Устройство для контроля логических блоков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11 691 04 С 06 Р 1 9 2 УДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ64 а.:. ь; ых себ о со стодена Ленинат им,Н.Е.ЖуковВ,Я, Жихарев,Тимонькин,Могутин ер ных еСССР970,СР974,ЛОГИетельств Р 11/00, ельство Р 11/00, КОНТРОЛЯ хо(71) Харьковский оравиационньпЪ институкого(57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, кустройствам для контроля сложныхлогических схем, программных блокови микропроцессоров. Цель изобретения - повьппение достоверности контроля, а также расширение областиприменения за счет обеспечения контроля логических блоков. Последние ыполнены на базе программпру узлов, которые включают в апрещенные команды. Устройств ержит блок памяти, регистр те ых команд, циФровой элемент э и, коммутатор, генератор случ исел, генератор псевдослучайн исел, мультиплексор, блок хра ия эталона, счетчик числа ком(тестов), схему сравнения, блок индикации, шины задания кодов разрешенных команд, генератор синхроимпульсовСлучайный код, сформированный генератором случайных чисел, поступает на адресный вход блока памяти Из этого блока согласно адресамФ считывается признак разрешенной команды или запрещенной. Если команда запрещенная, тестовые команды начинают поступать с выходов мультиплексора, управляемого генератором псевдослучайной последовательности. Если команда разрешенная, то в качестве тестов выступает код с выдов генератора случайных чисел.126Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для контроля сложных логических схем, программных блоков и микропроцессоров.Цель изобретения - повышение достоверности контроля, а также расширение области применения за счет обеспечения контроля логических блоков, выполненных на базе программи-, руемых узлов и содержащих запрещенные команды.На Фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на фиг,2 - Функциональная схема датчика случай-ных чисел, на фиг.3 - функциональная схема блока анализами на фиг.4 временная диаграмма Функционирования устройства.Устройство содержит блок 1 памяти, регистры 2 и 3 сдвига, регистр 4 тестовых команд, элемент 5 задержки, сумматор 6 по модулю два, мульти- " плексор 7, коммутатор 8, генератор 9 .случайных чисел, генератор 10 импульсов, триггер 11 пуска, блок 12 анализа, шины 13.1-13, задания кодов разрешенных тестовых команд, блок 14 индикации, контролируемый блок 15, блок 16 хранения эталона, вход 17 пуска устройства, генератор 18 тактовых импульсов, датчик 19 случайных чисел, генератор 20 псевдослучайной последовательности.Датчик 19 случайных чисел (Фиг.2). содержит триггер 21 и резистор 22 с изменяющимся в зависимости от колебаний температуры сопротивлением.Блок 12 анализа (Фиг.3) содержит регистр 23, счетчик 24 числа тестовых команд, разрядный блок 25 сравнения, элемент ИЛИ 26. Блок 25 может быть выполнен на группе сумматоров.Обозначения на Фиг.4 соответствуют обозначениям, введенным на фиг.1,Рассмотрим назначение отдельных функциональных элементов устройства. Блок 1 памяти предназначен дляхранения управляющих команд и представляет собой однобитовое запоминающее устройство статического типа. Информация на его выходе присутствует тогда, когда на адресный вход поступает соответствующий адрес. Если код, поступивший на адресный вход блока 1 памяти, является разрешенной командой для контролируемого блока, на выходе блока 1 памяти присутствует единичный 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 сигнал. Если код является запрещенной командой, на выходе блока 1 памяти появляется нулевой сигнал.Регистр 2 сдвига предназначен для преобразования последовательности случайных чисел поступающей на его Д- вход с выхода датчика 19 случайных чисел, в параллельный код. Запись значения очередного разряда параллельного кода в регистр 2 производится по заднему фронту синхрониэирующего импульса, поступившего на его синхровход с выхода генератора 10.Регистр 3 сдвига необходим для управления мультиплексором 7На его Д-вход поступает сигнал с выхода сумматора 6 по модулю два. Его выход подключен к управляющим входам мультиплексора 7, а сигналы выборочных разрядов, кроме того, поступают на входы сумма. тора 6 по модулю два, т.е. через сумматор б по модулю два образуется обратная связь. Запись сигнала, поступающего на Д-вход регистра 3 сдвига, осуществляется в младший разряд с одновременным сдвигом храня-. щейся в регистре кодовой комбинации в сторону старших разрядов по заднему Фронту единичного импульса, поступив" шего на его вход синхронизации с выхода счетчика 5.Регистр 4 используется для хранения и выдачи команд на объект контроля. Цифровой элемент 5 задержки служит для задания рабочего цикла устройства. Единичный сигнал на его выходе появляется тогда, когда на его вход с выхода генератора 10 поступает О. К импульсов, где а-,номер рабочего цикла, и - разрядность формируемого устройством случайного кода команды, те, после окончания формирования устройством случайного кода команды в текущем а -м цикле работы.Сумматор б по модулю два предназначен для Формирования информационного сигнала для регистра 3. Его входы соединены с выходами выборочных разрядов регистра 3. Сигнал на его выходе формируется в соответствии с логической Функцией7. = х;9 х;О.,Охгде х;, х, , хс - выходные сигналы соответственно 1 ) и с -го раз" рядов регистра 3,Мультиплексор 7 нужен для коммутации кодовых наборов разрешенных1269 141 зкоманд. На его управляющий входпоступает псевдослучайная последовательность кодовых наборов с выхода регистра 3 сдвига, в соответствиис которой на его выход коммутируетсяодин из кодов разрешенных команд,поступающих на его информационныевходы с шин 13.1-13.О . Коммутатор 8предназначен для передачи на входрегистра 4 команд либо случайного 1 Окода команды, поступающего на его,первый информационный вход с выходарегистра 2, либо хода разрешеннойкоманды, поступающего на его второйинформационный вход с выхода мультиплексора 7. Коммутация кода разрешенной команды, поступаюшего с выходамультиплексора 7 на вход регистра 4,осуществляется при поступлении науправляющий вход коммутатора 8 с 20выхода блока 1 памяти нулевого сигнала, т.е. когда код, сформированныйна выходе регистра 2, является дляобъекта контроля запрещенной командой. 25Датчик 19 случайных чисел предназначен для формирования случайныхкодов.Резистор 22 изменяет свое сопротивление в зависимости от колебаний З 0температуры. Рабочая точка резистора22 выбрана так, чтобы уровень направления на Д-входе триггера 21 колебался в зависимости от температурымежду логическими "О" и " 1",Формирование тактовых импульсовна выходе генератора 10 производитсятолько при наличии единичного сигнала, поступающего на его вход с выходатриггера 11 пуска.Триггер 11 управляет работой генератора 10, Он устанавливается в единичное состояние при поступлении единичного сигнала на вход 17 пускаустройства. Единичный сигнал на выходе триггера 11 разрешает функционирование генератора 10. Триггер 11устанавливается в нулевое состояние при поступлении на его вход сброса единичного сигнала "Ненорма" свыхода элемента ИЛИ 26 блока 12 анализа,35 Блок 12 анализа (фиг,3) необходим для сравнения выходных реакций контролируемого блока 15 с выходными реакциями блока 1 б хранения эталона и формирования сигналов "Ненорма", "Останов устройства" и сигналов ошибки в случае расхождения выходныхреакций контролируемого блока 15 иблока 16 хранения эталона,Регистр 23 служит для приема, хранения и выдачи кода ошибки. Записькода ошибки, поступающего на его информационные входы, происходит позаднему фронту импульса, поступающегона его синхровход от цифрового элемента 5 задержки.Счетчик 24 считает сформированныеустройством команды. Единичный сигнал.на его выходе переполнения появляется в соответствии с заданным коэффициентом пересчета, определяющимсянеобходимым количеством команд в по"следовательности, которую должносформировать устройство для контроляпроверяемого блока,Разрядный блок 25 сравнения предназначен для поразрядного сравнения 1выходных реакций контролируемого блока 15 и блока 16 хранения эталона.Код на выходе формируется в соответствии с логической функциейг=9 х + ухгде Х- код выходной реакцииконтролируемого блока;1- код выходной реакции эталонного блока.Элемент ИЛИ 26 формирует сигнал"Ненорма" в случае расхождения вы-.ходных реакций контролируемого блока15 и блока 16 хранения эталона исигнал "Останов устройства", еслиустройство формирует последовательность случайных команд заданной длины и при этом нет расхождений в выходных реакциях контролируемого блока 15 и блока 16. Единичный сигнална его выходе появляется тогда,когда на его входы с выхода переполнения счетчика 24 и с выходов блока25 поступает хотя бы один единичныйсигнал.Блок 12 анализа функционирует следующим образом.На его входы поступают выходныереакции контролируемого блока 15 иблока 16 хранения эталона, Блок25 поразрядно сравнивает их и формирует на своем выходе код, которыйпоступает на входы элемента ИЛИ 26и на информационные входы регистра23, куда он записывается по заднему фронту импульса, поступившего свыхода цифрового элемента 5 задержки.Если выходные реакции не совпадают,12691 5код, сформированный на выходе блока25, содержит хотя бы одну единицу,и на выходе элемента ИЛИ 26 появляется единичный сигнал, который является сигналом "Ненорма" блока 12анализа, Код, записанный в регистр23, поступает на блок индикации, иналичие в его разрядах единицы, является признаком сбоя,На счетный вход счетчика 24 пос Отупают импульсы от элемента 5, частота сравнения которых равна частотеФормирования устройством случайныхкоманд, Если устройство уже сформировало последовательность случайных 15команд заданной длины при условии,что не обнаружено расхождения в выходных реакциях контролируемого блока 15 и блока 16 хранения эталона, т.е. на синхровход счетчика 24 20поступило число импульсов, равноезаданному коэффициенту пересчета,то на его выходе появляется единичный сигнал, Этот сигнал поступаетна вход элемента ИЛИ 26, и на его 25выходе Формируется единичный сигнал,который является сигналом "Остановустройства" блока 12 анализа.Шины 13,1-13.п служат для Форми-рования кодовых наборов разрешенных ЗОкоманд, На выходе шин 13.1 - 13.Ивсегда присутствует постоянный кодразрешенной команды, Шины могут бытьреализованы в виде тумблерных регистров - набора тумблеров.35Устройство работает следующимобразом,В исходном состоянии все элементы памяти установлены в 0. (цепи установки исходного состояния не пока О заны). Работа устройства начинается после поступления на вход 17 пуска устройства единичного сигнала "Пуск", по которому триггер 11 переходит вединичное состояние и генератор 10 начинает формировать на своем выходе последовательность тактовых импульсов. Последовательность тактовых импульсов с выхода генератора 10 поступает на входы датчика 19 случайных чисел, синхровход регистра 2 и вход цифрового элемента 5 задержки, С выхода датчика 19 на информационный вход регистра 2 сдвига поступают случайные сигналы, которые записываются в него по задним Фронтам тактовых импульсов, поступающих на его синхровход, с выхода генератора 10. После 41 Ьтого, как генератор 10 сформирует на своем выходе К тактовых импульсов, так как на выходе регистра 2 сдвига сформирован случайный К -разрядный код команды, иа выходе элемента 5 появляется единичный сигнал, который поступает на. синхровходы регистров 3 и 4 и на счетный вход счетчика 24 блока 12 анализа.Случайный код команды, сформированный на выходе регистра 2 сдвига, поступает на адресный вход блока 1 памяти и на первый информационный вход коммутатора 8. На выходе блока 1 памяти появляется выходной сигнал, который поступает на управляющий вход коммутатора 8. Если этот сигнал единичный, т,е. код, сформированный на выходе регистра 2 сдвига, является разрешенной командой для контролируемого блока 15, то на Д-вход регистра 4 через коммутатор 8 передается код команды, поступающий на первый информационный вход коммутатора 8 с выхода регистра 2, Если выходной сигнал блока 1 памяти нулевой, т.е. код, сформированный на выходе регистра 2 сдвига, - запрещенная команда для блока 15, то на Д-вход регистра 4 коммутируется заведомо разрешенный код команды, поступающий на второй информационный вход коммутатора 8 с выхода мультиплексора .Код с выхода регистра 3 сдвига поступает на управляющий вход мультиплексора 7, в соответствии с которым мультиплексор 7 передает на свой выход один из кодов разрешенных команд, поступающих на его информационные входы с шин 13,1-13.п. На вход сумматора 6 по модулю два 4 поступают сигналы с выходов выборочных разрядов регистра 3 сдвига (чис ло таких разрядов для данного кон-кретного случая должно быть четным),а выходной сигнал сумматора 6 помодулю два поступает на Д-вход регистра 3 сдвига, На этом цикл формирования устройством кода командыдля контролируемого объекта заканчивается, и по (К+1)-му тактовому импульсу, выработанному генератором 10,элемент 5, выполненный на счетчике,обнуляется и по заднему фронту импульса, сформированного на его выходе, происходит запись информации,присутствующей на входах регистров3,4 и 23 блока 12 анализа, соответст141 8сброса триггера 11 пуска и останавливает работу устройства. Формула изобретения Устройство для контроля логических блоков, содержащее генератор тактовых импульсов, генератор случайных чисел, коммутатор, блок анализа и блок индикации, причем вход пускаустройства соединен с входом пускагенератора тактовых импульсов, выходкоторого соединен с синхровходомгенератора случайных чисел, группавыходов блока анализа соединена сгруппой информационных входов блокаиндикации, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения достоверности контроля, а также расширения области применения эа счет обеспечения контроля логических блоков,выполненных на базе программируемыхузлов и содержащих запрещенные команды, оно содержит элемент задержки,генератор псевдослучайной последовательности, блок памяти, регистрысдвига, регистр тестовых команд,мультиплексор, блок хранения эталона, а блок анализа содержит разрядный блок сравнения, счетчик числатестовых команд, элемент ИЛИ и регистр, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с входом элемента задержки, выход которого соединен с входами синхронизации генератора псевдослучайной последовательности, регистра, регистра тестовых команд и со счетнымвходом счетчика числа тестовых команд, выход переполнения которого соединен через элемент ИЛИ с входом блокировки генератора тактовых импульсов, группа выходовгенератора случайных чисел соединенас группой адресных входов блока памяти и с первой группой информационных входов коммутатора, выходы которого соединены с информационными входами регистра тестовых команд,выходы которого соединены с информационными входами контролируемого логического блока и блока хранения 71269 венно в регистры 3, 4 и 23 блока 12 анализа, а устройство начинает формировать следующий код команды.С выхода регистра 4 код команды поступает на входы контролируемого блока 15 и блока 16 хранения эталона, которые отрабатывают эту команду, и их выходные реакции поступают на блок 25 сравнения, который, в случае несовпадения выходных реакций, 1 О формирует сигнал, останавливающий работу устройства, а на индикацию поступает код ошибки. Если выходные реакции блоков 15 и 16 совпадают, на выходе элемента ИЛИ 26 блока 12. анализа присутствует нулевой сигнал, а на выходе регистра 23 - нулевой код.Если случайный код, сформированный на выходе регистра 2, является 2 О запрещенной командой для контролируемого блока 15, то вместо него подставляется" один из заведомо разрешенных кодов команд, поступающих с шин 13.1-13,1. Подстановка 25 разрешенного кода происходит по закону псевдослучайной последовательности, формируемой регистром 3 сдви га, который совместно с сумматором 6 по модулю два образует генератор псевдослучайных кодов. Смена кода на выходе регистра 3 сдвига происходит в начале каждого рабочего цикла по (0.-1)к+1-му импульсу, выработанному генератором 10 тактовых импуль сов, где а- номер рабочего цикла, М- разрядность кода.Так как формируемый на выходе регистра 2 сдвига код является случайным, случайным является и то, что он окажется запрещенной командой для объекта контроля, т.е, выбор кода разрешенной команды из всех возможных, в случае появления на выходе регистра 2 сдвига кода запре щенной команды, будет также случайным, Т,е. "подстановка" кода раз. решенной команды не ухудшает вероятностных свойств последовательности команд, формируемой устройством.В случае, если после формирования устройством заданного числа случайных команд, расхождения выходных реакций блоков 15 и 16 не обнаружено, блок 12 анализа формирует на своем выходе единичный сигнал "Останов устройства, который поступает на К -вход эталона, группа выходов которого соединена с первой группой информационных входоц разрядного блока сравнения, вторая группа информационных входов которого соединена с группой выходов контролируемого логического блока, группа выходов разрядов совпадения разрядного блока сравнения9 12691 соединена с группой входов элементаИЛИ и с информационньпи входами регистра, выходы которого соединены с выходами блока анализа, выходы генератора псевдослучайной последовательности соединены с управляющими входами мультиплексора, и информационных групп которого ( и - число разрешенных тестовых команд устройства) под 41 10ключены к одноименным шинам заданиякодов разрешенных тестовых командустройства, группа выходов мультиплексора соединена с второй группойинформационных входов коммутатора,первый управляющий вход которого соединен с выходом блока памяти и свторым инверсным управляющим входомкоммутатора.1269141 РлХ ОюУХ 6 Ю тска Составитель Редактор А.Шишкина Техред И,Ходтор А.Обручар Тираж 671осударственногоелам изобретенийосква, Ж, Рауш Подписномитета СССРи открытийская наб., д.45 роизводственно-полиграфическое Заказ 6038/ВНИИПИ1130 риятне, г. ужгород, ул