Устройство для контроля цифровых блоков

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь ть(у

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

1 (61) 1206785 (21) 4725122/24 (22) 28,07,89 (46) 07,02,93. Бюл. М 5 (72) В.О,Канцлер, Г.А.Никитин и В,Ф,Сватов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1206785, кл, G 06 F 11/26, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЦИФРОВЫХ БЛОКОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть исИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве встроенной системы контроля цифровых блоков в процессе эксплуатации.

Известно устройство для койтроьля цифровых блоков, содержащее блок управления, генератор тестов, блок предварительной обработки информации, элемент ИЛИ, счетчик и дешифратор. Контроль осуществляется методом счета единичных импульсов на выходе контролируемого блока за интервал времени контроля с последующим сравнением подсчитанного суммарного числа импульсов с зарайее из- вестным для данного исправного цифрового блока.

Недостатком устройства является снижение достоверности результатов контроля в случае наличия в выходных наборах импульсов сбоев.

Известны средства обнаоужения одиночных ошибок путем подсчета числа единиц в принимаемых группах (выходных,у,б>Ц„„1793441 А2 (я)5 G 06 F 11/26

2 пользовано в качестве встроенной системы контроля цифровых блоков в процессе эксплуатации. Цель изобретения — повышение достоверности контроля. Достоверность повышена за счет расширения информативности контроля, что достигнуто введением в устройство, содержащее блок управления, генератор тестов, три регистра, два счетчика, дешифратор, генератор импульсов и элемент задержки, четвертого регистра, группы элементов НЕ и группы элементов

ИЛИ. 2 ил. наборах) при условии кодирования этих наборов по коду "2 из 5" или в общем случае с добавлением контрольного бита:. четности с последующим анализом выходных наборов (контроль по модулю 2).

Недостаток этих схем — они реагируют на любое нечетное количество ошибок и не реагируют; если количество ошибок четное, . ) или наоборот, если правило контроля при- Ъ нято противоположным; Вследствие этого р кратные сбои могут быть не зафиксированы, что снижает достоверность контроля.

С увеличением модуля непропорционально возрастает количество дойолнительного.оборудования и значительно возрастает количество дополнительного оборудова; ния и значительно усложйяются схемы контроля.

Известны устройства контроля, фиксирующие сбои в выходных наборах путем анализа нестабильности результатов контроля, при этом каждый результат предшествующего цикла опроса должен быть запомнен и сохранен до окончания текуще1793441 го цикла контроля с последующим их сравнением (двойной счет).

Недостатком этих устройств является необходимость повторного полного цикла контроля и, как следствие, невозможность обнаружения систематических сбоев.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля цифровых . блоков, содержащее блок управления, генератор тестов, три регистра, два счетчика, -дешифратор, генератор импульсов и элемент задержки. Контроль осуществляется методом счета единичных импульсов с. последующим сравненйем их суммарного числа с заранее известным, определяемым функцией, реализуемой правильно функционирующим контролируемым блоком. Ранее указанный недостаток частично устраняется благодаря введению в устройство контроля схемы регистрации сбоев, что расширяет информативность результатов контроля за счет уточнения причин измейения состояния контролируемого блока. Анализ таблицы и схемы устройства показывает,-что достоверное решение о состоянии контролируемого цифрового блока будет принято только в первом и во втором случаях, когда в результате контроля будет получен сигнал "Исправно" или "Неисправно" и сигнал "Сбой" отсутствует. Во всех других случаях достоверность принятого решейия снижается из-за ограниченной информационной глубины контроля.

Под информационной глубиной контро ля будем понимать способность регистрировать такие типы ошибок, как одиночные и групповые сбои, причем различной структуры; ошйбки типа "Ложный 0" (1 — О),"Ложная 1" (Π— 1) или оба типа ошибок (1 0), Анализ схемы устройства показывает, что сообразно логике работы в качестве реги стров 4, 5 и 11 (фиг. 1) могут быть применены регйстры следующих типов. В качестве регистра 11 применен сдвигающий регистр с динамическим управлением режимами: параллельной записью выходных наборов и последовательным их считыванием по перепаду каждого синхроимпульса с выхода генератора 9 импульсов.

Схема регистрации сбоев включает регистры 4 и 5 и представляет набор трехступенчатых триггеров в каждом разряде, причем регистр 4 хранения выполнен на двухступенчатой MS-структуре, а последовательно-параллельный регистр 5 выполняет функции синхронного фиксатора.

Особенность прототипа в том, что первая

"ступень MS-триггера представляет собой статический D-триггер, тактируемый синхроимпульсами от генератора 9 (триггер— защелку), вторая ступень — динамический

D-триггер хранения, тактируемый теми же импульсами. Синхронный фиксатор .— регистр 5 аналогичен регистру 11.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы, поясняющие логику работы схемы обнаружения ошибок в выходных наборах для двух возможных случаев — когда в рас"О сматриваемом такте контроля происходит смена уровней с низкого на высокий (01) и наоборот (Dz). Смена уровней происходит в интервале to, t>, определяемом временем формирования входных наборов. Интервал

"5 ц1, 12 определяется временем установления переходных процессов, С началом формирования входных наборов регистр 4 предварительно обнуляется и на выходах первой и второй ступеней (Q«T и Qz

11 могут возникать импульсы сбоев, образующихся в результате переходных процессов. Если переходные процессы не

25 закончились к моменту регистрации выходных наборов tz, это рассматривается как неисправное состояние блока. Рассмотрим их влияние на достоверность контроля, условившись, что "срабатывание" первой стуЗО пени регистра 4 происходит по отрицательным перепадам в интервале to, тг; перенос последнего состояния первой ступени во вторую регистра 4 с фиксацией этого состояния в регистре 5, а также запись выходных наборов в регистр 11 происходят по переднему фронту синхроимпульсов от генератора 9 (момент tz); считывание информации из регистров 5 и 11 происходит по заднему фронту этих синхроимпулъсов (мо40 менты ta).

Из рассмотрения временных диаграмм видно, что регистрация импульсов сбоев (изменение состояния второй ступени регистра 4) происходит всякий раз, когда

45 независимо от их структуры количество отрицательных перепадов на интервале to, tz будет четное, т.е. 2, 4, 6, „„что и указывается в прототипе как необходимое условие реги-. страции. При этом если искажения имеют

50 характер разрывов в высоком уровне (1 — О), сбой будет зарегистрирован, если их количество составляет любое четное число. Если искажения имеют характер "иголок" на низком уровне (Π— 1), регистрация возможна лишь в случае, если будет нечетное число сбоев, так как первая ступень регистра 4 "отследит" также переход состояния из высокого в низкое по тест-набору (Dz). Поэтому по входу D> будет зарегист1793441 рирован переходный процесс и сбой, так чала тестирования генератора тестов соедикак регистр 4 зафиксирует сбой, а регистр нен с входом запрета генератора импуль11 — неисправное состЬяние, а по входу Dz сов, выход метки конца тестирования будет зарегистрйрован также переходной соединен через элемент задержки с входом процесс и сбой, так как переходный процесс 5 разрешения генератора импульсов, выход к моменту регистрации t2 еще не закончил- которого соединен с синхровходами первося, что вызовет появление на выходе реги- го, второго и третьего регистров, выходы стра 4 сигнал "Сбой" и сигнал "Неисправно" контролируемог6 цифрового блока соединена выходе регистра 11. Все остальные ком- ны с соответствующимй информационными бинации импульсов сбоев е интервале то, t2 1р входами первого и второго регистров, пои в момент t$ приведут к ситуациям, не со- следовательный выход третьего регистра ответствующим приведенным, т.е. недосто- с6едийен со счетным входом второго счетверным результатам контроля. Например, чика, управляющий вход которого соединен если на входе 01 будет присутствовать толь- выходом режима контроля блока управлеко один (первый) импульс сбоя, он не будет 15 ния; выход второго счетчика является выхозарегистрирован, так как состояния первой, дом сигнала сбоя устройства, следовательно, и второй ступеней регистра . последовательный выход второго регистра

4 после перехода по импульсу сбоя в ноль соединен со счетным входом первого счетостанутся неизменными. Результат контро- чика, вход контроля устройства соединен с ля будет "Блок функционирует нормально", 2р входом контроля блока управления, введехотя правильным будет определение "Пере- ны четвертый регистр, блок инверторов и ходный процесс". Присутствие аналогично- блок объединения, выходы которого соедиго сбоя по входу 02 будет - неныссоответствующимиинформационнызэрегистрировано. . ми входами третьего регистра, выходы

В случае, если на входе 02 будет присут- 25 первого регистра соединены с первой групствовать только второй импульс сбоя, он пой входов блока объединения, вторая групприведет к искажению информации в реги- пэ входов которого соединена с выходами стре 11„что будет соответствовать результа- четвертого регистра, информационные вхоту "Неправильное выполнение функций" ды которого соединены с соответствующи(эналогично по входу 0 ). 3p ми выходами блока инвертора, группа

Из приведенных примеров видно, что входов которого соединена с соответствуюдостоверность контроля зависитот структу- ... щими выходами контролируемого бока, выры сбоев в выходных наборах. Это опреде- ход генератора импульсов соединен с ляется ограниченной информационной синхровходом четвертого регистра, Причем глубиной (одним разрядом) и особенностью 35 блок инверторов содержит группу элеменработы двустабильных элементов схемы об- тов инверсии, входы которых составляют наружения ошибок, используемых в прото- группувходовблокаинверторов, выходы котипе (1-я ступень регистра 4).: торого являются выходами соответств юУ

Целью изобретения являегся повыше- щих элементов инверсии, . ние достоверности контроля. 4p, . Кроме того, блок объединения содержит

Цель достигается тем, что в устройство группуэлементов объединения, первые входля контроля цифровых блоков, содержа- ды которых составляют первую группу вхощее блок управления, генератор тестов, дов блока обьединения, вторые входы — ° первый счетчик, дешифратор, второй счет- вторую группу входов блока объединения, чик, три perHcTpa, элемейт задержки, гене- 45 выходы которого яВляются выходами соотратор импульсов, причем выход начала ветствующих элементов объединения, контроля блока управления соединен с входом запуска генератора тестов, информэци- . На фиг. I изображена структурная схеонные выходы которого соединены с, мазаявляемогоустройства; на фиг,2 — вресоответствующими информационными вхо- 5О менные диаграммы, поясняющие работу дами контролируемого цифрового блока, схемы регистрации импульсов сбоев и вывыход режима контроля блока управления ходных наборов, соединен с управляющим входом первого Устройство для контроля цифровых блосчетчика, группа выходов которого соедине- ков содержит блок 1 управления, генератор на с группой информационных входов де- 55 2 тестов, проверяемый блок 3, первый 4, шифратора, управляющий вход которого второй 11, третий 5 и четвертый 13 регистсоединен с выходом конца контроля блока ры, первый 6 и второй 7 счетчики, дешифрэуправления, выходы дешифратора являют- тор 8, генератор 9 импульсов, элемент 10 ся соответственно выходами "Исправно" и задержки, блок 12 инверторов, блок 14 объ"Неисправно" устройства, выход метки на- единения.

1793441

20

30

Блок 1 управления выполнен как в ripoтотипе. Блок 12 инверторов содержит и элементов инверсии НЕ, где и — число выходов в контролируемом блоке. Блок 14 объединения содержит также и двухвходовых элементов объединения ИЛИ.

Первый выход 15 генератора 2 тестов является выходом метки начала тестирования t<, совпадающей с началом контроля и определяющей момент выключения генера.тора 9 импульсов. Второй выход 16 генератора 2 тестов — это выход метки конца тестирования ц, определяющей момент окончания формирования наборов генератором 2 тестов. Выход 17 элементов 10 задержки — это выход метки включения генератора 9 импульсов tz, Выход 18 генератора 9 импульсов — выход импульсов, по которым осуществляется динамическое управление регистрами . по фронту первого импульса в момент t2 осуществляется считывание из регистров 4 и 13 с одновременной записью в регистры 5 и 11, а по спадам импульсов — синхронный сдвиг информации в регистрах 5 и 11 (t3), начиная со старшего разряда.

Устройство работает следующим образом, При включении контролируемого цифрового блока 3 и устройства все элементы в них устанавливаются в исходное состояние (цепи установки в исходное состояние не показаны). После этого на вход блока 1 управления поступает сигнал "Контроль". после чего на его третьем выходе на все время контроля появляется сигнал "Режим контроль", который разрешает работу счетчиков

6 и 7. Одновременно на первом выходе блока 1 управления появляется сигнал "Начало контроля", который поступает на вход генератора 2 тестов (момент времени to, фиг. 2), По этому сигналу генератор 2 начинает последовательно вырабатывать наборы сигналов, число которых заранее определено для

8 ется числом контролируемых выходов и. Регистрация и анализ выходных наборов производятся по окончании их формирования к моменту времени ti и с учетом времени установления переходных процессов(ту ) элементом задержки, т,е. начиная с момента времени tz, В моменты tzтенератор 9 начинает вырабатывать серии из пимпульсов,,по фронту которых осуществляется запись выходных наборов в регистр 11, а по спаду каждого импульса — последовательное считывание из регистра 11 и подсчет числа импульсов счетчиком 6 и дешифрация этого числа дешифратором 8.

Регистрация импульсов сбоев производится следующим образом. Анализ возможных информационных сигналов (выходных наборов) на входах D> и Dg регистра 4 (фиг.

2) показывает, что потери информации о сбоях в схеме прототипа отсутствуют, если на интервале регистрации импульсов сбоев (t, t2) будет четное число отрицательных перепадов логических уровней. В то же время сигналы на входах Dt u Dz взаимно инверсны (01 = Ог). а их структура отражает все возможные комбинации сбоев нв интервале регистрации (случаи, кратные приведенным, приводят к тем же результатам).

Это обстоятельство позволяет сделать вывод о том, что если дополнить любой сигнал выходного набора его инверсией, то становится возможным обнаружить сбой любой . структуры (1ГО), так как нечетное число отрицательных перепадов дополняется до четного. Таким образом. сформировав парафазный сигнал выходного набора и проанализировав его в дополнительном канале, аналогичном основному каналу прототипа, можно обеспечить регистрацию сбоев без потери информации. Результаты контроля обоих каналов целесообразно объединить на входах общего фиксатора состояний каналов для последующего анализа, 45

50 контролируемого блока, По началу каждого тестового набора с второго выхода генератора 2 тестов появляется сигнал выключения генератора 9 импульсов (метка 15 B момент tp, фиг, 1, 2). По окончании передачи каждого тестового набора в момент времени t< на первом выходе генератора 2 появляется сигнал 16 (метка конца тестирования), который через элемент 10 задержки в момент времени tg включает генератор 9 импульсов.

По каждому тестовому набору в интервале тестирования (tp, t<) на выходах контро--лируемого блока 3 появляются соответствующие им выходные наборы, размерность каждого из которых определ яДополнительный канал, аналогичный основному, реализован на регистре 13, на информационные входы которого подаются инверсии выходных наборов через блок 12 инверторов. Поэтому в соответствии с рассмотренными временными диаграммами на одновременных выходах регистров 4 и 13 в моменты tz из второй ступени регистров считываются пары сигналов с уровнями 0,1 для нечетного числа импульсов сбоев на интервале to, t2 и структуре сбоев 1 - 0 или с уровнями 1,0 для четного числа импульсов сбоев. При смене структуры сбоев на 0 — 1 пары сигналов будут 1,0 или 0,1 соответственноо.

1793441

Через элементы блока 14 объединения по фронту синхроимпульса от генератора 9 будут зафиксированы в соответствующих разрядах регистра 5 высокие уровни второй ступени регистра 4 или 13 (сбои). По спадам этих синхроимпульсов импульсы сбоев будут сосчитаны из регистра 5 и обнаружены счетчиком 7.

Если к моменту tz переходный процесс не закончился (как показано на фиг. 2), то это состояние будет отражено как "Переходный процесс и сбой", так как помимо импульса сбоя на интервале to, t2 в момент регистрации выходного набора регистром

11 уровень сигнала искажен на противоположный, что соответствует состоянию контролируемого блока "Неисправно". Все многократные ошибки, кратность которых больше двух и которые приводят к перемежающимся сбоям, продолжающимся и после времени установления, будут классифицированы как "Неправильное выполнение функций". Сигнал "Неисправно" будет зафиксирован и в случае наличия в выходном наборе только одиночного импульса сбоя в момент регистрации выходных наборов tz, так как он приводит к неправильным результатам контроля и неправильному срабатыванию элементов сисФормула изобретения

Устройство для контроля цифровых блоков по авт. св. М 1206785,.о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него введены четвертый регистр, группа элементов.НЕ и группа элементов ИЛИ, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами третьего регистра, выходы первого регистра соединены темы, в которой функционирует проверяемый блок.

При передаче второго тестового набора генератор 9 выключается, регистры 5 и 11

5 очищены импульсами считывания и переводятся в режим записи, регистры 4 и 13 обнуляются и готовы к регистрации импульсов сбоев, счетчики 6 и 7 хранят подсчитанное число импульсов по первому набору и гото10 вы к продолжению счета по второму набору.

После подачи всех тестовых наборов производится дешифрация кода числа импульсов дешифратором 8 по сигналу "Конец контроля" с выхода блока 1 управления. По

15 окончании дешифрации кода числа импульсов сигнал "Режим контроль" снимается, Решение о результатах контроля прийимается по совокупности сигналов "Сбой", "Исправно" и "Неисправно", как в прототипе.

Таким образом, в предложенном устройстве достоверность контроля повышается за счет дополнительной регистрации однократных импульсов сбоев, имеющих

25 любую структуру (0 1), как наиболее вероятных ошибок в выходных наборах, Кроме того, дополнительно обеспечивается обнаружение любого нечетного числа кратных сбоев на интервале регистрации.

30. соответственно с первыми входами элементов ИЛИ группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами четвертого регйстра, ийформационные входы которого через соответствующие элементы НЕ группы соединены с соответствующими выходами контролируемого блока, выход генератора импульсов соединен с синхровходом четвертого регистра.

1793441 !xylo . фут

t; уст..I 2!

Сбой отсутстеует

0-в1

I I

1 1 1 1

g n I

Сбой I- 0

Q2 ст.1

2 3

Корректор М. Петрова

Редактор С. Кулакова.Заказ 505 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комб!1!!а1 "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Я2 ст.2 о 1

Составитель В. Канцлер

Техред М,Моргентал

I ! 1

1 г! 1 I ! Сбой