Устройство для контроля логических блоков

 

Изобретение относится к контролю устройств вычислительной техники. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Она достигается за счет использования методов цифровой фильтрации, для чего необходимо обеспечить вычисление отдельных значений корреляционных характеристик функций, реалиэуемьЕ на выходах контролируемых блоков. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, счетчик 5 импульсов, параллельный сумматор 10, блок 11 индикации, элемент И 2, триггеры 3, 14, элемент 4 задержки, 9 элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ , группу 8 триггеров, группу 6 элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, регистр 12, Группу 13 элементов И. I ил. S СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 11 g G 06 F 11/26

ГОсудАРстВенный нОмитет по изоыРетениям и откРытиям пРИ гкнт сссР (21) 4195347/24-24 (22} 16.02.87 (46) 30.12.88. Бюл, У 48 (72) А.Н. Сычев, И.Г. Иосунов и С.И. Силаев (53) 681 .3(088.8) (56) J.Schulz. Anwendung der MalshFunktionen zur elektronischen PunktionsprGfung digitaler Systeme

"Nachrichtentechnik Elektronik", 1976, В 12, s 454-457.

Авторское свидетельство СССР

Ф 830392, кл. G 06 F 1I/26, 1979.

„„SU„„1448346 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛОГИЧЕСКИХ БЛОКОВ (57) Изобретение относится к контролю устройств вычислительной техники.

Цель изобретения — повьппение достоверности контроля. Она достигается за счет использования методов цифровой фильтрации, для чего необходимо обеспечить вычисление отдельных эна« чений корреляционных характеристик функций, реализуемых на выходах контролируемых блоков. Устройство содержит генератор тактовых импульсов, счетчик 5 импульсов, параллельный сумматор 10, блок 11 индикации, элемент И 2, триггеры 3, 14 элемент 4 задержки, группу 9 элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, группу 8 триггеров, группу 6 элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ, регистр l 2,,группу 13 элементов И. 1 ил.

1448346

1 ) ь (х) — f . (x+)

2) f. (х) f (х+) где да1(у,х ) — значение функции Уолша .с номером Ы в точке отсчета (на аргументе) х.

В справедливости этого утверждения Можно убедиться при анализе формулы вычисления, коэФФициента Б (м):

8 (ы) = X. f. (х) wal(v,х )

1 )(3

Пусть К 1 — число аргументов х, составляющих множество Х;, для которых .

f; (х) = О, ыа1(ш,х ) = -1. Обозначим это К fX,!. X = (х f (x)=0, wa1(,х ), = -13.

Пусть соответственно

Kg f X fý X = (х f f (х) = ъуа (4) х) = )1, . K> = Х (, X> = 1х I f! (x) = О, а1(м),х) = +11, К = Х 1, Х = 1х К (х) = 1, уа1(И,х) =. +1, 1

Множества Х,, Х, Х» Х попарно 3> роятность появления сбоя f (õ) при не пересекаются, а для полностью опреде- аргументе xEХ;, i = 1,2,3,4; P., ленной Лф Х УХ ОХ ОХ4 — Х, где Х- вероятность искажения при сбое знамножество всех аргументов х. В по- чения f (х) типа -"1 О". P о — вероятследнем случае ность искажения при сбое значения

К, +К +К +К„= 2, К „+К < = К +K = 2 . ° <© f. (х) типа "О 1". Ввиду ортогональности множеств Х,, Х, Х>, Х „полуВ принятых обозначениях получим S.(ì)= .3 чим

® K<-K< Обозначим далее Р(Х;) - веР„, = р, Р(Х ) p „° Р(Х ) + р P(X ) р, Р(Х )

+ рР{Х } р P(X)+ р P (Х )-рР(Х ) = (р Р(Х) + РP(X ))" х (р Р(Х p + Р,Р, (Х ) ) . — Р(Х Д = — . Для симметричеКз, К

2и 2"

Вероятности Р(Х,,) 1-4 вычисляются как элементы гипергеометрического распределения. В результате

P(X,) - К /2, P(X,) - — „, Р(Х ) = ской модели отказов, часто встречающейся и характеризующейся соотношением P „= P, = Р, получим

24." (+ ){ + ) = 1 2 {2а- -К +К ){2 ь- 1 +К

Р 2 ™ (2 + Я (ы)) (2 - $ ° (ы)).

1 3

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля и диагностики логических схем на этапах технологического и выходного контроля методами цифровой фильтрации с вычислением отдельных значений корреляционных характеристик Функций» реализуемых логическим блоком.

Обычно контроль логической схемы осуществляется по значениям спектральных коэффициентов Я (ы), реализуемых на выходах схемы логических функции(ЛФ)К (X) Д 1,2,...„m Ïðè

J этом Вероятность возникновения необнаруживаемого отказа или сбоя равна нулю лишь для узкого класса линейных функций, в спектрах которых содержится коэффициент S (м) с абсо3 лютной величиной IS; (ы) 2 ", где и — число переменных Функций f . (х)

1 (число входов логического блок ) .

Для нелинейных ЛФ максимальные коэффициенты в спектрах всегда по модулю меньше величины 2 ", и поэтому всегда существует ненулевая вероятность

Р „, .необнаруживаемого отказа при конт роле по величинам спектральных коэффициентов. Необнаруживаемой мини" мальной ошибкой при контроле по Б;{Ы) является двукратная ошибка на аргумен тах х н х в следующих ситуациях.

I и уа1(... х) = -val(co x } и а1(ы,x) =- " а1(Р ), з I 448346

Обозначим S, = S {ы)/2 . Таким об3 разом, вероятность P „необнаруживаемой двукратной ошибки при спектральном контроле определяется выражением

P „, = P (1/4 — S,) (1)

Следовательно, P „,,= =0 при IS;I= I/2 (IS>() 1 = 2" ). Вместе с тем P „,âîçрастает пропорционально второй степе- 10 ни относительного отклонения b S

1 (1/2- S Il, характеризующего степень нелинейности ЛФ f (х). Доля ЛФ, спектры которых содержат максимальные коэффициенты, превышающие по аб- 5 ь-2 солютному значению величину 2, с ростом числа и переменных резко сокращается и стремится к нулю. Это приводит к низкой достоверности контроля логических схем устройствами, 20 использующими способ контроля по спектральным коэффициентам и построенными на базе данного устройства.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для контроля логических блоков содержит генератор 1 тактовых импульсов, элемент И 2, триг- 30 гер 3, элемент 4 задержки, счетчик

5, группу 6 элементов Неравнозначность, контролируемый логический блок 7, группу 8 триггеров, группу

9 элементов Равнозначность, параллельный суммматор 10, блок 11 индикации, регистр. задания начальных условий 12 группу 13 элементов И, триггер 14 и вход пуска 15.

Параллельный сумматор 1 0 имеет 40 ш .1 входов, При этом выход j-го, =1+ш, элемента Равнозначность группы

9 соединен с (1 -(j-1)I) входом сумматора 10. Значение 1 определяется с учетом максимального автокорреляци" 45 онного коэффициента В (r) некоторой логической функции f (x), реалиэуе1 мой в логических блоках, подвергаемых контролю .

Устройство работает следующим об- 60

;разом. .После подачи питания производится установка устройства в исходное сос» тояиие. Триггеры 3, 14, счетчик 5, триггеры группы 8 устанавливаются в нулевое состояние, в регистр 12 записывается в двоичном коде аргумент " = („ 7 ...ь,) автокорреляционного коэффициента В (C) выбранного в качестве кортролируемого параметра логического блока 7. В сумматор 10 записывается число Ъ, равное

На вход 15 пуска устройства подается импульс запуска, который устанавливает триггер 14 в единичное состояние. При этом единичный сигнал с прямого выхода триггера 14 по- дается на второй вход элемента И 2.

В этом случае тактовые импульсы, поступающие из генератора 1 на первый вход элемента И 2, проходят на счетный вход триггера. 3.

До поступления первого импульса триггер 3 и счетчик 5 находятся в нулевом состоянии. При этом единичный сигнал с инверсного выхода триггера 3 подается на первые входы элементов И группы 13, на вторые входы которых подаются сигналы, представляющие разряды ; . i = I-,n, двоичного числа ";, записанного в регистре 12. В результате на вторые входы элементов Неравнозначность группы 6 подаются сигналы i; На первые входы элементов Неравнозначность группы 6 подаются нулевые сигналы с первых выходов счетчика 5. В итоге с выходов элементов Неравнозначность группы 6 на информационные входы контролируемого логического блока 7 подается двоичное число i O0 = < .

На выходах логического блока 7 формируются значения контролируемых логических функций

f .(c), j = 1-:m

После поступления первого тактового импульса триггер 3. устанавливается в единичное состояние. При этом по переднему фронту импульса, подаваемого с прямого выхода триггера 3 на синхронизирующие входы триггеров группы 8, приводится saпись значений f (i), j 1-ш в триггере группы 8.

Через время t задержки, формируемой элементом 4 задержки, снимается единичный сигнал с вторых входов элементов И группы 13, и прекращается подача сигналов ;, i 1- и на вторые входы элементов Неравнозначность группы 6. В результате двоичное число

0 -"(00...0), характеризующее состояние счетчика 5, через элементы Не)4483 равнозначность группы 6 подается на входы логического блока 7, на выходах которого формируются значения контролируемых логических функций

f (О), j = 1.- .ш . Сигналы f (О), j

1+в поступают на вторые входы элементов Равнозначность группы 9, на первые входы которых подаются сигналы f (8 ),л= 1+ш с выходов триггеров )O групйы 8. В результате с выходов элементов Равнозначность группы 9 на информационные входы параллельного сумматора 10 поступает число

Q (1-1)

Ь(О) = Е 2 (f (О) ef)(Oei)

j=1

При поступлении второго тактово" а импульса триггер 3 переходит в нулевое состояние, и по переднему фронту единичного. импульса,. формируемого на

20 инверсном выходе триггера 3 и поступающего.на управляющий вход сумматора 10, сумматор 10 произведет сложение чисел Ь и b(0). Через время t задержки по переднему фронту этого же импульса счетчик 5 увеличит свое состояние на единицу, а на выходах элементов И группы 13 вновь сформируется число . В результате на вы-

30 ходах элементов Неравнозначность группы б окажется сформированным числом (Г@1 ), rpe 1 = (007...01) — состояние счетчика 5 после второго тактового импульса. Далее работа схемы продолжается аналогично. .После поступления (2К) — гo такто— вого импульса в счетчике 5 запишется число К, триггер 3 окажется в нулевом состоянии. В результате на информационные входы логического блока 7 с выходов элементов Неравнозначность группы 6 подается двоичная комбинация (К Ю ). На выходах контролируемого блока 7 формируется значение f (К Юь ), 1 = 1+а.

По поступлении (2К+1)-го импульса, триггер 3 перейдет в единичное состояние, в триггеры группы 8 запишутся значения f (КЮ .), 3 = 1+в, а через время t задержки на выходах элементов Неравнозначность группы 6 сформируется двоичная комбинация К, представляющая состояние счетчика 5. На выходах блока 7 появятся сигналы

46 6

f;(k), j = 1 "ш, а на выходах элементов Равнозначность группы 9 сформируются сигналы f (К) Ю f (К 9 ° )., На

J информационные входы сумматора 1 О (Т1 поступает число b(k) =,> 2

)=i .Ы,. (k) в f i (l e l )

При поступлении (2k+2)-ro тактового импульса триггер 3 перейдет в нулевое состояние, и по переднему фронту единичного импульса на инверсном выходе триггера 3 в сумматоре 10 произойдет сложение содержащегося в нем числа с числом bk.

При поступлении (2N)-го тактовои го импульса, где N = 2, в счетчике 5 окажется записанным числом (100...0). Единичный сигнал со старшего .(и+1)-го, разряда счетчика поступит на вход установки нуля триггера 14 и переведет его в нулевое состояние. В результате тактовые импульсы перестанут проходить через элемент И 2, и работа схемы закончится. Если контролируемый логиченский блок ? исправ ен, то Ь + Е Ь (k) =0

k=0 ) и состояние сумматора 10 окажется равным нулю. Результат контроля высвечивается на блоке 1) индикации.

Если в логическом блоке 7 имеется неисправность, то результат в сумматоре 10. будет отличен от нуля и по его значению, считываемому с блока 11 индикации, можно судить о характере возникшей неисправности.

Контроль логических блоков по величинам коэффициентов В . (7, ) модифициро) Ф ваннои корреляционной функции В, также

)1 как и контроль по величине спектраль- . ных коэффициентов Б > (Ы), позволяет обнаруживать однократные сбои, многократные ошибки, сбои четной кратности, приводящие к изменению значения В .(g). Минимальной необнаруживаемой ошибкой при контроле по В .(2)

1 является также двукратная ошибка, е

Определим теперь вероятность Р „необнаруживаемой двукратной ошибки при контроле по коэффициенту В (i) °

Необнаруживаемая двукратная ошибка на аргументах х, х» возникает в следующих ситуациях:

1) если f (õ) = f (х Þ7) и f (х») = Е (х» ЭС), 2) если Е) (х) = f > (x 9 i ) и f,(х ) = Е) (х З ) 1448346 8

Случай х = х Я маловероятен для функций f .(х) большой размерности и им можно пренебречь Пусть

1х I f (х)

1х /x = х

9 ) 01

К1- 1Х,t " 1Х1! Ф Х =

Е! (х

Х

I х е Х,1

К2= (Хг! Х21, 1х / f (x) = У1(х ! (х /х = х" 9<

®7) = О1

Х

2 х "f X

@л) „1) 1Хз! (xf Е!(х) = f (х х /х х СВ хэ=

X 3) Х = э к,— (х! IX х,Х4 х (Е(х) = f1(x ®i) = 1), х/х = х 9 < х .5 Xq)e

Кроме того, множества Х,,хг,Х, Х подбираются так, чтобы составляли области подпространства размерности (и-!),в и-мерном пространстве Х аргументов х. Очевидно; множества Х,, 2Б

Х,. ° ° Х, Х + попарно не пересекаются.

t I

P = р Q P(X ) + Р(Х ) $ + р, g Р(Х ) + Р(Х )jI.

«(Р, (P(X2) + Р(хэ) +р,(Р(Х ) + Р(Х )), делить условие выбора оптимального вида контроля

Р 1у Р IS;I <1Ь вЂ” 1/2I (3)

Пусть ; = t f;(x) )/2", где

I f;(х) — ранг ЛФ f; (х). У. часто

4р встречающихся на практике ЛФ 1 f 1(х)!( (2 " соответственно 2 . (1/4. Из ! определения спектральных коэффициен» тов S „(ш) следует, что S 6 i> . Следовательно, для этих функций 8 .(1т4, 45 Вместе с тем среди коэффициентов

В+(2) модифицированной корреляционной функции найдутся такие, что b..>

)1- i- = 3/4. Отсюда и из условия (3) следует несомненное преимущество бр контроля по коэффициентам модифицированной корреляционной функции для

ЛФ f;(x) ранга, меньшего величины

2 " . Для остальных ЛФ вид контроля, обеспечивающего лучшую достоверность, определяется условием (3),.

Пример. Матрицей Карно а) задана ЛФ Е;(х) х, х +(х < P хв) ч ,мхах (х гм хв). Ранг ЛФ f (õ)

= 57 4 2 "2. Ее спектр Sj и могде Р, Р„ - вероятности искажения значения ЛФ f (х) соответственно типов "0- 1" и "1 «О"", Р(Х .) — вероятность появления ! сбоя при аргументе х ех;

1,2,3,4.

Значение Р(Х ), определяемое как элемент гипергеометрического распределения, выражается соотношением

Р(Х;) Р(Х .) = К;/2", i = 1,2;3,4.

Для симметрической модели отказов

P = P = P. Следовательно, Р„, 2 в . -гв (2К,Р+2К+Р) (2КгР+ 2КьР) - 4Р 2 "(К„+К,} к(К, +К ), .Вввнду того что К +2Кэ = 2 "-(К1+ К 1 = 2 . — В;(7)/2, вводя пав-Г путно обозначение bj В (Г)/2", получим

Pв „,= =Рг(Ь вЂ” Ь ) (2)

Анализ формул (1) и (2) показы вает, что функции Р„(Ь;) и Р„,(Я!) эквивалентны.При (Ъ > - 1/2) (8 ) по в в лучим Р „,= Р „,. Нетрудно теперь опреДля полностью определенных ЛФ спра-. ведливо соотношение К „+ К2+ Kв+ К =

= 2 " . В принятых обозначениях В (i)/

/2 = К,/ К4. Вероятность Р щопределяется выражением!

О!

448346 т

1 -1

ΠΠ1 1 -1 — 1 5 6 61410

0 0 1 О -1 -3 -! 1 6 6!О 14

10 14 6 6

1 О 0 0 1 -1 -3 —.1 и

lq л з б

1 в) а) дифицированная корреляционная функция В» представлены соответственно

l матрицами б) и в) . В спектре S

xi хт

0 1 О 0 5 -1

В модифицированной корреляционной функции В целесообразно выбирать коэффициенты В (l) близкие либо к !

h нулю, либо к величине 2 . Здесь выбирается В (1001) = 14. Поэтому b

= В;(i) /2" = 14/16. Соответственно ! Б; = 5/16, 1Ъ! -1/21 = 6/16, Так как Б;1с !Ъ, с!/21, го p „, -- Р „,. 26

Следовательно, для заданной ЛФ f.(õ)

) более достоверным оказывается контроль по корреляционным коэффициентам

В . (Я), где = (1181) V (1011) v/ (0110)

Для логических блоков, реализующих множество ЛФ $ f;(x) ), j = 1+ш, в качестве контролируемых коэффициентов следует выбирать такие коэффициенты В (i) от одного аргумента

1 которые .обеспечивают минимальное значение P „, = Х. P „,(b.), В; В (7)/2 .

j=1

Использование новых элементов Равнозначность группы, элементов Неравнозначность группы, элементов И груп- 4О пы, регистра, группы триггеров выгодно отличает предлагаемое устройство для контроля логических блоков от укаэанного прототипа,. так как обеспечивается вычисление значения коэффициента модифицированной корреляционной функции для контролируемых логических функций блока. В результате будет достигнута более высокая достоверность контроля для ряда логических функций.

Формула изобретения

Устройство для контроля логических блоков, содержащее генератор тактовых импульсов, счетчик, параллельный сумматор, блок индикации, вход которого соединен с выходом парал-. лельного сумматора, о т л.и ч а юмаксж альным по абсолютной величине коэффициентом является S.(1001) = 5. и

В этом случае S = Я;(ы)/2 5/16

Я, В

l L

5. 10 6 6 шийся тем, что, с целью нонышения достоверности контроля, устройство содержит элемент И, первый и второй триггеры, элемент задержки, группу элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, группу триггеров, группу элементов

РАВНОЗНАЧНОСТЬ, регистp задания начальных условий и группу элементов И, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом второго триггера, инверсный выход которого соединен с управляющим входом параллельного сумматора и с входом элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами элементов

И группы и со счетным входом счетчика, первая группа разрядных выходов которого соединена с группой первых входов элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ группы, выходы которых являются выходами устройства для подключения к входам контролируемого логического блока, первые входы элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ группы являются входами устройства для подключения к выходам контролируемого логического блока И соединены с ининфо рмационными входами соо тв е тс твующих триггеров группы, прямые выходы которых соединены с вторыми входамп элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ группы, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами параллельного сумматора, прямой выход второго триггера соединен. с синхронизирующими входами триггеров группы, выход старшего разряда счетчика соединен с входом сброса первого триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента И, за!

448346 1г соответствующих элементов И группы, выходы которых соединены с вторыми входами соответствующих элементов НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ группы. пускающий вход устройства соединен с входом установки первого триггера, выходы регистра задания начальных условий- соединены с вторьии входами.:Составитель А. Сиротская

Техред М.Дндык Корректор И. Муска

Редактор Н. Горват

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6847/53 Tapam 704 Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S