Устройство для формирования тестов

(5 ц 4 С 06 РЕНИЯ " ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.Галецкий тельство СССР Р .11/26, 1984. ельство СССР Р 11/26, 1985. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕСТОВ(57) Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретениясостоит в повышении быстродействияустройства. Устройство состоит из генератора тактовых импульсов, генератора псевдослучайных чисел, блока.синхронизации, счетчика длины таста,блока задания исходных данных, трехрегистров сдвига, двух счетчиков,мультиплексора, элемента И, группыэлементов И, группы триггеров, блокапамяти и узла коммутации, Устройствопозволяет проводить в автоматическомрежиме синтез и генерацию тестовыхпоследовательностей, 7 ил.ешетник Корр Заказ 5127 Тираж 704 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, одписное оектная,зводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, 1429121Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетрыть использовано при производственцом контроле интегральных схем, атакже узлов и блоков на основе этихсхем.Цель изобретения - повышение быстродействия,На фиг, 1 показана блок-схемастройства; на фиг. 2 - блок синхро -зации; на фиг. 3 - блок памяти иегистры сдвига; на фиг. 4 - вэаимовязь отдельных элементов устройства;йа фиг. 5 - схемотехнические взаимосвязи блоков, приведенных на фиг. 4,При щ.=3, где ш - максимальное числофходов объекта контроля; на фиг, 6 -счетчик с переменным модулем счета;на фиг, 7 - мультиплексор. 20Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, генераторпсевдослучайных чисел, блок 3 синхронизации, счетчик 4 длины теста,блок 5 задания исходных данных, регистры 6 и 7 сдвига, счетчик 8 (спеременным модулем счета), счетчикЭ, мультиплексор 1 О, регистр 11 сдвига, элемент И 12, группу 13 элементовИ, гругпу триггеров 14, блок 15 памя- ЗОти узел 16 коммутации, вход 17 задания режима работы устройства,Блок синхронизации (фиг, 2) содержит регистр 18, блок 19 памяти(ПЗУ команд)коммутатор 20, счетчик21, элемент И 22, элемент ИЛИ 23,триггер 24, элементы 25 и 26 индикации, блок 27 задания начального ад 1реса.Счетчик (фиг. 6) содержит группу 4 Отриггеров 28.128, группу элементов2-2 И-ИЛИ 29,129. (-1), группу элементов ИЛИ (30.130.) -1).Рассмотрим основные функции, выполняемые из блоков устройства. 45Генератор 1 тактовых импульсовпредназначен для синхронизации работыузлов устройства для формирования тестов,Генератор 2 псевдослучайных чиселпредназначен для выработки последовательности равновероятных двоичныхсимволов с эталонными статистическимихарактеристиками, Работа генераторасинхронизируется импульсами генерато55ра тактовых импульсов (ГТИ), Установочные Я-входы триггеров сдвиговогорегистра соединены с блоком 3 синхронизации и служат для предварительной установки генератора в исходное состояние перед началом проверки цифрового блока.Блоа 3 синхронизации (иг, )предназначен для формирования управляющих и синхронизирующих сигналов,необходимых дпя работы устройства вцелом. В состав блока входят микропрограммное устройство управления, состоящее из регистра адреса и ЛЗУ, блока двухвходовых элементов И, М-триггера, счетчика адреса блока 15 памяти, элементы коммутации и индикации,Блок переключателей служит для,предварительного занесения в регистр адреса микрокоманды (РАИК) начального ад"ре а микропрограммы, записанной в ПЗУ,Верхнее положение переключателя соответствует подаче уровня логическойединицы, нижнее положение - логического нуля. На вход синхронизации СРАИК подается единичный потенциал,инициирующий запись в регистр, Записанная информация является начальнымадресом микропрограммы, считываемойиз ПЗУ. Наличие свечения индикаторасвидетельствует о том, что триггернаходится в единичном состоянии, т,е.выбрана область памяти, в которойхранятся команды условного переходаили останова,Считанная из ПЗУ микрокомандя состоит из двух полей - поля адресаследующей микрокоманды и поля управляющих сигналов. После адреса следующей микрокоманды имеет разрядность,равную 1+1, поле управляющих. сигналовявляется пятнадцатиразрядным, причемдвенадцатый У и тринадцатый У управляющие сигналы служат для управления счетчиком адреса, входящего всостав блока 3 синхронизации, четырнадцатый управляющий сигнал Уц управляет вентилем, разрешающим подачу так"товых импульсов от блока 1 на входС 2 РАМК. При .подаче тактового импульса на данный вход осуществляетсязапись адреса следующей микрокоманды в регистр. Кроме того, тактовыеимпульсы поступают на вторые входыэлементов И 13, первые входы которыхсоединены с выходами ПЗУ. Этим обеспечивается формирование импульсныхуправляющих сигналов, что необходимопри считывании последовательностиединичных сигналов. Запрещенное состояние вентиля индицируется узлом 26индикации, Управляющий сигнал Уо подэ14291ключен к у"лу 16 коммутации и является источником синхронизирующих сигналов для счетчика 8 с переменным модулем счета. Высокий потенциал на уп 5ранляющем входе 17 соответствует подаче синхроимпульсов на тактовый входсчетчика 8, низкий потенциал обеспе-чивает подачу псевдослучайной последовательности от генератора 2 на 10синхровход счетчика 8,Управляющий сигнал У блока 3 синхронизации предназначен для сброса вноль триггера останова в режиме выполнения микропрограмм. Синхросигналы У -Уо предназначены соответственно для синхронизации первого регистра6, синхронизации генератора 2 установки начального состояния блока 2,увеличения на единицу счетчика 4, инкрементации счетчика 9, синхронизации регистра 11, сброса в ноль регистров 11 и 14, синхронизации блока12, управления чтением/записью блока15 памяти, синхронизации второго регистра 7.Счетчик 4 предназначен для формирования сигнала останова для блока 3синхронизации при окончании прохождения теста. Информация о длине тестовой последовательности заноситсяот блока 5 путем установки соответствующего кода на информационныхвходах Э-Эщ счетчика и установки режима занесения на входах Я и Я .Блок 5 представляет собой набордвухпозиционных переключателей, атакже формирователь 9 импульса сбросаблока.Первый и второй регистры 6 и 7 40предназначены для подачи константныхлогических значений на входы счетчи-.ка 8. Сигналы, записащые в регистры,содержат информацию о входах/выходахпроверяемой схемы, а также о подмножествах множества входов объекта контроля. Аппаратная реализация регистров может быть выполнена с использованием интегральных микросхем К 155ИР 1,3.50Счетчик 8 (фиг. 6) содержит ш Э 7 триггеров с управляющими входами,(т) элементов ИЛИ и (ш) элементов 2-2 И-ИЛИ, причем инверсные выходытриггеров соединены с их информационными входами, 7-входы триггеров сое-,динены между собой и представляют собой разрешающий вход счетчика с переменным модулем счета, кроме того,21 управляющие В- и Б-входы саатнетстнующих триггеров, кроме ш-га, являются входами соответствующих элементовИЛИ, выходы которых являются управляющими входами элементов 2-2 И-ИЛИ,выход кажцага из которых, кроме(ш)-га, соединен с синмронизирующим входом последующего триггера ивторым информационным входом последующего элемента 2-2 И-ИЛИ, а выход(ш)-го элемента 2-2 И-ИЛИ соединенс синхронизирующим входом ш-га триггера, причем прямые выходы Э-триггеров, кроме ш-го, подключены к первыминформационным входам элемента 2-2 ИИЛИ, кроме того, второй информационный вход первого элемента 2-2 И-ИЛИсоединен с синхранизирующнм входампервого триггера н является синхравходом счетчика с переменным юдулемсчета, Б- и Б-входы триггеров образуют группу входов блока 8, выхсдамикоторого являются прямые выходы Лтриггеров.Совместна с другими блакамн устройства счетчик 8 реализует заданныережимы работы:1. Формирование последовательности равновераятных двоичных символовс эталонными статистическими характеристиками (псевдослучайные последовательности),2. Формирование последовательности двоичных символов с изменяемой вероятностью их появления,3, Формирование логических констант, ф4, Формирование теста типа "бегущий код (в частном случае - бегущий ноль" и "бегущая единица"),5, Формирование функций счета,Совокупность структурных компонентов счетчика 8 и регистры 6 ипозволяют реализовать вышеупомянутыетипы последовательностей на заданноммножестве входов объекта контроля,что приводит к сокращению общего времени тестирования,Счетчик 8 функционирует следующимобразом. Если на Б- н В-входах триггеров каждого из разрядов отсутствуютединичные сигналы с выходов регистров 6 и 7, то элементы ИЛИ, входы которых соединены с Б- и В-входамитриггеров, будут Формировать нулевойлогический уровень, который разрешает прохождение сигнала с выхода предыдущего триггера на синхранхад па 1429121следующего через соответствующий вход пелектора. Л так как триггеры счетчиКа 8 включаем по схеме со счетным Входом, то при подаче на их 7-входы логической единицы; блок 8 представляет собой ш-разрядный двоичный счет- , чик. Если же из регистров 6 или 7 на один из управляющих входов некоторого триггера и группы триггеров счет ика 8 поступает уровень логической диницы, то последние устанавливают- . в соответствующее состояние "0" пи "1", а соответствующие элементы1 И Форьяруют управляющие сигналы,оторыс позволяют исключить данные триггеры из цепочки последовательнос,и соединенных элементов памяти счетика 8, При этомобразуется счетчик ( коэффициентом пересчета 2где 20- количество константных значенийа вьяоде счетчика с переменным моулем счета.При включении режима псевдослучайной генерации на сийхронизирующий 25 вход блока 8 через узел 16 подается сигнал от генератора 2 псевдослучайных чисел, а на разрешающий вход синхроимпульсы Уц, При этом в ячейках памяти счетчика 8 осуществляется 30 сложение по модулю два хранимой в данный момент времени информации и информации поступающей из предыдущего разряда цепочки последовательно соединенных триггеров, что позволяет Формировать на соответствующих выходах устройства псевдослучайные последовательности.Счетчик 9 предназначен для формирования Функций счета, подаваемых на входы мультиплексора 1 О и группы 13 элементов И, Счетчик работает в двух режимах - режим параллельной записи информации с входов АА и режим инкрементации. Выбор режима 45 осуществляется подачей соответствующего логического уровня на вход счетчика от блока 5 задания исходных данных. Импульсы сложения формируются блоком 3 синхронизации,Третий регистр 11 предназначен для записи инормации с выхода объекта контроля или произвольно выбранной точки комбинационной схемы с помощью щупа. Информация записывается при поступлении на С-вход регистра 11 импульса сдвига от блока 3. Сброс регистра осуществляется подачей соответствуюг;его импульса на вход Вустановки регистра в ноль.Элемент И 12 предназначен длясинхронной передачи информации с выхода комбинационной схемы на входыгруппы 13 элементов И, Элемент 12представляет собой стандартный элемент булевой алгебры.Группа 1 3 элементов. И содержит щдвухвходовых элементов, к первымвходам, которых подсоединены выходыдвоичного счетчика 9, а вторые входы " к выходу элемента И 12 для подачи синхронизирующего сигнала в соответствующий момент времени.1Элементы индикации, которые могутбьггь установлены на триггерах 14, необходимы для визуального считывания .информации обслуживающим персоналомс целью формирования требуемых воздействий с помощью блока 3 синхронизациии блока 5 задания исходных данных,Блок 15 необходим для накопленияинформации о подмножествах входов тестируемой схемы, влияющих на переключение заданной точки или выхода кбмбинационной части проверяемой схемы.Необходимая информация из блока 15 всоответствующий момент времени извлекается и помещается в выбранный регистр 6 или 7. Адресные входы блока15 соединены с выходами счетчика адреса блока 3, один из управляющих сигналов которого формирует строб записи или логический уровень чтенияОЗУ,Устройство работает следующим образом.Информация о входах/выходах контролируемого устройства (логическаяединица - вход, логический ноль - выход) набирается на переключателяхблока 5. Упомянутые выходы соединеныс информационными входами ААщдвоичного счетчика 9. Соответствующимпереключателем блока 5 (второй выходчетвертой группы выходов), соединенным с входом Б задания режима работыблока 9, устанавливается режим параллельной записи. При этом двоичныйсчетчик выполняет функцию конвейернокго регистра, запись в который осуществляется путем подачи на синхровходимпульса от блока 3 синхронизации.Регистры 11 и 14 устанавливаютсяв ноль импульсом сброса, подаваемымот блока 3 синхрониз яции, После это-.го вход блока 11 подключается к шине питания +5 В для создания на входе регистра 11 сдвига уровня логической единицы. Подачей синхроимпульсаданная информация записывается в первый триггер блока 11,От блока 3 на вход элемента И 12подается синхронизирующий импульс,который совместно с выходным сигналом 10мультиплексора 1 О (логическая единица) позволяет передать информацию через группу 13 элементов И с выходовблока 9 на входы группу триггеров 14.При этом передаваемый код поступает 15на Б-входы триггеров группы, что позволяет осуществить необходимую перезапись (фиг. 4).Блок 3 сигналом У устанавливаетсчетчик адреса блока 15 памяти в нулевое состояние, после чего на вход"Чтение-Запись" блока 15 поступаетстроб записи Уз, который инициируетзапись инверсной информации с выходоврегистра 14 в нулевую ячейку памяти, 25.Передача, инверсной информации необходима для того, чтобы информаия о входах/выходах, записанная в первый иливторой сдвиговые регистры 6 или 7 соответственно, позволяла исключать из 30структуры счетчика 8 триггеры, выходыкоторых подаютна выходы объекта контроля. Отключение соответствующеготриггера осуществляется уровнем логической единицы, что Обусловлено конструкцией счетчика 8 с переменным модулем счета, исходное же задание информации о входах/выходах являетсяинверсным.Цель описанных действий - передача 40информации о входах/выходах в регистр6 или 7 для организядии исчерпывающего перебора кодовых комбинаций на входах проверяемой схемы. Соответствующая микропрограмма записывается вПЗУ в. виде последовательности управляющих сигналов. Структура считываемой микрокоманды содержит поле адреса следующей микрокоманды Ров 1).и поле управляющих сигналов У УДля обращения к данной микропрограмме на узле 27 блока 3 синхронизациинабирается ее стартовый адрес (вданном случае - нулевой), что приводит к параплельному занесению информации, заданной на переключателях врегистр адреса микрокоманды и установке триггера условия останова в нулевое состояние, При этом индикатор 25 выключается, Нулевая микрокомандаразрешает прохождение импульсов синхронизации от блока 1 тактовых импульсон через элемент И 12 на входС 2 регистра адреса микрокоманды (сигнал У). Поле управляющих сигналовданной микрокоманды содержит сигналы управления Ув, У, У У, которые позволяют осуществить запись информации о входах/выходах тестируемойсхемы в счетчик 9, сбросить в нольрегистр 11 и группу триггеров 14,занести нулевую комбинацию в счетчикадреса блока 15 памяти соответственно, После выполнения нулевой микрокоманды осуществляется безусловный переход к выполнению микрокоманды, адрес которой задан в поле ВЭ,В данном случае осуществляется переход к первой микрокоманде, содержащей управляющие сигналы У 6 - з аписьлогической единицы в нулевой триггеррегистра 11, У - разрешение синхронизации. Далее осуществляется переходк микрокоманде с адресом 2. При выйолнении этой микрокоманлы управляющий сигнал Уо синхронизирует блок 12,что приводит к записи информации овходах/выходах от блока 9 в триггеры14 через груплу 13 элементов И, Микрокоманда, записанная по третьему адресу, формирует строб записи У блока 1 э памяти. четвертая микрокомандаформирует сигнап У 1 -синхронизации ре.гистра 6 сдвига.с целью перезаписиинформации из нулевой ячейки блока15 памяти. Ъри этом предполагается,что на входы задания режима работырегистра 6 от блока 5 задания исходных данных подана комбинация логических сигналов, содержащая информациюо режиме параллельной записи в регистр, Микропрограмма завершается выполнением пятой микрокоманды, содержащей управляющие сигналы У, У,Ут, что позволяет установить начальное состояние генератора 2 псевдослучайных чисел, занести информацию одлине тестовой последовательности свыходов блока 5 задания исходных данньгх в счетчик 4 длины теста, сброситьв ноль регистр 11 и триггеры 14,После этого осуществляется переходк микрокоманде с адресом 6, не содержащим управляюших сигналов, т,е,выполняется команда "Останов", Нулевой логический уровень (сигнал У)отключает генератор тактовых импуль 1429121сов и работа устройства прекращается. .авершение выполнения микропрограммы 4 опровождается включением индикатора 26.Кроме описанной выше микропрограммы з ПЗУ содержится другая микропроГрамма, позволяющий подобным образом занести необходимую информацию во которой регистр 7 сдвига. Выполнение этой микропрограммы предполагается сразу же после выполнения первой миксопрограммы, Останов после невыполнения первой микропрограммы обусловлен необходимостью смены исходных данных, Предназначенных для записи в регистр 7 сдвига, Данная микропрограмма расолагается с седьмого по одиннадцатый адреса ПЯУ, Двенадцатая ячейка 1 ЗУ содержит команду Останов ., ана логичную рассмотренной.После выполнения указанных микропрограмм переключениями блока 5 станавливается режим хранения регистров 6 и 7 сдвига, режим счета счет чика 9. Уровень на управляющем вхоДе узла 16 устанавливается в единичное значение, что соответствует заданию режжа счета счетчика, 8 с переменным модулем счета, Вход третье го регистра 11 сдвига соединяется с заданной точкой объекта контроля, относительно которой необходимо построить вектор-строку двоичных цифр, ,единичные сигналы в которой будут соответствовать входам схемы, влияющим на переключение данной точки. Микропрограмма перебора кодовых комбинаций на входах объекта контроля начинается сттринадцатого адреса. 40 По этому адресу считываются управляющие сигналы У, Уе, УА, У 1. По сигналу У осуществляется инкрементация счетчика 4, сигнал У является сигналом записи выходной информации объекта контроля в регистр 11, По сигналу У осуществляется добавление единицы в счетчик 8 с переменным модулем счета. Поле адреса следующей микрокоманды содержит адрес текущей 50 микрокоманды, что обуславливает выполнение перечисленных операций в течение времени, необходимого для перебора всех комбинаций на входах схемы, При переполнении счетчика 4 длины 55 теста сигнал "Останов" поступает на Б-вход триггера останова и устанавливает его в единичное состояние, При этом очередная команда считывается из ячейки ПЗУ с адресом 2 В (В - тринадцатая ячейка), Эта команда позволяет осуществить условный переход кмикрокоманде с адресом 14, и, крометого, сигналом У, установить триггеростанова в нулевое состояние, Микрокоманда с адресом 14 служит для увеличения на единицу содержимого счетчика 9 (сигнал У ) и осуществленияперехода к микрокоманде с адресом 15,Последняя, сигналами У 1 и У осуществляет инкрементацию счетчика 4 исинхронизацию блока 12 с целью формирования разрешающего импульса дляпередачи содержимого блока 9 в регистр 14, после чего осуществляетсяпереход к четырнадцатой микрокоманде, Эти две микрокоманды повторяются в цикле до тех пор, пока счетчик4 длины теста не переполнится, послечего происходит установка триггераостанова блока 3 синхронизации в единичное состояние сигналом переполнения и переход к микрокоманде с адресом 21+С (С - пятнадцатая ячейка).Данная микрокоманда сбрасывает триггер останова в ноль и осуществляетусловный переход к микрокоманде с адресом 16, которая необходима для наращивания содержимого регистра адреса блока 15 (У, У) с целью записисформированной вектор в стро в последующую свободную ячейку памятиблока 15, Семнадцатая микрокомандаформирует строб записи ОЗУ и осуществляет переход к микрокоманде останова 18,При необходимости сформироватьдругие векторы (для других точек схемы) необходимо осуществить перекоммутацию входа третьего регистра 11сдвига и повторно обратиться к микропрограмме, расположенной начиная стринадцатого адреса ПЗУ,После окончания формирования всех заданных строк можно перейти к режиму тестирования объектов контроля, Микропрограмма тестирования расположена начиная с девятнадцатого адреса ПЗУ, Предварительно устанавливается режим параллельной записи регистра 6, информация о длине теста заносится в блок 4. Информация о длине теста для выбранной точки (или выхода схемы) может быть определена оператором при построении соответствующей вектор- строки, При этом необходимо двоичнуюкомбинацию считать с индикаторон ре- гистра 14,Обращение к девятнадцатой микрокоманде ПЗУ позволяет осуществить ус танонку нулевого кода в счетчик адреса блока 15 (сигнал У ) и перейти к выполнению двадцатой команды. Эта микрокоманда формирует импульс записи необходимой информации в счетчик 4 1 О длины теста и.прибавление единицы в счетчик адреса блока 15. Иикрокоманда. расположенная по адресу 21, необходимая для формирования сигнала записи в один из регистров 6 или 7 (например,15 регистр 6) и перехода к микрокоманде 22 "останона". Это необходимо для установки режимов счета счетчика 4 и . режима хранения регистра 6 сдвига. После этого осуществляется передача 20 управления в двадцать третью ячейкуПЗУ, управляющие сигналы в которой У 4 и У, предназначены для инкрементации счетчиков 4 и 8, Двадцать третья команда А повторяется до тех пор, 25 пока не произойдет переполнение счетчика 4 и не осуществится условный переход к команде останова с адресом 2+А.При этом тестирование заданной точки.или выхода схемы завершается, 30 Для продолжения режима тестирования других точек схемы необходимо установить нужные режимы работы счетчика 4 и регистра 6 и обратиться к двадцатой микрокоманде ПЗУ. 35формула изобретенияУстройство для формирования тестов, содержащее генератор тактовых 40 импульсов, генератор псевдослучайных чисел, блок синхронизации, счетчик длины теста, блок задания исходных данных, два регистра сдвига, первый счетчик, причем выход генератора так товых импульсов соединен с тактовым входом блока синхронизации, первая группа выходов блока задания исходных данных соединена с информационныьы входами первого регистра сдвига, вто рая и третья группы выходов блока задания исходных данных соединены соответственно с информационными входами второго регистра сдвига и счетчика длины теста, выход переполнения которого соединен с входом останова блока синхронизации, первый выход которого соединен с синхровходом первого регистра сдвига, второй. третий и четвертый выходы блока синхронизации соединены с установочным входом и синхронходом генератора псендослучайных чисел и счетным входом счетчика длины теста соответственно, информационные входы которого соединены с четвертой группой выходов блока задания исхэдных данных, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введены второй счетчик, мультиплексор, третий регистр сдвига, элемент И, группа элементов И, группа триггеров, блок памяти и узел коммутации, причем пятая группа выходов блока задания исходных данных соединена с группой информационных входон второго счетчика, а шЕстая группа выходов блока задания исходных данных соединена с входами установки режима и сброса второго счетчика, вход прямого счета которого соединен с пятым выходом блока синхронизации, кроме того, группа ш-разрядных выходов второго счетчика (где ш - разрядность тестового слова устройства) подключена к первой группе управляющих входов мультиплексора, группа информационных входон которо - го соединена с группой разрядных выходов третьего сдвигового регистра, 1-й выход второго счетчика (х=Гш) соединен с первым входом -го элемента И группы элементов И, вторые входы которых соединены с выходом элемент И, первый вход которого является выходом мультиплексора, а второй вход элемента И соединен с шестым выходом блока синхронизации, выходы элементов И группы соединены с входайи установки соответствующих триггеров группы, входы сброса которых соединены с седьмым выходом блока синхронизации и входом сброса третьего регистра сдвига, выходы триггеров группы соединены с информационными входами блока памяти, группа адресных входов которого соединена с группой выходов блока синхронизации, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым информационным входом узла коммутации, второй информационный вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайных чисел, управляющий вход узла коммутации соединен с первым входом задания режима работы устрой-, ства, первый и второй выходы узла коммутации соединены с разрешающим и счетным входами первого счетчика1429 21 4 фс М ЙиаХ Ощ ФВМ йе йюаЮ Ре ЙиаЗЙв