Устройство для контроля логических блоков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 448 19) 11С 06 Р 11/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВ ОНТРОЛЯ ЛОГИЧЕГОсудАРстВенный нОмитетпо изОБРетениям и откРцтияпРИ гкнт ссср К АВТОРСКОМУ Свй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ К СКИХ БЛОКОВ (57) Изобретение относится к контролю устройств вычислительной техники. Цель изобретения - повьппение достоверности контроля, Она достигается за счет использования методов цифровой фильтрации, для чего необходимо обеспечить вычисление отдельных значений корреляционных характеристик функций, реализуемых на выходах конт ролируемых блоков. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, счетчик 5 импульсов, параллельный сумматор 10, блок 11 индикации, элемент И 2, триггеры 3, 14, элемент 4 задержки, группу 9 элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, группу 8 триггеров, группу 6 элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, регистр 12, группу 13 элементов И. 1 ил1448346 1) ь (х) ю Я, (х+) 2) Г (х) - Г (хф) где даХ(м,х ) - значение Функции Уолша .с номером Ы в точке отсчета (на аргументе) х.В справедливости этого утверждения Можно убедиться при анализе формулы вычисления, коэффициента Б(м): Я (ы) = Х Г. (х) тиа 1(а,х )Пусть К- число аргументов х, сос" тавляющих множество Х для которых . Е(х) = О, ыа 1(ш,х ) = - 1. Обозначим это К1 Х,1. Х = х Г (х)=О, ыа 1(р,х ), = -1Пусть соответственно К " 1 Х 1, Х = х 1 Е. (х) = 1, ыа,.(ы,х) = -1),К щ 1 Х, Хз = хГ 1 (х) = О, .ма 1(м,х) = +1),К = 1 Х 1 Х = хК (х) = 1, уа 1(й,х) =, +1,1Множества Х Х, Хз, Хпопарно З 5 роятность появления сбоя Е;(х) принепересекаются, адля полностьюопреде" аргументе хЕХ;, 1 = 1,2,3,4; Р.,ленной ЛФ Х 10 ХОХОХ 4 = Х, где Х- вероятность искажения при сбое знамножество всех аргументов х. В по- чения Г (х) типа "1 - О", Р 0 - вероятследнем случае ность искажения при сбое значенияК, +К+К+К= 2, К+К = К+К= 2О, Е. (х) типа "О. 1"Ввиду ортогональности множеств Х Х, Х Х полуВ принятых обозначениях получим Я (м)=+ рР(Х) р,Р(Х,)+ р,Р (Х ) Р,Р(Х) = (р,Р(Х,) +р, Р(Х," х (р Р (Х ) + Р, Р,(Х ) ),50 : - Р(Х ) = - . Для симметричеКз, К2 и 2" Вероятности Р(Х,)1-4 вычисляются как элементы гипергеометрического распределения. В результате Р(Х,) К /2, Р(Х) -Р(Х ) ской модели отказов, часто встречающейся и характеризующейся соотношением Р= Р, = Р, получим Р, = Р 2 " (К+К )(К +К ) = р 1 2 "(2 ",-К +К )(2 -К +К )Р 2(2 + Я, (ы (2- Я (ы.3г3Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля и диагностики логических схем. на этапах технологического и выходного контроля методами цифровой Фильтрации с вычислением отдельных значений корреляционных характеристик Функций, реализуемых логическим блоком.Обычно контроль логической схемы осуществляется по значениям спектральных коэффициентов Я (63, реализуемых на выходах схемы логических Функций(ЛФ)Г (х), Д1,2,ш.При этом Вероятность возникновения необнаруживаемого отказа или сбоя равна нулю лишь для узкого класса линейных Функций, в спектрах которыхсодержится коэфициент Я (м) с абсо 3лютнойвеличиной Я; (ы) 2 ", гдеи - число переменных Функций Е (х)3(число входов логического блок ).Для нелинейных ЛФ максимальные коэфФициенты в спектрах всегда по модулюменьше величины 2 ", и поэтому всегда существует ненулевая вероятность5Р , .необнаруживаемого отказа при контроле по величинам спектральных коэфФициентов. Необнаруживаемой мини"мальной ошибкой при контроле по Б;(Ы)является двукратная ошибка на аргументах х н хф в следующих ситуациях.и жа 1(.х) = -да 1(и,х )и да 1(ы,х) = ъа 1(х ), з448346Обозначим Я, = Я (ы)/2 . Таким об 5разом, вероятность Р необнаруживаемой двукратной ошибки при спектральном контроле определяется выражениемР= Р (1/4 - Я,) (1)5Следовательно, Р ,= 0 при 1 Я 1= 1/2 (1 Я (о) 1 = 2"), Вместе с тем Р возрастает пропорционально второй степе ни относительного отклонения 6 Я1/2- Я;1, характеризующего степень нелинейности ЛФ Г (х). Доля Лф, спектры которых содержат максимальные коэффициенты, превышающие по абьсолютному значению величину 2, с ростом числа и переменных резко сокращается и стремится к нулю. Это приводит к низкой достоверности контроля логических схем устройствами, 20 использующими способ контроля по спектральным коэффициентам и построенными на базе данного устройства,Целью изобретения является повышение достоверности контроля.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство для контроля логических блоков содержит генератор 1 так 25 Устройство работает следующим об. разом,.После подачи питания производитсяустановка устройства в исходное состояние. Триггеры 3, 14, счетчик 5,триггеры группы 8 устанавливаютсяв нулевое состояние, в регистр 12записывается в двоичном коде аргуен,л ( лл )ционного коэффициента В (С), выбрантовых импульсов, элемент И 2, триг гер 3, элемент 4 задержки, счетчик т, группу 6 элементов Неравнозначность, контролируемый логический блок 7, группу 8 триггеров, группу 9 элементов Равнозначность, параллель-З 5 ный суммматор 10, блок 11 индикации, регистр. задания начальных условий 12 группу 13 элементов И, триггер 14 и вход пуска 1 т.Параллельный сумматор 1 О имеет 40 ш 1 входов, При этом выход З-го, =1+ш, элемента Равнозначность группы 9 соединен с (1 (-1)1) входом сумматора 10. Значение 1 определяется с учетом максимального автокорреляци" 45 онного коэффициента В (г) некоторой логической функции К (х), реалиэуе%мой в логических блоках, подвергаемых контролю. ного в качестве кортролируемого параметра логического блока 7. В сумматор 10 записывается число Ъ, равноеВ (т) - Е 2В (т)На вход 1 т пуска устройства подается импульс запуска, который устанавливает триггер 14 в единичное состояние. При этом единичный сигнал с прямого выхода триггера 14 по- дается на второй вход элемента И 2. В этом случае тактовые импульсы, поступающие из генератора 1 на первый вход "элемента И 2, проходят на счетный вход триггера 3,До поступления первого импульса триггер 3 и счетчик т находятся в нулевом состоянии. При этом единичный сигнал с инверсного выхода триггера 3 подается на первые входы элементов И группы 13, на вторые входы которых подаются сигналы, представляющие разряды ;= 1-,п, двоичного числа " записанного в регистре 12. В результате на вторые входы элементов Неравнозначность группы 6 подаются сигналы , На первые входы элементов Неравнозначность группы 6 подаются нулевые сигналы с первых выходов счетчика т. В итоге с выходов элементов Неравнозначность группы 6 на информационные входы контролируемого логического блока 7 подается двоичное число ьО+ 0 =. На выходах логического блока 7 формируются значения контролируемых логических функций1 = 1-тПосле поступления первого тактового импульса триггер 3. устанавливается в единичное состояние. При этом по переднему фронту импульса, подаваемого с прямого выхода триггера 3 на синхронизирующие входы триггеров группы 8, приводится запись значений Г (Г), 3 " 1-ш в триггере группы 8.Через время е задержки, формируемой элементом 4 задержки, снимается единичный сигнал с вторых входов элементов И группы 13, и прекращается подача сигналов 2;,1-;и на вторые входы элементов Неравнозначность группы 6. В результате двоичное число 0 -"(000), характеризующее состояние счетчика т, через элементы Не 14483равнозначность группы 6 подается на входы логического блока 7, на выходах которого Формируются значения контролируемых логических функций Г (0), 1 = 1.-ш . Сигналы Г (О),1 ш поступают на вторые входы элементов Равнозначность группы 9, на первые входы которых подаются сигналы Г (8),1= 1+ш с выходов триггеров 10 групйы 8. В результате с выходов элементов Равнозначность группы 9 на информационные входы параллельного сумматора 10 поступает числоф" ец. - 15Ь(0) =2 Г, (0) ЕЕ; (087).При поступлении второго тактового импульса триггер 3 переходит.в нулевое состояние, и по переднему Фронту единичного. импульса Формируемого на20 инверсном выходе триггера 3 и поступающего.на управляющий вход сумматора 10, сумматор 10 произведет сложение чисел Ь и Ь(0). Через времязадержки по переднему Фронту этого же импульса счетчик 5 увеличитсвое состояние на единицу, а на выходах элементов И группы 3 вновь сформируется число . В результате на вы-ЗО ходах элементов Неравнозначность группы б окажется сформированным числом ( 91 ), где 1 = (00701) - состояние счетчика 5 после второго тактового импульса, Далее работа схемы продолжается аналогично..После поступления (2 К)-го тактового импульса в счетчике 5 запишется число К, триггер 3 окажется в нулевом состоянии. В результате на информационные входы логического блока 7 с выходов элементов Неравнозначность группы 6 подается двоичная комбинация (К Ю ). На выходах контролируемого блока 7 Формируется значение Е (КЮ 7), 1 = 1+а.По поступлении (2 К+1)-го импульса , триггер 3 перейдет в единичное состояние, в триггеры группы 8 запишутся значения Г;(КЮ), 3 = 1 ш, а через времязадержки на выходах элементов Неравнозначность группы 6 сфор. мируется двоичная комбинация К, представляющая состояние счетчика 5, На выходах блока 7 появятся сигналы55 46 61 М3 = 1-ш, а на выходах элементов Равнозначность группы 9 сформируются сигналы й (К) Ю Г;(К Е), На информационные входы сумматора 1 О поступает число Ь(1 с) =,Е 2 1к)У; (1 с) Ю Г, (1 З)При поступлении (21+2)-го тактового импульса триггер 3 перейдет в нулевое состояние, и по переднему Фронту единичного импульса на инверсном выходе триггера 3 в сумматоре 10 произойдет сложение содержащегося в нем числа с числом Ь 1 с.При поступлении (2 И)-го тактовоого импульса, где И = 2 , в счетчике 5 окажется записанным числом (1000). Единичный сигнал со старшего .(и+1)-го, разряда счетчика по" ступит на вход установки нуля триггера 14 и переведет его в нулевое состояние. В результате тактовые импульсы перестанут проходить через элемент И 2, и работа схемы закончится. Если контролируемый логичеНскийблок исправен, тоЬ+ Е Ь(Е)=0к:о 1 и состояние сумматора 10 окажется равным нулю, Результат контроля высвечивается на блоке 11 индикации. Если в логическом блоке 7 имеется неисправность, то результат в сумматоре 10. будет отличен от нуля и по его значению, считываемому с блока 11 индикации, можно судить о характере возникшей неисправности,Контроль логических блоков по величинам коэффициентов Вмодифицироч) Ф ваннои корреляционной функции В, также1 как и контроль по величине спектральных коэффициентов Б(Ы), позволяет обнаруживать однократные сбои, многократные ошибки, сбои четной кратности, приводящие к изменению значения В. Минимальной необнаруживаемой ошибкой при контроле по В (2) является также двукратная ошибка,е Определим теперь вероятность Рнеобнаруживаемой двукратной ошибки при контроле по коэффициенту В (с).3Необнаруживаемая двукратная ошибка на аргументах х, х возникает в следующих ситуациях:448346 8Случай х = хЯГ маловероятен для функций Е (х) большой размерности и им можно пренебречь Пусть 1 х Е (х)1 х/х( = ххЕ,(х) = Е 1(х Ж( ) = 1 х/х = х 9 у х 6 Х 4 Кроме того, множества Х , Х , Х э, Х 4 подбираются так, чтобы составляли области подпространства размерности (и-),в п-мерном пространстве Х аргументов х. Очевидно; множества Х 25 Х, Х 4, Х 4 попарно не пересекаются.( Р1 Р ( Р(Х,) + Р(Х,)+ Р 1Р(Х ) + Р(Х 4)Р ГР(Х 2) + Р(Хэ) +Р,Р(л 2) + Р(Хэ)( делить условие выбора оптимальноговида контроля35 Р 5 . Рь ( 8(Ь, - /21 (3)Пусть ; = Е;(х) 1/2", гдеЕ;(х) - ранг ЛФ Е; (х). У. часто 4 О встречающихся на практике ЛФ 1 Е (х)1((2 " соответственно 2. ( 1/4. Изопределения спектральных коэфФициентов 8 ) следует, что 8; 6 Г; . Следовательно, для этих функций 81.( 1 т 4, 45 Вместе с тем среди коэффициентовВ+(2) модифицированной корреляцион"ной функции найдутся такие, что Ь,;)1- ; = 3/4. Отсюда и из условия (3)следует несомненное преимущество 50 контроля по коэффициентам модифицированной корреляционной Функции дляЛф Е;(х) ранга, меньшего величины2 " . Для остальных ЛФ вид контроля, обеспечивающего лучшую достовер ность опреДеляется условием (3)П р и м е р. Матрицей Карно а)задана Лф Е; (х) х, х 4(х Ф х в) ч= 57 42 "2. Ее спектр 81 и могде Р , Р - вероятности искажениязначения Лф Е (х) соответственно типов "О"и "1 .О",Р(Х .) - вероятность появлениясбоя при аргументе х еХ,1 = 1,2,3,4.Значение Р(Х, определяемое какэлемент гипергеометрического распределения, выражается соотношениемР(Х;) Р(Х.) = К;/2", 1 = 1,2;3,4.Для симметрической модели отказовР = Р = Р. Следовательно, Р,. 2В -2(2 К(Р+2 К 4 Р) (2 К 2 Р+2 КэР)4 Р 2 (К+К 4)К, +К ),Вввиду того что К +2 К = 2 -(К 1+ К = 2 - В;И)/2, вводя по(. фпутно обозначение ЬВ" (Г)/2", получимРв = Р(Ь - Ь 2) (2)Анализ формул (1) и (2) показывает, что функции Р(Ь;) и Р(8) эквивалентны,При (Ъ- 1/2)(8;) пов влучим Р = Р,. Нетрудно теперь опреДля полностью определенных ЛФ спра-, ведливо соотношение К + К 2+ Кв+ К 4= = 2" . В принятых обозначениях В (2)/ /2 = К,/ К . Вероятность Р(,определяется выражениемб в) а) дифицированная корреляционная функция В представлены соответственноlматрицами б) и в). В спектре Бхт0 1 0 О 5 -1 1 0 О О 1 -1 -3 В модифицированной корреляционной функции В целесообразно выбирать коэффициенты В (1) близкие либо к нулю, либо к величине 2 , Здесь выбирается В(1001) = 14, Поэтому Ъ3 = В,(2)/2" = 14/16. СоответственноБ;= 5/16, 1 Ъ -1/2 1 = 6/16, Так как 18;1 с Ъ, с/21, то Р н, 7 Р25 Следовательно, для заданной ЛФ Г.(х) более достоверным оказывается контроль по корреляционным коэффициентам В (Я), где= (1181)(1011)(0110)Для логических блоков, реализую- ЗО щих множество ЛФГ;(х), 3 = 1+ш в качестве контролируемых коэффициентов следует выбирать такие коэффициенты В(2) от одного аргумента1которые .обеспечивают минимальное значение Р ц, = Х, Р, (Ъ ), В; д В /2Использование новых элементов Равнозначность группы, элементов Неравнозначность группы, элементов И групО пы, регистра, группы триггеров выгодно отличает предлагаемое устройство для контроля логических блоков от укаэанного прототипа,. так как обеспечивается вычисление значения коэффициента модифицированной корреляционной функции для контролируемых логических функций блока. В результате будет достигнута более высокая достоверность контроля для ряда логических функций. Формула изобретения Устройство для контроля логических блоков, содержащее генератор тактовьпс импульсов, счетчик, параллельный сумматор, блок индикации, вход которого соединен с выходом парал-. лельного сумматора, о т л.и ч а юмаксжальным по абсолютной величинекоэффициентом является Б (1001) = 5.иВ этом случае Б; = Б;(ы)/2 5/16Я,5. 10 6 6 щ и й с я тем, что, с целью нонышения достоверности контроля, устройство содержит элемент И, первыйи второй триггеры, элемент задержки,группу элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ,группу триггеров, группу элементовРАВНОЗНАЧНОСТЬ, регистр заданияначальных условий и группу элементов И, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первымвходом элемента И, выход которогосоединен со счетным входом второготриггера, инверсный выход которогосоединен с управляющим входом параллельного сумматора и с входом элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами элементовИ группы и со счетным входом счетчика, первая группа разрядных выходов которого соединена с группойпервых входов элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ группы,выходы которых являются выходами устройства для подключения к входам контролируемогологического блока, первые входыэлементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ группы являются входами устройства для подключения к выходам контролируемогологического блока И соединены с ининфо рмационными входами соо тв е тс твующих триггеров группы, прямые выходыкоторых соединены с вторыми входампэлементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ группы,выходы которых соединены с соответствующимиинформационными входамипараллельного сумматора, прямой выход второго триггера соединен. с синхронизирующими входами триггеровгруппы, выход старшего разряда счетчика соединен с входом сброса первоготриггера, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента И, за448346 1 гсоответствующих элементов И группы, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ группы. пускающий вход устройства соединенс входом установки первого триггера,выходы регистра задания начальныхусловий соединены с вторьии входамиСоставитель А. Сиротская Техред М.Дидык Корректор И. МУска Редактор Н. Горват Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 1в 4Заказ 6847/53 Тирак 704 ПодписноеВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5