variant, the step of simulating the fault condition includes the fault decision logic injects a selected set of bus comparison signals into the first fault state condition The step of reading produces the expected result from the bus comparison signal and the first fault The step of reading the state condition is a second condition indicating an error in the failure decision logic device itself. Generates an error condition.
この発明の別の観点によれば、電力は複数の冗長電源バスおよび同数の複数の電 源共用回路により複数の電源からシステムに供給される。システム中の多数の電 気負荷のそれぞれは全ての電源から電力を受けるが、システムは負荷中または電 源中の短絡その他の故障による障害を受けない。各電力共用回路は電源からの各 ラインに電流制限回路を備え、負荷の短絡により生じた可能な過電流状態から各 電源を保護する。According to another aspect of the invention, power is provided by multiple redundant power buses and an equal number of multiple power supplies. The system is supplied with power from multiple power sources by the source sharing circuit. Many electric currents in the system Each of the electrical loads receives power from all sources, but the system is not be affected by short circuits or other faults in the power source. Each power sharing circuit connects each A current limiting circuit is provided on the line to protect each line from possible overcurrent conditions caused by a short circuit in the load. Protect your power supply.
ダイオードもまた電源からの各ラインに設けられ、他の電源中の短絡に対して電 源が電流を供給することを阻止する。その出力は負荷の1端子と結合され、別の 電源から出力された電流と結合される。Diodes are also placed on each line from the power supply to protect against short circuits in other power supplies. Prevents the source from supplying current. Its output is coupled to one terminal of the load and another Combined with the current output from the power supply.
以上の説明から、この発明が多重冗長多数決票決コンピュータシステムの分野に おける大きな進歩を与えるものであることか認識されよう。特に、この発明は多 重計算装置の動作のチェックのみならず、計算装置のそれぞれと関連する故障検 出論理装置の動作もまたチェックできる信頼性のある技術を提供する。この発明 のその他の態様および利点は添附図面と関連した以下の詳細な説明から明瞭にな るであろう。From the above description, it can be seen that the present invention is applicable to the field of multiple redundant majority voting computer systems. This will be recognized as a major advance in the field of development. In particular, this invention In addition to checking the operation of heavy computing devices, we also conduct failure detection related to each computing device. It also provides a reliable technique for checking the operation of output logic devices. this invention Other aspects and advantages of the will be apparent from the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. There will be.
図面の簡単な説明 第1図は、この発明による三重冗長コンピュータシステムのブロック図である。Brief description of the drawing FIG. 1 is a block diagram of a triple redundant computer system according to the present invention.
第2a図は、この発明で使用される計算装置の簡単化したブロック図である。FIG. 2a is a simplified block diagram of the computing device used in the invention.
第2b図は、第2a図に類似した簡単化したブロック図であり、冗長データバス を介してこの発明による三重冗長コンピュータシステムと接続されるメモリから データバスがどのように遮断されるかを示す。Figure 2b is a simplified block diagram similar to Figure 2a, with a redundant data bus from a memory connected to a triple redundant computer system according to this invention via Shows how the data bus is interrupted.
第3図は、第1図のシステムのバス比較論理装置および故障決定論理装置をより 詳細に示すブロック図である。Figure 3 further illustrates the bus comparison logic and failure decision logic of the system of Figure 1. It is a block diagram showing details.
第4図は、第3図の比較論理装置の一つを示す部分的ブロック図である。FIG. 4 is a partial block diagram of one of the comparison logic devices of FIG.
第5図は、第3図の故障状態論理装置をに示す概略的ブロック図である。FIG. 5 is a schematic block diagram illustrating the fault state logic device of FIG. 3.
第6図は、第1図に示した3個の計算サブシステムの一つのハードウェアブロッ ク図である。Figure 6 shows a hardware block of one of the three computing subsystems shown in Figure 1. This is a diagram.
第7図は、この発明の各計算モジュールで使用されたプロセッサの種々のハード ウェア状態を示すブロック図である。FIG. 7 shows various hardware of processors used in each calculation module of this invention. FIG. 2 is a block diagram showing a wear state.
第8図は、モジュールの除去または交換中電気遮断を発生するために使用される 機械的インターロックを示す簡単化した正面図である。Figure 8 is used to generate electrical interruption during module removal or replacement. FIG. 3 is a simplified front view showing a mechanical interlock.
第9図は、“ホット”な除去または交換ができるようにモジュールがどのように 構成されているかを示す図である。Figure 9 shows how modules are configured for “hot” removal or replacement. It is a figure showing how it is configured.
第10図は、この発明の三重冗長コンピュータシステムと関連して使用される電 源共用回路の簡単化したブロック図で説明のために図示するように、この発明は 、ある種のコンピュータ故障から生じる計算エラーの可能性を減少させるための 多重計算回路および票決回路を使用する型式の故障に影響されないコンピュータ システムに関するものである。典型的な実時間コンピュータ技術においては、複 雑な工業プロセス中の処理変数の監視および制御において、計算装置はデジタル およびアナログ入力信号を受信し、デジタルおよびアナログ出力信号を発生する 。第2a図に示すように、典型的なコンピュータシステムはプロセッサ10と共 同するメモリ12とを備えている。入力および出力信号は14および16で示す ようにプロセッサ10と通信し、コンピュータが行なうあらゆる機能はコンピュ ータメモリ12の操作の直接の結果であると考えることかできる。FIG. 10 shows the power supply used in connection with the triple redundant computer system of the present invention. As illustrated for purposes of illustration in a simplified block diagram of a source sharing circuit, the present invention , to reduce the possibility of calculation errors resulting from certain types of computer failures. Types of fault-insensitive computers that use multiple calculation and voting circuits It's about systems. In typical real-time computer technology, multiple In monitoring and controlling process variables during complex industrial processes, computing devices are and analog input signals and generates digital and analog output signals . As shown in FIG. 2a, a typical computer system includes a processor 10. The same memory 12 is provided. Input and output signals are shown at 14 and 16 The computer communicates with the processor 10 and performs all the functions that the computer performs. can be considered to be a direct result of the manipulation of data memory 12.
プロセッサlOはメモリアドレスを運ぶアドレスライン18およびメモリ12に 蓄積されるデータワードのためのデータ“書込み”通路20およびメモリ12に 蓄積されたデータワードを検索するためのデータ“読出し”通路22として考え ることができるデータ路上でメモリ12と通信する。この発明のコンピュータシ ステムでは、三重化された計算装置のメモリから読み出されるデータは故障検出 のために監視され、後で多数決票決されたデータの形態でプロセッサlOに戻る 。三重化された計算装置の典型的なものは第2b図に概念的な形態で示されてい る。メモリ12からのデータワードはライン24で3個のデータバス26の一つ にへ伝送される。他の2個のデータバスは他の二つの計算装置からデータを受け 、3個のデータバスはもしも3個の計算装置が正確に同期して動作するならば常 に同一のデータを伝送しなければならない。3個のデータバス上のデータが同一 でないときだけが後述するテストプロセスである。データバス26は票決回路3 0にライン28で別々の入力に供給され、この票決回路30はデータバス26か らのデータ信号の多数決票決したものを選択してライン32に単一の出力を出力 する。プロセッサlOはライン32上の票決されたデータを受信して、実際には 多重計算システムのメモリから“票決されたデータ″を受けているのであるが、 直接そのメモリから受けたように動作する。Processor lO connects memory 12 to address line 18 carrying a memory address. to a data "write" path 20 and memory 12 for stored data words; Considered as a data “read” path 22 for retrieving stored data words. The memory 12 communicates with the memory 12 over a data path that can be used. The computer system of this invention In the system, the data read from the memory of the triplexed computing devices is used for fault detection. monitored for and later returned to the processor IO in the form of majority-voted data. . A typical triplex computing device is shown in conceptual form in Figure 2b. Ru. Data words from memory 12 are routed on line 24 to one of three data buses 26. transmitted to. The other two data buses receive data from the other two computing devices. , the three data buses will always be connected if the three computing devices operate in exactly synchronized The same data must be transmitted. Data on three data buses is the same Only when this is not the case is the test process described below. The data bus 26 is the voting circuit 3 0 to separate inputs on line 28, this voting circuit 30 is connected to data bus 26 or selects the majority-voted one of the data signals and outputs a single output on line 32. do. Processor IO receives the voted data on line 32 and actually It receives “voted data” from the memory of the multi-computation system, Acts as if received directly from that memory.
以上のデータ流の説明は、計算装置のハードウェアがさらに詳細に説明されると きに理解できるように多少簡単化しである。メモリ12との間のデータ路は、票 決回路30によって処理されるために途中で取出される読取り路22だけである が、単一の両方向性バスとして構成されている。The above description of the data flow will be explained once the hardware of the computing device is explained in more detail. It has been simplified somewhat to make it easier to understand. The data path to and from memory 12 is Only the read path 22 is taken out en route to be processed by the processing circuit 30. is configured as a single bidirectional bus.
三重冗長コンピュータシステムは第1図に示され、3個の計算装置40a 、 40bおよび40cを備えている。この説明を通じて、添付した符号a、b、c は3個の計算サブシステムの一つを識別するために使用されている。添付符号が 使用されないのはサブシステムのいずれであってもよいときである。A triple redundant computer system is shown in FIG. 1 and includes three computing devices 40a, 40b and 40c. Throughout this explanation, the attached symbols a, b, c is used to identify one of the three computational subsystems. Attached sign It is not used when it could be any of the subsystems.
コンピュータシステムはまた3個の票決回路30a 、 30b 。The computer system also has three voting circuits 30a, 30b.
30c1バス比較論理装置を備えた3個の回路42a 、 42b 。Three circuits 42a, 42b with 30c1 bus comparison logic.
42C1故障比較論理装置を備えた3個の回路44a 、 44b 。Three circuits 44a, 44b with 42C1 fault comparison logic.
44c1および3個のデータバス2Ba 、 2eb 、 26cを具備してい る。各計算装置40からのデータはライン24で対応するデータバス26に送ら れる。3個のデータバス26の全てからのデータ信号はライン28aによって票 決回路30aへ、また同様のライン28bおよび28cによって票決回路30b および30cへ入力される。各票決回路30は対応する計算装置40へ戻る出力 ライン32を有する。3個のサブシステムのそれぞれにおいて、データバス26 からのライン28はまたバス比較論理装置42に入力として接続されている。こ の論理装置42はライン46.48.50上にデータバス信号の種々の対がどの ように比較されるかを示す3個の2進出力信号を発生する。ライン46はA−B か否か、すなわちデータバス26aおよび2eb上の信号が等しいか否かを示す 。同様にライン48はB−Cか否か、ライン50はA−Cか否かを示す。図に示 されているように、これらのバス比較出力信号は直接故障決定論理装置44に入 力される。Equipped with 44c1 and three data buses 2Ba, 2eb, and 26c. Ru. Data from each computing device 40 is sent on line 24 to a corresponding data bus 26. It will be done. Data signals from all three data buses 26 are routed by line 28a. to voting circuit 30a, and by similar lines 28b and 28c to voting circuit 30b. and input to 30c. Each voting circuit 30 outputs back to a corresponding computing device 40. It has line 32. In each of the three subsystems, a data bus 26 Line 28 from 28 is also connected as an input to bus comparison logic 42. child Logic unit 42 determines which of the various pairs of data bus signals on lines 46.48.50 It generates three binary output signals indicating which are compared. Line 46 is A-B , that is, whether the signals on data buses 26a and 2eb are equal. . Similarly, line 48 indicates whether or not it is B-C, and line 50 indicates whether or not it is A-C. As shown in the figure These bus comparison output signals are directly input to fault decision logic 44, as shown in FIG. Powered.
以下さらに詳細に説明するように、故障決定論理装置44はシステム全体の状態 を示す故障状態ワードを発生する。この故障状態ワードは故障決定論理装置44 からライン52により読み出されてライン24上を対応するデータバス26へ伝 送される。As will be explained in more detail below, failure decision logic 44 determines the state of the overall system. Generates a fault condition word indicating. This fault status word is provided by fault decision logic 44. is read out by line 52 and transmitted on line 24 to the corresponding data bus 26. sent.
システム中の他のデータによっても、故障状態データ信号はデータバス2Bから ライン28により上を票決回路30に伝送され、票決回路30は故障状態ベクト ルの票決されたまたは多数決の信号を発生する。この発明のこの態様によれば、 故障状態情報は計算装置40により各故障決定論理装置44から同時に読み出さ れるが、計算装置は故障状態の票決された形のものを得る。Depending on other data in the system, the fault condition data signal may also be sent from data bus 2B. is transmitted over line 28 to voting circuit 30, which detects the fault condition vector. signal that a vote has been passed or a majority vote. According to this aspect of the invention, Fault status information is read simultaneously from each fault decision logic device 44 by computing device 40. However, the computing device obtains a voted version of the fault condition.
バス比較論理装置42は表1に設定された可能な組合わせに従ってライン46. 48.50上に出力を生成する。Bus comparison logic 42 connects lines 46 . Generates output on 48.50.
表1 A−B B−CA−C条件 111#1 故障なし 110#2 比較器故障 10183 比較器故障 011#5 故障なし 000#8 多重故障 条件#1は出力A、B、Cの全てが等しい正常のものである。他の7つの条件は 何等かの故障を表わしている。例えばモジュールAだけが故障していれば、B− Cラインだけが真(1)であり、A−CおよびA−Bラインは偽(0)である。Table 1 A-B B-CA-C conditions 111#1 No failure 110#2 Comparator failure 10183 Comparator failure 011#5 No failure 000#8 Multiple failures Condition #1 is a normal condition in which outputs A, B, and C are all equal. The other seven conditions are This indicates some sort of malfunction. For example, if only module A is faulty, then B- Only the C line is true (1), and the A-C and A-B lines are false (0).
これは条件#6として示されている。同様に条件#7と条件#4はそれぞれモジ ュールBおよびCの故障を表わす。条件#2.#3.#5は比較器の故障を表わ している。何故ならば、もしも比較器論理装置が適切に動作しているならば、そ れらの状態は不可能であるからである。例えば条件#2に対して、A−Bおよび B−CであるのにA≠Cである状態はあり得ない。This is shown as condition #6. Similarly, condition #7 and condition #4 are Represents failure of modules B and C. Condition #2. #3. #5 represents a comparator failure. are doing. This is because if the comparator logic unit is working properly, it This is because these conditions are impossible. For example, for condition #2, A-B and There cannot be a state where A≠C even though B−C.
バス比較論理装置42は第3図に示され、それには3個の論理比較器[30,1 ,60,2,60Jが設けられ、それらにデータノ(ス26からの入力ライン2 8が接続されている。特にバス26aおよび28bは論理比較器80.1に接続 され、バス26bおよび26cは論理比較器GO92に接続され、バス2eaお よび2ecは論理比較器60.3に接続されている。論理比較器60.1. B o、2.60.3はそれぞれA−B、B−C,A−Cか否かを示す出力を故障決 定論理装置44へのライン4El、 48.50に生じる。論理比較器60の一 つは第4図に詳細に示されている。Bus comparison logic 42 is shown in FIG. 3 and includes three logic comparators [30,1 , 60, 2, and 60J are provided, and an input line 2 from the data node 26 is provided to them. 8 are connected. In particular, buses 26a and 28b are connected to logic comparator 80.1. buses 26b and 26c are connected to logic comparator GO92, and buses 2ea and 26c are connected to logic comparator GO92. and 2ec are connected to a logic comparator 60.3. Logical comparator 60.1. B o, 2.60.3 outputs outputs indicating whether or not A-B, B-C, and A-C respectively. Line 4El to constant logic device 44 occurs at 48.50. One of the logical comparators 60 One is shown in detail in FIG.
データバス26はそれぞれ多ビツトバスであり、一方論理比較器60からのライ ン4f3.48.50上の出力は単一の2進信号である。それ故、各論理比較器 60は2組のN個の2進入力ををし、Nはデータバス26上のワードのビット数 である。Each data bus 26 is a multi-bit bus, while the data bus 26 is a multi-bit bus, while the data bus 26 is The output on pin 4f3.48.50 is a single binary signal. Therefore, each logical comparator 60 takes two sets of N binary inputs, where N is the number of bits in the word on data bus 26. It is.
例えば第4図に示すように、比較器入力はライン62.1ないし62、Nおよび 64.1ないし64.Nを有する。比較器60はバスAのビット1 (62,1 )をバスBのビット1 (64,1)と比較しN (B2. Nおよび64.N )までの全てのビットについて比較する。1ビツトの比較はバスAのビットを反 転させてアンドゲート68.1を使用してバスBのビットとアンド動作させ、ま たバスBのビットを反転させてアンドゲート68.1を使用してバスAのビット とアンド動作させることによって行われる。For example, as shown in FIG. 64.1 to 64. It has N. Comparator 60 selects bit 1 of bus A (62, 1 ) with bit 1 (64, 1) of bus B and N (B2.N and 64.N ) are compared for all bits up to A 1-bit comparison inverts the bit on bus A. Then use AND gate 68.1 to perform an AND operation with the bit on bus B, or The bits on bus B are inverted and the bits on bus A are inverted using AND gate 68.1. This is done by operating and.
バスAとバスBのビットが等しければ、これらのアンドゲートの出力は“0”で あり、オアゲート70の出力も0であり、反転された出力A−Bは真(論理1) である。もしもバスAのビットがバスBからのビットと異なるならば、アントゲ −)66.1または68.1のいずれかの出力は1”となりオアゲート70の出 力も“1“となり反転された出力A−Bは論理°0”(偽)である。If the bits of bus A and bus B are equal, the output of these AND gates is “0”. Yes, the output of the OR gate 70 is also 0, and the inverted output A-B is true (logic 1) It is. If the bits on bus A are different from the bits from bus B, then -) Either the output of 66.1 or 68.1 becomes 1” and the output of OR gate 70 The power also becomes "1" and the inverted output A-B is logic 0 (false).
もしも、2個のバス28aおよび26bからのデータワードが全てのビット位置 において同一であるならば、全てのアンドゲート68は論理“0”出力を生成す る。それ故オアゲート70は論理“0″出力を有し、ライン46上の出力は論理 “1″である。しかしながら、入力ワードが少なくとも1ビツト位置で相違して いるならば、少なくとも一つのアンドゲート68は論理“1”出力を発生し、こ れはオアゲート70を通過してA−B出力ライン46上に論理“0”信号を生じ る。もちろん他の論理比較器60.2および60.3も同様に構成されている。If the data words from the two buses 28a and 26b fill all bit positions are the same, all AND gates 68 produce a logic "0" output. Ru. Therefore, OR gate 70 has a logic "0" output and the output on line 46 is a logic "0" output. It is “1”. However, if the input words differ in at least one bit position, If the This passes through OR gate 70 and produces a logic "0" signal on A-B output line 46. Ru. Of course, the other logical comparators 60.2 and 60.3 are similarly constructed.
故障決定論理装置44もまた第3図により詳細に示されている。’cれは3個の 排他的オフ (XOR)ゲート72.1.72.2゜72.3と、テストレジス タ74と、故障状態レジスタ76と、故障状態論理装置78とを備えている。バ ス比較論理装置42からの出力ライン4B、 48.50はそれぞれ3個の排他 的オアゲート72.1.72.2.72.3に入力として接続されている。排他 的オアゲートの他方の入力はテストレジスタ74からライン80.1゜80.2 .80.3上を供給され、このテストレジスタ74はライン82上をプロセッサ 10から書込まれたデータを有する。もしもテストレジスタ74がゼロであれば 、XORゲート72はライン46゜48、50上の入力信号に何の影響も与えず 、XORゲート72の出力は故障状態論理装置78に入力として供給される。故 障状態論理装置は故障状態レジスタ76にライン84により出力を与え、それは ライン86で示したようにプロセッサ10から読み出されてもよい。テストレジ スタの任意の位置の論理“1″はXORゲート72の一つにより故障決定論理装 置44に対する対応する入力信号を論理的に反転させる効果を有する。これらの 潜在的に変形した入力はXORゲー)721 、72.2.72.3からのライ ン90.92.94上にA″−B−、B−−C−およびA−−C−とじて示され ている。Fault decision logic 44 is also shown in more detail in FIG. There are three Exclusive off (XOR) gate 72.1.72.2゜72.3 and test register a fault state register 74, a fault state register 76, and a fault state logic unit 78. Ba Output lines 4B, 48.50 from the comparison logic 42 each have three exclusive It is connected as an input to the target OR gate 72.1.72.2.72.3. exclusive The other input of the target OR gate is connected to lines 80.1 and 80.2 from the test register 74. .. 80.3 and this test register 74 is connected to the processor on line 82. It has data written from 10 onwards. If test register 74 is zero , XOR gate 72 has no effect on the input signals on lines 46, 48, 50. , the output of XOR gate 72 is provided as an input to fault condition logic 78. late The fault condition logic provides an output on line 84 to the fault condition register 76, which It may be read from processor 10 as indicated by line 86. test register A logic “1” at any position of the star is determined by one of the XOR gates 72 to determine the failure logic. has the effect of logically inverting the corresponding input signal to device 44. these The potentially transformed input is the XOR game) 90.92.94 as A″-B-, B--C- and A--C-. ing.
故障状態論理装置78は第5図に詳細に示されており、それは表1に示された真 値表の一つの可能構成である。ライン90゜92、94上の入力はインバータ9 6で反転されてライン90″。Fault condition logic 78 is shown in detail in FIG. This is one possible configuration of the value table. Input on lines 90° 92, 94 is inverter 9 6 and reversed to line 90″.
92−.94″上に3個の反転された入力の並列のセットを出力する。論理装置 78からの出力は8個のアンドゲート100〜107およびオアゲート108に 与えられる。アンドゲート100はライン90.92.94からの入力を受けて 、故障がなく、システムが正常に動作しているとき“1”を出力する。アンドゲ ート101はライン92.90−、94−からの人力を受けて、Aモジュールが 故障のとき“1”を出力する。アンドゲート102はライン94.90−、92 −からの人力を受けて、Bモジュールが故障のとき“1”を出力する。アンドゲ ート103はライン90、92−、94−からの入力を受けて、Cモジュールが 故障のとき“1”を出力する。アンドゲート104はライン92.94゜90− からの入力を受けて、比較器故障を示す不可能な条件に対してのみ“1”を出力 する。同様にアンドゲート105はライン90.94.92=からの入力を受け て、比較器故障に対してのみ“1”を出力し、アンドゲート106はライン90 .92゜94−からの入力を受けて、他の比較器の故障が生じたときのみ“1” を出力する。アンドゲート104 、105 、106からの出力はオアゲート 108でオア処理されて比較器の故障を示す単一の出力信号を出力する。92-. Outputs a parallel set of three inverted inputs on 94″.Logic device The output from 78 is sent to eight AND gates 100 to 107 and an OR gate 108. Given. AND gate 100 receives input from lines 90.92.94 , outputs "1" when there is no failure and the system is operating normally. Andoge Route 101 receives human power from lines 92, 90- and 94-, and module A Outputs “1” in case of failure. AND gate 102 is on lines 94, 90-, 92 - Receives human power from - and outputs "1" when the B module is in failure. Andoge The port 103 receives inputs from lines 90, 92-, and 94-, and the C module Outputs “1” in case of failure. AND gate 104 is line 92.94°90- outputs “1” only for impossible conditions indicating comparator failure. do. Similarly, AND gate 105 receives input from line 90.94.92= The AND gate 106 outputs “1” only for comparator failure, and the AND gate 106 outputs “1” on line 90. .. “1” only when another comparator fails after receiving input from 92°94- Output. The outputs from AND gates 104, 105, and 106 are OR gates. It is ORed at 108 to provide a single output signal indicating a comparator failure.
最後のアンドゲート107はライン90−、92−、94”からの入力を受けて 、いずれか2つの計算装置の間に一致がない多重故障であるときのみ“1“を出 力する。The final AND gate 107 receives inputs from lines 90-, 92-, 94''. , outputs “1” only when there is a multiple failure where there is no match between any two computing devices. Strengthen.
故障状態論理装置78からの出力の6ビツトは任意の有用な状態アイテムと共に 故障状態レジスタ76に蓄積され、システムの動作中にプロセッサにより読み出 すことができる。この発明の重要な特徴は、故障状態レジスタが計算装置のプロ セッサ中に読み込まれる方法である。これは第6図のハードウェアブロック図中 のデータフローを検討することによって最もよく説明される。3個の例示された サブシステムのそれぞれの中のハードウェアはプロセッサ10、メモリ12およ び追加的なプログラム可能な読取り専用メモリ(FROM)110、票決回路3 0、バス比較論理装置42、故障決定論理装置44、マルチプレクサ112 、 タイミングおよび同期論理装置114、タイミングおよび同期信号票決回路11 6、および遮断処理論理装置118を備えている。またメモリ12、マルチプレ クサ112、および故障決定論理装置44に接続された第1の内部バス120、 および票決回路30.プロセッサ10、およびPR″Mおよびハードウェアレジ スタ110に接続された第2の内部バス122を備えている。2個の内部バス1 20および122はバッファ124を介して互いに接続されている。この発明の システムの動作は第6図を参照した種々の交互のデータフロー経路の議論から認 識されるであろう。The 6 bits of output from fault condition logic 78 are included along with any useful condition items. stored in the fault status register 76 and read by the processor during system operation. can be done. An important feature of this invention is that the fault status register is This is how it is loaded into the processor. This is shown in the hardware block diagram in Figure 6. best explained by considering the data flow of 3 examples The hardware within each of the subsystems includes a processor 10, memory 12, and and additional programmable read-only memory (FROM) 110, voting circuit 3 0, bus comparison logic device 42, failure decision logic device 44, multiplexer 112, Timing and synchronization logic unit 114, timing and synchronization signal voting circuit 11 6, and shutdown processing logic 118. Also memory 12, multiplayer a first internal bus 120 connected to the bus 112 and the failure decision logic 44; and voting circuit 30. Processor 10, and PR″M and hardware register A second internal bus 122 is connected to the star 110. 2 internal buses 1 20 and 122 are connected to each other via a buffer 124. of this invention The operation of the system can be seen from the discussion of the various alternating data flow paths with reference to Figure 6. will be recognized.
メモリへのデータ書込み これは比較的簡単なフロー経路であり、プロセッサ10から第2の内部バス12 2へ延び、バッファ124を通り第1の内部バス120へ至り、そこからメモリ 12へ達する。Writing data to memory This is a relatively simple flow path, from processor 10 to second internal bus 12. 2, through a buffer 124 to a first internal bus 120, and from there a memory Reach 12.
メモリからのデータの読み出し これは正常の票決されたメモリ読み出し動作である。データはメモリ12から第 1の内部バス120へ送られ、そこからマルチプレクサ112を通ってデータバ ス26の一つへ送られる。Reading data from memory This is a normal voted memory read operation. The data is stored from memory 12. 1 internal bus 120 and from there through multiplexer 112 to the data bus 26.
全てのデータバス2Bはそれから票決回路30を通って読み戻され、票決回路3 0の出力は第2の内部バス122を通ってプロセッサIOに送られる。状態によ っては、プロセッサlOはメモリ12から票決されない読み出しを行なう。これ らの場合のデータフロー経路はメモリ橡から第1の内部バス120へ送られ、バ ッファ124を通って第2の内部バス122へ、さらにそこからプロセッサ10 へ送られる。All data buses 2B are then read back through the voting circuit 30 and the voting circuit 3 The output of 0 is sent through the second internal bus 122 to the processor IO. Depending on the condition Thus, processor IO performs an unvoted read from memory 12. this The data flow path in these cases is from the memory box to the first internal bus 120, through buffer 124 to second internal bus 122 and thence to processor 10 sent to.
テストレジスタへのデータの書込み プロセッサ10は故障決定論理装置44内のテストレジスタにデータを書込むこ とができる。その経路はプロセッサlOから第2の内部バス122へ、そこから バッファ124を通り第1の内部バス120へ、そこから故障決定論理装置44 へ至る。Writing data to test register Processor 10 writes data to test registers within fault decision logic 44. I can do it. The path is from processor IO to second internal bus 122 and from there through buffer 124 to first internal bus 120 and thence to failure decision logic 44; leading to.
誤り状態レジスタからのデータの読取りこれは、票決された故障状態情報がプロ セッサ10により読み取られる重要な経路である。経路は、故障決定論理装置4 4から第1の内部バス120へ、そこからマルチプレクサ112を通り対応する データバス26に至る。他の二つのサブシステムは他の二つのデータバス26上 の故障状態のそれらの信号を同時に与える。票決回路30はデータバス26から の3個全ての故障状態ワードを読み取り、その票決された出力を第2の内部バス 122を介してプロセッサ10に送る。場合によっては、故障状態レジスタから の票決されない読取りが必要である。その場合のフロー経路は故障決定論理装置 44から第1の内部バス120へ、そこからバッファ124を通り第2の内部バ ス122へ、そして直接プロセッサlOへ至る。Reading data from the fault condition register This is when the voted fault condition information is programmed. This is an important path read by the processor 10. The path is the failure decision logic unit 4 4 to a first internal bus 120 and thence through multiplexer 112. The data bus 26 is reached. The other two subsystems are on the other two data buses 26. simultaneously give those signals of the fault condition. Voting circuit 30 is connected to data bus 26. reads all three fault status words of the 122 to processor 10. In some cases, from the fault condition register An unvoted reading is required. In that case, the flow path is a failure decision logic device. 44 to a first internal bus 120 and thence through a buffer 124 to a second internal bus 120. 122 and directly to processor IO.
通信モジュールとの間のデータの流れ 今まで説明してきた同じ票決原理がデータバスに結合された通信モジュールとの 間のデータの授受に適用できる。通信モジュール130は外部装置と通信するた めの別の手段を備えている。出力信号は通信モジュールを通って送信され、入力 信号は通信モジュールを通って受信される。しかしながら、プロセッサ10との 直接の通信の代りに、通路がデータバス26を通って設定される。データ入力に 対して、通信モジュール130は外部で発生した入力信号を3個のデータバス2 6に分配する。入力信号はデータバス26から票決回路30に結合され、計算装 置に入力される。出力に対しては、各計算装置は出力データを第2の内部バス1 22、バッファ124、第1の内部バス120、マルチプレクサ112を経てデ ータバス26に送信する。Data flow to and from communication module The same voting principle described so far can be used with a communication module coupled to a data bus. It can be applied to the exchange of data between Communication module 130 is for communicating with external devices. have other means of The output signal is sent through the communication module and input Signals are received through a communication module. However, with the processor 10 Instead of direct communication, a path is established through data bus 26. for data entry On the other hand, the communication module 130 transmits externally generated input signals to the three data buses 2. Distribute to 6. Input signals are coupled from data bus 26 to voting circuit 30 and input at the location. For output, each computing device transfers output data to a second internal bus 1. 22, buffer 124, first internal bus 120, and multiplexer 112. data bus 26.
マルチプレクサ112は通信モジュール130にデータならびにアドレス情報を 伝送するために設けられる。通信モジュール130はデータバス26から出力デ ータを受け、それ自身の票決回路(図示せず)を備え、システムの外部の所望の 目的装置に票決されたデータを与える。Multiplexer 112 provides data and address information to communication module 130. Provided for transmission. Communication module 130 receives output data from data bus 26. data, has its own voting circuitry (not shown), and is external to the system. Give the voted data to the target device.
各サブシステムのプロセッサ10は票決回路30、バス比較論理装置42、およ び故障決定論理装置44について周期的試験を行なうようにプログラムされてい る。バス比較試験はデータバス2Bの一つに故意に不正確なデータワードを与え 、故障状態レジスタを読むことによって故障の指示をチェックすることによって 行われる。例えばサブシステムAがそのデータバス26a上に不正確なデータワ ードを有するとする。これはAモジュールが故障であることを示す故障状態ベク トルを生成する。しかしながら、もしもサブシステムの一つのバス比較論理装置 42が故障であるならば、これは故障のある比較論理装置を有するサブシステム 中に形成される不正確なエラー診断を生じる。2個のサブシステムはモジュール A中の故障を正確に示す故障状態レジスタを有し、一方第3のものは他の状態を 示す。これらのレジスタがデータバス26を通って読み戻されるとき、少なくと も2個のサブシステム中のバス比較論理装置42は故障モジュールの識別子を示 す出力を発生する。Each subsystem processor 10 includes voting circuitry 30, bus comparison logic 42, and and failure decision logic 44. Ru. The bus comparison test intentionally applies an incorrect data word to one of the data buses 2B. , by checking the fault indication by reading the fault status register. It will be done. For example, subsystem A may have incorrect data on its data bus 26a. Suppose we have a code. This is a fault state vector indicating that module A is faulty. Generate torque. However, if one of the subsystem's bus comparison logic 42 is faulty, this is the subsystem with the faulty compare logic unit. resulting in inaccurate error diagnosis. Two subsystems are modules A has a fault status register that pinpoints the fault in A, while the third one indicates the other status. show. When these registers are read back over data bus 26, at least Bus comparison logic 42 in both subsystems indicates the faulty module identifier. generates output.
例として、モジュールC中のバス比較論理装置42が入力に関係なくそのA−B 出力に常に論理“1”発生させる故障を存するとする。もしも故障がモジュール Aをシミュレートするならば、データバス2Eia上に不正確なデータを置くこ とによって、3個のサブシステム中のバス比較論理装置42から次の出力を生じ る。 ゛ 良好モジュール 故障モジュール A−C00 モジユールAおよびBはB−C出力ラインが論理“1°であるときのみそれらの バス比較論理装置から適切な出力を生じる。これはモジュールAが故障であるこ とを示す故障状態ビットに変換される。故障したモジュールCは“比較器エラー ”を示すが、どの比較器がエラーであるかの指示はなにも伝達しない故障状態ビ ットに変換する不正確な結果を生じる。As an example, bus comparison logic 42 in module C Assume that there is a fault that always generates logic "1" at the output. If the module fails If we simulate A, we can put inaccurate data on data bus 2Eia. produces the following output from the bus comparison logic 42 in the three subsystems: Ru.゛ Good module Failed module A-C00 Modules A and B are connected only when the B-C output line is at logic “1°”. Produces the appropriate output from the bus comparison logic. This means that module A is faulty. It is converted into a fault status bit indicating the The failed module C has a “comparator error” ” but does not convey any indication as to which comparator is in error. produces incorrect results when converted to a cut.
故障状態レジスタ76の票決された読取り動作が故障状態情報の検索にに使用さ れるとき、各サブシステムからの故障状態ベクトルは各データバス26へ伝送さ れ、それらのバスから票決回路30およびバス比較論理装置42へ読込まれる。A voted read operation of fault condition register 76 is used to retrieve fault condition information. The fault condition vectors from each subsystem are transmitted to each data bus 26 when and are read from those buses into voting circuit 30 and bus comparison logic 42.
バス2Eiaおよび26bはモジュールAが故障であることの適切な指示を伝送 し、バス2Bcは比較器エラーの指示を伝送するから、この場合エラーはバス2 6cにある。この時バス比較論理装置42の出力は次のとおりである。Buses 2Eia and 26b carry the appropriate indication that module A is faulty. However, since bus 2Bc carries the comparator error indication, in this case the error is on bus 2Bc. It is located at 6c. At this time, the output of bus comparison logic 42 is as follows.
良好モジュール 故障モジュール B−CO0 A−C00 この例におけるそのエラー状態はA−Bライン上の“1”出力を生成するものに ついて生じるから、故障してもモジュールCは正しい結果を生じる。いずれにせ よ、モジュールの少なくとも大多数のものはモジュールCが故障であることを示 す出力を生じる。この状態ワードはそれから故障決定論理装置から読み出されて 、故障のバス比較論理装置の識別子が得られる。Good module Failed module B-CO0 A-C00 That error condition in this example is one that produces a “1” output on the A-B line. Therefore, module C produces the correct result even if it fails. In any case , at least the majority of the modules indicate that module C is faulty. produces an output. This status word is then read from the fault decision logic. , the identifier of the failed bus comparison logic unit is obtained.
以上をまとめると、比較論理装置中の故障はデータバスの一つに故意に不正確な データワードを与え、その結果の故障状態ワードを故障決定論理装置から読み取 ることによって検出される。一つより多くのバス比較論理装置42にエラーがあ れば、故障状態の票決された読みはシミュレートされたデータエラー状態と一致 1−たエラーを示す。故障状態レジスタの票決された読みを行なうプロセスはそ れ自身故障状態レジスタ中に新しい状態を生成する。もしもバス比較論理装置4 2に全く故障がないならば、モジニールは全て状態レジスタからのモジュールA エラー条件を読むから、故障状態レジスタの新しい状態はエラーがないことを示 す。しかしながら、バス比較論理装置またはモジュールの一つの故障決定論理装 置に故障があるならば、状態レジスタ中の第1の状態を読み取ることによって生 成された故障状態レジスタの新しい状態は、故障バス比較論理装置または故障決 定論理装置を有するモジュール中のエラーを示す。本質的に試験は故障決定論理 装置自身の完全性をチェックする方法を与える。In summary, a failure in the compare logic unit can result in an intentionally inaccurate Provide a data word and read the resulting fault status word from the fault decision logic unit It is detected by If more than one bus comparison logic unit 42 has an error If so, the voted reading of the fault condition matches the simulated data error condition. 1- Indicates an error. The process that takes the voted reading of the fault status register is itself creates a new state in the fault state register. Moshi bus comparison logic device 4 If there are no faults in 2, all modules A from the status register. From reading the error condition, the new state of the fault status register indicates no error. vinegar. However, if the bus comparison logic or failure determination logic of one of the modules If there is a fault in the The new state of the fault status register is determined by the fault bus comparison logic or fault determination. Indicates an error in a module with fixed logic units. Testing is essentially failure decision logic Provides a way to check the integrity of the device itself.
プロセッサ10によって周期的に行われる別のルーチン試験は故障決定論理装置 をチェックする効果を有する。各プロセッサ10は3ビツトテストレジスタ中に 1組のテストベクトルを書込む。各テストベクトルは表1に示された条件をシミ ュレートする。表1に示された適当な特性は故障状態レジスタが読み出されると きに期待される。通常の状態において、バス比較論理装置42からの出力ライン 46.48.50の全てが論理“1′であり、5o がないことを示す。故障状 態をシミュレートするために、テストレジスタは所望のパターンのビット補数を 負荷される。例えば、モジュールAの故障は次のバス比較出力により示される。Another routine test performed periodically by processor 10 is the failure decision logic unit. It has the effect of checking. Each processor 10 has a 3-bit test register Write a set of test vectors. Each test vector simulates the conditions shown in Table 1. to curate. The appropriate characteristics shown in Table 1 are as follows: Expected soon. Under normal conditions, the output line from bus comparison logic 42 All of 46, 48, and 50 are logic "1', indicating that there is no 5o.Fault condition To simulate the condition, the test register stores the bit complement of the desired pattern loaded. For example, a failure of module A would be indicated by the following bus comparison output.
A−B 0 XORゲートは論理“1”がテストレジスタ中にあるときバス比較出力信号の補 数または反転を生じるように動作するから、出力信号中の正常の1−1−1パタ ーンはテストレジスタ中の所望のパターンの補数を与えることによって所望のパ ターンに変換されることができる。与えられた例においては、0−1−0パター ンはテストレジスタ中の補数のパターン1−0−1によってシュミレートされる ことができる。表1の他の出力形態も同様にシュミレートされる。前述のように 、データエラーがシュミレートされる試験はまた故障決定論理装置中のエラーを 識別する。例えば、テストレジスタがモジュールAの故障をシミュレートするパ ターン1−0−1で負荷されるとする。これは、故障決定論理装置44が正確に 動作するものとすれば、3個のモジュール中のモジュールAの故障を示す故障状 態ベクトルを発生する。しがしながら、モジュールBの故障決定論理装置中に正 しいものではない故障状態を生じる故障があるとする。その故障状態ワードが故 障決定論理装置から読み取られると、テストレジスタは一時的にクリアされ、故 障状態レジスタからの期待された主入力読みはモジュールA中の(シミュレート された)故障があることを示す。この票決された読取りプロセス自身がこの場合 にはモジュールB中のエラーを示す新しい故障状態ワードを発生し、どのモジュ ールが故障決定論理装置中のエラーを有するかを識別する。A-B 0 The XOR gate complements the bus compare output signal when a logic “1” is in the test register. The normal 1-1-1 pattern in the output signal The desired pattern is determined by giving the complement of the desired pattern in the test register. Can be converted into turns. In the example given, a 0-1-0 pattern is simulated by the complement pattern 1-0-1 in the test register. be able to. The other output forms in Table 1 are similarly simulated. As aforementioned , the test in which data errors are simulated also detects errors in the fault-determining logic unit. identify For example, if the test register is a test register that simulates a failure in module A, Assume that it is loaded at turn 1-0-1. This means that failure decision logic 44 accurately If it works, a fault condition indicating a failure of module A among the three modules. generate a state vector. However, there is a positive error in module B's failure decision logic unit. Suppose there is a fault that causes a fault condition that is not correct. If the fault condition word is When read from the fault-determining logic, the test register is temporarily cleared and The expected main input reading from the fault status register is in module A (simulated indicates that there is a fault. If this voted read process itself generates a new fault status word indicating the error in module B, and which module identify if the module has an error in the failure decision logic.
今まで深く議論していないこの発明の1態様は、3個のモジュールの同期に関す るものである。明らかに、3個のモジュールが同期して動作することは臨界的に 重要である。同期には3つの別々の概念が含まれる。すなわち、共通のクロック 信号を使用するタイムベースの設定、行われなければならない制御機能において プロセッサにより使用される1ミリ秒のような比較的長い期間を有する共通の実 時間クロックの設定、およびスタート−アップまたは初期化中のモジュールの同 期である。One aspect of this invention that has not been discussed in depth so far concerns the synchronization of the three modules. It is something that Obviously, it is critical that the three modules operate in synchrony. is important. Synchronization involves three separate concepts. i.e. a common clock In setting the timebase using signals, control functions that must be performed Common implementations with relatively long durations, such as 1 millisecond, used by processors Setting the time clock and synchronizing the module during startup or initialization It is the period.
タイムベースクロック発生器はそれ自身の10メガヘルツクロツク出力および2 個の他のモジュールのそれらを受けるように接続された各モジュール中の位相票 決回路(図示せず)を備えている。位相票決出力は水晶発振器を制御し、また増 幅器と共同してモジュール用のクロック信号を発生させる。The timebase clock generator has its own 10 MHz clock output and two Phase votes in each module connected to receive those of other modules It is equipped with a shutoff circuit (not shown). The phase voting output controls the crystal oscillator and also increases the Generates the clock signal for the module in conjunction with the width controller.
この装置は各モジニールで発生された同期した10メガヘルツのクロック信号を 提供する。実時間クロック信号はlOメガヘルツのクロック信号からもっと遅い 実時間クロック信号を生成するため通常のクロック分割チェインにより発生され る。This device uses a synchronized 10 MHz clock signal generated by each module. provide. Real-time clock signals are much slower than lO MHz clock signals. generated by a normal clock division chain to generate a real-time clock signal. Ru.
再び票決原理が使用されて、3個全てのモジュールからの実時間クロックパルス が同期されることを確実にする。Again the voting principle is used to real-time clock pulses from all three modules. ensure that they are synchronized.
スタート・アップは同期の特別の場合を表わす。モジュールは最初に別々に電力 を供給される。第7図は、電力低下状態1311待機状態132、故障状態13 4 、IJ上セツト態13Bおよび走行状態138を含むプロセッサ1oの各種 のハードウェア状態を示している。電力低下状態は電源電圧のいずれががを効で なくなった場合になる。電力の回復においてプロセッサはリセット状態13Bへ の転移を行なう。リセット状態13Bでは、プロセッサは他のモジュールと同期 せずにソフトウェアを実行するが、データの票決を行なうことは許容しない。プ ロセッサは“リセット要求”を出すことによって走行状態138に入ることの許 可を要求する。ただ一つのモジュールからのリセット要求は何の効果も生じない が、もしも他のプロセッサもまたリセット要求を出力すると、これは“票決リセ ット”を指令し、それは全てのプロセッサに共通に出力される。票決リセットの 効果は全てのプロセッサを遮断し、それらの全てから遮断承諾が受信されるまで それらを保持することである。その時、プロセッサは開放されて同時に走行状態 に入る。走行状態においてはプロセッサは完全に同期しデータの票決を行なう。Startup represents a special case of synchronization. Modules are first powered separately is supplied. FIG. 7 shows a power reduction state 1311, a standby state 132, and a failure state 13. 4. Various settings of the processor 1o, including the IJ top setting state 13B and the running state 138 Indicates the hardware status of the A brownout condition occurs when either supply voltage is effective. It will happen if it runs out. Upon power restoration, processor enters reset state 13B Perform the transfer. In reset state 13B, the processor is synchronized with other modules. run the software without data voting, but do not allow data to be voted on. P The processor is allowed to enter running state 138 by issuing a “reset request”. Request permission. Reset requests from just one module have no effect However, if another processor also outputs a reset request, this is called a “voting reset.” "cut" command, which is output commonly to all processors. Voting reset. The effect is to shut down all processors until shutdown consent is received from all of them. It's about keeping them. At that time, the processor is released and running at the same time. to go into. In the running state, the processors vote data in complete synchronization.
故障状態はハードの故障または過渡的故障の発生に入り、プロセッサの同期を失 わせ、無効のデータを実行させる。故障のモジュールは故障のクリアを試みて自 動的なリセット状態に入るように試みるが、もしも故障が持続するならば、再び 故障状態に入る。A failure condition enters into a hardware failure or transient failure occurrence, causing the processor to lose synchronization. and execute invalid data. The faulty module will attempt to clear the fault and Attempts to enter dynamic reset state, but if fault persists, re-enters enters a failure state.
待機状態は、電源の故障、モジュールの除去または票決多数の欠如のような何等 かの顕著な事件の早期監視を行なう待機遮断の発生に入る。待機状態は予期され た事件の一つの前に臨界的なデータを保護するために使用される一時的なもので ある。待機処理の終了においてリセット状態への転移がある。The standby condition may be anything like power failure, module removal or lack of voting majority. A standby shutdown is initiated to conduct early monitoring of such notable incidents. wait state is expected Temporary used to protect critical data before one of the incidents be. At the end of the standby process, there is a transition to the reset state.
この発明の重要な態様によれば、全体のシステムの電力を低下させることなくモ ジュールの交換を可能にする能力を有する。換言すれば、この発明のシステムは モジュールの“ホットな”除去および交換を許容し、その場合各モジュールは計 算装置、票決回路30、バス比較論理装置42および故障決定論理装置44を含 んでいる。もしもモジュールのいずれかが故障し、その故障がすでに説明したよ うにして検出されたならば、理想的には故障のモジュールは除去されてシステム が出力するデータの完全性を失うことなく、システムが制御される外部プロセス の遮断をすることなく置換えられなければならない。残念ながら、電源がシステ ムに供給されている間にモジュールの除去および交換を行なうことは多くの顕著 な問題を与える。特に、システムはモジュールの除去および交換中に発生する疑 似信号により生じるエラーを受け易い。According to an important aspect of the invention, the module can be It has the ability to allow exchange of joules. In other words, the system of this invention Allows “hot” removal and replacement of modules, where each module includes a computing device, voting circuit 30, bus comparison logic 42 and failure decision logic 44. I'm reading. If one of the modules fails and the failure is Once detected, the faulty module should ideally be removed from the system. External processes by which the system is controlled without losing the integrity of the data it outputs must be replaced without interruption. Unfortunately, the power supply Removing and replacing modules while they are being supplied to a system can cause many notable problems. give a problem. In particular, the system will susceptible to errors caused by similar signals.
二つのメカニズムが除去および交換中の不適切な動作および疑似信号からシステ ムを保護するために使用される。第8図に示すように、140に示される各モジ ュールはねじ固定装置142よりなる電気機械的インターロックによりその動作 位置に固定される。ねじ固定装置142はねじ部142bで終わる長い軸142 aと、中間の直径の拡大した部分142cとを有し、この拡大した部分142c はカムとして作用する。ねじ固定装置142がその固定された位置にあるとき、 カム部分142cはマイクロスイッチ144をその二つの動作状態の一方にする 。ねじ固定装置142が除去されるとき、カム部分142cによりマイクロスイ ッチ144は他方の状態にされ、プロセッサに対して遮断信号を発生する。遮断 信号はモジュールが実際にシステムがら除去される前にマイクロプロセッサの動 作を終了させるために使用される。これにより、除去されるモジュールは除去過 程中の以下なる疑似動作を行なうことも阻止される。Two mechanisms protect the system from improper operation and spurious signals during removal and replacement. used to protect the system. As shown in FIG. Its operation is controlled by an electromechanical interlock consisting of a screw locking device 142. Fixed in position. The screw locking device 142 includes a long shaft 142 terminating in a threaded portion 142b. a and an enlarged portion 142c of intermediate diameter, the enlarged portion 142c acts as a cam. When the screw locking device 142 is in its fixed position, Cam portion 142c forces microswitch 144 into one of its two operating states. . When the screw locking device 142 is removed, the cam portion 142c allows the micro switch The switch 144 is forced to the other state and generates a shutdown signal to the processor. cut off The signal is sent to the microprocessor before the module is actually removed from the system. Used to end the work. This allows the removed module to Further pseudo operations during the process are also prevented.
挿入および除去中のモジュール内の回路の適切な動作を維持するために、回路に 供給される直流電源が維持されながら、除去、交換仮定が行われなければならな い。第9図に示す第2のメカニズムこの目的で使用される。モジュール140は 入力/出力(110)コネクタ146を備え、それは通常の電力入力ビン148 および延長された長さの第2の電力入力ビン150を有する。長いビン150は モジュールが装置中に設置されるとき電源接続が最初に行われ、モジュールが除 去されるときに最後に遮断されることを保証する。長いビン150を介して供給 される電力は内部直列インダクタまたは直列抵抗152を通って接続され、それ でなければ発生する可能性のある瞬間的な電源サージを消去する。回路はインダ クタまたは抵抗152の電流制限効果によりゆっくりと充電され、短いビン14 8が接触するときインダクタまたは抵抗152は自動的にバイパスされる。To maintain proper operation of the circuitry within the module during insertion and removal, Removal and replacement assumptions must be made while the supplied DC power is maintained. stomach. A second mechanism, shown in Figure 9, is used for this purpose. The module 140 is It includes an input/output (110) connector 146, which is a typical power input bin 148. and an extended length second power input bin 150. long bottle 150 The power connection is made first when the module is installed in the equipment, and the ensures that it is the last to be shut off when it is removed. Feed via long bin 150 The power supplied is connected through an internal series inductor or series resistor 152, which Eliminate momentary power surges that might otherwise occur. The circuit is inductor The current limiting effect of the capacitor or resistor 152 charges slowly and the short bin 14 The inductor or resistor 152 is automatically bypassed when 8 contacts.
モジュール交換のプロセスは、すでに動作中の他のモジュールと交換されたモジ ュールが完全に同期されるまではもちろん完了しない。新しいモジュールが挿入 され、電力が供給された後、同期が前に説明したスタート・アップ動作と類似し た方法で行われる。しかしながら、この過程は全く同じではない。それは3個の モジュールが同時にスタートするのではないからである。この場合に新しいモジ ュールは最初にメモリ中に蓄積されたプログラムまたはデータを有l、7ない。The process of replacing a module involves replacing the module with another module that is already operational. Of course, this will not be completed until the modules are fully synchronized. new module inserted After the start-up operation is completed and power is applied, synchronization is similar to the start-up operation described earlier. It is done in a certain way. However, the process is not exactly the same. It is three This is because the modules do not start at the same time. In this case the new module The module does not initially contain programs or data stored in memory.
新しいモジュールが一度タイムベースおよび他の2個のモジュールと実時間同期 を設定されると、“リセット要求”を送り、2個のモジュールがそれら自身の“ リセット要求”を送るのを待つ。走行状態13gで動作しているモジュールは周 期的に“リセット要求”を送り新しいモジュールが走行状態138に入るための 窓またはタイムスロットを与える。“票決されたリセット”を受けると、新しい モジュールは走行状態13gに入り、他の2個のモジュールと関連して動作し、 それらの票決されたデータを使用して適当なプログラムの実行を決定する。新し いモジュールは最初はそのメモリに何も有していないから、正しいデータを発生 せず、他の2個のモジュールによって票決される。他のモジュールのメモリと一 致するために新しいモジュールのメモリを負荷することがまだ残っている。Once the new module is in real-time synchronization with the timebase and two other modules is set, it sends a “reset request” and the two modules reset their “ Wait for "reset request" to be sent. Modules operating in running state 13g will Periodically sends a “reset request” for the new module to enter running state 138. Give a window or time slot. Upon receiving a “voted reset”, the new The module enters the running state 13g and operates in conjunction with the other two modules, The voted data is used to determine the appropriate program execution. new A new module will initially have nothing in its memory, so it will generate the correct data. No, it is voted on by the other two modules. Same as memory of other modules. It still remains to load the new module's memory to match.
このプロセスは全てのモジュールによる“背景“作業として行われる。動作モジ ュールにより行われる他の処理に付加して実行される背景作業はメモリ位置を読 取り、その内容を再びメモリ中に書込む。これらの読取りおよび書込みを行なう ソフトウェアは票決回路30を使用して3個のモジュール全てにおいて一斉に実 行される。このようにして、動作モジュールの“良好な”メモリ中の内容は新し いメモリ中にコピーされる。新しいモジュールの全てのメモリが再び蓄積された ならば、新しいモジュールは、すでに説明したようにエラーが故障検出論理装置 により検出されるまで他のモジュールと一致して票決することができる。This process is done as "background" work by all modules. Motion motion The background work performed in addition to other processing performed by the module is reading memory locations. and write its contents back into memory. read and write these The software runs on all three modules simultaneously using the voting circuit 30. will be carried out. In this way, the contents in the operating module's "good" memory are kept fresh. copied into new memory. All memory of the new module has been accumulated again If the new module is an error detection logic unit as already explained, can vote in agreement with other modules until detected by
第10図には、多数の電源の一つが故障したときにもその負荷の電源の供給を1 続することのできる、この発明のシステムに有利に使用できる電源共用回路のブ ロック図が示されている。この発明のこの態様によれば、電力は、1組の冗長電 源供給バス上を3個の別々の電源IBOa、 160b、 160cからシステ ム中の種々の機能ユニット中の電気負荷に供給される。Figure 10 shows that when one of the many power supplies fails, the power supply to the load is A block of power sharing circuits that can be used advantageously in the system of the present invention, which can be connected to A lock diagram is shown. According to this aspect of the invention, power is supplied to a set of redundant power supplies. The system is connected from three separate power supplies IBOa, 160b, and 160c on the power supply bus. electrical loads in various functional units in the system.
一つがブロック162として示されているシステム中の各電気負荷は電力共用回 路164を介して電力を供給されている。数個の負荷および対応する電力共用回 路が1組の冗長電源供給バスに接続されることもできる。Each electrical load in the system, one shown as block 162, is connected to a power sharing circuit. Power is supplied via line 164. Several loads and corresponding power sharing circuits The lines can also be connected to a set of redundant power supply buses.
各電源160は共に電源供給バスを形成する正の電圧の出力ライン166a、 166b、 1[113cおよび負の電圧の出力ライン168a。Each power supply 160 has a positive voltage output line 166a, which together form a power supply bus. 166b, 1[113c and negative voltage output line 168a.
188b、 168cを有する。負の電圧の出力ライン168は共通に接地点に 接続され、負荷162の一方の端子もまた接地されている。正の電圧の出力ライ ン166はそれぞれ電力共用回路184の全てに接続され、電力共用回路1.6 4の一つが図示されている。188b and 168c. Negative voltage output line 168 is commonly connected to ground. connected, and one terminal of load 162 is also grounded. Positive voltage output line Each of the power sharing circuits 166 is connected to all of the power sharing circuits 184, and the power sharing circuits 1.6 One of 4 is illustrated.
電力共用回路164は3個の電流制限回路170および3個のダイオード1.7 2を備えている。各電源ライン166は電流制限回路170およびダイオード1 72を通って直列に接続されている。ダイオード172の負またはカソード端子 は共通に接続されて負荷162に接続されている。The power sharing circuit 164 includes three current limiting circuits 170 and three diodes 1.7 2. Each power supply line 166 has a current limit circuit 170 and a diode 1 72 and are connected in series. Negative or cathode terminal of diode 172 are commonly connected to a load 162.
電流は電源供給バス166から電流制限回路170およびダイオード172を通 って負荷162に流れる。電源160からの電流は負荷162において加算的に 結合される。もしもいずれかの電源に電流を供給できないような故障が生じると 、残りの電源が負荷電流を一定に維持するのに必要な追加の電流を供給する。さ らに、もしもいずれかの電源または電力バスがその正負の端子間で短絡を生じる と、これはシステムの動作に悪影響を及ぼさない。それは電流が他の電源から供 給され続けられ、ダイオード172が適切に動作している電源から短絡している 部分に電流が流れるのを阻止するからである。それ故残る良好な電源は同等付加 的な負荷を経験しない。Current is routed from power supply bus 166 through current limiting circuit 170 and diode 172. flows to the load 162. The current from power supply 160 is additive at load 162. be combined. If a failure occurs that prevents current from being supplied to one of the power supplies, , the remaining power supplies provide the additional current needed to maintain the load current constant. difference Additionally, if either power supply or power bus develops a short circuit between its positive and negative terminals, and this does not adversely affect the operation of the system. It means that the current is supplied from another power source. diode 172 is shorted from a properly operating power source. This is because it prevents current from flowing through the part. Hence remaining good power is equal to the addition do not experience any physical load.
最後に、もしも負荷が電源システムから過大な電流を引き出すような故障を生じ たならば、出力される全体の電流は電流制限回路170によって制限される。こ れは一つの負荷回路の故障が全体の電源システムの電力を負荷として使用し、他 の負荷に対する電力が奪われることを阻止する。Finally, if the load experiences a fault that draws too much current from the power system, If so, the total current output is limited by current limiting circuit 170. child This means that a failure in one load circuit will cause the entire power system to use power as a load, and the other prevent power from being taken away from the load.
以上の説明から明らかなように、この発明は故障を許容するコンピュータシステ ムの分野における大きな利点を示すものである。特に、この発明は多重計算装置 中の故障を検出するのみならずまた故障決定論理装置中の故障も検出する多重冗 長コンピュータシステムを与えるものである。この発明のシステムはまた全体シ ステムを遮断しないで故障のモジュールを除去または交換する手段を含んでいる 。この発明の1実施例が説明のために詳細に記載されているけれども、種々の変 形がこの発明の技術的範囲を逸脱することなく行われることが可能である。した がって、この発明は以下の請求の範囲によってのみ限定されるべきものである。As is clear from the above description, the present invention is a computer system that tolerates failures. This represents a major advantage in the field of technology. In particular, this invention multiple redundant systems that not only detect faults in the fault-determining logic but also detect faults in the It provides a long computer system. The system of this invention also Includes a means to remove or replace a faulty module without shutting down the stem. . Although one embodiment of the invention has been described in detail for purposes of illustration, various modifications may be made. Other shapes can be made without departing from the scope of the invention. did Accordingly, the invention is to be limited only by the scope of the following claims.
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