Устройство для диагностирования цифровых систем Советский патент 1982 года по МПК G06F11/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ

.1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для определения технического состояния сложных цифровых систе.м, например устройств телемеханики.

Известно устройство для функционального контроля, содержащее тактовый генератор, блок времени, блок управления, блок хранения результатов контроля, регистр, блок сравнения и блок синхронизации 1.

Недостатком этого устройства являются большие временные затраты в случае контроля сложных систем.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для испытания логических блоков, содержащее генератор тестов, состоящий из генератора случайных кодов, дешифратора и сумматора, генератор тактов блок управления, эталонный и проверяемый логические блоки, коммутатор и блок сравнения 2.

Недостатком указанного устройства является низкая эффективность идентификации отказов в сложных цифровых системах за счет больших потерь времени при идентификации отказов с глубиной до наименьшего съемного узла.

Цель изобретения - у.меньшение времени идентификации отказов с глубиной до наименьшего съемного узла.

Поставленная цель достигается тем, что 5 в устррйство, содержащее блок управления блок сравнения, память тестовых наборов, группа выходов которой соединена с первой группой входов коммутатора, соединенного двусторонней связью с диагностируемой ,- системой, группа выходов коммутатора соединена с первой группой информационных входов блока сравнения, разрешающий вход которого соединен с выходом «Конец набора памяти тестовых наборов, введены дешифратор номера контрольной точки, блок 15 памяти эталонных реакций и группа элементов ИЛИ, а блок управления содержит группу распределителей импульсов по числу уровней иерархии диагностируемой системы, причем группа выходов блока памяти эталонных реакций соединена со второй группой информационных входов блока сравнения, группа управляющих входов которого и группа управляющих входов блока памяти эталонных реакций, коммутатора и памяти тестовых наборов соединены с группой выходов, дешифратора номера контрольной точки, группа входов которого соединена с соответствующими выходами распределителей импульсов группы блока управления, группа выходов «Совпал блока сравнения соединена с первыми входами соответствующих распределителей импульсов группы, кроме первого, блока управления, группа выходов «Не совпал блока сравнения через элементы ИЛИ группы соединена с группой входов первого распределителя импульсов группы, выход одного из элементов ИЛИ группы соединен также со вторыми входами остальных распределителей импульсов группы, третьи входы которых соединены с группой выходов «Не совпал блока сравнения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2- S - варианты конструкции распределителей импульсов группы блока управления.

Устройство содержит блок 1 управления, память 2 тестовых наборов, коммутатор 3, блок 4 сравнения, диагностируемую систему 5, дешифратор 6 номера контрольной точки, блок 7 памяти эталонных реакций, блок 8 индикации и группу элементов ИЛИ 9.

Блок 1 управления содержит группу распределителей: распределитель 10 уровней диагностируемой системы, распределитель И уровней подсистем, распределитель 12 уровней устройств и распределитель 13 уровней функциональных узлов.

Каждый и распределителей (фиг. 2-5) содержит триггеры 14 и 15, элементы ИЛИ 16 и 17 и элементы И 18-20. Кроме того, распределитель 12 (фиг. 4) содержит триггер 21, распределитель 13 (фиг. 5) - элемент ИЛИ 22 и групЛу триггеров 23.

Управляющий вход блока 4 сравнения соединен с выходом «Конец набора памяти тестовых наборов, выходы которого через коммутатор 3 подключены ко входам блока 4 сравнения. Выходы дешифратора 6 номера контрольной точки соединены с управляющими входами блока 7, блока 4 сравнения, памяти 2 и коммутатора 3, другие входы и выходы которого соединены с соответствующими входами и выходами диагностируемой системы 5. Выходы распределителя 10, являющиеся первой группой выходов блока 1 управления, соединены с управляющими входами дешифратора 6. Выходы распределителя 11, распределителей 12 и 13, являющиеся последующими группами выходов блока 1 управления, соединены с соответствующими группами входов дешифратора 6. Группы выходов несовпадения блока 4 сравнения соединены с соответствующими группами входов элементов ИЛИ 9, выходы которых соединены со входами распределителя 10, являющимися первой группой входов блока I управления, причем последний выход элементов ИЛИ 9 соединен также с установочными входами распределителя И и распределителей 12 и 13. Выходы блока 7

соединены с второй группой входов блока 4, группы выходов совпадения и несовпадения которого соединены со второй и последующими группами входов блока 1, являющимися соответствующими входами распределителя 11 и распределителей 12 и 13. Последняя группа выходов несовпадения блока 4 сравнения соединена со входами блока 8 индикации.

Распределители 10 и 11 (фиг. 2 и 3) построены таким образом, что на первом выходе их появляется сигнал при появлении на входе устройства сигнала «Пуск. Этот сигнал не исчезает на выходе до тех пор, пока на первом выходе распределителя не появится сигнал. В этом случае сигнал с первого выхода снимается и появляется на втором выходе. С этого выхода сигнал снимается тогда, когда на втором входе распределителя появится сигнал и т. п.

Распределители 12 и 13 (фиг. 4 и 5) отличаются от распределителей 10 и 11 тем, что их входы и выходы объединены в группы, причем выбор группы выходов зависит от появления сигнала на соответствующем управляющем входе распределителя в соответствующей группе входов, а выбор выхода в группе выходов зависит от появления сигналов на соответствующих рабочих входах в группе входов распределителя.

Из памяти 2 считываются различные наборы тестовых комбинаций в зависимости от сигнала, поступающего на ее управляющий вход. После выдачи последне.й тестовой комбинации из набора на выходе памяти 2 появляется сигнал «Конец набора.

Коммутатор 3 предназначен для коммутации наборов тестовых комбинаций в зависимости от. сигналов на управляющих входах, на определенные входы системы 5 и коммутаций ответных реакций системы 5 на входы блока 4 сравнения.

Блок 4 сравнения выполнен по обычной схеме с управляющими выходами. Результаты сравнения коммутируются на определенные выходы в зависимости от сигналов, поступающих на управляющие входы блока 4.

Дешифратор 6 номера контрольной точки выполнен на элементах И и служит для выдачи управляющих сигналов при выборе для контроля определенного конструктивно законченного узла диагностируемой системы 5.

Блок 7 предназначен для хранения наборов эталонных реакций на каждый набор тестовых комбинаций. Выбор определенного набора эталонных реакций на соответствующий ему набор тестовых комбинаций для выдачи на блок 4 сравнения осуществляется с помощью сигналов, поступающих на управляющие входы блока 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Диагностирование сложных систем обычно ведется с глубиной до минимального конструктивно законченного съемного узла. Для этого предлагается сложную диагностируемую систему в зависимости от ее структурной организации и требуемой глубины диагностирования условно разделять на множества {Н} {h|, h ..., ЬЛ {Ц il - 2 1.,JP |pi, р,. , P(J)H т. п. соподчиненных (|п} D{Ц 3Ipl) конструктивно законченных элементов. Из множества ft тестовых комбинаций формируют подмножества (t ,|t2l , ц| и т. д. тестовых комбинаций. Причем каждое из подмножеств тестовых комбинаций предназначено для диагностирования соответствующего конструктивного элемента Н|, |Ц, Pj и т. д. При этом на основе , предназначенного для диагностирования Ш|, определяют отказавший , на основе |t2i, предназначенного для диагностирования }L, в отказавшем h определяют неисправный , а с помош.ью {tj, предназначенного для диагностирования {Р , в отказавшем Е определяют неисправный Pje|Pj и т. д., прекращая диагностирование в зависимости от требования по глубине диагностирования. Рассмотрим работу устройства на примере диагностирования сложной системы, которую можно условно разделить на функционально законченные элементы - подсистемы, устройства и функциональные узлы, которым соответствуют структурные элементы, например стойки, блоки, кассеты. Пусть сложная система содержит В подсистем, каждая из которых содержит С устройств, а каждое устройство содержит D функциональных узлов. Тогда предлагаемое устройство будет осуществлять поиск отказавшего функционального узла по следующему алгоритму, построенному по иерархическому принципу. Сначала диагностируется система на уровне подсистем с глубиной до подсистемы. В случае обнаружения отказа в какой-либо подсистеме диагностируется отказавшая подсистема на уровне устройств с глубиной до устройства. При обнаружении отказа в одном из устройств диагностируется отказавшее устройство на уровне функциональных узлов с глубиной -до функционального узла. Указанный алгоритм диагностирования систем по иерархическому принципу реализован в предлагаемом устройстве следующим образом. Устройство может быть выполнено в виде встроенной системы и работать в одном из двух режимов - в режиме диагностирования системы по каждому включению системы и в режиме профилактики, когда диагностирование ведется в моменты времени, определяемые инструкцией по эксплуатации. В обоих режимах диагностирование системы начинается с поступления на вход блока 1 управления сигнала «Пуск. Этот сигнал поступает на вход распределителя 10, на первом выходе которого появляется сигнал, определяющий уровень диагностирования системы - уровень подсистем. Кроме того, по сигналу «Пуск на первом выходе распределителя 11 появляется сигнал, выбирающий в качестве объекта диагностирования первую подсистему. Эти сигналы поступают на входы дещифратора 6, который дешифрирует это сочетание сигналов. В результате на выходе дешифратора 6 появляется сигнал, определяющий объект диагностирования в- данный момент - первую подсистему. Этот сигнал поступает на соответствующие управляющие входы па.мяти 2, коммутатора 3, блока 4 сравнения и блока 7. По этому управляющему сигналу с памяти 2 начинает выдаваться набор тестовых комбинаций, необходимых для проверки первой подсистемы диагностируемой системы 5. Эти тестовые ко.мбинации поступают на входы коммутатора 3, который коммутирует тестовые комбинации на входы первой подсистемы. Результато.м воздействия тестовых комбинаций на первую иодсистему будет появление на ее выходах определенных сигналов, которые коммутируются коммутатором 3 на входы блока 4 сравнен.чя. Последовательность эталонных снгна.шв. характеризующих реакцию исправной первой подсистемы на тестовые комбинации, записана в блоке 7. Эти сигналы синхронно с сигналами, поступающими с выхода первой подсистемы через коммутатор 3, поступают на другие входы блока 4, где сравниваются. После выдачи последней тестовой ко.мбинации из набора на выходе памяти 2 появляется сигнал «Конец набора. Этот сигнал поступает на первый управляющий вход блока 4. Блок 4 по сигналу «Конец набора может выдать результат сравнения в виде двух сигналов - «Совпал или «Не совпал, вырабатываемых соответственно в случае правильной или неправильной работы первой подсистемы. Сигнал «Совпал поступает на второй вход распределителя 11, на первом выходе которого снимается сигнал и появляется на втором выходе. При этом на первом выходе распределителя 10 сигнал остается без изменения. В этом случае на втором выходе дешифратора 6 появится сигнал, определяющий следующий объект диагностирования - вторую подсистему. Диагностирование второй подсистемы ведется аналогично диагностированию первой подсистемы. При исправной второй подсистеме устройство переходит в режим проверки третьей подсистемы и т. д. Если все подсистемы в диагностируемой системе 5 исправны, на выходе распределителя 11 появляется сигнал «Норма.

Появление на выходе блока 4 сравнения сигнала «Не совпал свидетельствует о том, что отказала одна из подсистем. Например, сигнал «Не совпал свидетельствует о том, что отказала первая подсистема. В этом случае устройство переходит в режим диагностирования первой подсистемы на уровне устройств. Происходит это следующим образом. Сигнал «Не совпал поступает на вход элементов ИЛИ 9 группы и проходит на ее выход. С выхода группы элементов ИЛИ 9 этот сигнал поступает на второй .вход распределителя 10, на первом выходе которого сигнал снимается и пояэляется на втором выходе. Кроме того, сигнал «Не совпал поступает на первый вход иервой группы входов распределителя 12, в результате чего на его первом выходе в первой группе выходов появляется сигнал. Сигналы с выходов распределителя 10, свидетельствующего, что устройство перещло в режим диагностирования диагностируемой системы 5 на уровне устройств, распределителя 11 свидетельствующего, что отказ зафиксирован в первой подсистеме, распределителя 12, свидетельствующего, что устройство должно перейти в режим диагностирования первого устройства в первой подсистеме, поступают на входы дещифратора 6, который дещифрирует эту входную комбинацию сигналов и на его соответствующем выходе появится сигнал, определяющий следующий объект диагностирования - первое устройство в первой отказавшей подсистеме. Этот сигнал поступает на соответствующие управляющие входы памяти 2, коммутатора 3, блока 4 сравнения и блока 7. По этому управляющему сигналу из памяти 2 начинает считываться набор тестовых комбинаций, необходимых для проверки первого устройства первой подсистемы, которые коммутатором 3 направляются на входы первого устройства первой подсистемы диагностируемой системы 5. Сравнение и анализ ответных реакций на тестовые воздействия первого устройства происходят аналогично сравнению и анализу ответных реакций при диагностировании подсистем. Результатом анализа ответных реакций в этом случае могут быть два сигнала - «Совпал или «Не совпал. В случае появления сигнала «Совпал этот сигнал. поступает на первый рабочий вход в первой группе входов распределителя 12. По этому сигналу на первом выходе в первой группе выходов распределителя 12 снимется сигнал и появится на втором выходе в этой же группе. При этом состояние распределителей 10 и 11 не изменится. Дешифратор 6 дешифрирует измененное сочетание сигналов на выходах распределителей 10-12 и на его выходе появится сигнал, определяющий очередной новый объект диагностирования - второе устройство первой подсистемы. Диагностирование второго устройства происходит аналогично диагностированию первого

устройства. Диагностирование устройств

первой подсистемы по описанному выще алгоритму происходит до тех пор, пока не появится сигнал «Не совпал.

Следует отметить, что при появлении

сигнала «Не совпал или последующих подсистем их диагностирование на уровне устройств обеспечивается за счет того, что на выходах распределителя 12 сигналы появляются во второй группе выходов или в

последующих группах выходов.

Появление на выходе блока 4 сравнения сигнала, например «Не совпал при диагностировании первой подсистемы, свидетельствует о том, что в первой подсистеме отказало

первое устройство. Следовательно, область местонахождения предполагаемого отказа сузилась и поэтому необходимо вести диагностирование первого устройства первой подсистемы на уровне функциональных узлов - наименьщих съемных структурных

единиц. Осуществляется это следующим образом. Сигнал «Не совпал с выхода блока 4 сравнения поступает на входы элементов ИЛИ 9 группы, с выхода которых поступает на третий вход распределителя 10.

По этому сигналу на втором выходе распределителя 10 сигнал снимается и появляется на третьем выходе. Кроме того, сигнал «Не совпал поступает на управляющий вход первой группы входов распределителя 13, на первом выходе первой группы выходов

которого появится сигнал. Сочетание сигналов на входах дешифратора 6 с третьего выхода распределителя 10, свидетельствующего, что диагностирование ведется на уровне функциональных узлов; с первого выхода распределителя 11, свидетельствующего,

что предполагаемый отказ локализован в первой подсистеме; с первого выхода первой группы выходов распределителя 12, свидетельствующего, что предполагаемь{й отказ локализован в первом устройстве первой

подсистемы; с первого выхода первой группы распределителя 13, свидетельствующего, что устройство перешло в режим диагностирования первого функционального узла, расположенного в первом устройстве, приводит к появлению на его соответствующем выходе

сигнала, выбирающего в качестве очередното объекта диагностирования первый функциональный узел первого устройства первой подсистемы. Этот сигнал поступает на соответствующие управляющие входы памяти 2,

коммутатора 3, блока 4 сравнения и блока 7, которые организуют диагностирование указанного выше первого функционального узла по алгоритму, описанному для случая диагностирования подсистем и устройств. Как и в случае диагностирования подсистем и

устройств в процессе диагностирования функциональных узлов на выходе блока 4 сравнения могут появляться сигналы «Совпал или «Не совпал. В случае появления сигнала, например, «Совпал, этот сигнал поступает на первый рабочий вход первой группы входов распределителя 13. По этому сигналу на его первом выходе в первой группе выходов сигнал снимается и появляется на втором выходе этой же группы выходов. Измененное сочетание сигналов с выходов распределителей 10-13 поступает на входы дешифратора 6, на выходе которого появляется сигнал, выбирающий в качестве очередного объекта диагностирования второй функциональный узел и т. д. Сигнал «Совпал появляется при диагностировании функциональных узлов первого устройства первой подсистемы до тех пор, пока не будет обнаружен отказавший функциональный узел. В этом случае на соответствующем выходе блока 4 появится сигнал «Не совпал, поступающий на вход блока 8 индикации для отсветки номера отказавшего функционального узла, с указанием конкретного устройства и подсистемы, в которой отказавший функциональный узел находится. Такая индикация обеспечивается за счет того, что на управляющий вход, блока 4 с выхода дешифратора 6 поступает информация о том, какой функциональный узел какого устройства какой подсистемы диагностируется в данный момент времени. Поэтому сигналы «Совпал и «Не совпал на выходе блока 4 несут информацию о координатах отказавших конструктивно законченных съемных узлах любого ранга сложности. Кроме того, сигнал «Не совпал поступает через группу элементов ИЛИ 9 на входы распределителей 10-13 и устанавливает их в исходное состояние.

Если отказ был обнаружен не в последней подсистеме, то после устранения отказа надо повторить цикл проверки диагностируемой системы 5 до получения сигнала «Норма. Для этого необходимо на вход блока 1 опять подать сигнал «Пуск. По этому сигналу предлагаемое устройство опять проведет полный цикл диагностирования системы 5. При получении на выходе блока 1 сигнала «Норма диагностирование системы 5 с глубиной до функционального узла считается законченным.

Следует отметить, что работа устройства для диагностирования цифровых систем рассматривалась для системы 5, условно разделенной на подсистемы, устройства и функциональные узлы. Однако такое деление чисто условно. Диагностируемую систему в зависимости от структурной реализации и требований по глубине диагностирования можно разделить на большее или меньшее количество уровней диагностирования. Тогда в устройстве соответственно усложняются или упрощаются входящие в него блоки.

Кроме того, последовательность диагностирования подсистем на уровне подсистем.

входящих в подсистему устройства на уровне устройств и входящих в устройство функциональных узлов на уровне функциональных узлов может выбираться не только в порядке возрастания их номеров, а по любому методу наиболее приемлемому в каждом конкретном случае (например, используя методы половинного разбиения, времявероятность, минимакса стоимости и др.). В этом случае изменится только последовательность появления сигналов на выходах

распределит.елей.

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого устройства заключается в существенном уменьшении времени идентификации отказов с глубиной до наименьшего съемного узла в сложных системах, и значительно повышает эффективность использования устройств для диагностирования цифровых систем.

Формула изобретения

Устройство для диагностирования цифровых систем, содержащее блок управления, блок сравнения, память тестовых наборов, группа выходов которой соединена с первой группой входов коммутатора, соединенного двусторонней связью с диагностируемой системой, группа выходов ком.мутатора соединена с первой группой информационных

0 входов блока сравнения, разрешающий вход которого соединен с выходом «Конец набора памяти тестовых наборов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения вре.мени идентификации отказов с глубиной до наименьшего съемного узла, в него введены дешифратор номера контрольной точки, блок памяти эталонных реакций и группа элементов ИЛИ, а блок управления содержит группу распределителей импульсов по числу уровней иерархии диагностируемой системы, причем группа выходов блока памяти эталонных реакций соединена со второй группой информационных входов блока сравнения, группа управляющих входов которого и группа управляющих входов блока памяти эталонных реакций, коммутатора и памяти

5 тестовых наборов соединены с группой выходов дешифратора номера контрольной точки, группа входов которого соединена с соответствующими выходами распределителей импульсов группы блока управления, группа выходов «Совпал блока сравнения соединена с первыми входами соответствующих распределителей импульсов группы, кроме первого, блока управления, группа выходов «Не совпал блока сравнения через элементы ИЛИ группы соединена с группой

входов первого распределителя импульсов группы, выход одного из элементов ИЛИ группы соединен также со вторыми входами остальных распределителей импульсов груп11

пы, третьи входы которых соединены с группой выходов «Не совпал блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

12

№ 551573, кл. G 01 Р 31/02, 1977 (прототип).

1

Nj

J1JiLJil

ГО

&

Си