Дублированная система со слабыми связями

Дублированная система со слабыми связями [2] состоит из двух вычислительных каналов (рисунок 2.3), в которых процессоры и программы могут быть различными. Процессор ЭВМ1 реализует основные вычисления, а ЭВМ2 их проверяет. Для этого осуществляется обмен информацией по шине W. Синхронизация каналов не обязательна.

Рисунок 2.3 – Дублированная система со слабыми связями

Безопасность таких систем зависит от достоверности контроля функционирования вычислительных каналов. Контроль работы ЭВМ осуществляется либо за счет тестовых программ, либо за счет параллельных вычислений одинаковыми или диверситетными программами и сравнения результатов. При обнаружении ошибки ЭВМ2 формирует сигнал Y, и выходы ЭВМ1 отключаются от УО с помощью БВС.

При организации параллельных вычислений по одинаковым алгоритмам возможно сравнение промежуточных результатов вычислений в контрольных точках. Сравнение результатов производится программно в ЭВМ2. Для обеспечения своевременного отключения отказавшего вычислительного канала необходимо, чтобы контролирующая ЭВМ выполняла вычисления не медленнее чем основная ЭВМ. Это достигается либо использованием процессора с более высоким быстродействием, либо использованием программ с более короткими алгоритмами вычислений. При этом необходимо обеспечить одновременное считывание исходных данных в оба вычислительных канала. Возможно использование идентичных вычислительных каналов и программного обеспечения.

Достоинства данной структуры: высокая гибкость; возможность использования диверситетных вычислительных каналов, что позволяет с высокой точностью обнаруживать отказы аппаратных средств и ошибки в программном обеспечении; отсутствие синхронизации каналов, что упрощает схемную реализацию и уменьшает вероятность возникновения одинаковых отказов и сбоев в обоих каналах.

Недостатки: высокие затраты на проектирование диверситетных вычислительных каналов и программного обеспечения; сложность выбора точек для контроля промежуточных вычислений, т. к. требуется обеспечить высокую достоверность контроля при минимальном количестве проверок; возможность накопления маскируемых отказов в обоих вычислительных каналах; необходимость организации контроля за правильностью программного сравнения результатов в ЭВМ2, т. к. отказы в ЭВМ2 не должны искажать результаты контроля; невысокая эксплуатационная готовность, т. к. любой отказ переводит систему в нерабочее защитное состояние.

На практике дублированные системы со слабыми связями применяются при построении различных систем железнодорожной автоматики, в том числе и систем централизации стрелок и сигналов. Например, система микропроцессорной централизации Elektra, разработанная фирмой Alcatel [4], состоит из двух идентичных ЭВМ, работающих с диверситетными программами.