Многофункциональный генератор двоичных последовательностей

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез СоветскихСоцналмстичеснихРеспублик оц 99139(51)М, Кд. С 06 Р 1/04 Гееудерстеееай кавктет СССР ав лелем взееретевкв нетермтнв(088.8) Дата опубликования описания 23.01.83 Юс(54) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР, ДВОИЧНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано1цля формирования испытательных послецовательностей в устройствах проверки логических схем.. Известен генератор цвоичных послецовательностей, формирующий псевцосдучвйную послеаовательность максимальной алины, соцержаший генератор тактовых импульсов, блок хранения посдецовательности в вице регистра, выхоцы которого являются выхоаами генератора, и сумматор по моаулю ава, вхоаы которого приво либо через некоторую коммутирующую схему соецинены с некоторыми выхоаами регистра, а выход соединен с входами регистра 13Оцнако такой генератор облацает малой гибкостью и может изменять свою конфигурацию (число разряцов, номера и количество разряаов, подключаемых к . .вхоаам сумматора и т.п.) лишь в ограниченных прецелах. Наиболее близким явдяется генератор,у которого блок хранения выполнен в вице накопителя ЗУПВ объемом И слов,квжаое слово которого имитирует разряцМ разряаного регистра сдвига. В этомслучае в состав генератора включаетсигенератор инструкций - аатчнк нрограммы и устройство цля моцификации ацресанакопителя - сумматора, поскольку цля 1 Оимитации сцвига влево исполнительныйадрес накопителя в очередном такте ;, цв- жен увеличиваться на 2 по сравнению стем же ааресом в прецыаушем такте,причем суммирование выполняется йо модулю 1 Ч.При этом генератор формирует псевцослучайную послецовательность с програм,мируемым соецинением разряаов с вхоцами сумматора по моцулю цва 2 , 2 О для известных генераторов характерны следующие нецостатки, затрудняющиеих использование в качестве цатчиковиспытательных посдецоватедьностей:- невозможность без дополнительногооборудования получения нескольких различных генераторов псевцослучайных и/илирегулярных последовательностей с зацанными числами разрядов и заданными законами формирования обратных связей;- невозможность без дополнительногооборуцования получения нескольких зависимых генераторов вышеуказанных последовательностей,1 О,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счетразбиения накопителя на ряц участков,имитирующих требуемое число регистровсдвига, При этом цля правильной модификации адреса необходимо иметь данныеоб адресах первых разрядов, о числеразрядов и о текущем значении моцификации адресов разрядов имитируемых регистров сдвига. 20Гоставленная цель цости ается тем,что в многофункциональный генератордвоичных последовательностей, содержащий генератор тактовых импульсов, первыйвыход которого подключен к счетному 25входу счетчика адреса, первый установочный вход которого соецинен с первымуправляющим входом генератора, второйустановочный вход - с выходом последне;.го разряда регистра, а выхоц - с адресным З 0входом блока памяти программ, информационный и управляющий входы которогосоецинены соответственно с первым информационным и вторым управляющимвходами генератора, второй выход генера 35тора тактовых импульсов подключен квхоцу записи блока памяти программ,выхоцы кода знака и кода номера разря-ца регистра соединены соответственнос первым входом первого сумматора по40.моцулю цва и входом дешифратора, выход которого подключен к информационному входу регистра, управляющий входкоторого подключен к выходу первогосумматора по модулю два, второй вход45которого подключен к выхоцу первогоблока памяти, ацресный и информационный входы котОрого подключены соответственно к выходам первого и второго мультиплексоров, первые информационные входы которых подключены к первому адрес 50номувходу генератора, второй информационный вхоц второго мультиплексорасоединен с выМодом второго сумматорапо модулю цва, информационные входы,которого соецинены с выходами первойгруппы регистра, выходы второй группыкоторого подключены к выходу генератора, а вход синхроимпульсов регистра 3 991 397 4соецинен с вторым выходом генераторатактовых импульсов, третий выхоц генератора тактовых импульсов соединен свходом записи первого блока памяти, выход первого разряда дешифратора соецинен с первым входом третьего мультиплексора, второй вход которого поцключенк входу логической единицы генератора,управляющие входы генератора тактовыхимпульсов третьего мультиплексора подключены к второму управляющему входугенератора цоолнительно введены четвертый и пягый мультиплексоры, второйи третий блоки памяти, счетчик по заданному модулю и формирователь адреса,причем управляющие входы третьего ичетвертого мультиплексоров и третьегоблока памяти подключены к второмууправляошему входу генератора, выходкода номера имитирующего регистра блока памяти программ поцключен к первомуинформационному входу четвертого мультиплексора, второй информационный выход которого соединен с вторым адреснымвходом генератора, вход логическогонуля генератора соецинен с первым информационным входом пятого мультиплексора, второй информационный вхоц которого соединен с выходом счетчика позаданному моцулю, установочный входкоторого соединен с первым вхоцом формирователя ацреса и выходом третьегоблока памяти, информационный вхоц которого соединен с выходом пятого мультиплексора, адресный вход - с адреснымвхоцом второго блока памяти и выходомчетвертого мультиплексора, управляющийвход третьего блока памяти соединен ссчетным вхоцом счетчика по заданномумоцулю, с управляющим вхоцом первогоблока памяти и выходом третьего мультиплексора, выход кода относительногоадреса подключен к второму входу формирователя адреса, третий вход которогосоединен с входом модуля счетчикапо заданному модулю и с выхоцом коцачисла разрядов второго блока памяти,выход кода ацреса первых разрядов которого подключен к четвертому входуформирователя адреса, выход которогосоединен с вторым информационным входомпервого мультиплексора, информационныйвхоц второго блока памяти соединен свторым информационным входом генератора, входы записи второго и третьегоблоков памяти и синхровхоц счетчикапо заданному модулю соединены соответственно с первым, четвертым и вторым вы,хоцами генератора тактовых импульсов. З5 9913При этом формирователь адреса содеркит три сумматора и мультиплексор,Ф., выход которого соединен с первым входом первого сумматора, вгорой вход которого соединен с четвергым входом Зформирователя, а выхоц с выходомформирователя, выход второго сумматорасоединен с первым информационным входом мультиплексора, второй информа-.ционный вхоц когорого соединен с первым 10.вхоцом второго сумматора и выходомтретьего сумматора, первый и вгоройвходы которого соединены с первым ивторым входами формирователя, третийвход которого соединен с вторым входом 15второго сумматора, выход переноса когорого подключен к управляющему входумультиплексора,На фиг. 1 прецставлена функциональная схема генератора 1 на фиг. 2 - функциональная схема формирователя адреса.Генератор содержит (фиг. 1 ) генератор 1 тактовых импульсов, датчик 2программы, содержащий счетчик 3 ацреса,блок 4 памяти программ, модификатор 255 адреса, соцержащий мультиплексоры6 и 7, блоки 8 и 9 памяти, счетчик10 по зацанному модулю, формирователь11 ацреса, накопитель 12 имитируемыхрегистров, содержащий мультиплексоры З 013 и 14, блок 15 памяти, сумматор 16по моцулю два, блок 17 имитируемыхрегистров, соцержащий цешифратор 18,регистр 19, сумматор 20, по моцулю цва,мультиплексор 21, первый управляющий,вхоц 22 генератора, второй управляющийвхоа 23 генерагора, первый информационныйвход 24 генератора, первый и второйадресные входы 25 и 26 генератора,второй информационный вхоц 27 генерато.40ра, выхоц 28 генератора,формирователь 11 адреса (фиг. 2)содержит сумматоры 29-31 и мультиплексор 32.Принцип работы генератора заключает 4ся в следующем.Блок 15 разбивается на Р групп споследовательными ацресами в каждойгруппе, так чтобы полное количествослов во всех группах не превышало объема ЗУПВ. Кажцая из этих групп имитирует соответсгвующий сдвиговый регистргенератора последовательности, ячейкас наименьшим ацресом в группе имитирует первый разряд.регистра. Адрес этойячейки 8 будет являться базой, относительно которой будут отсчитываться адреса всех послеауюших ячеек в группеДр , Количество ячеек в группе , со 07 бответствует выбранной алине сдвиговогорегистра. Тахим образом, для имитации.сдвига в каждой группе необходимо,чтобыв ь -ом тахте исполнительный ацрес,поступающий на блок 15, был связан сацресом в предыдущем и -1 такте соотношением(и)где М- текущее значение модификатора 2 группы в и -1 такте,Я .: (Ь ) 1 Ъод Ь(,3)1 5В блок 4 записывается команда про граммы работы генератора в виде слов следующего формата: в первой группе разрядов содержится двоичный коа номе ра генератора, во второй - двоичный код относительного адреса разряда регистра цанного генератора, знаковый разряд, и последняя группа разряаов соцеркит двоичный коц номера разряаа выходного регистра 19. Пусть нам требуется организовать генератор псевцослучайной послеаовательности на 16 разряаов с обратными связями от 02, 3 и 5 разрядов. Расположим его в ячейках блока 15 с адресами от 1 до 16, присвоим этому генератору номер 1 и по ацресу 1 в блок 8 запишем В = 1 и 1 = 16, а(01в блок 9 по адресу 1 М., = О. Тогца программа в блоке 4 имеет виа, показанный в табл. 1. В графе "Выполняемая операция таблицы 1 А, В, С; Д означают входы сумматора 20, а(1- (6означают содержимое ячеек блока 15 с адресами 1-6.По команде с номером 3 на выходе дешифратора 18 вырабатывается управляющий сигнал, который, пройця через мультиплексор 21, вызовет появление разрешающего сигнала на его выходе, и в ячейку блока 15 по адресу (1) запишется сумма по моцулю цва содержимого ячеех С 1 , (3 , (4и (6) счетчик 10 прибавит к моцификатору ац- реса М единицу, после чего новое значение модификатора Мзапишется в ЗУПВ 9 по адресу С 1. ) . Для того, чтобы повторить процесс достаточно в следующем слове блока 4 в группе разрядов запи-. сать код номера последнего,разряца регистра 19. Тогда появится сигнал, уста 7 . 0913 навливаюший счетчик 3 в О, и процесс будет циклически повторяться. Данный сигнал является признаком конца такта генератора, и при необходимости подсчета числа тактов его можно использовать в качестве входного для счетчика тактов. Для того, чтобы вхоцы сумматора 20 можно было устанавливать в определен" ное положение, в ячейку ( 0 7 блока 15 и в нулевое слово блока 8 при начальном 10 заполнении записывается О. Эта ячейка не должна использоваться при формировании регистров генераторов, поэтому все генераторы должны иметь номера1.Аналогичным образом можно органи зовать кольцевой регистр сдвига, счетчик Джонсона и т,п. регистровые схемы, Так, для реализации дополнительно к первому регистру кольцевого регистра сдвига с бегушей единицей, расположенного 20 в блоке 15 в ячейках с адасами 17- 33, присвоим этому генератора номер 2, по адресу 2 в блоке 8 запишем В 2 = 17 и 1= 17, в блок 9 - М = О. В качестве начальной установкй регистра в 25 ячейки 17 - 32 запишем О, в ячейку 33 - 1, Тогда, после программы. работы первого регистра в блоке 4 будет програь- ма работы регистра, приведенная в табл. 2.Для организации счетчика Джонсона ) З 0 вместо кольцевого регистра в поуледней команде предыду"пей таблицы достаточно в знаковый разряд записать 1.При необходимости с помошью программы можно организовать ряд эависи- . З 5 мых регистров. Так, например, если мы хотим дополнительно к первым двум регистрам организовать 20-разрядный регистр сдвига, вход которого должен быть равен проинвентированной сумме по моду-Фо лю два, 6 -го разряда генератора номер 1 и 9-го разряда генератора номер 2, то присвоим этому регистру номер 3 и разместим его в ячейках 34 - 53.блока 15, а по адресу 3 в блок 8 запи- м шем В = 34, , = 20, в блок 9 - Мф 1= = О. Тогда продолжение программы в блоке 4 будет иметь вид, приведенный в табл. 3.1 Аналогичным образом реализуются идругие вышеупомянутые возможностигенератора,Слепует отметить, что использованиедля генератора функций обратных связей сумматора по модулю два не является принципиальным, и для организациинелинейных обратных связей могут быть выбраны другие подходящие комбинацион.ные схемы.Таким образом, генератор имеет дварежима работы.Б первом режиме производится записьпрограммы в блок 4 и начальных данныхв блоки 8, 9 и 15. Для этого на вход23 подается управляюший сигнал, которыйразрешает запись в блоки 4 и 8, подключает адресные входы блоков 8 и 9 черезмультиплексор 6, а адресные входы блока 15 через мультиплексор 13. При этомодновременно мультиплексор 21 вырабатывает сигнал разрешения записи вблок Э, а мультиплексор 21 вырабатывает сигнал разрешения записи в блок 9,а мультиплексоры 7 и 14 подключаютвходы данных блоков 9 и 15 к входамлогического 0 и адреса соответственно.С внешних устройств производится синхронизация записи программы в блок 4,при этом по входу 22 подается сигналзапуск, а по входу 24 поступают данные.Одновременно поступают адреса и данныедля заполнения блоков 8 9 и 15 соответственно,По окончании записи во все накопители, генератор переводится в рабочийрежим, Для этого управляющий сигналс вода 23 снимается, по входу 22 подается сигнал запуска и из датчика 2программ задается первая команда.Первая группа разрядов слова команды выдает код номера регистра на входмультиплексора 6 и на адресные входыблоков 8 и 9, По данному номеру перваягруппа разрядов блока 8 вьщает код садреса базовой ячейки данного регистраВ на первый вход формирователя 11,вторая. группа разрядов выдает код числаразрядов данного регистра 1, на второйвход и на вход приема модуля счетасчетчика 10 На третий вход формировате-ля 11 поступает код относительного адресавыбираемого разряда в данном генераторе А 0 ца на четвертый вход и входпоразрядной установки счетчика 10 поступает код значения модификатора адресов данного регистраМ в данном такте, т.е. все О.формирователь 11 формирует исполнительный адрес для ЗУПВ 15 в соответствии с выражением (2), т.е. Аисп В + Аотн+ М пР" Аогн+ М (1Аист В + (Аотн) - при Аотн+97 10на выходной регистр 19 информааии изячеек, имитирующих данный регистр, адреса этих ячеек в бпоке 15 будут моаифицированы новым значением И, что эквивалентно сдвигу данногорегистра на одинразряд влево,Далее аналогичным образом происходитимитадия другихрегистров требуемого набора.Следует отметить еше одну возможность, поэвопяюшую расширить областьприменении предлагаемого генератора.Если кусок программы, описывающий фор 1 мирование функции обратной связи данного регистра, повторить несколько раэ посравнению с описанием функций обратныхсвязей других регистров, то это будетозначать, что в данном регистре произошло несколько сдвигов по сравненщо состальными. Это дает воэможность имитировать регистры, работающие с различной тактовой частотой. Все это существенно расширяет возможности предлагае-мого генератора по сравнению с известным.Использование генератора не требуетгромоздкой программы. Дня форщрованияй регистров с выдачей на выход одногоиз разрядов каждого регистра требуется4 М + И = 5 Й слов в накопителе, датчика программ, При М = 16 их размещениетребует объема памяти накопителя в 81словов (1 слово как команпу конаа программы), При этом, если максимальнаядлина регистров не превышает 27 раэрядовто число разрядов в сдове составит4+ 7 + 1 + 5 = 17 рвзряаов. Еслигенератор, выполнить на элементной базеИС 100, то допустимо выбрать периодследования синхроимпудьсов СИ 1 - СИ 4в 100 нс, что составит период междусдвигами имитируемых регистров величи ну примерно 8 мкс. Это вполне приемлвмое значение аля использования, например,в устройствах функционального контролялогических узлов. Таблица 1 О 2 В:= ( ОМЗС выхопа формирователя 11 код испоп нительного адреса выдается на вход муль типлексора 13 и аалее с его выхода по,ступает на адресный вход блока 15. Навыходе блока 15 появляется информация, 5 .записанная в ячейке, имитирующей выбранный разряд данного регистра. Эта информация поступает на второй вход сумматора 16, Если значение знакового разрядаравно О, то на выходе сумматора 16 1 фсигнал не инвертируется, в противном случае сигнал инвертируется и поступаетна И входы триггеров регистра 19. Оановременно с четвертого выхода датчика 2, программ на вход дешифратора 18 поступает.параллельный коа номера разрядарегистра 19. Выхоаы дешифратора 18соединены с управляющими входами триггеров регистра 19, так что запись сит- нала производится только в тот разряд 20регистра, номер которого соответствует коду на входе дещифратора 18. Этимразрядом может быть либо триггер, связанный с выходами генератора, либо триг- гер, связанный с одним иэ входов сумма тора 20, либо триггер, вырабатывающийсигнал конпа программы (конец такта), вход которого связан с определенным(в данном предлагаемом устройстве споследним) выходом дешифратора, По зесинхроимпульсу СИ 2 этот триггер принимает информацию, и по заднему фронту следующего синхроимпульса СИ 1 счетчик3 выдает адрес следующего слова программы в блок 4, если в предыдущейкоманде не было признака конца такта. Таким образом в начале программы производится заполнение разрядов регистра19, связанных с вхопами сумматора 20 до тех пор, пока.в программе не будетобращения к первому разряду регистра19. При этом обращении возникает сигнал логической 1, которая, проходя через мультиплексор 21, формирует управляющий сигнал разрешения записи в блок 9 и разрешений счета счетчика 10. Таким образом, к моменту прихода переднего фронта СИ 4 на вхоае данных блока 9 сформировано новое текущее значение модификатора адресов данного регистра, а к началу СИЗ на вход данных блока15 с выхода сумматора 20 поступило . значение функции обратной связи данного регистра, После чего по переднему фронту СИЗ данные запишутся в блок 15 и по переднему фронту СИ 4 новое значение модификатора запишется в блок 9.Теперь, если в следующих словах датчика программ будуг команаы выдачи"+ 26 )М). д 1 2 1 2 0 1 С: (3 3 1 0 0 0 Ж (1 1; А+В 1 С+ДМ: 11 0 О 0 СчЗ: 0 1 О 1 го 2 зо зз ао 1, Многофункциональный генератор двоичных последовательностей, соаеркаший генератор тактовых импульсов, первый выход которого подключен к счетному вхоау счетчика адреса, первый установочный вхоц которого соединен с первымг управляющим входом генератора, второй установочный вход - с выходом последнего разряцв регистра, а выход - с варес-. ным входом блока памяти программин-формационный и управляющий входы которого соединены соответственно с первым информационным и вторым управляющим входами генератора, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к вхоау записи блока памяти программ, выходы кода знака и кода номера разряда регистра соединены соответственно с первым входом первого сумматора по модулю ава и вхоцом цешифратора, вь д которого поцключен к информационному вхоцу регистра, управляюший вход которого поцключен к выходу первого сумматора по моаулю авв, второй вход которого поаключен к выхоцу первого блока памяти, адресный и информационный вхоцы которого подключены соответственно к выхоцам первого и второго мультиплексора, первые информационные входы которых подключены к первому адресному входу генератора, второй информационный вхоц второго мучьтиплексора соецинен с выходом второго сумматора по модулю цвв, информационные входы которого соецинены с выхоавми первой группы регистра, выхоаы второй группы которого подключены к выхоцу генератора, а вхоа синхроимпульсоврегистра соединен с вторым выхоцом генератора тактовых импульсов, третий выход генератора тактовых импульсов соединен с входом записи первого блока памяти, выход первого разряда аешифратора соецинен с первым входом третьего мультиплексора. второй вход которого подключен к входу логической единицы генератора, управляющие входы генератора тактовых импульсов третьего мультиплексора подключены к второму управляющему вхоцу генератора, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью расширения функ циональных возможностей зв счет формирования псеваослучайных и/или регулярных послецовательносгей с зацанными числом разряцов и законами формирования обратных связей,он цополкительносоаержит четвергый и пятый мультиплексоры, второй и третий блоки памяти, счетчик по заданному мо30 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Псевцослучайные последователь .ности и таблицы. ТИИЭР, т. 64, 1976,.М 12, с. 80-95.2. Патент США М 4047008,кл, 235-152, опублик. 1977 (прототип). дулю и формирователь адреса, причемуправляющие. входы третьего и четвертого мультиплексора и третьего блока папамяти подключены к второму управляюшему входу генератора, выход кода номера 5имитируемого регистра блока памятипрограмм поаключен к первому информационному вхопу четвертого мультиплексора, второй информационный выход которого соединен с вторым адресным входом 0генератора, вход логического нуля генератора соединен с первым информационным входом пятого мультиплексора, второй информационный вход которого соединен с выхоаом счетчика по заданному -модулю установочный вхоц которого соеаинен с первым входом формирователяадреса и выходом третьего блока памяти,информационный вхоа когорого соединенс выходом пятого мультиплексора, адрес ный вход - с ацресным входом второгоблока памяти и выхоаом четвертогомультиплексора, управляющий вход третьего блока памяти соединен с счетным.:входом счетчика по заданному модулю, 2с управляющим входом первого блокапамяти и выходом третьего мультиплексора, выход коца относительного адресаподключен к второму вхоауформирователяадреса, третий вход когорого соединенс входом мопуля счетчика по зацанномумодулю и с выходом капа числа разрядоввторого блока памяти, выход кола адресапервых разрядов которого поцключен к.четвергому входу формирователя адреса,выход которого соединен с вторым ыО 1 14формационным входом первого мультиплексора, информационный вход второго блокапамяти соединен с вторым информационным вхопом генераторе, вхоаы записивторого и. третьего блоков памяти исинхровхоц счетчика по зацанному мопулю соеаинены соответственно с первым,четвертым и вторым выходами генераторатактов пс импульсов,2. 1 анератор цо п. 1, о т л и ч а юш и й с я тем, что формирователь ацресасодержит три сумматора и мультиплексор, выход которого соеаинен с первымвходом первого сумматора, второй входкогорого соединен с четвертым входомформирователя, а выхоц - с выхоаомформирователя, выход второго сумматорасоединен с первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вхоц которого соединен с первымвходом второго сумматора н выходомтретьего сумматора, первый и" второйвходы которого соединены с первым ивторым вхоцами формирователя, третийвход которого соединен с вторым входомвторого сумматора, выхоц переноса которого подключен к управляющему входумультиплексора.