184533. lajstromszámú szabadalom • Hierarchikus felépítésű információfeldolgozó rendszer
1 184 533 2 A találmány tárgya hierarchikus felépítésű információfeldolgozó rendszer, amely magas biztonsági és megbízhatósági követelményeket támasztó folyamatszabályozási területeken alkalmazható. A 21 08 496 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírás olyan áramköri elrendezést ismertet, amelyben három számítógép párhuzamosan kapcsoltan a többségi döntés elve alapján működő és zavar esetén a kiesett számítógépet lekapcsoló ellenőrző- és kiadóberendezésre dolgozik. Egy számítógép akkor tekinthető hibásnak, ha kimenetén a bit hibaarány meghalad egy meghatározott mértéket. A vizsgálóáramkör és az összehasonlítóegység ellenőrzése céljából a számítógép bizonyos időközönként szándékosan hamis adatokat ad ki. Hátránya a fenti áramköri elrendezésnek, hogy hierarchikus felépítés esetén nem ismeri fel a gyűjtővezetékeken fellépő hibákat. A 27 25 922 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírás nyomvonalhoz kötött közlekedési eszközök vezérlésére szolgáló többszámítógépes rendszert ismertet, amelyben mindegyik számítógép időben eltolva ugyanazt az információt dolgozza fel és az eredmény információkat csak egy számítási ciklus végén hasonlítja össze hibavizsgálat céljából. Az aszinkron működés biztosítására az adatokat időben eltolva táplálják az egyes számítógépekbe és az általuk kiadott adatokat öszszehasonlító és átkapcsoló berendezés vizsgálja felül. Az összehasonlítás csak akkor történik meg, ha a számítógépek többsége befejezte a ciklust. Az összehasonlítást logikai áramkör hajtja végre, amelyik nem redundáns felépítésű úgyhogy a benne fellépő hibákat nem képes észlelni. Mindkét megoldás további hátránya, hogy az ellenőrző- és kiadóberendezésre vonatkozó megbízhatósági követelmények igen nagyok, valamint az ellenőrző- és kiadóberendezést követően az információátvitel egycsatornás. A találmány célja a fenti hiányosságok kiküszöbölése és a hierarchikus felépítésű információfeldolgozó rendszerek biztonságának és megbízhatóságának növelése. A találmány alapjául szolgáló feladatot úgy határozhatjuk meg, hogy egy sík olyan különböző „n-ből m”számítógépstruktúrái egyszeres és többszörös hibáinak, valamint különböző síkok többszörös hibáinak tolerálására alkalmas áramköri elrendezést kell kifejleszteni, amelynél a meg nem engedett többszörös hibák felismerhetők, valamint az egyes síkok közötti adatátvitelt a többségi döntésbe kell bevonni. A feladatot olyan hierarchikus felépítésű információfeldolgozó rendszerrel oldottuk meg, amely több síkban elrendezett n számú redundáns számítógépből álló választható számú számítógéprendszerből áll, és amelyben gyűjtővezetékrendszerrel összekötött fölérendelt és alárendelt számítógépekhez bemeneti/kímeneti egységek vannak hozzárendelve. Ezt a találmány értelmében oly módon fejlesztettük tovább, hogy minden egyes számítógépsík mind a fölérendelt, mint az alárendelt számítógépegységekkel n számú redundáns gyűjtővezetékkel van összekapcsolva, és egy számítógéprendszer n számú redundáns számítógépének mindegyike bemeneti/kimeneti egységen át van összekötve a fölérendelt és alárendelt számítógép, illetve információfeldolgozó síkok n számú gyűjtővezetékrendszerével. A találmány szerinti rendszer egy lehetséges kiviteli alakja értelmében előnyös, ha a bemeneti/kimeneti egység első kétirányú be/kimenete n számú gyűjtővezetékrendszer egy-egy tagjával van összekapcsolva, második kétirányú be/kimenete a hozzátartozó számítógéphez csatlakozik, és további két bemenete az n számú gyűjtővezetékrendszer maradék tagjaival van összekötve. Egy továbbfejlesztett kiviteli alak értelmében célszerű, ha a bemeneti-kimeneti egység két irányváltót és egy „n-ből m” döntőáramkört tartalmaz, ahol egy első kétirányú bemenet-kimenete az első irány váltóhoz, egy második kétirányú bemenet-kimenete a második irányváltóhoz, két bemenete az „n-ből m” döntőáramkörhöz csatlakozik, továbbá az irányváltók egy alárendelt illetve fölérendelt számítógép vezérlőjel-vezetékeivel vannak összekötve, az egyik irányváltó kimenete a másik irányváltó bemenetével, míg annak kimenete a döntőáramkör egy bemenetével kapcsolódik, valamint a döntőáramkör kimenete az irány váltó bemenetére csatlakozik. A találmányt részletesebben egy lehetséges kiviteli példa alapján ismertetjük. A mellékelt rajzon az 1. ábra az egyes számítógépek bemeneti/kimeneti egységeinek elvi vázlata, és a 2. ábrán egységenként három számítógépet tartalmazó rendszer elvi vázlata látható. A kiviteli példa szerinti hierarchikus felépítésű információfeldolgozó rendszer folyamatszabályozásra alkalmazható. Mint az 1. ábrán látható, a találmány szerinti információfeldolgozó rendszerben alkalmazott bemeneti/kimeneti 4 egység két 1,3 irányváltót és egy „n-ből m” 2 {löntőáramkört tartalmaz. A 4 egység egy kétirányú csatlakozása az egyik 1 irányváltóhoz, másik kétirányú csatlakozása a másik 3 irányváltóhoz, két további bemenete a 2 döntőáramkörhöz csatlakozik. Az 1 irány váltó kimenete a 2 döntő áramkör további bemenetével és a 2 döntőáramkör kimenete a 3 irányváltó bemenetével van összekötve, amelynek kimenete az 1 irányváltó bemenetéhez csatlakozik. Az 1,3 irányváltók egy-egy bemenetére alárendelt illetve fölérendelt számítógép vezérlőjelvezetéke van kötve. Ezek az egységek a vonatkozó számítógép részére a bemenőjeleket a három hozzátartozó gyűjtővezeték által szállított információkból többségi döntés alapján képezik. A találmány szerinti rendszer felépítését és működését a 2. ábra szerinti lehetséges kiviteli példa alapján ismertetjük. Alárendelt 7.1.1,. .. 7.n.3 számítógépekhez a technológiai berendezés egy-egy zárt szakasza tartozik, míg felérendelt 5.1, . . .5.3 számítógépek vezérlőutasításokat adnak, amelyeket a 7.1.1, . . . 7ji.3 számítógépek 13 gépegységek számára részletes vezérlőjelekké dolgoznak fel. Fordított irányban az egyes 13 gépegységektől információk (visszajelzések) érkeznek a 7.1.1, . . ,7ji.3 számítógépekhez, amelyek a további programfeldolgozás során figyelembe veszik azokat, és többnyire sűrített formában átadják az 5.1,. . .5.3 számítógépeknek. Emellett lehetőség van az egyes folyamatinformációk közvetlen eljuttatására az 5.1.........5.3 számítógépekhez a 7.1.1,... . . . 7ji.3 számítógépek megkerülésével. A biztonság és felhasználhatóság növelése érdekében a példakénti kiviteli alakban minden számítógép háromszor van jelen. A mindenkori három összetartozó számítógép ugyanazokat az algoritmusokat dolgozza fel úgy, hogy a programváltozatokat különbözőképpen és időben is eltolva dolgozhatják fel. Az egyes számítógépsíkok közötti össze5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
