Устройство для контроля цифровых узлов

СОЮЗ СОЕЕТСНИХсдддддддсндРЕСПУБ/ЮК А 2 ОФ И) щ) С 06 Г 11/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯн двтодсномм свидвтиство ГОСУДМфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1552 84, кл, 6 06 Г 11/00, 1989(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЦИФРОВЫХ УЗЛОВ(57) Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и можетбыть использовано в системах встроенного диагностирования конвейерных Изобретение относится к цифровой вичислительной технике и может быть использовано в системах встроенного диагностирования конвейерных цифроюх устройств. Цель изобретения - расширениефункциональных воэможностей устройства за счет исправления одиночныхошибок в линиях связи,На фнг,1-3 представлена функциональная схема устройства,Устройство содержит первый 1 ивторой 2 регистры, первую 3 и вторую 4 группы элементов И-НЕ, первую5 и вторую 6 группы элементов ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ, первый 7 и второй 8 сумматоры по модулю два, первый 9 ивторой 10 мультиплексоры, группуповторителей 1, одновибратор 12,цифро юх у стройст в, Цель из обре тения - расширение функциональных возможностей за счет исправления одиночных ошибок в линиях связи, Устройство содержит первый и второй регистры,первую и вторую группы элементовИ-НЕ, первую н вторую группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛ 4, первый и второйсумматоры по модулю два, первый ивторой мультиплексоры, группу повторителИ, одновибратор, дешифратор,первый и второй элементы И, элементИЛИ, первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,третий и четвертый сумматоры по модулю два, второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ, триггер, элемент задержки иблок коррекции3 ил,двпифратор 13, первый 14 и второй 5 элементы И, элемент ИЛИ 16, первый элемент ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ7, третий 18 и четвертый 9 сумматоры по моду лю два, второй элемент ИСКЛУЧАКЗЦЕЕ ИЛИ 20, триггер 21, группу элементов И 221"22,п, группу элементов ИСКЛЮ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 231-23,п, элемент 24 задержки, контролируемые линии 251- 25.п связи, группу информационных входов 261-26,п, тактовый вход 27, первый 28 и второй 29 входы задания режима, вход 30 начальной установки, группу информационных нюходов 31131.п устройства, выходы 32 и 33 сканирования первого и второго регистров, выход 34 ошибки устройства и выход 35 конца приема устройства,Совокупность группы элементов И 221-22,п и группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 231-23,п образует блокЗЬ коррекции,Устройство работает следукщимобразом, 5В зависимости от управляющих сигнапов, поступанщих на первый 28 ивторой 29 входы задания режима (функционирования) устройства, оно можетработать в четырех различных режимах, О1Режим передачи информации синформационных входов 26126,пустройства на его информационные входы 31-31,п с исправлением ошибок,возникающих вследствие одиночных 15константных неисправностей и одиночиых неисправностей типа "перемычка",и обнаружением кратных неисправностей линий 251-25,п связи,В этом режиме на первом и втором 20входах задания режима (функционирования) устройства 28, 29 устанавливаются сигналы, соответствукщиеуровню "1"При этом разрешается прохождение импульсов с выхода одновиб 25ратора 12 через второй элемент И 15,а на выходе первого элемента ИСКЛЮЧЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 устанавливается уровекь"О", который, поступая на управлякщиевходы первого 9 и второго О мультиплексоров, обеспечивает передачу информации с их вторых информационныхвходов на их выходы и циклическийсдвиг первого 1 и второго 2 регистров, Разрешается передача информации 35через элементы И-НЕ первой группы:3На входе начальной установки устройства 30 установлен уровень "О"Сикхроимпульсы, поступающие натактовый вход 27, являются сигнапами 40сопровождения информации, поступакгщей на информационные входы 26126 п устройства, При этом по фронтусинхроимпульса одиовибратор 12 нырабатывает импульс, который через второй элемент И 15 и элемент ИЛИ 16поступает на входы сброса перного 1и второго 2 регистров и устанавливает их в нулевое состояние, Кроме того, на выходе первого элемента И 14пеявляется уровень "1", .который раз решает прохождение информации, поступившей на информационные входы 26126,п устройства, через элементы И НЕпервой группы 3 и элементы ИСКЛЮЧАЮТЩЕЕ ИЛИ первой группы 5 на ииформациониые входы первого регистра 1 и .далее через группу повторителей 11,линии 251-25.п связи, элементы И НЕ второй группы 4, элементы ИСКЛЮЧАЙ ЩЕЕ ИЛИ второй группы 6 на информационные входы второго регистра 2При этом на информационных входах первого регистра 1 устанавливается обратный код информационного слова, на информационных входах нторого регистра 2 устанавливается прямой код информационного слова, через линии 251-25.п связи проходит обратный код информационного слова, Третий сумматор 8 по модулю два формирует контрольный разряд передаваемого ин формационного слова в обратном коде, четвертый сумматор 19 по модулю дваконтрольный разряд принимаемого информационного слова в прямом коде, Эти разряды сравниваются с помощью второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЗИ 20 и результат сравнения записывается по сладу синхроимпульса н триггер 2Информационный вход триггера 21 является инверсным, если число и - нечеткое, или прямым, если и - четное, Тогда в случае наличия в информационном слове одиночной ошибки на выходе триггера 21 устанавливается уровень н и1 , в случае отсутстния ошибки- уровень "О"По спаду синхроимпульса, поступаю щего на тактовый вход устройства 27, в первый регистр 1 записывается об ратный код информационного слова, во второй регистр 2 - прямой код инфор" мационного слова, Кроме того, на н- моде первого элемента И 14 устанав ливается уровень "0", который запрещает прохождение информации через элементы И НЕ первой группы 3, на выходах которых устанавливаются уровни " 1 фОбратный код информационного спова, записанный в перный регистр 1, с циклическим сдвигом на один разряд поступает на первые входы элементов ИСКЛ 0 ЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы 5, на вторых входах которых, установлены уровни "1"В результате на выходах элементов ИСКЛЮЧАцЕЕ ИЛИ первой группы 5 устанавливается прямой код информационного слова, циклически сдвинутый на один разряд, Этот код через группу повторителей 11 и линии 25,1-25,п связи поступает на первые входы элементов И НЕ второй группы 4, на выходах которых получается обратный код информационного слова, циклически сдвинутый на один разряд. Этоткод поступает на вторые входы эле 5 164 ментов ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ второй группы 6, на первые входы которых посту пает прямой код информационного слова, записанный во второй регистр 2, с циклическим сдвигом на один раз рядТаким образом, вторая группа элементов ИСК 11 ЮЧАЮЯЕЕ ИВ 6 производит поразрядное сравнение прямого и обратного кодов с циклическим сдвигом на один разряд в одном и том же направленииВ случае правильного прохождения информации через линии 251-25,п связи, т е. при отсутствии неисправностей и,сбойных ситуаций, результатом сравнения должно быть информационное слово на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второй группы 6, состоящее из логических единиц ..1. В этом случае выход триггера 21 находится в нулевом состоянии, поэтому на выходах элементов И 221- 22,п устанавливается "О", что разрешает прохождение информационного слова с выхода регистра 2 без изменений через элементы ИСЮЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23.1-23.п на информационные выходы 311-31.п устойстваВ противном случае, т.е, при появлении хотя бы одного "0" в результате сравнения на выходах элементов 6 на выходе дешифратора 13, который является выходом 34 ошибки устройства, устанавливается сигнал, сигнализирукщий об ошибке при передаче информации. При этом информационное слово с выхода регистра 2 проходит через элементы ИСКПЮ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ третьей группы 23.1 -23.п на информационные выходы устройства 31. -3 .и без изменений если на выходе триггера 21 имеется уровень "0",или с коррекцией, если на выходе триггера 21 уро в ень " 1"Предположим, что в линиях 25.1- 25.п связи имеет место одиночная константная неислравность. Тогда возможны четыре случая при передаче информации, Рассмотрим каждый из них,1;1Обратный код информационного слова и прямой код информационного слова с циклическим сдвигом на один разряд проходят через линии 251 25.п связи без ошибок, Коррекция не нужна и не производится, посколь ку на выходе триггера 21 устанавли вается уровень "О"1.2, Обратный код информационного слова проходит без ошибок, прямой код с циклическим сдвигом - с оди 595 ЬОночной ошибкой, Коррекция т 4 кже пснужна и не производится, посколькуна выходе триггера 21 - уровень "0".513Обратный код информационноослова проходит с одиночной ошибкой(на выходе триггера 21 устанавливается уровень "1"), прямой код с циклическим сдвигом - без ошибок. Производится коррекция, используя результат сравнения двух слов на элементахИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ второй группы 6. Приэтом результатом сравнения являетсяслово, состоящее из одного нуля иединиц. В результате коррекции инвертируется тот разряд информационногослова, записанного в регистр 2, номер которого на единицу меньше номера нуля в результате сравненияРе 20 зультат сравнения 011;11 соответствует коррекции и-го разряда информацио нно го сло в а,14Обратный код информационногослова проходит с одиночнои ошибкой25 (на выходе триггера 21 устанавливается уровень ), прямой код с циклическим сдвигом также с одиночнойошиб кой Производится коррекция. Врезультате сравнения двух слов на30 элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второйгруппы 6 имеется слово, состоящее издвух рядом стоящих нулей и остальныхединиц например, 1110011, или01 11 1 Оа В результате коррекцииинвертирутся тот разряд информационного слова, записанного в регистр2, номер которого равен номеру первого нуля в результате сравненияРезультат сравнения О 1.110 соот 40 ветствует коррекции и-го разряда информационного слова,Предположим, что в линиях 25125.п связи имеет место одиночнаянеисправность типа перемычка"При45 этом считается что появление надвух соседних линиях связи с неисправностью перемычка" комбинации "01"1 11или 10 приводит к исчезновениюуровня , т,е, к комбинации "00"50 Тогда возможны четыре случая при передаче информации, первый 21 ивторой 22 из которых аналогичнырассмотренным ранее для одиночныхконстантных неисправностей (11 и55 12)Рассмотрим случаи, когда коррекцня необходима,2,3 Обратный код информационногослова проходит с одиночной ошибкой50 ся уровень "1", разрешающий коррекцию), прямой код с циклическим сдвигом - беэ ошибок, Этот случай соответствует двум ситуациям: а) обратный код "01", прямой код со сдвигом5 "11"; б) обратный код "10", прямой код со сдвигом "00", При этом резуль ,татом сравнения является слово, со стоящее из одного "0" и "1"Разряды этого слова, соответствующие линияи связи с неисправностью, выделим кавычками, Тогда это слово имеет вид: дпя ситуации а) 1.1" 11 "01.11;для ситуации б) - 111"О".11 . 5 В регистр 2 записано слово с одиночной ошибкой, причем, если обозначить правильные разряды этого слова с помощью "0", ошибочный разряд - "1", информационное слово дпя ситуации 2 О а) имеет вид ООО"01"00..00; для ситуации б) - ОО,О"10"ООО. Таким образом схема коррекции ошибок, появляющихся в результате одиночных константных неисправностей, в данном 25 случае исправляет ошибку, являющую ся результатои одиночной неисправности типа "перемычка"В результате коррекции инвертируется тот разряд информационного слова, записанного 3 О в регистр 2, номер которого на единицу меньше номера нуля в результа те сравнения2,4Обратнюй код информационного слова проходит с одиночной ошибкой (на ныходе триггера 21 устанавливается уровень "1", разрешающей коррекцию, в регистр 2 записано информационное спово с одиночной ошибкой), прямой код с циклическим сдвигом - 40 также с одиночной ошибкой, Этот слу" чай соответствует двум ситуациям: а) обратный код "О", прямой код со сдвигом "01"; б) обратный код "10" прямой код со сдвигом "10" При этом 45 результатом сравнения является слово, состоящее иэ двух рядом стоящих нулей и единиц, Разряды этого слова, соответствующие линиям связи с неисправностью "перемычка", выделим кавычками, Тогда это слово для си.туации а) имеет вид 111"10"01;11 для ситуации б) - 111"00"111В регистр 2 записано слово с одиноч ной ошибкой, причем, если обозначить правильные разряды с помощью нулей, ошибочный разряд - единицей, информационное слово для ситуации а) имеет вид 000,0"01"00; дпя ситуации б) - 000" 10"000, И нэтом случае схема коррекции ошибок,появпякщихся н результате одиночныхкон ст антных неи справно стей, и справляет ошибку, являющуюся результатомодиночной неисправности типа "перемычка"В результате коррекции инвертируется тот разряд информационного слова, записанного н регистр 2,номер которого ранен номеру первогонуля в результате сравненияАналогично можно показать, чтоданное устройство исправляет сбойныеситуации с одиночным ошибочным разрядом н информационном слове,Сигнал о наличии или отсутствииошибок при передаче информации можетбыть считан с выхода 34 ошибки ус 1 ройства по сигналу импульса, поступающего с выхода конца приема устройства 35В этот же момент времениинформация может быть считана с информационных выходов 311-31,п устройства, Импульсы на выходе 35 концаприема устройства могут соответствовать по временной диаграмме синхроимпульсам, поступанщим на тактовыйнход 27 устройства и задержанным навремя переходных процессов в первойгруппе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5,в группе повторителей 11, н линиях251-25.п связи, второй группе элементов И-НЕ 4, во второй группе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ Ь, в группеэлементов И 221-22,п, в третьейгруппе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ231-23.п.Далее устройство повторяет изложенные операции и может переданатьочередное информационное слово,Обнаружение и исправление ошибок,нозникакщих вследствие одиночныхконстантных неисправностей, возможноблагодаря тому, что информация черезлинии связи передается дважды, причем во второй раз информационное слово передается с циклическим сдвигомна один разряд по отношению к тоиуслову, которое передавалось в первыйразОбнаружение и исправление ошибок, воэникакщих вследствие одиночных неислравностей типа "перемычка",обеспечивается тем, что во второйраз информационное слово передаетсяс цикпическим сдвигом на один разряди янляется инверсным по отношению ктому слову, которое передавалось впервый раз2Режим, в котором первый регистр 1 работает в качестве сигнатурного анализатора, второй регистр 2 в качестве генератора случайной последовательности5В этом режиме на первом входе задания режима (функционирования) устройства 28 устанавливается уровень 11 111, на втором входе задания режима (функционирования) устройства 29 устанавливается уровень 11011При этом запрещается прохождение импульсов с выхода одновибратора 12 через второй элемент И 15, на выходе первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 7 устанавливается уровень "1", который, поступая на управляющие входы мультиплексоров 9 и 10, передает информацию с их первых информационных входов на их выходы и обеспечивает таким образом работу первого и второго регистров 1, 2 в качестве регистров сдвига с линейными обратными связями. Запрещается прохождение информации через элементы И-НЕ второй группы 4Так как инверсный вход сброса триггера 2 соединен с вторым входом задания режима (функционирования) 29, то триггер 21 находится в нулевом со стоянии, что разрешает прохождение информации с выхода регистра 2 на информационный выход 31.1-31.п устройства без измененияВ этом режиме перед началом работы устройство устанавливается в исходное состояние с помощью импульса, который поступает на вход 30 начальной установки устройства и через элемент ИЛИ 16 проходит на входы 40 сброса регистров 1 и 2После этого информация, поступающая на информационные входы 26.1- 26,п устройства при появлении синхроимпульса на тактовом входе устрой ства 27, передается через элементы И-НЕ первой группы 3 и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы 6 на информационные входы первого регист ра:1По спаду синхроимпульса инфор 50 мация, установившаяся на информационных входах первого регистра 1, записывается в негоПри этом первый регистр 1, первая группа элементов ИСКЛЮЧАЙЦЕЕ ИЛИ 5 и первый сумматор 7 по.модулю два образуют регистр сдвига с линейными обратными связями, который производит юкатие посту пающей на его входы информации в сигнатуру, Второй регистр 2, втораягруппа элементов ИСКЧРЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 ивторой сумматор 8 по модулю два также образуют регистр сдвига с линейными обратными связями, который работает в режиме генерации псевдослу.11 айной последовательности, так какна его входах, тена вторых входахэлементов ИСКПИЧАКЩЕЕ ЮШ ,второйгруппы 6, постоянно устаноылены уровни 11"Таким образом, первый регистр 1работает в качестве сигнатурногоанализатора, второй регистр 2 - в каче стне генер атор а псевдо случайнойпоследовательности,3, Режим,в котором первый регистр1 работает в качестве генераторапсевдослучайной последовательности,второй регистр 2 - в качестве сигнату рно го анапи затор а.В этом режиме на первом входезадания режима (функционирования)у стройс тва 2 8 у с танавливается уро вен ь"0", на втором входе задания режима(функционирования) устройства 29 уровень 11"При этом запрещаетсяпрохождение импульсов с выхода одновибратора 12 через второй элементИ 15, на выходе первого элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ7 устанавливаетсяуровень "1", который, поступая науправляющие входы первого 9 и второго 1 О мультиплексоров, передаетинформацию первых информационныхвходов на их выходы и обеспечиваеттаким образом работу регистров 1 и 2в качестве регистров сдвига с линейными обратными связями, 3 апрещается прохождение инфориации черезэлементы И-НЕ первой группы 3Работа устройства в третьем режиме аналогична работе во втором режиме, за исключением того, что вэтом рекиме первый регистр 1 работает в качестве генератора псевдослучайной последовательности, а второйрегистр 2 - в качестве сигнатурногоанализатора,4Режим сканиронания первого ивторого регистрови 2В этом режиме на первом и второмвходах задания режима (функционирования) устройства 28 и 29 устанавливаются уровни "0"При этом запрещается прохождение импульсов с еюхода одновибрагора 12 через второйэлемент И 15, на выходе первого эле 1645958мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 устанавливается уро вень "0", который, поступаяна управляющие входы мультиплексоров9 и 10, и е редает и нфор маци ю, по ступакщую на их вторые информационныевходы и на их выходы и обеспечиваеттаким образом циклический сдвиг содержимого регистров 1 и 2Запрещается прохождение информации черезэлементы И-НЕ как первой 3, так ивторой 4 групп, На входе 30 начальной установки устройства постоянноустановлен уровень "0",Синхроимпульсы, поступающие натактовый вход устройства 27 и далеена входы синхронизации региотров 12, обеспечивают циклический сдвигих содержимого через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой 5 и второй 6 группи мультиплексоры 9 и 10Считываяинформацию с выходов 32 и 33 сканирования первого и второго регистров,можно определить содержимое первогои второго регистров,Предлагаемое устройство предназначено для контроля и диагностирования конвейерных цифровых устройств,состоящих из нескольких модулей, соединенных между собой последовательно линиями связи.Когда конвейер выполняет свои основные функции, .т,е, находится в рабочем режиме, устройства дпя контроля цифровых узлов производят обна ружение сбойных ситуаций и неисправностей линий связи, а также исправление ошибок, возникающих вследствие одиночных константных неисправностей или одиночных неисправностей линий связи типа "перемычка"Когда кон вейер переводится в режим тестирова ния, устройства дпя контроля цифровых узлов позволяют произвести его контроль и диагностирование с локализацией места неисправности с точностью до модуля или группы линий связи. Используя третий режим работы устройств, производится контроль групп линий связи,Таким образом, устройство обеспечивает наряду с обнаружением неисправностей линий связи исправление ошибок, возникающих вследствие одиночных константных неисправностей или одиночных неисправностей типа "переььчка" в режиме передачи информации, Кроме того, исправляютсясбойные ситуации с одним ошибочеимбитом Формул а из обре те ни я 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Устройство для контроля цифровых узлов по авт. св. У 1552184, о т лич а ющ ее ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностейй з а счет исправления одиноч ных ошибок и линиях связи, оно до полнительно содержит третий и четвертый сумматоры по модулю два, второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент задержки, триггер и блок коррекции, первая группа информационных входов которого подключена к группе разрядных выходов второго регистра, а группа выходов образует группу из и информационных выхоцов устройства, входы третьего и четвертого суммато ров по модулю два подключены к выхо дам элементов И-НЕ соответственно первой и второй групп, выходы третьего и четвертого сумматоров по морулю два соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом триггера, выход которого соединен с входом разрешения блока коррекции, вторая группа информационных входов которого подключена к выходам элементов И-НЕ второй группы, вход элемента задержки и тактовый вход триггера объединены и подключены к тактовому входу устройства, вход сброса триггера подключен к второму входу задания режима устройства, выход элемента задержки образует выход готовности устройства, причем блок коррекции содержит группу из элементов И и группу из и элементов ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ, выходы которых образуют группу выходов блока коррекции, выходы К х элементов И группы, где К = 2,п, со единены с первыми входами (К)-х элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы, первый вход и-го элемента ИСКЛЮЧАЮ ШЕЕ ИЛИ группы подключен к выходу первого элемента И группы, вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ образуют первую группу информационныхвходов блока коррекции, первые прямие входы элементов И группы объединены и образуют вход разрешения блока коррекции, инверсный вход первого элемента И группы объединен с вторым прямым входом и-го элемента Игруппы и образует первый вход второй группы информационных входовблока коррекции, инверсные входыК-х элементов И группы объединены с 1645958 14 третьими входами (К)-х элементов группы и обраэуют К-е входы второй группы информационных входов блока 5 корр е кц ни645958 м витель М,ИвановД М.Дидык Корректор Т.Палий Редактор Л,Пчолинск е 50 Тираж 42 Подпи сноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10