Генератор рекуррентной последовательности с самоконтролем Советский патент 1990 года по МПК G06F1/02 

СП

ел

о

СЛ О ГчЭ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может использоваться для генерации равномерно распределенных входных последовательностей при стохастическом контроле цифровых устройств и моделирования случайных процессов в задачах обеспечения надежности дискретных систем. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Генератор содержит N - разрядныйй фильтр 1 Хаффмена, элемент 2 задержки, дешифратор 3, счетный триггер 4, блок 5 контроля, триггер 6 запоминания. Блок 5 контроля предназначен для определения сбоев периода рекуррентной последовательности, вырабатываемой предлагаемым генератором, и неисправности "контроля по четности". Поставленная цель достигается за счет введения элемента 2 задержки, блока 5 контроля. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

О

fo/xod

Фиг. 1

j Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано для генерации равномерно распределенных входных последовательностей при стохастическом контроле цифровых устройств и моделировании случайных процессов в задачах обеспечения надежности дискретных систем.

Цель изобретения - повышение надёжности работы генератора0

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого генератора рекуррентной последовательности с самоконтролем; на фиг.2 - блок-схема n-разрядного фильтра Хаффмена; на фи г„ 3 - блок7схема дешифратора; на фкг.4 - блок-схема блока контроля; НЕ: фиг05 - временная диаграмма работы генератора рекуррентной последовательности с самоконтролем; на фиг.6 - то жео

Предлагаемый генератор рекуррентной последовательности с самоконтроле содержит n-разрядный фильтр 1 Ха фНена, элемент 2 задержки, дешифратор 3, счетный триггер 4, блок 5 конроля, триггер 6 запоминания о

n-разрядный фильтр 1 Хаффмена

(фиг.2) содердит элемент 1 2ИЛИ, регистр 8 сдвига, сумматор 9 по моду

лк

два.

В качестве n-разрядного фильтра 1 Хаффмена используется известное устройство на основе генератора рекуррентной последовательностио

Дешифратор 3 содержит элементы 10 и П, элемент НЕ 12, эле- ме|нт И-НЕ 13, элемент 2И 14, элемент ИЛИ-НЕ 15.

Блок 5 контроля содержит элемент Ш)И-НЕ 16, элемент НЕ 17, счетчик 18

Дешифратор 3 используется для автоматической записи единицы в п-раз- рЯдный фильтр 1 Хаффмена, для организации прохождения сигналов внутри устройства.

Счетный триггер 4 предназначен для подсчитывания числа нулей в посл д0вательности0

Блок 5 контроля предназначен для определения сбоев периода рекуррент- нфй последовательности, вырабатываемой предлагаемым генератором и неисп рАвности контроля по четности.

Триггер 6 запоминания предназначен для регистрации неисправности

0

5

0

0

5

5

0

5

0

5

или сбоя генератора рекуррентной последовательности.

Генератор рекуррентной последовательности с самоконтролем работает следующим образом0

При включении питания состояние триггеров, счетчика может быть проИЗВОЛЬНЫМо

Сигнал СБРОС представляет собой импульс с низким активным уровнем длительностью, определяющейся временем установки уровня логической 1 , на входе синхронизации триггера 6 запоминания о По сигналу СБРОС, который поступает на второй вход п-раз- рядного фильтра 1 Хаффмена, третий вход счетного триггера 4, четвертый вход триггера 6 запоминания, произойдет установка в ноль выходов регистра 8 сдвига ц-разрядного фильтра 1 Хаффмена, первого выхода счетного триггера 4, установка в 1 выхода триггера 6 запоминания. Логические уровни О со всех выходов, кроме первого, n-разрядного фильтра 1 Хаффмена подаются на (п-1) входов элемента 10 (п-1) ИЛИ-НЕ соответственно, устанавливая на его выходе уровень логической 1, который инвертируется элементом 12 НЕ и поступает в виде уровня логического О на второй вход элемента 2И 14, Iзапрещая тем самым прохождение импульсов с выхода элемента 2 задержки через этот элемент. Уровень логического О с выхода элемента НЕ 12 также подается на первый вход элемента 2 ИЛИ-НЕ 15 и вместе с уровнем логического О, подающимся с первого выхода n-разрядного фильтра

1Хаффмена на второй вход элемента

2ИЛИ-НЕ 15, устанавливает на выходе этого элемента уровень логической 1, который поступает на первый вход элемента 2 ИЛИ 7 п-разрядного фильтра 1 Хаффмена и устанавливает на выходе этого элемента уровень лргической 1, который подается

на вход последовательного занесения D при сдвиге вправо регистра 8 сдвига. Уровень логической 1 с выхода элемента 10 (п-1) ИЛИ-НЕ поступает также на второй вход элемента 2 ИЛИ- НЕ 1 I и устанавливает на выходе этр- го элемента уровень логического О, который поступает на второй вход элемента 2И-НЕ 13, запрещая тем самым прохождение импульсов с выхода элемента 2 задержки через этот элемент Уровень логической 1 с выхода элемента 10 (п-1) ИЛИ-НЕ также подается на вход элемента НЕ 17 блока 5 контроля , устанавливая на выходе этого элемента уровень логического О, который подается на управляющий вход V n-разрядного счетчика 18, При присутствии на управляющем входе V n-разрядного счетчика 18 уровня логического О осуществляется запись кода длины последовательности, равной 2П- 2, в этот счетчик0 После записи кода дгнны последовательности в n-разрядный счетчик 18 на выходе обратного переноса Р этого счетчика устанавливается уровень логической 1, который подается на второй вход элемента 2ИЛИ-НЕ 16 и устанавливает на его выходе уровень логического О, который подается на третий вход триггера 6 запоминания. Уровень логической 1 с выхода элемента 10 (п-1) ИЛИ-НЕ также подается на второй вход триггера 6. запоминания,,

Процесс генерации рекуррентной последовательности на выходе предлагаемого устройства происходит одновременно с контролем этой последовательности и осуществляется следующим образом. На входе ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА появляются импульсы с высоким активным уровнем, которые поступают на первый вход n-разрядного фильтра 1 Хаффмена и вход элемента 2 задержки,

По приходу первого импульса на входе ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА логический уровень 1 со входа последовательного занесения П + при сдвиге вправо регистра 8 сдвига -n-разрядного фильра 1 Хаффмена записывается в первый разряд этого регистра, являющийся первым выходом n-разрядного фильтра Г Хаффмена. Уровень логической 1 с первого выхода поразрядного фильтра 1 Хаффмена поступает на второй вход элемента 2 ИЛИ-НЕ 15 дешифратора 3 и устанавливает на выходе этого элемента логический уровень О, который поступает на первый вход элемента 2ИЛИ 7 n-разрядного фильтра 1 Хаффмена, разрешая тем самым прохождение сигналов с выхода сумматора 9 по модулю два через этот элемент.

По приходу второго импульса на входе ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА логический

уровень 1 появляется на втором выходе регистра 8 .сдвига, являющийся вторым выходом n-разрядного фильтра 1 Хаффмена и поступает на первый вход

элемента 10 (n-l) ИЛИ-НЕ, устанавливая на выходе этого элемента уровень логического О, который поступает на вход элемента НЕ 17 блока 5

Q контроля и устанавливает на выходе этого элемента уровень логической 1, запрещая тем самым запись кода длины последовательности в п-разряд- ный счетчик 18. Таким образом, п-разс рядный счетчик 18 готов к подсчету импульсов, поступающих на его вход в режиме вычитания -1. Уровень логического О с выхода элемента 10 (п-1) ИЛИ-НЕ подается на вход эле0 мента НЕ 12 и устанавливает на выходе этого элемента уровень логической 1, который подается на второй вход элемента 2И 14, разрешая тем самым прохождение импульсов с выхода элемента

5 2 задержки через этот элемент0 Таким образом, импульсы со входа ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА, проходя через элемент 2 задержки и элемент 2И 14, поступают на счетный вход в режиме вычитания -1

0 n-разрядного счетчика 18 блока 5 контроля,,

По перепаду каждого импульса на входе ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА из состояния логического О в состояние логической 1, осуществляется сдвиг информации в регистре 8 сдвига, в результате чего на выходе п-разрядного фильтра 1 Хаффмена генерируется рекуррентная последовательность уровней

0 логических 1 и О Уровень логического О с выхода элемента 10 (п-1) ИЛИ-НЕ дешифратора 3 поступает на второй вход элемента 2ИЛИ-НЕ I1, разрешая тем самым прохождение сиг-

5 налов с n-го выхода п-разрядного фильтра 1 Хаффмена через элемент 2ИЛИ-НЕ 11. В случае, когда на п-ном выходе n-разрядного фильтра 1 Хаффмена, который также является первым

0 входом элемента 2ИЛИ-НЕ 11 дешифратора 3, установлен уровень логического О, последний, проходя через элемент 2ИЛИ-НЕ 11, инвертируется и поступает на второй вход элемента 2И5 НЕ 13 в виде уровня логической 1, разрешая тем самым прохождение импульсов с выхода элемента 2 задержки через этот элемент. Таким образом, импульсы со входа ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА

проходят через элемент 2 задержки и, гфоходя через элемент 2И-НЕ 13, инвертируются и поступают на второй вход счетного триггера 4 в виде импульсов с низким активным уровнем. При установке на n-ном выходе п-раз- р дного фильтра 1 Хаффмена уровня ло- г ческой 1, последний, проходя че- рфз элемент 2Ш1И-НЕ 11, инвертирует- сЛ и поступает на второй вход эле- 2И-НЕ 13 в виде уровня логичес- О, запрещая тем самым прохождение импульсов с выхода элемента 2

15505028

пает на третий вход триггера 6 запоминания. По Лерепаду второго импульса, который также является первым импульсом следующего цикла рекуррентной последовательности, на входе ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА из состояния логического О в состояние логической 1 на всех выводах, кроме первого, п-раз- рядного фильтра 1 Хаффмена устанавливаются уровни логического О, что происходит при максимальной длине одного цикла рекуррентной последовательности. Уровни логического О

10

20

задержки через этот элемент на второй . со всех выводов, кроме первого, вход счетного триггера 40 Таким обра- зом, на второй вход счетного триггера 4jподаются импульсы только в том случае, когда на выходе п-разрядно- го фильтра 1 Хаффмена установлен уровень логического Счетный триггер 4 подсчитывает эти импульсы, что со- о ветствует подсчету числа нулей в рекуррентной последовательности, В случае четного числа нулей в одном ц|шле кода рекуррентной последова- т льности на выходе счетного тригге, к НЕ

n-разрядного фильтра 1 Хаффмена даются на соответствующие входы мента 10 (п-1) ИЛИ-НЕ дешифрат и устанавливают на выходе этого мента уровень логической 1 рый, проходя через элемент элемент 2 ИЛИ-НЕ 11, инвертируе поступает соответственно на эле 2И 14 и 2И-НЕ 13 в виде уровня 25 ческого О, запрещая тем самым хождение импульсов с выхода эле 2 задержки через эти элементы, тупает на второй вход триггера минания. Так как на третьем вхо триггера 6 запоминания установл уровень логической 1, то сост этого триггера не изменится, чт ворит об исправности генератора куррентной последовательности. вень логической 1 также посту на вход элемента НЕ 17 блока 5 ля и устанавливает на его выход вень логического О, который п пает на управляющий вход V п-ра ного счетчика 18. При поступлен уровня логического О на управ вход V n-разрядного счетчика 18 этом счетчике происходит переза кода длины последовательности, приводит к установке выхода обр переноса Р.. в состояние логичес 1. По приходу ()-го импул который также является вторым и сом следующего цикла рекуррент последовательности на входе ТАК ЧАСТОТА логический уровень 1 вается во второй разряд регистр сдвига и процесс самоконтроля г тора рекуррентной последователь

ч

4 устанавливается уровень логи- вского О, что соответствует признаку отсутствия неисправности при контроле по четности, а в случае нечетного количества нулей в одном цик де кода рекуррентной последователь- нэсти - уровень логической 1, что соответствует признаку неисправности и|ли сбоя генератора рекуррентной по- гедовательности при контроле по чет)СТИ.

По перепаду (2 -2)-го импульса, поступающего с выхода элемента 2И 14 н|а счетный вход в режиме вычитания -I n-разрядного счетчизса 18 блока 5 контроля, из состояния логичес- йой в состояние логического О, осуществляется установка на выходе инверсного переноса Р п-разрядного с четчика 18 блока 5 контроля уровня Логического О, который поступает на второй вход элемента 2ИЛИ-НЕ 16, В то же время в случае четного числа «улей в цикле кода рекуррентной последовательности на выходе счетного

n-разрядного фильтр даются на соответс мента 10 (п-1) ИЛИ и устанавливают на мента уровень логи рый, проходя через элемент 2 ИЛИ-НЕ 1 поступает соответс 2И 14 и 2И-НЕ 13 в 25 ческого О, запрещ хождение импульсов 2 задержки через э тупает на второй в минания. Так как н триггера 6 запомин уровень логической этого триггера не ворит об исправнос куррентной последо вень логической 1 на вход элемента Н ля и устанавливает вень логического пает на управляющий ного счетчика 18. уровня логического вход V n-разрядног этом счетчике прои кода длины последо приводит к установ переноса Р.. в сост 1. По приходу (2 который также явля сом следующего ци последовательности ЧАСТОТА логический вается во второй р сдвига и процесс с тора рекуррентной

риггера 4 устанавливается уро- ень логического О, который поступат на первый вход элемента 2ШШ-НЕ 16 , начинается заново, лока 5 контроля о Таким образом, при ыполнении этих условий на выходе лемента 2ИЛИ-НЕ 16 устанавливается ровень логической 1, который постуВ случае сбоев щих к разложению довательности макс n-разрядного фильт

0

со всех выводов, кроме первого,

, кото- НЕ 12 и

0

n-разрядного фильтра 1 Хаффмена подаются на соответствующие входы элемента 10 (п-1) ИЛИ-НЕ дешифратора 3 и устанавливают на выходе этого элемента уровень логической 1 рый, проходя через элемент элемент 2 ИЛИ-НЕ 11, инвертируется и поступает соответственно на элементы 2И 14 и 2И-НЕ 13 в виде уровня логи- 5 ческого О, запрещая тем самым прохождение импульсов с выхода элемента 2 задержки через эти элементы, и поступает на второй вход триггера 6 запоминания. Так как на третьем входе триггера 6 запоминания установлен уровень логической 1, то состояние этого триггера не изменится, что говорит об исправности генератора рекуррентной последовательности. Уровень логической 1 также поступает на вход элемента НЕ 17 блока 5 контроля и устанавливает на его выходе уровень логического О, который поступает на управляющий вход V п-разрядного счетчика 18. При поступлении уровня логического О на управляющий вход V n-разрядного счетчика 18, в этом счетчике происходит перезапись кода длины последовательности, что приводит к установке выхода обратного переноса Р.. в состояние логической 1. По приходу ()-го импульса, который также является вторым импульсом следующего цикла рекуррентной последовательности на входе ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА логический уровень 1 записывается во второй разряд регистра 8 сдвига и процесс самоконтроля генератора рекуррентной последовательности

5

0

45

50

, начинается заново, начинается заново,

В случае сбоев (фиг.6), приводящих к разложению циклической -последовательности максимальной длины n-разрядного фильтра 1 Хаффмена на

сегменты, длины которых , no i перепаду (2h-j-l)-го импульса, где J 1, поступающего с выхода элемента 2И 14 на счетный вход в режиме вычитания - 1 n-разрядного счетчика 18 блока 5 контроля, из состояния логической 1 О,

на выходе инверсного

в состояние логического , ранее установленный уровень логической 1

переноса Р n-разрядного счетчика 18 блока 5 контроля не изменится, так как установка уровня логического О на этом выходе происходит только по перепаду (2м-2)-го импульса, поступающего с выхода элемента 2И 14 на счетный вход в режиме вычитания -1 n-разрядного счетчика 18 блока 5 контроля, из состояния логической 1 в состояние логического логической 1

переноса Р n-разрядного счетчика 18 блока 5 контроля поступает на второй вход элемента 2ИЛИ-НЕ 16 и устанавливает на выходе этого элемента уровень логического О, который поступает на третий вход триггера 6 запоминания По перепаду (2n-,j)-ro импульса, который является первым импульсом следующего цикла рекуррентной последовательности, на входе ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА из состояния логи 0 в состояние логической , на всех выходах,кроме первого,

последовательности, что соответству признаку неисправности или сбоя ген ратора рекуррентной последовательно ти при контроле по четности на выхо де триггера 4 устанавливается уровень логической I, который поступ ет на первый вход элемента 2ИЛИ-НЕ и устанавливает на выходе этого эле мента уровень логического- О, кото рый поступает на третий вход тригге ра 6 запоминания. Дальнейшие событи приводящие к установке на выходе триггера 6 запоминания уровня логич 15 кого О, описаны в предыдущем случае. Таким образом, схема самоконтр ля предлагаемого генератора кроме н четного, обнаруживает и четное числ ошибок в рекуррентной последователь

10

О. Уровень с выхода инверсного

2Q ности, а также сбои, приводящие к р ложению циклической последовательно ти максимальной длины п-разрядного фильтра 1 Хаффмена на сегменты, дли на которых т 2п-1 ,

25

Формула изобретени

ческого Hi ti

1, Генератор рекуррентной последовательности с самоконтролем, соде 30 жащий п-разрядный фильтр Хаффмена, дешифратор, счетный триггер, триггер запоминания, причем тактовый вход n-разрядного фильтра Хаффмена подключен к тактовому входу генера-

n-разрядного фильтра 1 Хаффмена уста- 35 т°Ра вход сброса которого подклю- навливаются уровни логического О,

чен к входам сброса счетного тригге ра и триггера запоминания, выход ко торого подключен к выходу Норма/Не исправность генератора, информацио ный выход которого подключен к п-м выходу n-разрядного фильтра Хаффмена, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, него введен элемент задержки и блок контроля, причем вход сброса генера тора подключен к входу сброса п-раз рядного фильтра Хаффмена, информаци онный вход которого подключен к пер вому выходу дешифратора, первый вхо которого через элемент задержки под ключен к тактовому входу генератора п-выходов n-разрядного фильтра Хаф- фмена подключены к входам со 2-го п п+1 дешифратора, второй выход которого подключен к входу вычитания бл ка контроля,выход которого подключе к входу данных триггера запоминания вход синхронизации которого и управ ляющий вход блока контроля подклюкоторые поступают на соответствующие входы элемента 10 (n-l) ИЛИ-НЕ дешифратора 3 и устанавливают на выходе этого элемента уровень логической 1, который, проходя через элемент НЕ 12 и элемент 2ИЛИ-НЕ 11, инвертируется и поступает соответственно на элементы 2И 14 и 2И-НЕ 13 в виде уровня логического О, запрещая этим самым прохождения импульсов с выхода элемента 2 задержки через эти элементы, и поступает на второй вход триггера 6 запоминания. По этому перепаду на втором входе триггера 6 запо- минания выход этого триггера устанавливается состояние логического О, так как на третьем входе этого триггера установлен уровень логического О

, что происходит при наличии неисправностей в генераторе рекуррентной последовательности или сбоев в последней. В случае нечетного числа нулей в одном цикле кода рекуррентной

последовательности, что соответствует признаку неисправности или сбоя генератора рекуррентной последовательности при контроле по четности на выходе триггера 4 устанавливается уровень логической I, который поступает на первый вход элемента 2ИЛИ-НЕ 16 и устанавливает на выходе этого элемента уровень логического- О, который поступает на третий вход триггера 6 запоминания. Дальнейшие события, приводящие к установке на выходе триггера 6 запоминания уровня логичес- 5 кого О, описаны в предыдущем случае. Таким образом, схема самоконтроля предлагаемого генератора кроме нечетного, обнаруживает и четное число ошибок в рекуррентной последователь-

ности, а также сбои, приводящие к разложению циклической последовательности максимальной длины п-разрядного фильтра 1 Хаффмена на сегменты, длина которых т 2п-1 ,

25

Формула изобретения

1, Генератор рекуррентной последовательности с самоконтролем, содер- жащий п-разрядный фильтр Хаффмена, дешифратор, счетный триггер, триггер запоминания, причем тактовый вход n-разрядного фильтра Хаффмена подключен к тактовому входу генера-

т°Ра вход сброса которого подклю-

чен к входам сброса счетного триггера и триггера запоминания, выход которого подключен к выходу Норма/Неисправность генератора, информационный выход которого подключен к п-му выходу n-разрядного фильтра Хаффмена, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введен элемент задержки и блок контроля, причем вход сброса генератора подключен к входу сброса п-разрядного фильтра Хаффмена, информационный вход которого подключен к первому выходу дешифратора, первый вход которого через элемент задержки подключен к тактовому входу генератора, п-выходов n-разрядного фильтра Хаф- фмена подключены к входам со 2-го по п+1 дешифратора, второй выход которого подключен к входу вычитания блока контроля,выход которого подключен к входу данных триггера запоминания, вход синхронизации которого и управляющий вход блока контроля подключены к третьему выходу дешифратора, четвертый выход которого подключен к счетному входу счетного триггера, вход установки которого подключен к уровню логической единицы, выход сч етного триггера подключен к входу признака сбоя блока контроля, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к уров- ня м логической 1 и логического О установочный вход триггера запоминания подключен к уровню логической |

фиг.2

L.

|

цзиг.з

первый информационный вход блока подключен к объединенным входам суммирования и входам разрядов параллельной записи с 1-го по п-1 п-разрядного счетчика, вход сброса которого и вход п-го разряда параллельной запи - си подключены к второму информац%он- ному входу блока, управляющий вход которого через элемент НЕ подключен к управляющему входу п-разрядного счетчика, выход переноса которого подключен к первому входу элемента 2 ИЛИ-НЕ, второй вход которого подключен к входу признака сбоя блока, вход вычитания которого подключен к вычитающему входу п-разрядного счетчика, выход элемента 2 ИЛИ-НЕ подключен к выходу блока,,

Сброс

Тактобо частота

1ибшод регистров

2й выход регистре

п Выход №

w дых.15

Вых. 2

Вых. 13 Вых. lit

Вых.Ю выхА

Вых. 18

Вых.5

выход,

„Норма „

неиспр.

Фиг. 5

Сброс

Taxmofa частота

1и&ыход егистро$

Јй8ыход егистров

п 6ыхода

егистров

Выход

Вых. 15 Вых.1

Вых. 13 ВыхМ

Вых. 10 Вых.Ь Вых.18

Вых. 5

Выход. „Норка неиспр

Фиг.6