Устройство для контроля цифровых узлов Советский патент 1991 года по МПК G06F11/00 

1

(61) 1552184

(21)4677075/24, 4462267/24

(22)11.04.89

(46) 30.04.91. Бюл. К 16 (72) А.Н.Тарасенко, О.Н.Дяченко, .И.Н.Шаталов, А.И.Дойных, Н.А.Зосимова и А.В.Анцыгин

(53)681.326.7(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1552184, кл. G 06 F 11/00, 1989.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЦИФРОВЫХ УЗЛОВ

(57)Изобретение относится к цифро- вой вычислительной технике и может быть использовано в системах встроен ного диагностирования конвейерных

-У

цифровых устройств. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет исправления одиночных ошибок в линиях связи. Устройство содержит первый и второй регистры, первую и вторую группы элементов И-НЕ, первую и вторую группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый и второй сумматоры по модулю два, первый и второй мультиплексоры, группу повторителей, одновибратор, дешифратор, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, первый элемеит ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий и четвертый сумматоры по модулю два, второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, триггер, элемент задержки и блок коррекции. 3 ил.

г to

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в системах встроенного диагностирования конвейерных цифровых устройств.

изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет исправления одиночных ошибок в линиях связи.

На фиг. 1-3 представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 регистры, первую 3 и вторую 4 группы элементов И-НЕ, первую 5 и вторую 6 группы элементов ИСКЛЮ- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый 7 и второй 8 сумматоры по модулю два, первый 9 и второй 10 мультиплексоры, группу повторителей II, одновдбратор 12,

дешифратор 13, первый 14 и второй 15 элементы И, элемент ИЛИ 16, первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17, третий 18 и четвертый 19 сумматоры по модулю два, второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 20, триггер 21, группу элементов И 22.1-22.п, группу элементов ИСКЛКЬ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23.1-23.П, элемент 24 задержки, контролируемые линии 25.1- 25.п связи, группу информационных входов 26.1-26.п, тактовый вход 27, первый 28 и второй 29 входы задания режима, вход 30 начальной установки, группу информационных выходов 31.1 31.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 22.1-22.П и группы элементов ИСКЛЮоэ-U ел

CD

сл

00

ISJ

ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23.1-23.п образует блок I 36 коррекции

Устройство работает следующим образом

В зависимости от управляющих сигналов, поступакщих на первый 28 и второй 29 входа задания режима (функ- ционирования) устройства, оно может

Iвторой группы 4, элементы ИСКЛЮЧАН

ЩЕЕ ИЛИ второй группы 6 на информационные входы второго регистра 2 s При этом на информационных входах первого регистра 1 устанавливается обратный код информационного слова на информационных входах второго р гистра 2 устанавливается прямой код

„ .„„.,,, rk,.Mav in информационного слова, через линии работать в четырех различных режимах. iu „.„„

1 Режим передачи информации с информационных входов 26.1-26.П устройства на его информационные вхо- ды 31.1-31.п с исправлением ошибок, возникающих вследствие одиночных константных неисправностей и одиноч- ных неисправностей типа перемычка,

20

и обнаружением кратных неисправностей линий 25.1-25.п связи.

В этом режиме на первом и втором входах задания режима (функциониро- вания) устройства 28, 29 устанавливаются сигналы, соответствующие уровню 1. При этом разрешается про- хождение импульсов с выхода одновиб- 25 ратора 12 через второй элемент И 15, а на выходе первого элемента ИСКЛЮ- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 устанавливается уровень О, который, поступая на управляющие входы первого 9 и второго 10 мульти- 30 плексоров, обеспечивает передачу информации с их вторых информационных входов на их выходы и циклический сдвиг первого 1 и второго 2 регист-

По спаду синхроимпульса, поступающего на тактовый вход устройства 27, в первый регистр 1 записывается обратный код информационного слова, во

ров. Разрешается передача информации 35 ет°Рой регистр 2 - прямой код инфор- через элементы И-НЕ первой группы 3. На входе начальной установки устройства 30 установлен уровень О.

Синхроимпульсы, поступающие на тактовый вход 27, являются сигналами сопровождения информации, поступающей на информационные входы 26.1- 26.п устройства. При этом по фронту- си нхроимпульса одновибратор 12 выра-

мационного слова. Кроме того, на выходе первого элемента И 14 устанавливается уровень О, который запрещает прохождение информации через 40 элементы И-НЕ первой группы 3, на выходах которых устанавливаются уровни 1. Обратный код информационного слова, записанный в первый регистр 1, с циклическим сдвигом на один разряд

батывает импульс, который через вто- 45 поступает на первые входа элементов

рой элемент И 15 н элемент ИЛИ 16 поступает на входа сброса первого 1 и второго 2 регистров и устанавливает их в нулевое состояние. Кроме того, на выходе первого элемента И 14 появляется уровень 1, который раз-

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы 5, на вторых входах которых .установлены уровни 1. В результате на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой en 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

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы 5, на вторых входах которых .установлены уровни 1. В результате на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой en 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

решает прохождение информации, поступившей на информационные входы 26.1- 26.п устройства, через элементы И-НЕ первой группы 3 и элементы ИСКЛЮЧАЮ- 55 входы элементов И-НЕ второй группы 4, ШЕЕ ИЛИ первой группы 5 на информа-на выходах которых получается обрат. ционные входы первого регистра 1 и - далее через группу повторителей 11,

линии 25.1-25.п связи,-элементы И-НЕ

ный код информационного слова, циклически сдвинутый на один разряд.Этот код поступает на вторые входы эле I

-

16459584

Iвторой группы 4, элементы ИСКЛЮЧАН ЩЕЕ ИЛИ второй группы 6 на информационные входы второго регистра 2 s При этом на информационных входах первого регистра 1 устанавливается обратный код информационного слова, на информационных входах второго ре гистра 2 устанавливается прямой код

информационного слова, через линии „.„„

25.1-25.П связи проходит обратный код информационного слова. Третий сумматор 18 по модулю два формирует контрольный разряд передаваемого ин- формационного слова в обратном коде, четвертый сумматор 19 по модулю два - контрольный разряд принимаемого информационного слова в прямом коде. Эти разряды сравниваются с помощью второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШМ 20 и результат сравнения записывается по спаду синхроимпульса в триггер 21. Информационный вход триггера 21 является инверсным, если число п - нечетное, или прямым, если п - четное. Тогда в случае наличия в информационном слове одиночной ошибки на выходе триггера 21 устанавливается уровень 1, в случае отсутствия ошибки - уровень О.

По спаду синхроимпульса, поступающего на тактовый вход устройства 27, в первый регистр 1 записывается обратный код информационного слова, во

ет°Рой регистр 2 - прямой код инфор-

мационного слова. Кроме того, на выходе первого элемента И 14 устанавливается уровень О, который запрещает прохождение информации через элементы И-НЕ первой группы 3, на выходах которых устанавливаются уровни 1. Обратный код информационного слова, записанный в первый регистр 1, с циклическим сдвигом на один разряд

поступает на первые входа элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы 5, на вторых входах которых .установлены уровни 1. В результате на выходах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой 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.Этот код поступает на вторые входы элементов НСКПЮЧАШЕЕ ИЛИ второй груп- пы 6, на первые входы которых посту пает прямой код информационного слова, записанный во второй регистр 2, с циклическим сдвигом на один разряд. Таким образом, вторая группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 производит поразрядное сравнение прямого и обратного кодов с циклическим сдвигом на один разряд в одном и том же направлении. В случае правильного прохождения информации через линии 25.1-25.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 11...1. В этом случае выход триггера 21 находится в нулевом состоянии, поэтому на выходах элементов И 22.1- 22.п устанавливается О, что разрешает прохождение информационного слова с выхода регистра 2 без изменений через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23.1-23.п на информационные выходы 31.1-31.п устойства. В противном случае, т.е. при появлении хотя бы одного О 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 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ третьей группы 23.1-23.П на информационные выходы устройства 31.1-31 .п без изменений, если на выходе триггера 21 имеется уровень О, или с коррекцией, если на выходе триггера 21 - уровень 1.

Предположим, что в линиях 25.1- 25.п связи имеет место одиночная константная неисправность. Тогда возможны четыре случая при передаче информации. Рассмотрим каждый из них

ночной ошибкой. Коррекция тлкле но нужна и не производится, поскольку на выходе триггера 21 - уровень О.

(на выходе триггера 21 устанавливается уровень 1), прямой код с циклическим сдвигом - без ошибок. Нроиз-

водится коррекция, используя резуль- t тат сравнения двух слов на элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второй группы 6. При этом результатом сравнения является слово, состоящее из одного нуля и

5 единиц. В результате коррекции инвертируется тот разряд информационного слова, записанного в регистр 2, номер которого на единицу меньше номера нуля в результате сравнения. Ре-

0 зультат сравнения 0 Mi.. II соответствует коррекции n-го разряда информационного слова.

5 (на выходе триггера 21 устанавливается уровень I), прямой код с циклическим сдвигом - также с одиночной ошибкой. Производится коррекция. В результате сравнения двух слов на

0 элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ второй группы 6 имеется слово, состоящее из двух рядом стоящих нулей и остальных единиц например, II...1001...11, или 011...110. В результате коррекции

,- инвертируется тот разряд информационного слова, записанного в регистр 2, номер которого равен номеру первого нуля в результате сравнения. Результат сравнения 011...110 соот-

0 ветствует коррекции n-го разряда информационного слова.

Предположим, что в линиях 5.1- 25.п связи имеет место одиночная неисправность типа перемычка. При

5 этом с читается,. что появление на двух соседних линиях связи с неисправностью перемычка комбинации 01 или 10 приводит к исчезновению уровня 1, т.е. к комбинации 00.

0 Тогда возможны четыре случая при передаче информации, первый 2.1 и второй 2.2 из которых аналогичны рассмотренным ранее для одиночных константных неисправностей (1.1 и

5 1.2). Рассмотрим случаи, когда коррекция необходима,

,

10

15

20

25

6459588

ситуации б) - 00......00. И в этом случае схема коррекции ошибок, появляющихся в результате одиночных константных неисправностей, исправляет ошибку, являющуюся результатом одиночной неисправности типа перемычка. В результате коррекции инвертируется тот разряд информационного слова, записанного в регистр 2, номер которого равен номеру первого нуля в результате сравнения.

Аналогично можно показать, что данное устройство исправляет сбойные ситуации с одиночным ошибочным разрядом в информационном слове.

Сигнал о наличии или. отсутствии ошибок при передаче информации может быть считан с выхода 34 ошибки устройства по сигналу импульса, поступающего с выхода конца приема устройства 35. В этот же момент времени информация может быть считана с информационных выходов 31.1-31.п устройства. Импульсы на выходе 35 конца приема устройства могут соответствовать по временной диаграмме синхроимпульсам, поступающим на тактовый вход 27 устройства и задержанным на время переходных процессов в первой группе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, в группе повторителей 11, в линиях 25.1-25.п связи, второй группе элементов И-НЕ 4, во второй группе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, в группе элементов И 22.1-22.П, в третьей группе элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 23.1-23.п.

Далее устройство повторяет изложенные операции и может передавать очередное информационное слово.

Обнаружение и исправление ошибок, возникающих вследствие одиночных константных неисправностей, возможно благодаря тому, что информация через линии связи передается дважды, причем во второй раз информационное слово передается с циклическим сдвигом на один разряд по отношению к тому слову, которое передавалось в первый раз. Обнаружение и исправление ошибок, возникающих вследствие одиночных неисправностей типа перемычка, обеспечивается тем, что во второй раз информационное слово передается с циклическим сдвигом на один разряд и является инверсным по отношению к тому слову, которое передавалось в первый раз.

30

35

40

45

50

55

В этом режиме на первом входе задания режима (функционирования) устройства 28 устанавливается уровень 1, на втором входе задания режима (функционирования) устройства 29 устанавливается уровень О. При этом запрещается прохождение импульсов с выхода одновибратора 12 через второй элемент И 15, на выходе первого эле- мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 устанавливается уровень I, 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 че- рез элементы И-НЕ второй группы 4. Так как инверсный вход сброса триггера 21 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 изменения.

В этом режиме перед началом рабо- ты устройство устанавливается в исходное состояние с помощью импульса, который поступает на вход 30 начальной установки устройства и через элемент ИЛИ 16 проходит на входы

сброса регистров I и 2.

После этого информация, поступающая на информационные входы 26.I- 26.п устройства при появлении синхроимпульса на тактовом входе устрой- ства 27, передается через элементы первой группы 3 и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой группы 6 на информационные входы первого регистра. 1 , По спаду синхроимпульса инфор- мация, установившаяся на информационных входах первого регистра 1, записывается в него. При этом первый регистр 1 , первая группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 и первый сумматор 7 по.модулю два образуют регистр сдвига с линейными обратными связями, который производит сжатие поступающей на его входы информации в

сигнатуру. Второй регистр 2, вторая группа элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и второй суммлтор 8 по модулю два также образуют регистр сдвига с линейными обратными связями, который работает в режиме генерации псевдослучайной последовательности, так как на его входах, Tie. на вторых входах элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ .второй группы 6, постоянно установлены уровни 1.

Таким образом, первый регистр 1 работает в качестве сигнатурного анализатора, второй регистр 2 - в качестве генератора псевдослучайной последовательности.

В этом режиме на первом входе задания режима (функционирования) устройства 28 устанавливается уровен О, на втором входе задания режима (функционирования) устройства 29 - уровень 1. При этом запрещается прохождение импульсов с выхода од- новибратора 12 через второй элемент И 15, на выходе первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 устанавливается уровень I, который, поступая на управляющие входы первого 9 и второго 10 мультиплексоров,передает информацию первых информационных входов на их выходы и обеспечивает таким образом работу регистров 1 и 2 в качестве регистров сдвига с линейными обратными связями. Запрещается прохождение информации через элементы И-НЕ первой группы 3.

Работа устройства в третьем режиме аналогична работе во втором режиме, за исключением того, что в этом режиме первый регистр I работает в качестве генератора псевдослучайной последовательности, а второй регистр 2 - в качестве сигнатурного анализатора.

В этом режиме на первом и втором входах задания режима (функционирования) устройства 28 и 29 устанавли ваются уровни О При этом запрещается прохождение импульсов с выхода одновибратора 12 через второй элемент И 15, на выходе первого эле-

мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 устанавливается уровень О, который, поступая на управляющие входы мультиплексоров 9 и 10, передает информацию, посту лающую на их вторые информационные входы и на их выходы и обеспечивает таким образом циклический сдвиг содержимого регистров 1 и 2. Запреща- ется прохождение информации через элементы И-НЕ как первой 3, так и второй 4 групп. На входе 30 начальной установки устройства постоянно установлен уровень О.

Синхроимпульсы, поступающие на тактовый вход устройства 27 и далее на входы синхронизации регистров 1 и 2, обеспечивают циклический сдвиг их содержимого через элементы ИСКЛКЪ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой 5 и второй 6 групп и мультиплексоры 9 и 10. Считывая информацию с выходов 32 и 33 сканирования первого и второго регистров, можно определить содержимое первого и 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 для контроля цифровых узлов производят обнаружение сбойных ситуаций и неисправностей линии связи, а также исправление ошибок, возникающих вследствие одиночных константных неисправностей или одиночных неисправностей линий связи типа перемычка. Когда конвейер переводится в режим тестирования, устройства для 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 перемычка в режиме передачи информации. Кроме того, исправляются

сбойные ситуация с одним ошибочным битом.

Формула изобретения

Устройство для контроля цифровых узлов по авт. св. № 1552184, отличающее тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет исправления одиноч - ных ошибок в линиях связи, оно дополнительно 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 п информационных выходов устройства, входы третьего и четвертого сумматоров по модулю два подключены к выходам элементов И-НЕ соответственно

5 первой и второй групп, выходы третьего и четвертого сумматоров по модулю 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 п элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

5 ИЛИ, выходы которых образуют группу выходов блока коррекции, выходы К-х элементов И группы, где К 2,п, соединены с первыми входами (К-1)-х элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы,

Q первый вход n-го элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ группы подключен к выходу первого элемента И группы, вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ образуют первую группу информационных

входов блока коррекции, первые прямые входы элементов И группы объединены и образуют вход разрешения блока коррекции, инверсный вход первого элемента И группы объединен с вто-

0

5

0

и

рым прямым входом ггто элемента И группы и образует первый вход второй группы информационных входов блока коррекции, инверсные входы элементов И группы объединены с

164595814

третьими входами (К-1)-х элементов группы и образуют входы второй группы информационных входов блока коррекции.

Фиг. 1