Устройство для контроля цифровых узлов

СОЮЗ СОВЕТСНИХОШАЦМЗтеекавиРЕСПУБЛИК А 2 4 С 06 Г 11 ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОВЛУ СВИДЕТЕЛЬ тирования усовершенаят. св. - повышение неисправ диагно яется оля ив и явлобретизобя приЫХ У 9 Л средствцифровых ствован У 48821 онтр У 9 ЛО м из ния и етени. Цель йстви цифров ои быстрод ностей связямиупр авлелитель гистр 7 атнымит блок 1 в с СССР 1973. ЦИФРОУстроиствоя, блок 2 ельство11/1 б,ОНТРОЛЯ памяти, расп р 5, первыйна счетных 8 сравнения, рой блок 10 ль Э содержи ммутат ненный блок выпо первый истр 9 тогерах, рой ре кения. вычиске, мо- зработк ави вт елит же спр Фиг.1. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КВИХ УЗПОВ(57) Изобретение относитслительной технике и автоит быть использовано при БРЕТЕНИСТВУ1295399 вый счетчик 11, третий регистр 12,выполненный на ЕБ-триггерах .генераторы 13 одиночных импульсов и элемент ИЛИ 14. Входная последовательность двоичных символов, поступающаяс контролируемого цифрового узла, подается на входы коммутатора 5, обеспечивая совместно со счетчиком 11формирование на триггерах регистра 7контрольйого числа, Разряды полученного контрольного, числа обладаютсвойствами контрольных разрядов кодаХэмминга для контролируемой двоичнойпоследовательности. Полученное числосравнивается с эталонным, считываемым из блока 2 памяти. В случае, если коды не сравнились, что свидетельствует о неисправности цифрового узла, производится проверка всех контрольных точек, и на регистре 9 оказывается минимальный двоичный код, со;ответствующий неисправной контрольной точке, реальный номер которой зафиксирован в блоке 1 управления. Приконтроле цифровых узлов, для которыххарактерно возникновение однобитовыхнеисправностей, при их наличии, после проверки одной контрольной точкисостояние выходов блока 8 сравненияфактически оказывается пропорциональИзобретение относится к вычислительной технике и автоматике, можетбыть использовано при разработкесредств контроля и диагностированияцифровых узлов и является усовершенствованием изобретения по авт.св,В 488210.Целью изобретения является повышение быстродействия при поиске неисправностей,На фиг,1 представлена структурнаясхема устройства для контроля цифровых узлов; на фиг.2 - временнаядиаграмма формирования контрольногочисла.Устройство для контроля цифровыхузлов содержит блок 1 управления,.блок 2 памяти, распределитель 3 импульсов, вход 4 синхронизации которого является первым входом устройст 5 Ю 15 20 ным номеру искаженного символа в двоичной последовательности. Поскольку в синхронных схемах цифровых узлов искажение, возникшее в какой-либо точке схемы в данном такте, не приводит к искажению состояния других точек схемы до появления следующего синхроимпульса, точка, исказившаяся первой, и является источником ошибки, Минимальный двоичный код на регистре 9, свидетельствующий о наименьшем номере искаженного символа для соответствующей контрольной точки по сравнению с другими, указывает на эту точку как на источник возникновения однобитовой ошибки. При контро-ле узлов с обратными связями, для которых характерно возникновение однобитовой ошибки, при наличии нескольких входов элемента на проверку подключаются только точки цепи, начинающейся с входа, для которого нарегистре 9 зафиксировано минимальное двоичное число среди других входов, соответствующих одному выходу. Таким образом осуществляется исключение проверок "лишних" логических цепей и увеличивается быстродействие процесса локализации неисправности.2 з.п. ф-лы, 2 ил, 2 табл. 2ва, коммутатор 5, управляющие входы которого соединены с выходами распределителя 3, а информационный вход является вторым входом 6 устройства, первый регистр 7, входы которого связаны с выходами коммутатора 5, первый блок 8 сравнения, первая группа входов которого подключена к группе выхоцов блока 2 памяти, вторые входы соединены с выходами первого регистра 7, а выход несравнения связан с блоком 1 управления. Кроме того, устройство содержит второй регистр 9 и второй блок 10 сравнения, группа информационных входов второго регистра 9 связана с группой выходов поразрядного сравнения блока 8 сравнения и первой группой входов блока 1 О сравнения. Вторая группа входов блока 1 О сравнения соединена с группой выхо5399 35 40 4550 55 3 129дов второго регистра 9. Распределитель 3 импульсов срдержит счетчик 11,регистр .,12, группу генераторов 13одиночного импульса и элемент ИЛИ 14.Блок 1 управления содержит элементИЛИ 15, счетчик 16, элемент И 17,кнопку 18 начальной установки, регистр 19, элемент 20 задержки, информационный и управляющий входы 21 и22, выход 23 номера неисправнойточки.Устройство для контроля цифровыхузлов работает следующим образомПеред началом проверки первойконтрольной точки цифрового узла путем нажатия на кнопку 18 производится исходная установка узлов и блоковустройства. При этом сбрасываются внулевое состояние регистры 7, 12 и19, счетчик 16 и нсе разряды, кромевторого, счетчика 11, а второй разряд счетчика 11 и все разряды регистра 9 устанавливаются в единичные состояния, Входная последовательностьдвоичных символов, поступающая навход 6 устройства, с контролируемогоцифрового узла подается на информационные входы коммутатора 5. Синхроннос символами последовательности иавход 4 устройства поступают тактовыеимпульсы, обеспечивающие работу счетчика 11 в счетном режиме.Соотношение между числом символовво входной последовательности и соответствующей разрядностью счетчика 11определяется формулойш = 2 - (К + 1),где ш - число символов нходной последовательности;К - число разрядов счетчика 1 1.В процессе поступления синхросигналов на счетный вход счетчика 11 при установке каждого, начиная с третьего, разряда счетчика 1 в единицу осуществляется установка в единицу соответствующего разряда регистра 12, составленного из КВ-триггеров. По перепаду из "0" в "1" на выходе каждого иэ КЯ-триггеров, который возникает один раз в течение времени проверки одной контрольной точки, осуществляется запуск соответствующего генератора 13 одиночного импульса, Импульс с выхода генератора 13 проходит через первый элемент ИЛИ 14 и производит установку в единицу первого разряда счетчика 11. 5 О 15 20 25 30 Таким образом, в процессе работысчетчика 11 включаются его выходныесостояния, определяемые по формулеН = 2, где 1 = 2,3 при этом выходное состояние 21 подменяется состоянием 2 + 1,Например, для четырехразрядногосчетчика длина входной последовательности двоичных символов должна бытьравна 11, а счетчик 11 при работепроходит следущие состояния: 0010 -исходное состояние, второй разрядсчетчика исходно устанавливается вединицу; 001 1 - после поступленияпервого тактового импульса; 0101после поступления второго тактовогоимпульса, при этом третий разрядсчетчика, установившись в единицу,в результате счета обеспечивает путем формирования перепада из "0" в"1" на выходе соответствующего КБтриггера регистра 12 и запуска генератора 13 одиночного импульса установку сигналом с выхода первого элемента ИЛИ 14 в единицу первого разряда счетчика 11; 0110 - после поступления третьего тактового импульсФ;0111 - после поступления четвертоготактового импульса; 1001 - после и вступления пятого тактового импульсаи т.д.В первом разряде регистра 7 формируется дополнение до четности числасимволов, выбираемых из входной последовательности в моменты равенства единице первого разряда счетчика 11. Во втором разряде формируется дополнение до четности числа символов, выбираемых из последовательности в моменты равенства единице второго разряда счетчика 11. Разряды полученного на регистре 7 контрольного числа обладают свойствами контрольных разрядов кода Хэмминга для контролируемой двоичной последовательности.В табл. 1 и на фиг.2 приведен пример формирования контрольного числа на регистре 7 для входной последовательности 10011010110.Контрольное число, сформированное на регистре 7, равно 0101,Признаком окончания формирования контрольного числа и конца проверки данной контрольной точки является сигнал переполнения счетчика 11, На блоке 8 происходит сравнение сформированнсго на регистре 7 контрольного5399 6сформированных для всех его контрольных точек, совпадают с эталоннымизначениями, хранящимися в блоке 2памяти, При этом после проверки каждой контрольной точки сигнал переполнения счетчика 11 проходит через элемент ИЛИ 15 и элемент 20, обеспечивая прибавление единицы к содержимому счетчика 16 и исходную установку О счетчика 11 и регистров 7 и 12. Навыходе элемента И 17 во время проверки исправного цифрового узла не сформируется ни один импульс, т.е. регистры 9 и 19 после окончания проверки останутся в исходном состоянии.Нулевая информация в регистре 19 повыходу 23 устройства после окончанияпроверки цифрового узла свидетельствует о том, что контролируемый цифровой узел исправен.Если при проверке контрольной точки не происходит сравнения на блоке8 и двоичный код, хранящийся в регистре 9, оказывается больше кода навыходах поразрядного сравнения блока8, то сигнал переполнения счетчика11 проходит через элемент И 17 иобеспечивает прием на регистр 9 инФормации с блока 8, а на регистр19 - информации о номере контрольной 5 129 числа и эталонного числа, считанного из блока 2 памяти по адресу, соответствующему данной контрольной точке. Номер контрольной точки (адрес контрольного числа в блоке 2 памяти) определяется содержимым счетчика 16. При последовательной проверке контрольных точек формирование адресов осуществляется путем прибавления единиц по счетному входу счетчика 16 сигналом переполнения счетчика , проходящего через элемент ИЛИ 5 и элемент 20.При совпадении сформированного контрольного числа и числа, считанного из блока 2 памяти, на выходах поразрядного сравнения и выходе не- сравнения блока 8 появляются уровни логического нуля, Информация с выходов поразрядного сравнения блока 8, поступая на первые входы блока 1 О, сравнивается с информацией, хранящейся на регистре 9. Так как в регистр 9 записывается единичная информация по всем разрядам (максимальное значение кода), то при сравнении чисел на блоке 8 код, хранящийся в регистре 9, всегда оказывается больше кода на выходах поразрядного сравнения блока 8 (на всех его выходах при сравнении уровни логического нуля) и на выходе блока 10 вырабатывается сигнал уровня логической единицы.На вход элемента И 17 поступает сигнал переполнения счетчика 11, сигнал с выхода несравнения блока 8 и сигнал с выхода блока 10. Импульс на выходе элемента И 17 может сформироваться только при совпадении единичных уровней этик сигналов. Для Формирования импульса после окончания Формирования контрольного числа для данной контрольной точки (момент, определяемый единичным уровнем сигнала переполнения счетчика 11) должно произойти несравнение полученного на регистре 7 контрольного числа и числа, считанного иэ блока 2 памяти эталонного для данной контрольной точки (единичный уровень на выходе несравнения блока 8), а также код, сформированный на выходах поразрядного сравнения блока 8, должен быть меньше кода, хранящегося в регистре 9 (единичный уровень на выходе блока 10).Если контролируемый цифровой узел исправен, значения контрольных чисел,точки со счетчика 16. В любом другом случае прием на регистры 9 и 19 не вырабатывается,Через время, определяемое элеменЗ 5 том 20 задержки и превышающее время работы блоков 8 и 10, сигнал переполнения обеспечивает прибавление единицы к счетчику 16 и сброс регистров 7и 12, а также счетчика 1, кроме еговторого разряда, который устанавливается в единицу. Указанная процедура проделывается для всех контрольных точек цифрового узла. После проверки всех точек на регистре 9 оказы вается минимальный двоичный код, соответствующий неисправной контрольной точке, реальный номер котороиФиксируется на регистре 19.При кантроле цифровых узлов, для 5 О которых характерно возникновение однобитовых неисправностей, при их наличии после проверки одной контрольной точки состояние выходов поразрядного сравнения блока 8 Фактически 55 оказывается пропорционально номеруискаженного символа в двоичной последовательности. Это обуславливаетсятем, что в устройстве используются7 12953 контрольные числа, сформированные в виде контрольных разрядов кодов Хэмминга дЛя входных последовательностей.В табл.2 показано на примере рассмотренной входной последовательности как в зависимости от номера искаженного символа меняется значение формируемых контрольных чисел, а также состояние выходов поразрядного 10 сравнения блока 8 после сравнения сформированного контрольного числа с эталонным контрольным числом 0101. 1. Устройство для контроля цифровых узлов по авт. св. Р 488210, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения быстродействия припоиске неисправностей, в него дополнительно введены второй регистр исвторой блок сравнения, причем группавыходов результата сравнения первогоблока сравнения подкачена к группе 3 О информационных входов второго регистра и первой группе информационныхвходов второго блока сравнения, вторая группа информационных входов которого подключена к группе разрядных 35 выходов второго регистра, вход разрешения приема информации и установочный вход которого соединены соответственна с третьим и четвертым выходами блока управления, второй вход ко торага соединен с выходом неравенства второго блока сравнения, третийвход блока управления соединЕн с выления содержит элемент ИЛИ, элементзадержки, счетчик, элемент И, регистр и кнопку начальной установки,причем выход элемента ИЛИ через элемент задержки соединен со счетнымвходом счетчика, вход начальной установки которого объединен с входом начальной установки регистра и первымвходом элемента ИЛИ и подключен квыходу кнопки начальной устаневки,Поскольку в синхронных схемах цифровых узлов искажение, возникшее в какой-либо точке схемы в данном такте, не приводит к искажению состояния других точек схемы до появления следующего синхроимпульса, точка, исказившаяся первой, и является источником ошибки. Минимальный двоичный код на регистре 9, свидетельствующий о наименьшем номере искаженного символа для соответствующей контрольной точки по сравнению с другими, указывает на эту точку как на источник возникновения однобитовой ошибки. Реальный номер данной контрольной точки, зафиксированный на ре.гистре 19, присутствует на вьщоде 23 устройства. Информация с выхода 23 используется потребителями устройства для определения номера неисправной контрольной точки, являющейся первоисточником ошибки.В процессе локализации дефекта цифрового узла с помощью предлагаемого устройства нет необходимости последовательно подключать на контроль все его точки. В случае разветвленных логических цепей подключение к устройству контрольных точек для проверки осуществляется последовательно от выходов элементов узла к их,входам. При этом номер, подлежащий контролю точки, через входы 21 и 22 (вход 21 - информационный, вход 22 - управляющий) устройства записывается на счетчик 16, обеспечивая считывание из блока 2 памяти соат" ветствующега эталонного числа. После проверки всех элементов цепи узла без обратных связей определяется элемент, контрольная тачка выхода коте- рого неисправна, а контрольные точки входов исправны, т.е. производится локализация неисправности. При конт 99 8роле узлов с обратными связями, длякоторых характерно возникновение однабнтовой ошибки, при наличии нескольких входов элемента на проверкуподключаются только точки цепи, начирающейся с входа, для которого нарегистре 9 зафиксировано минимальное двоичное число среди других вхо-дов, соответствующих одному выходу,и номер которого зафиксирован в регистре 19. Таким образом осуществляется исключение проверок "лишних" логических цепей и увеличивается быстродействие процесса локализации неисправности. Формула изобретения ходом распределителя импульсов, второй выход блока управления соединенс в;адам начальной установки распределителя импульсов,2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок управ3295399 ТаблицаВыходныесостояниясчетчика 11 Тактовыйимпульс Входнаяпоследовательностьимпульсов Информацияна входахрегистраИнформация на выходах регистра0011 001 0011 0000 0101 0011 О 0000 0011 03 1:0 0 0100 0111 0111 1101 1001 3001 1101 1010 ОООО 0 0110 101 1011 0110 0000 1100 0 1011 1 101 1101 0101 1310 11 О 1 О 0000 0101 9выход элемента И соединен с входом разрешения приема регистра, выход счетчика соединен с информационным входом регистра и является первым выходом блока, выходы элементов задержки, элемента И и кнопки начальной установки являются соответственно вторым, третьим и четвертым выходами блока, выход регистра является выходом номера неисправной точки устройства, первый, второй и третий входы элемента И являются соответственно вторым, первым и третьим входами блока, второй вход элемента ИЛИ объединен с третьим входом элемента И, вход предварительной установки и вход разрешения счетчика являются соответственно четвертьи и пятым входами блока,оЗе Устроиство по и, 1о т л ич а ющ е е с я тем, что распределитель импульсов содержит счетчик, регистр , группу генераторов одиночного импульса и элемент ИЛИ, причем выходы разрядов счетчика с первого по и-й соединены с соответствующими входами регистра, выходы которогэ соединены с входами соответствующих генераторов одиночного импульса, выходы которых подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом счетчика, счетный вход которого является тактовым входом устройства, вход сброса регистра объединен с входом сброса счетчика и является входом начальной установки распределителя, выход переполнения счет чика является выходом распределителя."1295399 Таблица 2 12 Состояние Полученноезначение Искаженный выходовпоразрядногосравненияблока 8 символвходнойпоследовательности контрольного числана регистре 71 0011 01 О 0101 0000 0110 0011 0111 0010 1001 1100 1010 1011 1110 1100 1001 110 1000 1110 1011 10 1010 Нет искажения 0000 0101 7 аитааа иасауласагаирас 7 асс юамаиаа Ф 9 б 7 а Ю СР с 7 асаалалласлсУааа.еааэиаююсигар аааналта алисаасса с расисира 7аиааасаасасира 7Рлааарасисааа 7асиафрааааааа расасас.аа 7аиаааХра.слалома 7асад 9 рааасафра 7длила 9 ра.аислра 7 Составитель И.СафроноваТехред Л.Сердюкова. Корректор Г. Решетник Редактор И,Шулла Заказ 618/55 Тираж б 73 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб д, 4/5