Тестопригодное логическое устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 06 Р 11/О л ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ област ехникипостЦель дейстетсянногованТЬяет иным явля пере еалиункцию ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Многофункционные автоматы иэлементная база цифровых ЭВМ / Подредакцией В. А. Мищенко. М.: Радиои связь, 1981, с. 73, рис. 4.8.Авторское свидетельство СССРР 1196845, кл. С 06 Р 11/00, 1984..(57) Изобретение относится кавтоматики и вычислительной ти может быть использовано прроении БИС с самодиагностикойизобретения - повьппение быстрвия. В изобретении рассматривпостроение устройства, выполипо древовидной схеме и реализного на элементах РАВНОЗНАЧНОС(НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ), что позволпроизводить контроль фиксировтестом, т.е. данное устройствется моделью, от которой можнти к конкретному устройству,зующему произвольную булеву фи-переменных. 3 ил., 3 табл.1451695мается усеченная таблица истинностилогического элемента, покрытие которой гарантирует проверку всех одиночных константных неисправностей5этого элемента. Тогда покрытие проверяющим тестом всех элементарныхтестов схемы гарантирует обнаружениевсех одиночных константных неисправностей этой схемы, Ниже приведеныэлементарные тесты Ч-входовых элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ и НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, состоящие из трех элементарных проверок. Набор ХХХ мо 15 жет быть произвольным, кроме00 0 и 11 1 Таблица, 1 В тесЛогические сигналы тового набора Информационные входы (2) х, х х Е0 О0 0 Х Х Х 1 х 0 00 1 000 01 0 20 Х ХХ 0 1 11 1 Х ХХ 1 11 0 00 ; 0 111 111 1 0 25 Необходимо доказать, что приведенный в табл. 1 проверяющий тестобнаруживает все неисправности изкласса одиночных константных неисправностей для логических схем,построенных предложенным способом.Для доказательства воспользуемся 35понятием элементарного теста и методом построения проверяющих тестов,основанным на покрытии элементарныхтестов (модифицированный алгоритм Рота). Под элементарным тестом пони лизуемой функции, количества логических элементов, числа входов иуровней всегда является постоянным,Состав такого теста приведен втабл. 1. В рассматриваемой тестопригодной структуре при нулевых, и единичных информационных наборах проверяющего теста на логические элементы одного уровня подается один и тот же элементарный тест. Следовательно, для доказательства утверждения достаточно рассмотреть воэможность покрытия хотя бы одного элементарного теста из каждого уровня схемы. Ниже приведены элементарные тесты элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ пяти уровней и покрытие их четырьмя тестовыми наборами из табл. 1. В столбцах, обозначенных (Ф) помечаются те элементарные проверки, которые покрываются соответствующим тест-набором:5 14Из рассмотрения покрытий нетрудно убедиться, что элементарные тесты пятого уровня покрываются точно так же, как элементарные тесты первого уровня, шестого уровня - как второго и т.д. Таким образом, четыре тестовых набора из табл. 1 покрывают все элементарные тесты сколь угодно сложного устройства, построенного по тестопригодной схеме. Следовательно,. проверяющий тест для тесто- пригодных схем гарантирует обнаружение всех одиночных константных неисправностей и является Фиксированным независимо от выполняемой функции, числа элементов, входов и уровней. Можно доказать справедливость утверждения для схемы, построенной на элементах НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ и реализующих функцию ИЛИ.аЧисло уровней К, количество элементов в каждом уровне И, в зависимости от количества входов и, (переменных) и от ограничения на количество входов логического элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, Ч (НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ) может быть рассчитано по формулам;К =1 оц,п,.Я =и+1 = 1;1 = (1,К),где п; количество входов в каждом1-м уровне схемы.Для построения многоуровневойсхемы на элементах РАВНОЗНАЧНОСТЬи НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, реализующей восновном режиме функцию И-ИЛИ и-переменных ш-конституент воспользуемся полученными ранее тестопригодными структурами многоуровневых И и ИЛИ, построенных на элементах РАВНОЗНАЧНОСТЬ и НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, Тогда количество уровней К будет равноК=К,+К,К, =1 од, п ;К = 1 од,ш, 51695 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Было показано, что для реализциифункций коиъюнкции и дизъюнкции науправляющие входы У (3) и П (4)должны быть поданы взаимоинверсныесигналы. Для обеспечения этих условий при прежнем числе входов управления элементы НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬК -уровней имеют инверсный вход настаройки. При этом сигналы управленияв основном режиме сохраняют своизначения,Проверяющий тест. логических схем,построенных на элементах РАВНОЗНАЧНОСТЬ и НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выполняющих в основном режиме функцию И-ИЛИ,всегда постоянен независимо от числа конституент и переменных риализуемой функции, независимо от числалогических элементов и числа уровней. Состав проверяющего теста соответствует тесту, приведенному втабл. 1.Доказательство утверждения аналогичное описанному выше.Поскольку описание логики работылюбого устройства в совершеннойдизъюнктивной или коньюнктивной нормальной форме является универсальным, то предлагаемая тестопригоднаяструктура может выполнять произвольную булеву функцию, при этом проС - Ъверяющий тест всегда является постоянным,Для общего случая устройства, показанного на фиг, 2, при реализациифункции конъюнкции от и-переменныхвыбираются элементы многоуровневойдревовидной структуры РАВНОЗНАЧНОСТЬ,а сигналы управления 13Ц,П равны 1., Тогда каждый элементсхемы выполняет функцию конъюнкции.Для реализации функции дизъюнкциивыбираются элементы структуры НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, а сигналы управленияП 1 П. П равны О.Проверяющий тест для такого класса тестопригодных схем имеет типовойсостав, приведенный в табл. 2 (дляструктуры из элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ) и в табл. 3 (для структурыиз элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ),1451695ф 2 ф кафф як Выявляемые неисправности Входы Входы1-го 2-го уровуровня ня 0 11 ,.1 000 0 011 2 000 О 101 3 000 1 0 110 0 0 0 0 У, . , Ук Г Выявляемые неисправности ов 000 0 100 0 3 111 010 0 К+1 111 001 0 1 К+2 000 000 01 1 Информационные входы+ К ) - НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ с инверснымвходом настройки.Очевидно, что при подаче в основном режиме на Б +, -й Й -й) вход управления О, а на все остальные входы 1, схема реализует заданную функцию,Следуя данной методике, на основе предложенной модели тестопригодного логического устройства можно синтезировать схему, реализующую произвольную булеву функцию, но проверяющуюся фиксированным тестом. 10 15 формула изобретения Тестопригодное логическое устройство, содержащее первый элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ, выход которого является выходом устройства, первый вход элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ является первым настроечным входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, устройство дополнительно содержит десять элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ и четыре элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, причем группы входов элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ с первого по восьмой включительно образуют группы информационных входов устройства, входы элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ с первого по восьмой включительно объединены и подключены к второму настроечному входу устройства, а также соединены с первыми входами девятого и десятого элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выходы которых соединены с вторым и третьим входами первого элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, первые входы второго, третьего, четвертого и пятого элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ объединены и соединены с первым управляющим входом устройства,выходы первого и второго элемеи- тов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с вторым и третьим входами второго элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, выходы третьего и четвертого элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с вторым и третьим входами третьего элемента Необходимо синтезировать комбинационную схему, реализунщую данную функцию в основном режиме и проверяемую фиксированным тестом (табл.2).Синтез осуществляется по следующей методике.Необходимо определить число уровней К реализующих конъюнкцию от максимального числа переменных (х хх х). К, =1 оц, 4 = 2. РАВНОЗНАЧНОСТЬ, выходы пятого и шес 55 того элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ сое 9 1Из табл. 2 и 3 видно, что тесто- пригодное устройство проверяется всего на двух информационных наборах - все О и все 1 при подаче на входы управления Б П , , Ц всех единиц (нулей) и бегущий ноль (единица),На практике ограничено применение схем, реализующих в отдельности функцию конъюнкции либо только функцию дизъюнкции от большого числа переменных. Наиболее часто используются схемы, описываемые минимизированными дизъюнктивными либо конъюнктивными нормальными формами. Это схемы И-ИЛИ (ИЛИ-И) с произвольным числом объединения по И и по ИЛИ, а также с инверсиями на входе.На основе предложенной общей модели тестопригодного устройства можно синтезировать схемы И-ИЛИ (ИЛИ-И) с различным числом объединения по И и по ИЛИ под фиксированный тест.П р и м е р (фиг. 3). Пусть дана булева функция, представленная в ИДНФ: Г х хх х 4 х х ч хх хСхемную реализации данного терма обозначим 11. Дерево схемной реализации терма (х,х) вырождается, как показано на фиг. 3, а терма (хх Х) 111. Реализация дизъюнкции от трех термов обозначена 17,К =1 ар, 3 = 2. Для обеспечения проверки устройства фиксированным тестом из табл.1, необходимо элементы с 1-го по К,-й уровень (2) выбрать РАВНОЗНАЧНОСТЬ, элементы (К, + 1)-го уровня (3) выбрать НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, элементы с (К, + 2)-го уровня по К-й (К = К, + 20 25 30 35 40 45 50 динены с вторым и третьим входами четвертого элемента РАВНОЗНАЧНОСТЬ, второй и третий входы пятого элемен"а РАВНОЗНАЧНОСТЬ соединены с вы 11 145169512 ходами седьмого и восьмого элемен- тов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, второй и третов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, выходы второ- тий входы десятого элемента НЕРАВНО- го и третьего элементов РАВНОЗНАЧ- ЗНАЧНОСТЬ соединены с выходами чет- НОСТЬ соединены с вторым и третьим5вертого и пятого элементов РАВНО- входами девятого и десятого элемен- ЗНАЧНОСТЬ.тска ректор Л.Пилипенко Редактор Заказ 7081/47 Тираж б 67 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 при ГКНТ ССС Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн