Устройство для поиска перемежающихся неисправностей Советский патент 1988 года по МПК G06F11/00 

I III I-I СЛ

CO 00

СЛ

Изобретение относится к средствам диагностирования логических схем и может быть использовано при наладке и ремонте цифровых вычислительных машин и устройств на интегральных схемах. Принцип действия устройств для поиска перемежающихся неисправностей основан на сравнении текущего значения импульсной последовательности (ИП) со значением предыдущего цикла, которое запоминается в сдви

111- - - т J

7Л-

I ла. О .- ЦЦ11 .,

i /te/. i i -1

глющем регистре 3. Устройство состоит из блока ввода 2, сдвигающего регистра 3, cxeMi i сравнения 4, блока регистрации неисправностей 5, блока запуска 8, блока сдвигов 9, в состав которого входит блок цифровой задержки 12, блока управления 15. Контроль nil производится поэтапно. Переключение устройства на контроль различных участков Ш произво/штся переключателем блока цифровой задержки 12. Устройство позволяет контролировать ИП с наличием в ней асинхронных участков путем их исключения. Входная ИП с входа 1 через блок ввода 2 поступает

1

Изобретение относится к средствам диагностирования и контроля логических схем и может быть использовано для поиска перемежающихся неисправ- ностей при наладке и ремонте цифровых вычислительных машин и приборов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности контроля импульсной последовательности с наличием асинхронных участков.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 и фиг.З - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг.4 - схема блока цифровой задержки.

Устройство (фиг.1) содержит информационный вход 1, блок 2 ввода, сдви- гаюрщй регистр 3, схему 4 сравнения, блок 5 регистрации неисправностей, содержащий второй счетчик 6 и второй блок 7 индикации, блок 8 запуска, блок 9 сдвигов, содержащий первый счетчик 10, первый блок II индикации, блок 12 цифровой задержки, восьмой элемент И 13 и информационный выход устройства 14, блок 15 управления, содержащий второй триггер 16 конца контроля, триггер 17 пуска, RS-триг- гер 18 останова, первый, второй, седь мой, четвертый, третий и пятый злемен ты И 19-24 соответственно, третий, первый, второй элементы ИЛИ -25-27, соответственно, третий блок 28 индика ции, вход 29 Ьлокировка / 0станов,

на элемент И 34, который управляется триггером 33. Триггер 33 устанавливается сигналом Конец от контролируемого прибора. В регистре 3 асинхронный участок будет заполнен нулями. Для сокращения времени контроля при контроле последнего участка Ш с помощью элементов ИЛИ 24, И 21, триггера 16 формируется признак конца ИП. Триггер Ifi устанавливается в единичное состояние только в случае, когда контроль еще не закончен, т.е. установлен триггер 17 и приходит очередной сигнал запуска или сигнал Конец 4 ил.

10

15

20

25

30

35

вход 30 Сброс,вход 31 Установка О и выход 32 Останов, первый триггер 33 конца контроля, шестой элемент И 34. Блок 2 ввода в простейшем случае может состоять из одного триггера 35 ввода информации.

Блок цифровой задержки (фиг.4) содержит счетчик 36, дешифратор 37, переключатель 38, 1)-триггер 39.

Блок 2 ввода обеспечивает занесение проверяемой информации в сдвигающий регистр 3 и схему 4 сравнения. Информация в блок 2 ввода поступает с входного щупа. Выход блока ввода соединен с входом элемента И 34, который управляется триггером 33. Триггер 33 сбрасывается в О в начале работы, разрешая прием информации, и устанавливается в единичное состояние сигналом Конец контроля, запрещая прием информации.

Сдвигающий регистр 3 имеет N разрядов и служит для хранения контролируемой импульсной последовательности. После каждого цикла проверки информации в регистре 3 обновляется. Блок В запуска осуществляет запуск устройства в определенные моменты времени, (он построен по известным принципам). Например, запуск может осуществляться по совпадешпо сигналов на входе, по совпадению двух или более слов на входе, по последовательному приходу на вход сигналов А, В, С. Счетчик 10 считает по N синхроимпульсов СИ) Елок

1 2 цифровой задержки позволяет задержать контроль входной информации на К N тактов, где N - разрядность регистра 3, К О, 1 .... т.

Для установки различной задержки блок 12 имеет переключатель. Гнездо 14 предназначено для синхронизации осциллографа. Гнездо 32 для останова контролируемого прибора в момент возникновения неисправности.

Устройство работает следуюощм образом.

Перед началом работы производится подготовка устройства и контролируе- мого прибора к работе. Подготовка контролируемого прибора заключается в сборе и обработке информации по перемежающейся неисправности, накопленной в процессе эксплуатации, прогоне тест-программ, реконфигурации вычислительного комплекса и составлении циклической программы, в которой обнаруживается неисправность и определяется неисправный блок (узел). Наи- большую трудность представляют перемежающиеся неисправности в цепях, не охваченных аппаратным контролем (например, неправильный результат операции, неправильно вырабатываются признаки результата операции, возникают ложные сигналы прерывания или перехода и т.д.).

Рассмотрим случай поиска перемежающейся неисправности, которая заключается Б неправильном результате операции, причем частота появления неисправности при зацикливании мала, например один раз в 5-10 мин. В контролируемом приборе запускается цик-. лическая программа. Результат выполнения операции контролируется программно и в случае несовпадения результата вьщается сообщение оператору. Для поиска неисправности необходимо проверять каждую микрокоманду (микрооперацию) до тех пор, пока в циклической программе не будет зафиксирована ошибка. Если при этом в проверяемой микрокоманде ошибка не обнаружена, то следует последовательно проверять все микрокоманды (микрооперации) до тех пор, пока ошибка не будет обнаружена и анализатором, и циклической программой. Если в микропрограмме контролируемой операции имеют- ся разветвления, то необходимо проверить все микрокоманды и для поиска неисправности привязаться к той ми

о

5 0 5

0 5

0

5

0

5

крокоманде, где неисправность обнару-. живается раньте, так как при возникновении неисправности вся микропрограмма может пойти по другой ветви, вызывая во многих микрокомандах ошибки.

Для подключения устройства в контролируемом приборе необходимо определить сигнал Начало операции (фиг.2б) и подавать его на один из входов блока 8 запуска. На вход СИ устройства подаются синхроимпульсы от контролируемого прибора (фиг.2а). Тумблер 29 Блокировка / 0станов устанавливается в положение Блокировка. Блок 12 цифровой задержки устанавлива ется на нулевую задержку, при этом на первом выходе блока 12 цифровой задержки устанавливается сигнал О, а на втором выходе - сигнал I, Кнопкой 31 Установка О производится установка О триггера 17, счетчика 10, блока 12 цифровой задержки, триггера 33. Если требуется остановить контролируемый прибор в момент обнаружения неисправности, то гнездо 32 устройства соединяется с входом триггера останова контролируемого прибора или входом блокировка СИ. На этом подготовка к рабйте устройства закончена.

В начале каждого цикла сигнал запуска с выхода блока 8 через элементы И 22, 23, элемент ШШ 27 производит установку О счетчика 10, блока 12 цифровой задержки, триггера 33. По заднему фронту сигнала запуска устанавливается триггер 17 (фиг.2в). Синхроимпульсы (фиг.2а) через элемент И 19 подаются на синхровходы триггера 35 и счетчика 10, а через элемент И 20 - на вход сдвига сдвигающего регистра 3 и стробирующий вход схемы 4 сравнения. Счетчик 10 сдвигов производит счет синхроимпульсов. На фиг.2а цифрами обозначены но мера СИ от сигнала запуска. Прием информации в триггер 35 блока 2 внолл осуществляется по переднему фронту СИ.

На регистр 3 принимаются N разрядов контролируемой импульсной последовательности (на фиг.2 ). После приема первых N разрядов счетчик 10 переполняется, сигнал переполнения устанавливает первый выход блока 12 ЦИФРОВ..Й задержки в единичное состояние. С первого выхода блока 12 сигнал

10

51381511

l через элемент ИЛИ 26 устанавливает триггер 17 в нулевое состояние, элемент И 19 закрывается единичным плечом триггера 17, подача СИ прекра- щается. Последующие разряды импульсной последовательности не принимаются Первый цикл является циклом сбора информации. Так как перед первым циклом в регистре 3 информация отсутствует, то блок 5 регистрации неисправностей во время первого цикла фиксирует серию неисправностей, которая сбрасывается кнопкой 30 Сброс,.

В последующих циклах контроля в начале цикла в последнем разряде регистра 3 хранится значение первого разряда контролируемой импульсной последовательности предыдущего цикла. Это значение сравнивается с новым значением. Сравнение происходит по СИ. По заднему фронту СИ производится сдвиг регистра 3 на один разряд, после чего в последнем разряде регистра 3 оказывается значение второго разряда предыдущего цикла. С приходом следующего СИ происходит прием второго разряда контролируемой последовательности в блок 2 ввода и контроль его схемой А сравнения. Таким образом, производится прием и контроль всех N разрядов импульсной последовательности.

На фиг.26 i - правильный iifiKn контроля между двумя сигналами запуска, i+1 - ошибочный цикл контроля. 35 Эти два цикла различны по длительности, так как в (i-bl)-M цикле программой выдается Сообщите об ошибке. Во входной импульсной последователь20

25

30

работающих по асинхро Для исключения ошибок ределить в контролиру сигнал конца участка на клемму Конец конт ройства. При контроле рации таким сигналом сигнал записи результ память (фиг.2д). По с контроля устанавлива в единичное состояние крывается элемент И сдвигающего регистра ко участок 1 импульсн ности (фиг,2ж). Длина всегда известна, поэт знать, помещается ли участок импульсной по в регистр 3 или контр производить в несколь определения конца кон последовательности сл

Установка триггера с помощью элемента ИЛ И 21 по условию:-(си ля V сигнал Запуска Пуск. Индикация три ствляется блоком 28 и

При несовпадении и фиг.2г отсутствующий такте (i+l)-ro цикла тиром) на выходе схе вырабатывается сигна (фиг.2и), который фи чике 6 блока 5 регис ностей и отображаетс дикации. Если при э Блокировка / 0стано положении Останов,

п-лг - -

ности фиг.2г цифрой 1 обозначен конт- правности из блока 5

исправностей через э устанавливает в един триггер 18 останова сброс триггера 17 (ф СИ в устройство прек счетчике 10 фиксируе 11 индикации отображ при котором произошл Поступающие сигналы навливают триггер 17 тояние, так как элем нулевым плечом тригг ший поиск неисправно по цепи принципиально схемы контролируемого мощью устройства пров циальные сигналы ра разветвления микроком

ролируемый участок, где происходит выполнение операции, в которой обнаружена перемежающаяся неисправность, а цифрой 2 обозначен неконтролируемый участок, где происходит сравнение результата операции, восстановление операндов и осуществляется переход. Если длина участка 1 меньше, чем N тактов (где N - разрядность регистра 3), то в сдвигающий регистр 3 принимается и контролируется еще и часть участка 2. Иногда это вносит ошибки из-за наличия асинхронности иа участке 2 импульсной последовательности. Асинхронность может быть выэ- вана как различием циклов по длительности, так и взаимодействием различ ных узлов контролируемого прибора.

0

5

0

5

30

работающих по асинхронному принципу. Для исключения ошибок необходимо определить в контролируемом приборе сигнал конца участка 1 и подать его на клемму Конец контроля (к) устройства. При контроле выполнения операции таким сигналом может служить сигнал записи результата операции в память (фиг.2д). По сигналу Конец контроля устанавливается триггер 33 в единичное состояние (фиг.2е) и закрывается элемент И 34. На вход . сдвигающего регистра 3 подается только участок 1 импульсной последовательности (фиг,2ж). Длина участка 1 не всегда известна, поэтому необходимо знать, помещается ли контролируемый участок импульсной последовательности в регистр 3 или контроль необходимо производить в несколько этапов. Для определения конца контроля импульсной последовательности служит триггер 16.

Установка триггера 16 производится с помощью элемента ИЛИ 25 и элемента И 21 по условию:-(сигнал конец контроля V сигнал Запуска) А 1 Тг. Пуск. Индикация триггера 16 осуществляется блоком 28 индикации.

При несовпадении информации (на фиг.2г отсутствующий сигнал в шестом такте (i+l)-ro цикла показан пунктиром) на выходе схемы сравнения 4 вырабатывается сигнал неисправности (фиг.2и), который фиксируется в счетчике 6 блока 5 регистрации неисправностей и отображается на блоке 7 ин- дикации. Если при этом тумблер 29 Блокировка / 0станов находится в положении Останов, то сигнал неисг

-

правности из блока 5

правности из блока 5

регистрации неисправностей через элемент И 24 устанавливает в единичное состояние триггер 18 останова и производит сброс триггера 17 (фиг.2в). Подача СИ в устройство прекращается, и на счетчике 10 фиксируется, а на блоке 11 индикации отображается номер СИ, при котором произошла неисправность. Поступающие сигналы запуска не устанавливают триггер 17 в единичное состояние, так как элемент И 22 закрыт . нулевым плечом триггера 18. Дальней- ший поиск неисправности производится по цепи принципиальной электрической схемы контролируемого прибора. С помощью устройства проверяются и потенциальные сигналы различных условий разветвления микрокоманд. Иногда дог

71

полнительную информацию о неисправноти можно получить путем просмотра места возникновения неисправности осциллографом. Для этого вход Син- хрониэадия осциллографа нужно соединить с гнездом 14. Сигнал Синхронизация вырабатывается с помощью элемента И 13 всегда в момент начала контроля, т.е. в момент первого СИ (фиг.2а). Для рассматриваемого триггера осциллографом необходимо проконтролировать все сигналы, влияющие на выработку микрокоманды (микроопераг. ции) в шестом такте.

Если длина контролируемой части импульсной последовательности больше N тактов, то контроль производится в несколько зтапов. На фиг.Зг цифрами 1, 2, 3 обозначены участки импульсно последовательности, которые контролируются соответственно первым, вторым и третьим этапами контроля, а цифрой 4 обозначен неконтролируемый участок на котором имеется асинхронность (по казана пунктиром)

После контроля первых N тактов на блоке 12 цифровой задержки с помощью переключателя 38 устанавливается задержка, равная 1 (см. фиг.4), при этом на обоих выходах блока 12 цифровой задержки устанавливается потенциал О. После запуска устройства устанавливается триггер 17 пуска (фиг.Зв) и синхроимпульсы через элемент И 19 поступают на вход счетчика 10 сдвигов. Через N синхроимпульсов возникает сигнал переполнения. Счетчик 36 блока 12 цифровой задержки (фиг.4) фиксирует количество сигналов переполнения. Как только количес во сигналов переполнения будет соответствовать установленной на переключателе 38 задержке (на фиг.4 она равна 1), на втором выходе блока 12 цифровой задержки устанавливается сигнал 1 (фиг.Зе),который открывае элемент И 20, и синхроимпульсы поступают на синхровход сдвигающего регистра, осуществляя прием информации (фиг.Зж). После отсчета счетчиком 10 еще N синхроимпульсов счетчик 36 изменяет свое состояние, на выходе 1 дешифратора 37 устанавливается сигнал О, который через элемент И 20 прекращает подачу СИ на регистр 3 и устанавливает в единичное состояние D-триггер 39 (фиг.Зи). Единичньй выход D-триггера 39 через элемент

. с

0 5

5 0

0

5

8

ИЛИ 26 производит сброс триггера 17 (фиг.Зв). Подача синхроимпульсов в счетчик 10 прекращается до следующего формирования сигнала запуска.

Таким образом, последовательно переставляя переключателем 38 различные задержки, обеспечивается контроль различных участков импульсной последовательности. При контроле последнего участка устанавливается триггер 16, сигнализируя о конце импульсной последовательности. Если контролирует ся строго синхронная (относительно СИ) импульсная последовательность, то сигнал Конец контроля можно не использовать, В этом случае триггер 16 устанавливается с приходом очередного сигнала запуска, но в тот момент, когда контроль последнего участка еще не закончен,т.е.триггер 17 пуска находится в единичном состоянии.Установка - триггера 16 производится по цепи:выход блока 8 запуска, элемент ИЛИ 25, элемент И 21, триггер 16.

Работа по поиску перемежающихся неисправностей с помощью устройства может производиться на различных уровнях.

Командный уровень. Проверка последовательности выполнения команд, выработки признаков результата, сигналов прерывания. В качестве СИ в этом случае используются выходы триггеров занятости, работы, готовности блоков контролируемого прибора, а также комбинации этих сигналов.

Микрокомандный уровень. Проверяется последовательность выработки микрокоманд. В качестве СИ используются синхроимпульсы контролируемого прибора.

Проверка выработки условий в микропрограммном управлении. В качестве СИ используется микрокоманда, в которой проверяется условие.

Проверка выполнения микроопера- цш ..

Проверка прохождения информации в одном разряде регистра или шине коллективного пользования. В качестве СИ используется микрооперация опроса регистра или сигнал инф-А в шинах интерфейса.

Проверка считывания информации с внешних запоминающих устройств, в том числе с подвижных носителей ин- формаи Ш, магнитных барабанов, лент, перфолент и т.д. В качестве СИ используются синхроимпульсы, сопровождающие информацию.

Формула изобретения Устройстно для поиска перемежающихся неисправностей, содержащее триггер ввода информации, сдвигающий регистр, схему сравнения, первый и второй блоки индикации, триггер пуска, триггер останова, с первого по шестой элементы И, три элемента ИЛИ, первый и второй счетчики и блок цифровой задержки, причем информационный вход триггера ввода информации является входом контролируемых сигналов устройства, первый вход первого элемента И является входом синхронизации устройства, а второй вход соеди- нен с единичным выходом триггера пуска, выход первого элемента И соединен с вхо/;ами синхронизации триггера ввода информации и первого счетчика и первым входом второго элемента И, выход которого со единен с входами синхронизации сдвигающего регистра и схемы сравнения, выход переполнения первого счетчика соединен с информационным входом блока цифровой задержки, группа информационных выходов первого счетчика соединена с группой входов первого блока индикации, выход первого элемента ИЛИ соединен с R-входом триггера пуска, нулевой выход которого соединен с первым вхо- дом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом сброса первого счетчика и входом сброса блока цифровой за- держки, аервый выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, вход запуска устройства соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом синхронизации триггера пуска и вторым входом третьего элемента И, D-вход триггера пуска подключен к шине единичного потенциала устройства, выход схемы сравнения соединен с входом синхронизации второго счетчика, группа информационных выходов которого соединена с группой входов второго блока индикации, первый вход пятого элемента И подключен к входу блоки- ровки устройства, выход пятого элемента И соединен с S-входом триггера останова, единичный выход которого

QQ 5 35 50 55

0

соединен с первым входом первого элемента ШШ и является выходом останова устройства, вход сброса устройства подключен к R-входу триггера останова и входу сброса второго счетчика, нулевой выход триггера останова соединен с вторым входом четвертого элемента И, вход установки в О устройства подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ, вы ход последнего разряда сдвигающего регистра соединен с первым информационным входом схемы сравнения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности контроля импульсной последовательности с наличием асинхронных участков, оно содержит седьмой и восьмой элементы И, первый и второй триггеры конца контроля и третий блок индикации, причем первый вход шестого элемента И соединен с выходом триггера ввода информации, нулевой выход первого триггера конца контроля соединен с вторым входом шестого элемента И, выход которого соединен с информационным входом сдвигающего регистра и вторым информационным входом схемы сравнения, единичный выход первого триггера конца контроля соединен с первым Bxo/toM третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к вхо ду запуска устройства, выход третьего элемента ИЛИ соединен с первым входом седьмого элемента И, выход которого соединен с S-входом второго триггера конца контроля, выход которого соединен с первым входом тре тьего блока индикации, единичный выход триггера пуска соединен с вторым входом седьмого элемента И, вторым входом третьего блока индикации и первым 13ХОДОМ восьмого элемента И, выход которого является информационным выходом устройства, второй вход восьмого элемента И соединен с первым выходом блрка цифровой задержки, второй выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, третий вход третьего блока индикации соединен с: единичным выходом триггера останова, выход второго элемента ИЛИ соединен с R-входом первого триггера конца контроля, D-ВХОД которого подключен к шине единичного потенциала устройства, вход синхронизации первого триггера конца контроля является вхо11138151112

дом конца контроля устройства, второй счетчика, вход сброса устройства под- вход пятого элемента И соединен с ключей к R-входу второго триггера выходом первого разряда второго конца контроля.

i 5 Ю Г5

1

ним и I

1

пп

1 5 ГО 15 1 5 Ю 75 1 5 to 5 1 5

фиеЗ

1 5 to Г5

и

J- -If

и I

-t

t

-i

i

t

фиеЗ

от 27

(риг.

к 20