Способ контроля дискретных устройств при помощи счетчика Советский патент 1980 года по МПК H03K23/08 H03K21/34 

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДИСКРЕТНЫХ УСТРОЙСТВ ПРИ ПОМОЩИ СЧЕТЧИКА

изобретение относится к вычислительной технике и может быть испрль зовано, например, для генерирования последовательностей псевдослучайных чисел, для поиска неисправностей в запоминающих, арифметических и других дискретных устройствах. Известен способ контроля дискретных устройств при помощи счетчика, содержащего сумматорц и регистры. Выходы счетчикаподк.пючаются к вхо-. дам контролируемых дискретных устройств 1. Недостатком известного способа . являются его ограниченные функционал ные возможности. Известен способ контроля дискретных устройств при помощи счетчика, содержащего параллельный регистр и параллельный сумматор, в младший раз ряд которого подают сигнал единицы. Полученная в сумматоре сумма передается параллельным кодом из сумматора в регистр, затем из регистра опять передается в сумматор, где вновь складывается с единицей и т,д. В результате с каждым новым тактом работы происходит увеличение числа, пере даваемого в регистр, на единицу, т.е выполняется операция счета. Таким об разом на входах контролируемого дискретного устройства, соединенных с выходами сч:етчйка, Ьдйя за другим появляются все возможные сочетания входных сигналов, при которых проверяется контролируемое устройство 2. Известный способ имеет недостаток, заключающийся в невозможности установления любых, проиэво.льно заданных разрядов счетчика в постоянные (фиксированные) состояния при сохранении режима счета во всех остальных (незафиксированных) разрядах. Цель йз6бретёнйя- расширение функциональных возможностей.известного способа контроля дискретных устройств при помощи счетчика. Для достижения поставленной цели при способе контроля дискретных устройств при помощи счетчика, содержащего параллельньзй регистр и параллёльный сумматор, в младший разряд которого подают сигнал единицы, на входы параллельного сумматора, соответствующие тем разрядам счетчика, которые требуется установить в фиксированное состояние (нуля или единицы) , подают постоянные сигналы единицы .

738180 На фиг. I,а,б изображено устройст во, реализующее известный способ; на фиг. 2-4 - схемы возможных Устройств воплощающих предлагаемый способ;.на фиг. 5- некоторые упрощенные схемы возможных устройств, реализующих предлагаемый способ. . .Счётчик,изображенный на фиг. 1,а, состоит из параллельного п-разрядного комбинационного сумматора 1 и п-разрядного параллельного регистра 2, п выходов 3 которого поразрядно соединены с п входами 4 первого слагаемого сумматора 1. На все входы 5 второго слагаемого, кроме младшего разряда, постоянно поданы логические сигналы нуля, а йа вход 5 младшего азряда - сигнал единицы (т.е. второ слагаемое равно единице). Возможна также (см. фиг. 1, б) подача сигнала единицы на „вход 6 переноса в младший разряд .(на фиг. 1,а этот вход не показан) .... п выходов 7 сумматора 1 поразрядно соединены с п входами 8 регистра (на фиг. 1,а все п цепей 7 и 8 услов но показаны в виде одной цепи). Прием информации в регистр 2 (т.е передача содержимого cyNwiaTopa 1 в регистр 2) происходит при подаче так трв.ых .сигналов .ТС на управляющий так тов.ый вход 9 регистров 2., Из фиг. 1 видно, что после каждого тактового сигнала содержимое сумматора 1 и регистра 2 увеличивается на единицу. Число,-образующееся в суйматоре 1, является суммой числа, стоящего в регистре 2, и единицы, по даваемой в Младший разряд сумматора. . Выходами счетчика служат выходы 3 регистра 2.(впрочем можно использовать и выходы 7 сумматора 1). Изображенный на фиг. 2 один из во можных счетчиков, воплощающих предлагаемый способ, помимо сумматора 1 и регистра 2 (таких же, как в известно счетчике на фиг. .1) содержит в й.з h разрядов двухполюснйй тумблер 10, инвертор 11 и двуквходовые ;;элементы 12, 13 и 14 (на фиг.2 ;показан только один из п разрядов., счетчика) .. Тумблер 10 имеет три положения, которые обозначим через , Н Положения предназначены для фиксации данного рязряда счетчика в состоянии единицы и нуля соответственно, а при установ ке тумблера- 10 в положение (нейтраль) данный разряд счетчика ос тается в работе, т.е. работает в режиме счета. , Если обозначить сигналы на выходах 3 регистра 2 и на выходах 7 сумматора 1 через Р и S соотвётственно, то нетрудно составить таблицу 1 со стряний цепей схемы, показанной на фиг. 2 (состоянию цепи соответ ствует положительное напряжение, а состоянию О - напряжение, близкое потенциалу земли). ПРясним несколько подробнее табл. 1. Вначале составим таблицу работы двухвходОвых элементов И-НЕ 12, 13 и 14 (см. табл. 2). Пусть тумблер 10 рассматриваемого разряда счетчика установлен в положение Ч (см, фиг. 2). При этом на левые входы элементов 12, 13 и 14 подается потенциал земли (логический нуль),. Следовательно, (см. табл. 2) на выходах этих элементов независимо От состояния их вторых входов образуется сигнал единицы, что и отражено в табл. 1. На вход инвертора 11 подан выходнрй сигнал Р с выхода 3 регистра 2. Следовательно, на выходе инвертора 11 образован инверсный сигнал - F (при любом положении тумблера 10) . Это также отражено втабл. 1. , Пусть теперь тумблер 10 установлен в нейтральное положение этом на левые входы элементов 12, 13 и 14 подан сигнал j (положительное напряжение +ЗВ). Следовательно, на выходе элемента 14 (т..е. на входе 4 сумматора 1) образрван сигнал Р (инверсия сигнала Р), на выходе элемента 12 - сигнал S (инверсия сигнала S) , .поданного на правый вход элегиента 12) и на выходе элемента 13 (т.е. на входе 8 регистра 2) - сигнал S (инверсия сигнала S, поданного на правый вход элемента 13 с выхода элемента 12). Все это также отражено в табл. 1.. Наконец, при установке тумблера 10 в положение О, на левые входы элементов 12 и 14 подан.потенциал земли, а.на левый вход элемента 13 - положительное напряжение +ЗВ (сигнал логической единицы) . Поэтому на выходах элементов 12 и 14 образуются сигналы единицы, а на выходе элемента 13 - сигнал нуля (так как на оба входа элемента 13 поДаны сигналы единицы). При помощи табл. 1 легко установить, что,если все тумблеры 10 установлены .в нейтральном положении Н , то работа счетчика, показанного на фиг. 2, полностью совпадает с работой счетчика, построенного по известному способу и показанного на фиг. 1 (это совпадение объясняется тем, что, как видно из табл. 1, при нейтральном прложений тумблера .10 на входы 4 сумматора 1 также, как и в счетчике, построенном по известному способу, подается состояние Р рёгистра 2, а на входы 8 регистра 2 - состояние S сумматора 1).. Если теперь один из тумблеров 10. (например, тумблер 10 второго разряда (второй справа) установлен в положение , то, пользуясь схемрй фиг. 2 и табл. 1, нетрудно составить . табл. 3 работы счетчика для случая n s. 4. Зафиксированные состояния в табл. 3 для удобства взяты в квад ратные скобки. Из табл. 3 видно, что в регистре (а следовательно, и в счетчике, так как выходы 3 регистра 2 являются выходами счетчика) вр всех разрядах, кроме зафиксированного, сохраняется режим счета, т.е. счетчик продолжает работать, игнорируя зафиксирован ный разряд. Аналогичным образом можно получить табл. 4, иллюстрирующую работу счетчика, показанного на фиг, 2, при фиксации тумблера 10 второго разряда в положение О. Из табл. 4 видно, что в регистре 2 (т.е. на выходах 3 .счетчика) справа и слева от зафиксированного (в состоянии нуля) разряда сохраняется режим счета (также, как и в табл. 3), что и является целью данного изобретения. .Легко показать, что при фиксации при помощи тумблеров 10 не одного, а любого количества разрядов счетчика в любых состояниях ( О или ) в оставшихся разрядах сохраняется ре жим счета. При фиксации всех n тумблеров 10 (в состояниях О или ), на выходах счетчика устанавливается постоянный код, определяемый состояния ми тумблеров, . На фиг. 3 представлен еще один вариант счетчика, построенного в соответствии с предлагаемым способом. В табл. 5 показаны состояния цепей этого счетчика. В данном варианте счетчика, показанном, на фиг. 3, также как и в предыдущем варианте (см. фиг. 2), на выходах счетчика (на выходах элементов 14) во всех незафиксированных разрядах сохраняется режим счета, в котором зафиксированные (в состоянии нуля или единицы) разряды не участвуют . На фиг. 4 показан третий вариант рчетчика, воплощающего предпагаекьай Ъпособ. В табл. 6 показаны состояния цепей этого счётчика. .. . :Из табл. 6 и из фиг. 4 видно, что и в данном варианте счетчика, показанном на фиг. 4, также, как и в пре дыдущих вариантах (см. фиг. 2 и 3 ), на выходах счетчика (на выходах элементов 13) во всех незафиксированных разрядах сохраняется режим счета, в котором зафиксированные разряды не участвуют. . На фиг. 5,б-к показаны упрощенные схемы некоторых возможных вариантов построения счетчиков, воплощающих предлагаемый способ (на фиг. 5,а - упрощенная схема известного счетчика показанного на фиг. 1; на фиг. 5,б,в и г - упрощенные схемы счетчиков, по строенных в соответствии с предлагаемым способом и показанных на фиг.2, 3 и 4 соответственно). Кружками на фиг. 5,б-к обозначены комбинационные элементы. На выходах комбина11и нных элементов указаны значения сигналов, вырабатываемых этими элементам. При этом в1ерхнее, среднее , и нижнее сигнала соответствует верхнему (), среднему(Н) и нижнему ( О ) положениям тумблера данного разряда. В некоторых местах фиг. 5 даны двойные обозначения, сигналов (перед скобками и в CKoeKak). Это фактически одни и те же обозначения. Например, на фиг. 5,6 выходные сигналы регистра 2 можно обозначать, как было принято, через Р, а можно обозначать и через 1/S/0, так к:ак состояййё разряда регистра 2 при нахождении тумблера 10 в положении , И и О соответственно равны 1, S и О, что видно из состояний цепи 8 (входы регистра 2) в табл. 1. , Из фиг. 5,б-к и из изложенного видно, что общим для всех счетчиков, построенных в соответствии с предлоясенным способом, является то, что на входы суьшатора во всёх зафикси-: рованных разрядах подаются постоянные сигналы ёданицы (независимо от того, в каком состоянии фиксируется данный разряд - в состоянии цуля или в состояний единицы). На фиг. 5,б,д, ж-к это видно непосредственно и& обозначений сигналов на входе 4 сумматора 1, а на фиг. 5,в,г,е - из обозначений сигналов нА входе 8 регистра 2 (в этих вариантах между выходом 3 регистра 2 и входом 4 сумматс ра 1 нет комбинационных схем и, следовательно, сигналы с входов 8 регистра 2 передаются на входы 4 суммат(эра 1 без изменений) . Отмеченный отличительный признак (подача постоянных сигналов единицы на входы сумматора 1 во всех зафиксированных разрядах счетчика) характеризует отличие предложе;Нного cnocGба от известного. Предложенный способ особенно удобен для выявления причин неустойчивых, редко- повторяющихся сбоев в запоминающих (ЗУ), арифметических и других дискретных устройствах. Бла- . годаря фиксации .ненужных разрядов в состоянии нуля Или единицы повторение аварийной ситуации (например, повторение, такой последовательности прихода адресов в ЗУ, при которой появляется сбой),может быть сделано достаточно частым, что в свою очередь повысит частоту данного сбоя и, следовательно, облегчит выявление (например, при помощи осциллографа, , по.цключаемого к различным точкам контролируемого устройства) причин сбоев. Вхо- дов 8 OOHU OlClJO Olfljl lOfljl Регист- pa 2 .,, . (выхо- .. ДЫ 3) DOOO OOnil OKlJl Bxo- . . .. .. . ДОВ 4 OlElJO СуммаToija 1 (Bbixo-. , - ДЫ 7) OOil 0100 OHl 1000 1011 KtO . . , ДОВ 8 OOtOJl Регистра :2.- . (выхоДЫ 3) 0000 OOtOJl Входов 4 OOtlJl 01(1)1 Сумматора 1 (выхоjM 7) 0011 0100 .0111 1000

Таблица 1

a 4

Таблиц - . lltljO lltlJO OOflJO . 1100 1111 0000 0011 0100 ЮГОЛ 11( 11 0 1 00 0 0 00 0 1 )0 : : lOfOJl lltOJO lltlJO . 1011 1100 1111 0000 0100

Формула изобретения

Способ контроля дискретных устройств при помощи счетчика, содержащего параллельный регистр и параллельный сумматор/ в младший разряд которого подают сигнал единицы, отличающийся тем, что с целью расширения функциональных возможностей, на входы параллельного сумматора, соответствующие тем разрядам счетчика, которые требуется устаноТаблица

-,:. -,; -i .j-ii .1. ;

ВИТЬ в фиксированное состояние (нуля или единицы), подают постоянные сигналы единицы,

. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1. Ричарде Р.К. Арифметические операции на ЦВМ, М., Ин. Лит-ра, 1957, с. 212-215.

2, Каталог. Dietrich R., Erdman: TTL integrated С iron its :Coun terms and Registers i Texas instruments, Deutschland, GMBH, 1972 (прототип).

:o

y .

fjl

(put. If