Сигнатурный анализатор Советский патент 1986 года по МПК G06F11/25 

Изобретение относится к }зычисли- тельной техникеи предназначено для поиска неисправностей в аппаратных . средствах цифровой вычислительной техники, в том числе для анализа выг ходных последовательностей при тестовом контроле цифровых узлов ЭВМ.

Целью изобретения является увели-, чение полноты контроля и информативности сигнатур.

На чертеже приведена функциональная схема сигнатурного анализатора.

Анализатор содержит генератор 1 управляющих сигналов, И-разрядный регистр 2 сдвига, сумматор 3 по модулю два, реверсивный счетчик 4, группу 5 из п элементов И, п-входовой элемент ИЛИ 6,элемент И 7, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 8, элементы И 9 - 12, элемент НЕ 13. Кроме того , сигнатур-, ный анализатор содержит установочный вход 14, информационньш вход 15 и .синхровыход 16.

Анализатор работает следующим об- I разом. ,

Генератор I управляющих сигналов имеет два режима работы. В первом режиме генератор I формирует () импульс по тактовому выходу и единичный уровень на управляющем выходе задания окна измерения (нижеуправляющий выход)-на время прохождения генерируемых () импульсов. Во втором режиме генератор , 1 формирует () импульс по тактовому выходу и нулевой уровень по управляющему выходу.

Перед началом функционирования тактовый выход генератора 1 тактовых импульсов, являющийся синхровыходом сигнатурного анализатора, подключается к анализируемому цифровому узлу, информационный выход которого подключается к информационному входу сигнатурного анализатора. Первоначально генератор 1 включается в положение Режим 1, при этом на управляющем выходе генератора 1 формируется уровень логической единицы.

Этот единичный уровень поступает на первый вход элемента И 9, и, таким образом, вход сигнатурного анализатора подключается к входу сумматора 3 по модулю два, который совместно с .регистром 2 сдвига образует однока- нальный сигнатурный анализатор. Кроме того, единичный уровень, формируемый на управляющем выходе генератора 1, подается через элемент НЕ 13 на второй вход элемента И 7, на выходе которого формируется сигнал логического нуля. Логический нуль с выхода элемента И 7 поступает на вход элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 8 и на выход элемента И 12, при этом элементы В, 10, 11-и 12 и реверсивный счетчик 4 представляют собой в совокупности суммирующий двоичный счетчик.Таким

образом, при,работе в первом режиме . предлагаемьш сигнатурный анализатор представляет собой два одноканальньгк сигнатурных анализатора, причем пер- вьш (образованный элементами 2, 3 и 9)

основан на выполнении операции деления полинома анализируемых данных z(x) на полином (х), который является инёерсным полиному Ч (v) , являющемуся образующим для регистра 2

сдвига с обратными связями. Второй од- ноканальный анализатор (образованньй элементами 4, 8, 10, 11 и 12) представляет собой анализатор, оснонан- ньш на методе счета единиц.

При запуске генератора 1 на его тактовом выходе формируется () управляю1дих импульсов, которые поступают на синхровходы регистра 2 сдвига и реверсивного счетчика 4.

Предварительно содержимое регистра 2 устанавливается в состоянии 111 ... 1 , а содержимое счетчика - в состояние 000...О под действием импульса, поступаю:щего с входа 14. По прохождении () тактов на элементах памяти регистра 2 сформировывается сигнатура

sOO г(х)|тоа ),

которая является остатком от деления полинома z(x) на полином, ). В то же время на элементах памяти 4 сформирована функция

45

лН-1

c,(4j :5i: z; , i--

где ,l| (j ) j-й символ последовательности Z(K).

50 Таким образом, результирующей сигнатурой в данном случае являются значения фукнций s(x) и c(x)j соответствие которых эталонным значениям свидетельствует о том, что с высо55 кой достоверностью в последовательности данных Z(х) отсутствуют ошибочные биты информации. В случае отличия s(it) и с(Х), рт эталонных зна3

чеыий принимается решение, ч.тр в последовательности данных присутствуют ошибочные значения бит, которые вызваны неисправностью цифрового узла. Для отыскания возникшей не- |Исправности используется метод обратного хода,неисправностьлокали- ;зуется с точностью до входа или выхода элемента цифрового узла,

Однако в ряде случаев функции s(x и с(х) и в особенности функция s(x) не позволяют провести процедуру диагностирования с точностью- до элемента, что объясняется тем, что сигнатура, отличная от эталонной, не несет никакой дополнительной информации, кроме того, что она не соответствует эталонной. Одним из примеров характеризующим -недостатки сигнатурного анализатора, основанного на делении полиномов, является случай возникновения неисправностей в кольцах элементов цифрового узла, охваченных обратной связью. В этом случае удается локализовать неисправность лишь с точностью до кольца элементов. Поэтому для увеличения информативности получаемых сигнатур и в связи с этим глубины диагностирования в-. предлагаемом сигнатурном, анализаторе предусмотрен второй ре- жим работы Режим 2,

При работе в этом режиме на управляющем выходе генератора 1 формируется сигнал логического нуля, ко- торый блокирует прохождение последовательности входных данньрс z(X) через элемент И 9 на вход сумматора 3 по модулю два. При .этом сумматор 3 по модулю два и регистр 2 сдвига представляют собой генератор псевдослучайных двоичных чисел Vj У У к,, .. . Уд, где X е .(0,1), , п, а j i,2 , причем P() 0,5,. т.е. значение х с равной вероятностью принимает значение нуля или единицы. На второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ 8 поступает последовательность z(x), а на рервый вход - .последовательность Ь{у), сформированная на выходе элемента ВДИ 6, так как на второй. вход элемен- та И 7 поступает сигнал логической единицы. I

В зависимости от значений j-x

сш шолов Z; и Ь; последовательностей Z(х) и b(у) реверсивный счетчик 4 работает следующим образом.

429574

. В этом случае счетчик 4 не изменяет свое состояние, так как на его синхровход не поступает управляющий сигнал от генератора 1 че5 рез элемент И 10.

, tj- 1 . В, этом случае на выходе элемен.та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИПИ 8 присутствует сигнал логической единицы, который, поступая на вход элемента

10 И 16, разрешает прохождение через него управляющего импульса от генератора 1 на синхровход счетчика 4. Равенство нулю символа Zj формирует сигнал логического нуля на выходе эле15 мента И 11, а равенство единице символа Ь| - сигнал логической единицы на выходе элемента И 12. Таким образом, счетгчик 4 работает в режиме вычитания. В-результате содержимое счет20 ника при , bj 1 в j-м такте уменьшается на единицу.

. Е этом случае логическая единица ло выходу элемента ИС- КПЮЧАКНЦЕЕ ИЛИ 8 разрешает прохожде25 ие синхросигнала через элемент И 10 на синхровход счетчика -4. На выходах элементов И 11 и 12 формируются значения логической единицы.и логического нуля соответственно. Таким обра- зом, счетчик 4 работает в режиме сложения. В результате содержимое счетчика при Zj 1, Ъ- 0 в J-M такте увеличивается на единицу.

, bj 1. в этом случае счет- 35 чик 4 не изменяет свое состояние, так как на его синхровход не поступает управляющий сигнал от генератора 1 через элемент И 10.

Символы последовательности Ь(х) 40 формир уются в соответствии со значениями кода псевдослучайного числа Х| X, х ...Х и кода Ар . ..а

согласно связям элементов 2, 4, 5

45 , Анализируя связи группы 5, можно записать булевы функции дпя всех элементов И, входящих в данную группу. (Для двухвходового элемента И группы

50 5 .формируется функция f и f трехвходового - четы- рехв.ходового з f - тивходового - f общем случае для i е h ,п| ,. ,-.,.

55 ч , Учитывая, что вероятность Р() равняется 0,5, для , ,п, можно показать, что P(f 1 )0,5; P(f 1) 0,25; P(f l) 0,125; P(f. l)

0,0625;, ,,P(f l) l/2 . Кроме того, появления единичных символов на выходах элементов И группы 5 являются несовместными событиями, т.е., если f.l, то fj 0, где Е ie l,n.

Поскольку появления единичных символов на вькодах элементов И группы 5 являются несовместными событиями, вероятность появления единичного сим- вола на выходе элемента ИЛИ 6 определяется выражением

,-1

P(by l) o(P() + () + 0,P() + ...(f l) d2 - + + (2 + 0,2 +...+ ,

где с1/€ 0,l| , ,n - значение i-го разряда счетчика. 4 в j-и такт его ра работы.

Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 6 появляются символы Ъ- последовательности Ъ tx) . Вероятность по- „явления единичного символа определяется кодом AJ , хранимьм на элемен- тах памяти счетчика 4.

Анализ работы счетчика 4 показывает, что при Р(и,) P(z l) в нем : преобладает режим вычитания единицы

а при Р(Ь 1) p( - режим при-...

бавления единицы. Таким образом, в установившемся режиме P() становится равным Р().

В установившемся режиме работы сче счетчика 4 (при нулевых.начальных условиях) код, хранимый в нем, определяет вероятность появления единичных символов во входной последовательности z(x). В этом случае струк т тура предлагаемого сигнатурного ана- лизатора позволяет выполнять функции следящего стохастического интегратора.

Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить полноту конт роля цифровых узлов за счет увеличе- ния вероятности обнаружения ошибочны бит в последовательности данных z(x) Действительно,анализ значений сигнатур s(V) и с () позволяет обнаружить все одиночные, все двойные и зсе нечетные ошибки в последовательности данных, так как метод счета единиц позволяет обнаружить все нечетные ошибки.

Увеличение информативности получаемых сигнатур существенно при работе во втором режиме, когда сигна

5

Ю

15

20

5

0

5 0

S 5

0

тура, формируемая в реверсивном счетчике 4, равняется вероятности появления единичных символов в последовательности ан.ализируемых данных.

В этом случае оказывается возмож- Ним локализовать неисправность с точностью до Неисправного элемента в случае наличия кольца элементов, .что невозможно при использовании извест- нык сигнатурных анализаторов. Справедливость данного факта можно рассмотреть на примере простейшего кольца элементов с обратной связью, содержащего, например, элемент НЕ, элемент И, элемент ИЛИ и D-триггер. В случае возникновения неисправности О по выходу элемента И, используя известный сигнатурный анализатор, оказывается невозможным локализовать неисправность с точностью до элемента. Эта задача легко решается с использованием предлагаемого устройства. Для этого необходимо использовать рассматриваемый сигнатурный анализатор в режиме Режим 2.Локализацию неисправного элемента в этом случае на отнаем,предположим,с эле- мента .НЕ. Для этого определяется вероятность появления единичного сигнала на входе этого элемента и его . выходе. В случае исправности элемента НЕ вероятность появления единич- . него сигнала на выходе связана с ве роятностью появления единичного сигнала на его входе соотношением р „ 1 р

ВЫХ

Для элемента И, имеющего два входа, до ггжно выполняться соотношение

Р Р Р вых &и бк г

а для элемента ИЛИ

Р :Р +Р -Р Р

вму eci 6x2 Ml BvQ Поэтому-при анализе работы элемента И в сл;;л1ае невыполнения соотношения Pjy.(-PftK Р йу.,, можно с большой вероятностью принять решение о том, что элемент И неисправен, Аналогичным образом определяются неисправности других элементов, входящих в кольцо.

Формула изобрете-ния

Сигнатурный анализатор, содержащий генератор управляющих сигналов, п-раз- рядный регистр сдвига и сумматор

по модулю два, группа входов которого соединена с группой выходов регистра сдвига, синхр.овход которого соединен с тактовым выходом генератора управляющих, сигналов и является синхровы- ходоМ анализатора, информационный вход регистра сдвига подключен к выходу сумматора по модулю два, группа выходов регистра сдвига является первой группой информационных выходов анализатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения полноты контроля и информативности сигнатур, он .содержит реверсивный счетчик, группу из п элементов И, п-входовой. элемент ИЛИ, элемент НЕ, пять элементов И и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем прямой выход i-ro (,n) разряда регистра сдвига и пряной вы- ход i-ro разряда реверсивного счетчи ка подключены соответственно к первому и втррому входам i-ro элемента И группы (,n), остальные входы i-ro элемента И группы соединены с . инверсными выходами (п - i) старших разрядов регистра сдвига, выходы элементов И группы подключены к входам п-входового элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого

-

через элемент НЕ соединен с управляющим выходом задания окна измерения генератора управляющих сигналов и с первым входом второго элемента И, вы5 ход которого соединен с входом сумматора по- модулю два, выход первого элемента И соединен с первыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и третьего элемента И, информационный вход ана 0 лиза тора соединен с вторыми входами элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второго элемента И и с первым входом четвертого элемента И, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с вторыми вхо15 дами третьего и четвертого элементов И и первым входом пятого элемента И, второй вход и выход которого подключены к синхровходам регистра сдвига и реверсивного счетчика соответствен- 20 но, выходы третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к управляющим входам вычитания и сложения реверсивного счетчика, группа выходов которого является второй

25 группой информационных выходов ана- лизатора, .установочный вход регистра

сдвига соединен с установочным входом реверсив ного счетчика и является установочным входом анализато30-ра.

/5

at

ВНИИПИ заказ 37Q6/48 Тираж 671 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится .к вычислительной технике и может использоваться для проведения тестового контро.ля цифровых узлов. Целью изобретения является увеличение полноты контроля и информативности сигнатур. Предлагаемый сигнатурный анализатор представляет собой совокупность регистра сдвига с обратными связями через сумматор по модулю два и реверсивньй счетчик. Наличие генератора управляющих сигналов обуславливает два режи- ма работы предлагаемого сигнатурного анализатора. В первом режиме осуществляется свертка анализируемой информации по закону неприводимого примитивного полинома и одновременный подсчет единиц в нем, что позволяет увеличить полноту контроля. Во втором.режиме работы структура предлагаемого сигнатурного анализатора представляет собой следящий стохастический интегратор, используя ко- тррый можно определять неисправности в замкнутых кольцевых цепях. 1 ил. с (Л го 4 1C СО ел М