Устройство для контроля согласован-НОгО ABTOMATA Советский патент 1981 года по МПК G05B23/02 

Изобретение относится к вычислительной технике и дискретной автоматике и предназначено для обнаружения и локализации неисправностей в согласованных автсялатах, работаюцих от источника синхронных сигналов . Согласованный автомат представляет собой такое устройство, которое функционирует в соответствии с принципом,, запрос-ответ и имеет, помимо информационных входов и выходов, вход сигнала запроса и выход сигнала ответа. На каждое изменение входного сигнала запрос автомат, после завершения в нем переходных процессов, отвечает изменением сигнала ответ . Если на вход сигнала запроса подать последовательность синхрон ных сигналов, то сигнал ответу может быть эффе1.1ИВНО использован в целях Контроля исправности такого автомата. Однако схемы устройств контроля согласованных автоматов, работакишх от источника синхросигналов, неизвестны. Известно устройство для контроля синхронных и асинхронных схем вычислительной техники и дискретной автоматики, предназначенное дня оперативного обнаружения и локализации (с точностью до функционального блока) неисправностей в контролируемых схемах или автоматг1Х, в рабочем режиме l. Известно устройство для контроля автоматов, построенное из функциональных блоков, состоящее из схем обнаружения неисправностей в блоках, каждая из содержит контролирующий автомат к блок сравнения. Входы блока сравнения соединяют с выходами контролирующего автомата и с выходами или входами контролируемого блока, в зависимости от того, по какому принципу построен контролирующий автомат. Выход блока сравнения обычно стробируют синхросигналом опроса и соединяют со входом триггера фикса1ши неисправности, выход которого подключают к шине сигнала индикации неиспрЕшности блока. Наибольшая эффективность контроля (в смысле обнефужения возможных неисправностей) достигается, если контролирующий автомат схемы обнаружения неисправностей является дубликатом контролируемого блока. Дублирование блока Приводит к слишком большому расходу оборудования и к

ухудшению надежности контролируемых схем, поэтому оно не нашло широкого применения.

Сложность контролируквдих автоматов обычно уменьшают либо за счет использования специфики контролируемых блоков, либо за счет введения избыточности в последние (например, для формирования контрольных символов при организации контроля по модулю) 2j.

Однако снижению сложности контролирующих автоматов (по сравнению с дублированием) приводит к уменьшению доли обнаруживаемых неисправностей, T.g. к снижению эффективности контроля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля произвольного автомата, построенного из функциональных блоков, которое содержит триггер фиксации неисправности автомата с выходомf подключенным к шине сигнала индикации неисправности автомата, и по одной схеме обнаружения неисправности на каждый блок. Каждая схема обнаружения неисправности содержит блок сравнения, входы которого имеют соединения с входными шинами и с шиной сигнала опроса, а ее выход подключен к шине сигнала индикации неисправности соответствующего блока з.

Недостатком этого устройства является большой расход оборудования и низкая эффективность контроля.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов контроля и упрощение устройства.

Цель достигается тем, что в устройство для контроля согласованного автомата, содержащее блоки сравнения, информационные входы которых подключены к первым информационным аходам устройства, а выходы - к первым сигнальным выходг1М устройства, элемент И-2ИЛИ-НЕ и элемент 2И-ЗИЛИНЕ, подсоединенный выхрдом ко второму сигнальному выходу устройства, введены элемент И-4ИЛИ-НЕ и элемент НЕ, выход которого соединен с управлягадим выходом устройства и с первым, вторым и третьим входами элемента И-4ИЛИ-НЕ , а вход - с выходом элемента И-4ИЛИ-НЕ и с первыми входами элементов И-2ИЛИ-НЕ и 2И-ЗИЛИНЕ, вторые входы которых подключены ко второму информационному входу устройства, а третьи входы -. к четвертому и пятсяиу входам элемента И-4ИЛИ-НЕ и к синхрониэируклцему входу устройства, подсоединенного третьим информационным входом к шестому и седьмому входам элемента И-4ИЛИНЕ, а установочным входом - к четвертому и пятому входам элемента И-2ИЛИ-НЕ, шестой вход которого соединен с восьмым входом элемента И4ИЛИ-НЕ, с выходом элемента 2И-ЗИЛИНЕ и с входами опроса блоков сравнения, а выход элемента И-2ИЛИ-НЕ подключен к девятому входу элемента. И-4ИЛИ-НЕ и к четвертому, пятому и f шестому входам элемента 2И-ЗИЛИ-НЕ.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит элементы НЕ 1, И-4ИЛИ-НЕ 2, И-2ИЛИ-НЕ 3 и 2И-ЗИЛИQ НЕ 4, блоки 5 и б сравнения, синхронизирующий вход 7 устройства, второй 8 и третий 82 информационные входы устройства, установочный вход 9 устройства, управляющий выход 10 устройства (для запроса автома5 la), первые сигнальные выходы 11 и 112 устройства, первые информационные входы 12, 122, 3 и 132 Устройства и второй сигнальный выход 14 устройства, причем элементы 3 и 4 образуют триггер 15 фиксации неисправ,ностей, элементы 1 и 2 - дополнительный триггер 16, а блоки 5 и б представляют собой сумматоры по модулю 2. Устройство подключается к конт5 ролируемому автомату следующим обра зом. Выход соединяется со входом сигнала запроса автомата. Выход сигнала ответа автомата подключается ко входу 82f а выход инверсного сигнап ла ответа - ко входу 8 . Если автомат не имеет выхода инверсного сигнсша ответа, то необходимо ввести дополнительный инвертор, вход которого соединяется с выходом сигнала

с ответа, а выход - со входом 8 .

Входные шины каждого блока сравнения (на чертеже входы 12 , 12, 13 и 132) соединяются со входом Сигнала запроса и выходом сигнала ответа соответствующего функционального

0 блока контролируемого автомата. В общем случае функциональный блок может быть снабжен несколькими входами сигналов запроса и несколькими выходами сигналов ответа. Блок сравнения для такого блока должен иметь по одной паре входов сравниваемых сигналов на каждую пару сигналов запрос-ответ и может быть построен как схема свертки по модулю 2.

0 Вход 7 подключается к выходу источника синхросигналов, выход 14 ко входу индикатора неисправности автомата, а выходы 11 и ll - ко входам индикаторов неисправности соответствующих блоков. Вход 9 является входом сигнала начальной установки триггера 15 и подключается к выходу элемента, управляющего начальной установкой.

Устройство и контролируемый им

0 согласованный автомат совместно работают следующим образом.

Средством регшизацйи согласованного автомата является апериодическая схемотехника (в литературе апе5 - риодические схемы часто называют схемами, не зависящими от скорости или схемами Маллера). Известно, что работа апериодического автомата не зависит от величин задержек элементов, из которых он построен, и всег да после изменения сигнала запроса переходный процесс в исправном автомате заканчивается изменением сиг нала ответа. Выход из строя любого элемента схемы равносилен увеличению задержки этого элемента до беск нечности, что приводит к незавершению переходного процесса и исключает возможность неправильного срабатывания, автомата. Если на вход сигнала запроса апе риодического автомата поступают син росигналы, длительности каждой фазы , которых заведомо превышают нормальные длительности переходных процессов в автомате, то незавершение переходного процесса за интервал времени между двумя изменениями синхро сигнала говорит о неисправности автомата. Факт незавершения переходного процесса в автомате обнаружива ется по сигналам на входах сигнала ответа автомата и его блоков. Перед началом работы триггер 15 устанавливается в состояние О, соот ветствующее исправному автомату. В этом состоянии выход элемента 3 равен 1, а элемента 4 - О. Начальна установка триггера 15 выполняется однократно с помощью сигнала (вход 9) , а затем НУ переводится в состояние 1 и сохраняется в нем в течение всего времени работы. После начальной установки по входу 7 начинают поступать синхроси налы СИ. Пусть в некоторый момент времени триггер 16 находится в состоянии О, которому соответствуют О на выходе элемента 1 и 1 на выходе элемента 2, и инверсный сигнал ответа автомата на входе 8 равен 1 Тогда, при поступлении положительного импульса СИ, триггер 16 переключается в состояние 1 и изменение сигнала на выходе 10 из О в 1 запус кает втомат в работу. После оконча ния переходного процесса в сигнал на входе 8 становится равны 0. Затем исчезновение СИ приводит к переключению триггера 16 в состоя ние О. В ответ на появление О на выходе 10 автомат изменяет из О в 1 значение сигнала на входе 8 . Дгшее СИ снова принимает положительное значение и т.д. Если контролируемый автомат исправен, то синхросигнал каждый раз изменяет свое значение после окончания переходного процесса в контролируемом автомате. Если же в результате каких-либо причин этот пер ходный процесс затягивается, то син росигнал изменит значение рань ue, чем сигнал на входе 8 , и это изменение не вызовет переключения триггера 16. В этом случае должна быть зафиксирована неисправность ав- томата. Триггер 15 переключается из состояния О в состояние 1, соответствующее неисправному автомату, в двух случаях, если автомат не успел отработать на , и если автомат не успел отработать на . В первом случае выход элемента 2 и сигнал на входе 8 равны О, и при изменении СИ из 1 в О выход элемента 4 пере.ключается из О в 1, а затем выход элемента 3 - из 1 в О. Во втором сигнал на входе 8 и сигнал на выходе элемента 2 равны 1, и изменение СИ из О в 1 вызывает сначала переключение из 1 в О выхода элемента 3, а затем изменение выхода элемента 4 из О в 1. После перехода триггера 15 из состояния О в состояние 1 триггер 16 становится нечувствительньил к изменению сигналов на его входах 7 и 8,( и сохраняет состояние, соответствующее тому значению СИ, при котором возникла неисправность автомата. Триггер 15 может быть переведен из состояния 1 в состояние О только с помощью сигнала начальной установки . Сигнал, равный 1, на выходе элемента 4 вызывает срабатывание индикатора неисправности контролируемого автомата и опрашивает блоки сравнения. Если неисправность произошла в некотором функциональном блоке автомата, то для этого блока не совпадают значения какой-либо пары сигналов запроса и ответа. Поэтому сигнал на выходе блока сравнения, соответствующий этому блоку, станет равным 1 и вызовет срабатывание соответствующего индикатора неисправности. По оборудованию схема устройства несоизмеримо меньше устройства (3), так как в нем отсутствуют контролирующие автоматы схем обнаружения не -1справностей в блоках, составляющие основной объем контрольного оборудования, проще блоки сравнения, поскольку они имеют меньшее число входов сравниваемых сигналов, а кроме того, нет необходимости в триггерах фиксации неисправности блоков контролируемого автомата, так как состояние неисправности сохраняется самим блоком за счет останова автомата при ее возникновении. Предложенное устройство для контроля согласованных автоматов, построенных по апериодическому принципу, обнаруживает и локализует с точностью до функционального блока отказы любой кратности, типа постоянный ноль или постоянная единица на выходах элементов, из которых построен

автомат. Отказы такого типа могут возникать как при выходе из строя самих элементов/ так и при обрывах и перемыканиях шин монтажа. Отказы, связанные с увеличением задержек, например в результате старения или климатических воздействий, схема только обнаруживает. Локализация таких OTJEcasoB требует введения триггеров фиксации неисправности блоков. Известные устройства контроля могут обеспечить такую же эффективность обнаружения и локализации неисправностей, как и гфедлагаемое изобретем ние, лишь при использованиипринципа дублирования, в результате применения которого контрольное оборудование превышает оборудование контролируемых автоматов.

Формула изобретения

Устройство для контроля согласованного автомата,, содержащее блоки сравнения, информационные входы которых подключенык первым информационным входам устройства, а выходы - к первым сигнальным выходам устройства, элемент И-2ИЛИ-НЕ и элемент 2И-ЗИЛИ-НЕ, подсоединенный выходом ко второму сигнальному выходу устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов контроля и упрощения устройства, в него введены элемент И-4ИЛИ-НЕ и элемент

НЕ, выход которого соединен с управляющим выходом устройства и с первым, вторым и третьим входами элемента И-4ИЛИ-НЕ, а вход - с выходом элемента И-4ИЛИ-НЕ и с первыми входами элементов И-2ИЛИ-НЕ и 2ИЗИЛИ-НЕ , вторые входы которых подключены ко второму информационному входу устройства, а третьи входы к четвертому и пятому входам элемента И-4ИЛИ-НЕ и к синхронизирующему входу устройства, подсоединенного третьим информационным входом к шестому и седьмому входам элемента И-4ИЛИ-НЕ, а установочным входом к четвертому и пятому входгим элемента И-2ИЛИ-НЕ, шестой вход которого соединен с восьмым входом элемента И-4ИЛИ-НЕ, с выходом элемента .2И-ЗИЛИ-НЕ н с входами опроса блоков сравнения, а выход элемента

0 И-2ИЛИ-НЕ подключен к девятому входу элемента И-4ИЛИ-НЕ и к четвертому, пятому и шестому входам элемента 2И-ЗИЛИ-НЕ.

Источники информации,

с принятые во внимание при экспертизе

1.Астановский А.Г. и др. Апериодические автоматы. М., Наука, 1976, с. 15-49.

2.Селлерс Ф. Методы обнаружения ошибок в работе ЭЦВМ. М., Мир, 1972, с. 12-20.

3.Путинцев Н.Д. Аппаратный контроль управляющих цифровых вычислительных машин. М., Сов. радио, 1966, с. 362-391.

П&

И

L.

7V

11-1

13-1 1)-2

П1 12-2

н s-г

си