Устройство для контроля цифровых объектов

о 1951313 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетскикСоциапистическикРеспублик(22) Заявлено 01.12.80 (21) 3211321/18-24с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 15 П 882. Бюллетень Мо 30Дата опубликования описания 15.08.82 1511 М. Кл, з 06 Р 11/10 Государственный комитет СССР ио деяам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЦИФРОВЫХ ОБЪЕКТОВ Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к вычислительным системам, системам передачи и обработки дискретной информации, и может быть использовано для опера- : тинной встроенной проверки испранности систем при обеспечении самопроверяемости устройства обнаружения дефектов.Известно самопроверяемое устройство обнаружения дефектов для проверки цифровых систем с данными, кодированными кодом "к-из-п", состоящее иэ двух независимых логических схем на элементах И-ИЛИ (или ИЛИ-И), каждая из которых имеет по одному выходу; на которых формируются взаимодействующие сигналы. Эти два выхода принимают значения 01 (или 10)в случае когда в контролируемой системе дефекты отсутствуют, и 00 (или 11), в противном случае это устройство выполнено таким образом, что на входах каждого логического элемента в процессе нормального функционирования контролируемой (основной) системы и блока кодирования образуется проверяющий тест. Тем самым обеспечивается необходимое условие самопроверки (самотестируемости) устройства. Наэначение блока кодирования состоит в том,чтобы для любого фиксированного дефекта в основной системе (или блокекодирования) генерировать по крайнеймере один код, который является тестовым воздействием для данного дефекта, т.е. в случае подачи на входустройства обнаружения дефектов этого кода оно выдает значение, отличное от значения выдаваемого при отсутствии данного дефекта 1.Недостатком известного устройства является то, что для его синтезатребуется специальный блок кодирования, синтез которого весьма трудоемок, а также малая достоверностьконтроля, обусловленная, во-первых,тем, что смена значений сигналов01 на 10 (или 10 на 01), соответствующих исправному состоянию системы,происходит в произвольные (заранеене известные) моменты времени и,тем самым, отсутствует возможностьпроверки правильности переключений,а главное, проверки факта переключения, т,е, дефекты, приводящие к фиксации значений 01 (или 10) не обнаружены устройством. Во-вторых, малаядостоверность связана с тем, что на ЗО входах независимых логических схем, 951313формирующих значения 01 (10), образуется не полный проверяющий тост, позволяющий обнаруживать дефекты произвольной кратности, а рассчитанный лишь на обнаружение однократных дефектов. 5Известно также устройство для обнаружения дефектов в цифровых автоматах, содержащее основной и конт.рольный блоки, на входы которых поступают рабочие входные воздействия, 1 О а группы выходов этих блоков соединены с блоком сравнения сигналов, в состав которого входит группа сумматора по вой 2 и элемент ИЛИ, причем сравниваемые выходы попарно подают ся на входы соответствующих сумма,торов по вой 2, выход каждого из которых соединен с одним из входов элемента ИЛИ. Контрольный блок реализуется таким образом, что на его выходах формируются сигналы, которые при отсутствии дефектов совпадают с выходными сигналами основного блока. В простейшем случае в качестве контрольного блока может быть использован блок, идентичный основному. Использование подобного устройства не требует специального кодирования (например, кодом "к-из-и") и исключает трудоемкий синтез блока кодирования. В случае отсутствия дефектов на нходах каждого из сумматоров по вой 2 формируется пара сигналов 00 (или 11), при этом элемент ИЛИ формирует на выходе сигнал= О, соответствующий исправному состоянию З 5 основного и контрольного блока. При наличии дефекта в основном или контрольном блоке на выходах одного или нескольких сумматоров образуется пара сигналов 01 (или 10), которые 40 формируют значение 1 на выходе одного (или нескольких) сумматоров по вой 2, Данная единица через элемент ИЛИ формирует сигнал= 1, указывающий о наличии дефекта 2), 45Недостатком известного устройства является низкая достоверность контроля в связи с тем, что он не позволяет обнаруживать однократные дефекты, выражающиеся в фиксации в "0" или или "1" входов и выходов сумматоров по вой 2 и элемента ИЛИ.Цель изобретения - повышение достоверности контроля без применения специального кодирования.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля цифровых объектов, содержащее первую группу сумматорон по модулю два и элемент ИЛИ, причем информационные входы устройства соединены с выходами 6 О основного и вспомогательного контролируемых цифровых объектов, выходы основного контролируемого цифрового объекта соединены с первой группой входов сумматорон по модулю два пер вой группы, выход элемента ИЛИ является первым выходом устройства, оно содержит генератор ортогональных функций, элемент И и вторую группу сумматоров по модулю два, причем информационные входы первой группы генератора ортогональных функций соединены с вторыми входами соответствующих сумматоров по модулю два первой группы, выходы сумматоров по модулю два первой группы соединены с первыми входами соответствующих сумматоров по модулю два второй группы, выходы вспомогательного контролируемого цифрового объекта соединены с вторыми входами соответствующих сумматоров по модулю два второй группы, выходы сумматоров по модулю два второй группы соединены с соот - ветствующими входами элемента ИЛИ, вторая группа выходов генератора ортогональных функций соединена с входами элемента И, выход которого является вторым выходом устройства, вход генератора ортогональных функций является синхровходом устройства, входом блока сравнения; Генератор ортогональных функций (например, Раде- махера) состоит из делителя частоты с числом разрядов, равным числу сравниваемых выходов основного и вспомогательного цифровых объектов.На фиг. 1 представлено устройство для контроля цифровых объектов, на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства для случая контроля с тремя контролируемыми выходамиУстройство для контроля цифровых объектов (Фиг.1) содержит основной 1 и контрольный 2 цифровые объекты генератор 3 ортогональных функций, элемент ИЛИ 4 элемент И 5. Сумматоры б по вой 2 образуют первую группу сумматоров по пюй 2, входами которых являются соответствующие выходы основного цифрового объекта 1 и инверсные выходы генератора 3 ортогональных функций, Сумматоры 7 по пой 2 образуют вторую группу сумматоров по вой 2, входами которых являются выходы сумматоров б по вой 2 первой группы и выходы вспомогательного цифрового объекта 2. Входами элемента ИЛИ 4 являются выходы сумматоров 7 по вод 2 второй группы, а его выход является первым выходом устройства, Генератор 3 ортогональных функций состоит из группы последовательно соединенных счетных триггеров 8.1-8.п и является делителем частоты с числом разрядов, равным числу контролируемых выходов основного цифрового объекта 1. Вход генератора 3 ортогональных функций соединен с выходом синхронизации основного цифрового объекта 1. Сигналы, снимаемые с прямых выходов разрядов, являютсявходами элемента И 5, выход которого является вторым выходом устройства.Рассмотрим обеспечение самопроверяемости устройства на примере работы схемы по Фиг,1; Поскольку соответствующие сравниваемые выходные сигналы х(1 = 1,2и) блока 1 могут принимать два значения 0 и 1 в процессе нормального функционирования этого блока, то на первых входах сумматоров б первой группы могут возникать сигналы как О, так и 1. На вторых входах сумматоров б сигналы 0 и 1 Формируются по закону й Радемахера )3. 1,"и). Тем самым на входах каждого сумматора б первой группы при нормальной рабо те основного блока 1 образуется полный проверяющий тест для сумматора по гпой 2, т.е. пары значений 0,0, 0,1, 1,0 и 1,1. При этом, на выходе каждого сумматора б первой группы з 0 формируются значения как О, так и 1, которые поступают на вторые входы соответствующих сумматоров 7 второй группы сумматоров. Так, как на первый вход каждого сумматора 7 подается соответствующий выходной сигнал х (1 = 1,2и) блока 2, который также может принимать два значения 0 и 1 в процессе нормального функционирования этого блока, то на входах каждого сумматора 7 также образуются полный проверяющий тест для сумматора по хгод 2, т.е. пары значений 0,0;0,1; 1,0 и 1,1. Поскольку при отсутствии дефектов сигналы х и хк(11,2 и) совпадают, то на выходе сумматора 7 по пгой 2 второй группы формируется значение Е (1 = 1,2, и) и, в силу ортогональности Функций Й.1 (1 = 1,2и), на входах элемента ИЛИ 8 также Формируется полный 40 проверяющий тест, а на первом выходе Формируется сигнал= .7 й;, Таким образом, необходимое условие самопроверяемости первой и,;второй групп сумматоров по модулю два обеспечено - 4 на входах каждого логического элемента, входящего в состав этого блока, в процессе нормального функционирования блока 1 и 2, образуется полный проверяющий тест. Как видно из фиг.2, на втором выходе устройства формируется сигнал Еа = 3 Й Сравнивая сигналы Е= Яйи=,л к, убеждаемся, что они являются парафазными, т.е. достаточное условие самопроверяемости устройства изображенного на 5 фиг,. 1 также обеспечено.Рассмотрим особенности обнаружения дефектов предлагаемым устройством на примере цифровой системы с тремя контролируемыми выходами и = 3. На б 0 Фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства при и = 3, где для определенности частота сигнала синхронизации, поступающего на первый разряд генератора 3 ор- б тогональных функций, принята равной частоте изменения значений сигналов на выходе блоков 1 и 2, На диаграммах Зр, Зо и 3 В изображены сигна- лы, снимаемые с инверсного выхода первого, второго и третьего разряда генератора 3 ортогональных Функций соответственно т.е, функций Радема хера й, К и Й . На диаграмме За изображен сигнал=.Лй = Рл Цл йэ а на диаграмме Зг - сйгнал= Ч,й = К = КУ КУ Я , который парафазейНа диагРажлах З, 3 3, Зг, Зк, 3и 3, изображены сигналй на выходе ,г при наличии следующих дефектов, искажающих значение сигналов на выходах основного блока 1 (или блока 2): Зе - искажен сигнал на выходе х (или хк,г), 3, - на выходе х (или хк), З - на выходах х, х (йли хк,г, хкг), Зи - на выходе х (или х) Зк - на выходах х, х (или хк, х ), 3 - искажен сигнал на выходах х х (или х хкз) Зг - на выходах х, х , х (или хк гакт ) хкз) Как ВЙДНО из этОГО примера, устройство обнаруживает дефекты любой кратности (Фиксацию значений 0 или 1 в произвольном числе точек) . Более того, в силу ортогональности функций, используемых для Образования полных проверяющих тестов на сумматорах по модулю два, появляется дополнительная возможность использования устройства для целей поиска дефектов, т,е. при обнаружении дефекта можно также указать номера (номер) сравниваемых выходов, на которых сигналы не совпадают. При этом для любого дефекта существует однозначное соответствие номера (номеров) выхода с несовпадающим значением сигналов содержимому генератора ортогональных функций (состоянию триггеров в момент равенства 1 = Еа)Предлагаемое устройство обнаружения дефектов в цифровых системах по сравнению с прототипом характеризуется высокой достоверностью обнаружения дефектов, т.е. гарантирует, что любой дефект будет обнаружен и что при отсутствии дефектов в системе не будет выдан сигнал, указывающий на наличие дефекта. Эти качества позволяют использовать данное УОД для систем, предназначенных для выполнения ответственных задач, где необнаружение существующего дефекта, либо ложное обнаружение несуществующего дефекта, может привести к серьезным последствиям.Формула изобретенияУстройство для контроля цифровых объектов, содержащее первую группу сумматоров по модулю два и элемент951313 Риг. 1 ИЛИ, причем информационные входы устройства соединены с выходами ос новного и вспомогательного контролируемых цифровых объектов, выходы основного контролируемого цифрового объекта соединены с первой группой входов сумматоров по Модулю два первой группы, выход элемента ИЛИ является первым выходом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, устройство содержит генератор ортогональных функций, элемент И и вторую группу сумматоров по модулю два, причем информациониые выходы первой группы генератора ортогональных функций соединены с вторыми входами соответствующих сумматоров по модулю два первой группы, выходы сумматоров по модулю два первой группы соединены с первыми входами соответствующих сумматоров по модулю два второй группы, выходы вспомогательного контролируемого цифровогообъекта соединены с вторыми входамисоответствующих сумматоров по модулю два второй группы, выходы сумма 5 торов по модулю два второй группысоединены с соответствующими входамиэлемента ИЛИ, вторая группа выходовгенератора ортогональных функцийсоединена с входами элемента И, вы 10 ход которого является вторым выходом устройства, вход генератора ортогональных функций является синхровходом устройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе1, Патент США 9 3559163,кл С 08 С 25/ОО, опублик, 1971.2. Контроль функционированиябольших систем, Под ред. Г,П.Шибанова, М., "Машиностроение", 1977,с. 109-111 прототип).1951313 Составитель И.Сигаловдактор К.Волощук Техред Э. Палий Корректор О,Билак Заказ 595 130 П "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,а 56 Тираж 731 НИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 5, Москва, Ж, Раушская н ПодписноеСССРйд. 4/5