Программируемая логическая матрица

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09 (11) 7/О 51) 4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОП ТЕЛЬСТВ МУ К АВТ 21) 22)(57) И ЧЕСКАЯ МА ЕМАЯ ОГР бретение относитсяй технике и можетно в устройствах уобретения являетсядиагностирования прической матрицы (ПЛМыми средствами кон ыч 2)А.И3) здняков ть ис" равления)ельство ССС15/04, 1980ьство СССР7/00) 1985 ь 1 ение елью и амм оля эапроцесса элементов мещения во времесоставляющих ПЛМ лементов ИЛИ 11. ой цели в состав ультиплексор 19. зможна одновремен ементов И и элеме Для д ПЛМ в ти- ден Благодар ная диаг нтов ИЛИ это тика элПЛМ. 1 ил 4107090/24-2411.08.8615.03.88. Бюл. ВН.Н.Шипилов, А.С.Поясков681327.66(088.8Авторское свидет651, кл. С 11 Сторское свидетел0456, кл. С 06 Р времени емой ло встроен счет со проверк И 10 и жения э второй м 14 1 А 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, в устройствах управления.5Цель изобретения - уменьшение времени диагностирования программируемойлогической матрицы (ШМ) за счет совмещения во времени процесса проверкисоставляющих ПЛМ элементов И и элементов ИЛИ.На чертеже изображена схема программируемой логической матрицы.Программируемая логическая матрица (ПЛМ) содержит информационные входы 1, информационные выходы 2, вход3 синхронизации, первый 4 и второй 5входы задания режима работы, выход 6диагностической информации, контрольный выход 7, первый 8 и второй 9 блоки контроля, элементы И 10 и элементы ИЛИ 11, которые выполнены в видематриц элементов связи, первый буферный регистр 12 сдвига, первый 13 ивторой 14 входные регистры сдвига, 25второй буферный регистр 15 сдвига,блок 16 управления, первый мультиплексор 17, выходной регистр 18, второй мультиплексор 19, входы 20 и выходы 21 матрицы 10 (элементов И 10), 30входы 22 и выходы 23 матрицы 11 (элементов ИЛИ 11), первый 24, второй 25и третий 26 входы блока 16 управления, которые являются входами 4 и 5задания режима работы и входом 3 синхронизации ПЛМ соответственно, четвертый 27 и пятый 28 входы блока 16управления, первый 29, второй 30 итретий 31 выходы блока 16 управленияи четвертый выход 32 блока 16 управления, который является контрольнымвыходом 7. ПЛМ.С целью предотвращения гонок регистры 12-15 и 18 выполняются подвухступенчатой схеме или на Р-триг 1 , 1145герах типа защелка, имеющих асинхронные установочные входы,Режим работы ПЛМ определяется соответствующим набором сигналов на еевходах 4 и 5. ПЛМ может функционировать в режиме преобразования вход 50ной информации, в режиме ускоренной самопроверки, в режиме уточненной самопроверки и в режиме полнойпроверки. При этом последние трн ре 55жима являются режимами диагностирования ПЛМ.Для реализации необходимых функций по преобразованию входной информации ПЛМ подвергается предварительной настройке путем селективногЬ отключения или подключения элементов связи в матрицах 10 и 11 любым известным способом (например, разрезанием или выплавлением перемычек, разрушении переходов, засылкой настроечной информации в элементы связи, обладающие памятью и т.п.), Средства настройки ПЛМ на чертеже не показаны.Программируемая логическая матрица работает следующим образом,В режиме преобразования входной информации на выходе 29 блока 16 управления формируется сигнал, запрещающий сдвиги и разрешающий параллельный прием информации в регистры 13-15, в результате чего на выходе 31 устанавливается сигнал, запрещающий сдвиги в регистре 12 и разрешающий прием информации в регистр 18. Исходное состояние регистров 12-14 и 18 может быть произвольным. На входы 1 ПЛМ подается п-разрядное входное слово, подлежащее преобразованию в 1-разрядное выходное слово. По первому синхроимпульсу, поступающему на вход 3 ПЛМ, входное слово принимается в регистры 13 и 14. При этом в регистр 13 заносятся прямые, а в регистр 14 инверсные значения всех разрядов этого слова. С инверсных выходов регистра 13 на входы 20,-20 матрицы 10 подаются инверсные значения разрядов принятого слова, а с инверсных выходов 20 -20регистра 14 - прямые значения разрядов того же слова. В соответствии с настройкой матрицы 10 на ее выходах 21 форМируется ш-разрядное промежуточное слово. По второму синхроимпульсу это слово принимается в регистр 12 и в регистр 15. С выходов регистра 15 промежуточное слово поступает на входы 22 матрицы 11. В соответствии с настройкой матрицы 11 ш-разрядное промежуточное слово преобразуется в 1-разрядное выходное слово, которое передается г. выходов 23 матрицы 11 на входы регистра 18, По третьему синхроимпульсу выходное 1-разрядное слово принимается в регистр 18 и вы-дается на информационные выходы 2 ПЛМ, Каждое выходное слово, соответствующее входному слову, поступившему на входы 1 ПЛМ в р-ом такте, появляется на выходах 2 ПЛМ в (р+2)- ом такте. При этом в любом р-ом такте матрицей 10 осуществляется преобразование р-го входного слова вр-е промежуточное слово, матрицей 1 1преобразование (р)-го промежуточного слова в (р)-е выходное слово,5а регистр 18 хранит (р)-е выходноеслово. Таким образом, преобразованиевходной информации в ПЛМ выполняетсяпо принципу конвейерной обработкислов,Режим ускоренной самопроверки может быть использован для определениятехнического состояния ПЛМ непосредственно на месте ее применения. Переход в режим ускоренной самопроверкииэ режима преобразования входной информации выполняется соответствующейсменой сигналов на входах 4 и 5 ПЛМ.В результате такой смены сигналов навыходе 30 блока 16 управления появляется одиночный импульс, устанавливающий один из разрядов регистров 1314 и один из разрядов регистра 15 вединичное состояние, а остальные разряды данных регистров - в нулевоесостояние. На выходе 29 блока 16 управления на все время ускоренной самопроверки устанавливается сигнал,разрешающий сдвиги н запрещающий параллельный прием информации в регистры 13-15. На выходе 31 блока 16 управления формируется сигнал, запрещающий сдвиги в регистре 12 и разрешающий параллельный прием информациив регистр 18, последовательную передачу информации из регистра 14 черезмультиплексор 17 в регистр 13, а также последовательную передачу информации из младшего разряда регистра 15через мультиплексор 19 в старший разряд регистра 15. В результате образуются два кольцевых регистра сдвига,один иэ которых состоит из регистров13-14, а другой - иэ регистра 15.По каждому синхроимпульсу со вхо 45да 3 ПЛМ в образованных кольцевыхрегистрах происходит циклическийсдвиг единицы на один разряд.При продвижении единицы через регистры 13-14 производится последовательный опрос входов, т.е. горизонтальных шин, матрицы 10, С инверсныхвыходов регистров 13-14 на д-ю опрашиваемую шину матрицы 10 поступаетнулевой сигнал, а на остальные шины -55единичные сигналы. В результате опроса -го входа матрицы 10 на ее выходах 21 появляется д-е промежуточное слово, состоящее из основных и контрольных разрядов. Для формирования контрольных разрядов используется часть столбцов матрицы 10 (например, один ш-й столбец). Содержимое контрольных разрядов в каждом промежуточном слове определяется содержимым основных разрядов этого слова и применяемым видом контроля. Так, например, при использовании контроля по четности количество подключенных в ходе настройки элементов связи в каждой строке матрицы 10 может быть допоЛнено до четного. В этом случае каждое промежуточное слово, появляющееся при опросе на выходах 21 матрицы 10, должно содержать четное количество нулей.Сформированное промежуточное слово поступает с выходов матрицы 1 О в блок 8 контроля. Если ошибок нет, то на выходе блока 8 контроля и на выходе 32 блока 16 управления устанавливаются сигналы отсутствия ошибки. При этом сигналы на выходах 29-31 блока 16 управления не меняются, По очередному синхроимпульсу- е промежуточное слово принимается с выходов 21 матрицы 10 в регистр 12, а содержимое регистров 13-14 циклически сдвигается на один разряд, В следующем такте производится опрос (+1)-го входа матрицы 10 и т.д. Самопроверка матрицы 10 занимает 2 п тактов. С началом (2 п+1)-го такта происходит пересылка единицы иэ младшего разряда регистра 14 через мультиплексор 17 в старший разряд регистра 13 и цикл самопроверки матрицы 10 повторяется заново.Одновременно с самопроверкой матрицы 1 О выполняется самопроверка матрицы 11 по тому же принципу. При продвижении единицы ло регистру 15 производится последовательный опрос входов, т.е. вертикальных шин, матрицы 11. В каждом 1-ом такте (3 = 1,ш) с прямых выходов регистра 15 на 1-й вход матрицы 11 поступает единичный сигнал, а на остальные входы - нулевые сигналы. В результате опроса 1-го входа матрицы 11 на ее выходах 23 появляется выходное слово, состоящее, как и промежуточные слова, из основных и контрольных разрядов. Это слово поступает в блок 9 контроля. Если нет ошибки, то на выходе блока 9 контроля и на выходе 32 бло 1381481ка 16 управления устанавливаются сигналы отсутствия ошибки. При этом сигналы на выходах 29-31 блока 16 управления не меняются. По очередному синхроимпульсу 1-е выходное слово принимается с выходов 23 матрицы 11 в регистр 18, а содержимое регистра 15 циклически сдвигается на один разряд, В следующем такте производит ся опрос (3+1)-го входа матрицы 11 и т.д, Самопроверка матрицы 11 занимает ш тактов. С началом (ш+1)-го такта происходит пересылка единицы из младшего разряда регистра 15 через мультиплексор 19 в старший разряд регистра 15 и цикл самопроверки матрицы 11 повторяется заново.Если в текущем такте ускоренной самопроверки матриц 10 и 11 любым из блоков 8 или 9 контроля обнаруживается ошибка, то на контрольном выходе 7 ПЛМ формируется сигнал неисправности, свидетельствующий об обнаружении дефектов в ПЛМ. 25Ускоренная самопроверка ПЛМ продолжается до тех пор, пока не будет изменен набор сигналов на входах 4 и 5 ПЛМ. О работоспособном состоянии ПЛМ свидетельствует при этом отсутствие сигналов неисправности на контрольном выходе 7.Режим уточненной самопроверки может быть использован для поиска дефектов с целью их последующего устранения или обхода путем перенастройки ПЛМ. Отличие работы ПЛМ в режиме уточненной самопроверки от работы в режиме ускоренной самопроверки состоит,в следующем.40Если в текущем такте опроса матриц 10 и,11 любым из блоков 8 или 9 контроля обнаруживается некорректность поступающего на его входы слова, то на выходе этого блока появляется сигнал ошибки, а на контрольном выходе 7 ПЛМ - сигнал неисправности. По очередному синхроимпульсу содержимое регистров 13-14 и 15 циклически сдвигается на один разряд. Тем самым подготавливается к опросу оче редной вход матрицы 10 и очередной вход матрицы 11. Одновременно производится прием промежуточного слова с выходов 21 матрицы 10 в регистр 12 и выходного слова с выходов матрицы 55 11 в регистр 18, На выходе 31 блока 16 управления появляется сигнал прерывания, Этим сигналом запрещается параллельный прием информации в ре" гистр 12, разрешаются сдвиги в регистре 12, а также передача информации последовательным кодом из регистра 12 через мультиплексор 17 в регистр 13 и из регистра 14 через мультиплексор 19 в регистр 15. Тем же сигналом запрещается прием информации в регистр 18. В результате образуется один кольцевой регистр сдвига, состоящий из последовательно соединенных,регистров 12-15. Далее по каждому очередному синхроимпульсу производится циклический сдвиг информации в регистрах 12-15. По мере сдвига эта информация выдается последовательным кодом из регистра 15 на выход 6 ПЛМ. Сигнал прерывания удерживается на выходе 31 блока 16 управления в течение 2 (и+ш) тактов. За указанный промежуток времени на выход 6 ПЛМ выдается диагностическая последовательность иэ 2 (и+ш) двоичных цифр. Первые ш цифр этой последовательности содержат циклически сдвинутую на один разряд информацию о сигналах, имевших место в момент обнаружения ошибки на входах 22 матрицы 11, следующие 2 п цифр - циклически сдвинутую на один разряд информацию о сигналах, имевших место в момент обнаружения ошибки на входах 20 матрицы 10, а последние ш цифр - промежуточное слово, имевшее место в тот же момент времени на выходах 21 матрицы 10. Выходное слово, снятое в момент обнаружения ошибки с выходов 23 матрицы 11, сохраняется в регистре 18.Таким образом, за 2 (и+в) тактов прерывания на выходы б и 2 ПЛМ выдается информация о состоянии всех входов и всех выходов элементов И матрицы 10 и элементов ИЛИ матрицы 11. Анализ этой информации позволяет локализовать любые дефекты настройки, обнаруженные блоками 8 и 9 контроля, с точностью дл отдельных элементов связи матриц 10 и 11.После выдачи диагностической информации, т.е. после 2 (и+ш) тактов циклического сдвига, содержимое каж-дого из регистров 12-15 автоматически восстанавливается (становится таким же, каким оно быпо на момент выдачи сигнала прерывания блоком 16 управления). На выходе 31 блока 16 управления взамен сигнала прерывания уста-,1381481 01111,101..11, 110..11,, 11110,01111,2 п воздействий и представляет собой для каждого Аналогично, последовательностьиз элементов И матрицы 10 полный про воздействий в тактах опроса на вхаверяющий тест, позволяющий обнару- дах 22 матрицы 11 имеет виджить любые константные неисправности этих элементов,10000, 01000, 0010000001, 10000,ш воздействий рых соединены с входами параллельного приема информации выходного регистра, выходы которого являются информационными выходами программируемойлогической матрицы, последовательныевыходы первого буферного и первоговходного регистров сдвига соединенысоответственно с первым информационПрограммируемая логическая матрица, содержащая элементы И, элементы навливается сигнал, запрещающий сдвиги в регистре 12, разрешающий параллельный прием в регистры 12 и 18 ициклические сдвиги в кольцевых реги 5страх 13-14 и 15. Тем самым осуществляется возврат в прерванную точкуна продолжение одновременного опросаматриц 1 О и 11.Работа ПЛМ в режиме уточненной самопроверки повторяется до тех пор,пока не будет изменен набор сигналовна входах 4 и 5,Режим полной проверки ПЛМ ориентирован на случай, когда достоверность результатов диагностированиядолжна быть особо высокой. Он можетприменяться, например, при организации диагностирования ПЛМ, преднаи представляет собой для каждого из элементов ИЛИ матрицы 11 полный проверяющий тест, позволяющий обнаружить 35 любые константные неисправности этих элементов,Следовательно, введенные в ПЛМ средства обеспечивают в данном режиме генерацию полных проверяющих тес тов одновременно для элементов матрицы 10 и матрицы 11, совмещенное во времени выполнение этих тестов, а также выдачу результатов выполнения тестов на выходы 6 и 2 ПЛМ. Выдача 45 из ПЛМ результатов выполнения тестов делает возможным выявление любых константных неисправностей элементов И и ИЛИ, в том числе и тех неисправностей, которые не обнаруживаются бло ками 8 и 9 контроля.Циклы полной проверки ПЛМ повторяются до тех пор, пока не будет изменен набор сигналов на входах 4 и 5. формула изобретения55 значенных для использования в составе невосстанавливаемых устройств пычислительной техники.В режиме полной проверки блок 16 управления производит периодическую смену сигналов на своем выходе 3 1 независимо от результатов работы бл ов 8 и 9 контроля. В течение одного такта на выходе 31 блока 16 управления удерживается сигнал, разрешающий опрос матриц 10 и 11, а в течение следующих 2 (и+ш) тактов сигнал прерывания, обеспечивающий выдачу полученной йри опросе матриц 1 О и 11 диагностической информации из ПЛМ. При этом последовательность воздействий, поступающих в тактах опроса на входы 20 матрицы 10, имеет вид ИЛИ, первый и второй блоки контроля,входы которых соединены с выходамиэлементов И и ИЛИ соответственно,первый и второй входные, первый ивторой буферные и выходной регистрысдвига, блок управления и первыймультиплексор, причем входы параллельного приема информации первогои второго входных регистров сдвигаявляются информационными входами программируемой логической матрицы, авыходы соединены соответственно свходами элементов И, входы параллельного приема информации первого и второго буферных регистров сдвига соединены с выходами элементов И, выходывторого буферного регистра сдвига -с входами элементов ИЛИ, выходы кото10 1381481 Составитель А.ДерюгинТехред М.Дидык Корректор М.Демчик Редактор А.Ревин Заказ 1184/44 Тирак 704 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ным входом первого мультиплексора и с последовательным информационным входом второго входного регистра сдвига, последовательный выход вто 5 рого буферного регистра сдвига соединен с последовательнью информационным входом первого буферного регистра сдвига и является выходом диагностической информации программируемой логической матрицы, выход первого мультиплексора соединен с последовательным информационным входом первого входного регистра сдвига, первый и второй входы блока управления являются соответственно первым и, вторым входами задания режима работы программируемой логической матрицы, третий вход блока управления является входом синхронизации программируемой логической матрицы и соединен с входами синхронизации всех регистров, четвертый и пятый входы блока управления соединены соответственно с выходами первого,и второго блоков 25 контроля, первый и второй выходы блока управления соединены соответственно с управляющими и установочными входами первого и второго входных и второго буферного регистровсдвига, третий выход -с управляющими входами первого мультиплексора,первого буферного и выходного регистров сдвига, а четвертый выход является контрольным выходом программируемой логической матрицы, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюуменьшения времени диагностированияпрограммируемой логической матрицы,в нее введен второй мультиплексор,первый информационный вход которогосоединен с последовательным выходомвторого входного регистра сдвига ивторым информационным входом первогомультиплексора, второй информационный вход - с последовательным выходом второгО буферного регистрасдвига, управляющий вход - с управляющим входом первого мультиплексора,а выход - с последовательным информа"ционным входом второго буферногорегистра сдвига,