Мажоритарная система с сильными связями

Мажоритарная система с сильными связями [2] использует одинаковые программы в трех одинаковых вычислительных каналах (рисунок 2.9), но в отличие от системы с умеренными связями, контроль работы трех каналов осуществляется не только на уровне выходов, но и на уровне шин и памяти.

Рисунок 2.9 – Мажоритарная система с сильными связями

Безопасная схема сравнения (БСС) каждого канала производит потактовую проверку совпадения сигналов W двух других каналов с сигналом W своего канала на внутренних контрольных точках (шинах). При расхождении сигналов W БСС формирует сигнал ошибки Y. Сигнал Y, поступая на вход Æ, блокирует работу ЭВМ неисправного канала. Две другие ЭВМ в это время могут продолжать работу. Результаты обработки Z1, Z2 и Z3 сравниваются с помощью безопасного мажоритарного элемента (БМЭ).

Структура обладает высоким уровнем безопасности, который зависит от вида и числа контролируемых разрядов. Одиночные отказы не опасны и должны обнаруживаться БСС. Не обнаруживаются ошибки в программном обеспечении, т. к. они одинаково проявляются во всех каналах. Безопасность такой структуры сравнима с безопасностью дублированной структуры с сильными связями (см. рисунок 2.5), но отказоустойчивость системы при этом выше.

Достоинства данной структуры: высокая глубина контроля отдельных функциональных узлов ЭВМ (процессора, памяти, портов ввода-вывода) при организации сравнения шин внутреннего интерфейса; высокая безопасность и эксплуатационная готовность. Недостатки: возможность накопления маскируемых отказов в редко используемых функциональных узлах вычислительных каналов; невозможность обнаружения ошибок в ПО; необходимость обеспечения высокой надежности схемы синхронизации каналов.

Данная структура получила широкое распространение в системах микропроцессорной централизации таких, как SMILE и mSMILE (Япония), микропроцессорной централизации фирмы Siemmens нового поколения.

2.1.10 Мажоритарная система с сильными связями
и внешним тестированием

Мажоритарная система с сильными связями и внешним тестированием (рисунок 2.10) содержит в дополнение к структуре п. 2.1.9 генератор тестов (ГТ) и мультиплексор (МКС) и применяется, если множество входных воздействий X не обеспечивает необходимой глубины проверки каналов обработки информации.

В этом случае в процессе рабочего функционирования периодически выделяются отрезки времени, в течение которых по сигналу F, поступающему на мультиплексор МКС, входные воздействия X отключаются от входов системы, и к последним подключаются выходы Т генератора тестов ГТ. Сигнал F также блокирует безопасный мажорирующий элемент БМЭ, чтобы тестовые воздействия не прошли на объекты управления. Результаты тестирования обоих каналов сравниваются БСС каждого канала. При обнаружении ошибки отказавший канал переводится в защитное состояние. После окончания тестирования сигнал F снимается, входные воздействия X подключаются к входам системы, и безопасный мажорирующий элемент включается в работу. Данный принцип используется также тогда, когда система большую часть рабочего функционирования находится в ждущем режиме (при этом сигналы X длительное время не изменяются).

Рисунок 2.10 – Мажоритарная система с сильными связями и внешним
тестированием

Безопасность такой структуры сравнима с безопасностью дублированной структуры с сильными связями и внешним тестированием (см. рисунок 2.6), но эксплуатационная готовность выше.

Безопасность такой структуры зависит от полноты тестов и времени, необходимого на тестирование, т. к. во время тестирования объект управления не контролируется.

Достоинства данной структуры: высокая глубина контроля отдельных функциональных узлов ЭВМ; отсутствие маскируемых отказов; высокая безопасность и эксплуатационная готовность. Недостатки: дополнительные затраты на разработку генератора тестов и тестовых воздействий; невозможность обнаружения ошибок в программном обеспечении; необходимость обеспечения высокой надежности схемы синхронизации каналов.

Рассмотренные структуры могут использоваться в сочетании, дополняя друг друга. При этом базовыми обычно являются двухканальные, трехканальные или диверситетные структуры.