Устройство для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах в реальном масштабе времени. Цель изобретения - повышение производительности при поиске перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах. Устройство для поиска перемежающихся неисправностей содержит дешифратор 4, мультиплексор магистралей 5, двоичный счетчик 15, блок буферной памяти этанола 16, мультиплексор адреса 24, регистр запуска 27, мультиплексор данных 26, первый триггер 17, формирователь короткого импульса 38, селектор 6, регистр управления 7, первую схему сравнения 28, вычитающий счетчик импульсов 30, первый формирователь сигнала записи 36. Новым в устройстве является наличие блока буферной памяти текущего цикла 23, второй схемы сравнения 29, регистра адреса 25, семи элементов И 8 - 14, трех элементов ИЛИ 31 - 33, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого триггеров 18 - 22, второго формирователя сигнала записи 37, второго формирователя сигнала чтения 35. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах в реальном масштабе времени.

Цель изобретения - повышение производительности при поиске перемещающихся неисправностей в микропроцессорных системах.

На чертеже представлена структурная схема устройства для поиска перемещающихся неисправностей в микропроцессорных системах.

Устройство содержит адресный вход 1, вход управления 2, информационный вход-выход 3, дешифратор 4, мультиплексор магистралей 5, селектор 6, регистр управления (селектора) 7, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы И 8-14 соответственно, двоичный счетчик 15, блок буферной памяти эталона 16, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой триггеры 17-22 соответственно, блок буферной памяти текущего цикла 23, мультиплексор адреса 24, регистр адреса 25, мультиплексор данных 26, регистр запуска 27, первую 28 и вторую 29 схемы сравнения, вычитающий счетчик импульсов 30, первый, второй и третий элементы ИЛИ 31-33 соответственно, первый 34 и второй 35 формирователи сигнала чтения, первый 36 и второй 37 формирователи сигнала записи, формирователь короткого импульса 38, первый, второй и третий информационные входы 39-41 соответственно, первый 42 и второй 43 выходы синхронизации устройства, вход начальной установки 44 устройства.

При включении питания (или при аппаратном сбросе) одиночный импульс с входа 44 начальной установки поступает на нулевые входы (R-входы) триггеров 17, 19, 21, 22 через один из входов элемента ИЛИ 32 на нулевые входы триггеров 18, 20, на обнуляющий вход двоичного счетчика 15 и устанавливает их в нулевое состояние. Триггер 17 формирует нулевой сигнал, поступающий через первый выход 42 синхронизации устройства в отлаживаемую микропроцессорную систему в виде сигнала "WAIT" (ожидать).

На первый информационный вход дешифратора 4 через адресный вход 1 устройства поступают разряды адресной шины отлаживающей ЭВМ. Через вход управления 2 устройства на второй вход дешифратора 4 поступают сигналы шины управления отлаживающей ЭВМ.

При поступлении на дешифратор 4 совокупности сигналов разрядов адреса, сигналов управления "Запись" и "Чтение" в зависимости от кода, поступившего на вход дешифратора 4, возбуждается один из выходов дешифратора 4.

Поступающий код входа дешифратора 4 может быть семи типов в соответствии с работой устройства для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах, обозначим каждый из кодов символами a, b, c, d, e, f, g. При поступлении на входы дешифратора 4 кодов а и b возбуждаются соответственно, первый и второй выходы дешифратора 4, причем первый выход дешифратора 4 соединен с первым управляющим входом мультиплексора магистралей 5 и с входом первого формирователя сигнала чтения 34, а второй выход дешифратора 4 соединен со вторым управляющим входом мультиплексора магистралей 5 и с входом второго формирователя сигнала чтения 35. При наличии кодов а и b на входах дешифратора 4 мультиплексор магистралей 5 обеспечивает коммутацию информации соответственно с информационных выходов блока буферной памяти эталона 16 и блока буферной памяти текущего цикла 23 на информационный выход 3 устройства. Код с возбуждает третий выход дешифратора 4, который соединен с входом формирователя короткого и импульса 38. Код с, запуская формирователь короткого импульса 38, переводит триггер 17 по установочному "единичному" входу (S-вход) в единичное состояние, снимая тем самым сигнал "WAIT" с первого выхода 42 синхронизации устройства для отлаживаемой микропроцессорной системы и осуществляя запуск отлаживаемой микропроцессорной системы после останова. Коды d, e, f, g возбуждают соответственно четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы дешифратора 4, которые подключены к входам разрешения соответственно регистра управления 7, регистра запуска 27, вычитающего счетчика импульсов 30 и регистра адреса 25. При наличии кодов d, e, f, g на входах дешифратора 4 последний сигналами на четвертом, пятом, шестом и седьмом своих выходах разрешает запись информации с информационного выхода 3 устройства соответственно в регистр селектора 7, в регистр запуска 27, на установочный вход вычитающего счетчика импульсов 30 и в регистр адреса 25.

Регистр управления 7 предназначен для задания режима работы селектора 6.

Под воздействием комбинации сигналов, хранящихся в регистре 7, селектор 6 пропускает только один определенный тактовый сигнал из М возможных тактовых сигналов отлаживаемой микропроцессорной системы, например "Чтение памяти" или сигнал первого цикла команды с второго информационного входа 40 устройства через первый вход элемента И 12 на счетный вход двоичного счетчика 15 (при наличии единичного сигнала с выхода элемента ИЛИ 31 на втором входе элемента И 12).

Двоичный счетчик 15 при поступлении на счетный вход тактовых импульсов из отлаживаемой микропроцессорной системы (с выхода элемента И 12) вырабатывает на своем выходе текущий адрес заполняемых ячеек памяти в блоке буферной памяти эталона 16 или в блоке буферной памяти текущего цикла 23 в режиме контроля.

Мультиплексор адреса 24 обеспечивает передачу адресного кода на адресные входы блока буферной памяти эталона 16 и блока буферной памяти текущего цикла 23 или с выхода двоичного счетчика 15 (в режиме контроля) или с выхода регистра адреса 25 (в режиме анализа).

Регистр запуска 27 хранит код информации, который поступает на первый вход первой схемы сравнения 28. При поступлении на второй вход первой схемы сравнения 28 с третьего информационного входа 41 устройства из отлаживаемой микропроцессорной системы одновременно совокупности Р сигналов запуска, равной коду информации, хранимому в регистре запуска 27, первая схема сравнения 28 вырабатывает единичный сигнал, который поступает на один из входов элемента И 9, и при наличии единичного сигнала на другом входе элемента И 9, поступающего с инверсного выхода триггера 19, пройдет на счетный вход вычитающего счетчика импульсов 30. Кодом информации с информационного выхода 3 устройства по установочному входу вычитающий счетчик 30 импульсов настраивается на подсчет определенного числа импульсов при поступлении сигнала с шестого выхода дешифратора 4 на вход разрешения вычитающего счетчика импульсов 30, задавая тем самым количество появлений совокупности Р сигналов запуска из отлаживаемой микропроцессорной системы на третьем информационном входе 41 устройства прежде, чем начнется формирование массива эталонной информации, поступающей через мультиплексор данных 26 с первого информационного входа 39 устройства из N контрольных точек отлаживаемой микропроцессорной системы, в блоке буферной памяти эталона 16, поскольку сигнал с выхода обнуления вычитающего счетчика 30 импульсов, поступая на единичный вход триггера 18, перебрасывает триггер 18 в единичное состояние, сигнал с выхода которого, поступая на первый управляющий вход мультиплексора данных 26, разрешает прохождение информации из N контрольных точек отлаживаемой микропроцессорной системы с первого информационного входа 39 устройства через мультиплексор данных 26 на информационный вход блока буферной памяти эталона 16.

На информационный вход (D-вход) триггер 19 подается логическая единица. При поступлении единичного сигнала с выхода триггера 18 на синхронизирующий вход (С-вход) триггера 19 последний устанавливается в нулевой состояние на инверсном выходе и в единичное состояние на прямом выходе. Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 19 блокирует прохождение сигналов через элемент И9 с выхода первой схемы сравнения 28 на счетный вход вычитающего счетчика импульсов 30. Одновременно единичный сигнал с прямого выхода триггера 19 разрешает прохождение сигналов через элемент И 10 с выхода первой схемы сравнения 28 на единичный вход триггера 20.

Триггер 18 фактически разрешает занесение информации с первого информационного входа 39 устройства через мультиплексор данных 26 в блок буферной памяти 16 при эталонном проходе циклической программы в отлаживаемой микропроцессорной системе.

Единичный сигнал с выхода элемента И10 (при наличии на его входах единичного сигнала с выхода первой схемы сравнения 28 и единичного сигнала с прямого выхода триггера 19 (перебрасывает триггер 20 по его единичному входу в единичное состояние.

Единичный сигнал с выхода триггера 20 разрешает прохождение информации с первого информационного входа 39 устройства через мультиплексор данных 26 в блок буферной памяти текущего цикла 23. Кроме того, единичные сигналы с выходов триггеров 18 и 20, поступая на входы элемента ИЛИ 31, возбуждают на выходе элемента ИЛИ 31 единичный сигнал, поступающий на второй вход элемента И 12, разрешая тем самым прохождение тактовых сигналов с выхода селектора 6 через первый вход элемента И 12 на его выход.

Блоки буферной памяти эталона 16 буферной памяти текущего цикла 23 обеспечивают сохранение массивов информации о состоянии контрольных точек отлаживаемой микропроцессорной системы при эталонном проходе фрагмента циклической программы и текущего прохода того же фрагмента циклической программы и выдачу этих массивов информации после фиксации сбоя в текущем цикле.

Триггеры 18 и 20 по их нулевым входам (R-входам) перебрасываются в нулевое состояние единичным сигналом с выхода элемента ИЛИ 32, единичные сигналы на вход которого поступают с входа начальной установки 44 устройства или с выхода переполнения двоичного счетчика 15.

Вторая схема сравнения 29 сравнивает коды информации, поступающие с информационного выхода блока буферной памяти эталона 16 и на информационный вход блока буферной памяти 23. При несовпадении кодов на входах второй схемы сравнения 29 последняя возбуждает на своем инверсном выходе единичный сигнал, который поступает на первый вход элемента И8, на второй вход которого поступает единичный сигнал с выхода триггера 20 при контроле текущего цикла и на третий вход элемента И8 поступают тактовые сигналы с выхода элемента И12. При наличии одновременно на выходе элемента И8 единичного сигнала несовпадения с выхода второй схемы сравнения 29, единичного сигнала с выхода триггера 20 о контроле текущего цикла и единичного тактового сигнала с выхода элемента И12 на выходе элемента И8 возбуждается единичный сигнал, который перебрасывает триггер 21 в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода триггера 21 поступает на один из входов элемента И14, другой вход которого соединен с выходом переполнения двоичного счетчика 15.

Единичный сигнал с выхода триггера 21, указывающий на возникновение сбоя, пройдет через элемент И14 на единичный вход триггера 22 только при поступлении на вход элемента И14 единичного сигнала с выхода переполнения двоичного счетчика 15, т.е. в конце текущего цикла контроля.

Единичный сигнал с выхода элемента И14 перебрасывает триггер 22 в единичное состояние на его прямом выходе и в нулевое состояние на его инверсном выходе. Единичный сигнал с прямого выхода триггера 22 поступает на синхронизирующий (тактовый) вход триггера 17 и на первый управляющий вход мультиплексора адреса 24, подается в виде маскируемого сигнала прерывания "INT" для отлаживающей ЭВМ через второй выход 43 синхронизации устройства.

При поступлении единичного сигнала на синхронизирующий вход (С-вход) триггера 17 последний устанавливается в нулевое состояние и вырабатывает сигнал "WAIT" (ожидать) для отлаживаемой микропроцессорной системы на первом выходе 42 синхронизации устройства.

Формирователь сигнала чтения 34 вырабатывает импульс заданной формы и длительности, поступающий через элемент ИЛИ 33 на вход записи блока буферной памяти эталона 16 и необходимый для чтения информации из последнего.

Формирователь сигнала чтения 35 вырабатывает импульс заданной формы и длительности, необходимый для чтения информации из блока буферной памяти текущего цикла 23.

Формирователь сигнала записи 36 вырабатывает импульс заданной формы и длительности, необходимый для записи информации в блок буферной памяти эталона 16.

Формирователь сигнала записи 37 выбрасывает импульс заданной формы и длительности, необходимый для записи информации в блок буферной памяти текущего цикла 23, и поступает через элемент ИЛИ 33, необходимый для чтения информации из блока буферной памяти эталона 16.

Регистр адреса 25 служит для хранения адреса выбираемых ячеек блоков буферной памяти эталона 16 и блока буферной памяти текущего цикла 23 в режиме анализа.

Элемент И13 пропускает на свой выход тактовые импульсы с выхода элемента И 12, поступающие на один из входов элемента И 13 только при наличии единичного сигнала с выхода триггера 20 на другом входе элемента И13. Поскольку выход элемента И 13 соединен с входом второго формирователя сигнала записи 37, то он формирует сигналы записи для блока буферной памяти текущего цикла 23 только на период текущего цикла контроля отлаживаемой микропроцессорной системы.

Триггер 19 в единичном состоянии запоминает тот факт, что формирование эталонного массива информации в блоке буферной памяти 16 произошло, т.е. единичное состояние триггера 19 сохраняется и после эталонного прохода фрагмента цикловой программы в отличие от состояния триггера 18, единичное состояние которого сохраняется только на период эталонного прохода, поскольку триггер 18 перебрасывается в исходное нулевое состояние по R-входу сигналом переполнения с двоичного счетчика 15.

Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 19 блокирует прохождение сигналов с выхода первой схемы сравнения 28 через элемент И 9 на счетный вход вычитающего счетчика импульсов 30, единичный сигнал с прямого выхода триггера 19 разрешает прохождение импульсов с выхода схемы сравнения 28 через элемент И10 на единичный вход триггера 20, единичное состояние которого сохраняется на весь период текущего цикла контроля.

При наличии единичного сигнала с выхода триггера 18 (во время эталонного прохода) на одном из входов элемента И11 последний пропускает через свой другой вход тактовые импульсы с выхода элемента И12 на вход первого формирователя сигнала записи 36.

Для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах к устройству подсоединяются отлаживающая ЭВМ и отлаживаемая микропроцессорная система следующим образом.

Адресная шина отлаживающей ЭВМ подсоединяется к адресному входу 1 устройства, шина управления - к входу управления 2 устройства, шина данных - к информационному выходу 3 устройства, линия сигнала на маскируемый запрос прерывания "INT" - к второму выходу 43 синхронизации устройства.

N контрольных точек отлаживаемой микропроцессорной системы подсоединяется к первому информационному входу 39 устройства, М линий возможных тактирующих сигналов отлаживаемой микропроцессорной системы - к второму информационному входу 40 устройства, Р линий сигналов запуска из отлаживаемой микропроцессорной системы - к третьему информационному входу 41 устройства, линия сигнала ожижания "WAIT" - к первому выходу 42 синхронизации устройства.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Эксплуатация микропроцессорных систем управления промышленного назначения характеризуется тяжелыми условиями (высокая влажность, вибрация, наличие агрессивных веществ в воздушной среде, высокая температура). Указанные факторы ведут к случайному нарушению контактных и паяных соединений, металлизации переходных отверстий, периодическому случайному нарушению паяных соединений установочных элементов на печатных проводниках, случайным микроскопическим замыканиям соседних печатных проводников и т.д.

Внешне такие нарушения ведут к случайным перемежающимся отказам всей микропроцессорной системы управления, в том числе к "зависаниям" и перезапускам без выхода на рабочую программу.

Возникает задача "отловить" момент и место сбоя в отлаживаемой (контролируемой) микропроцессорной системе. Задача облегчается тем, что всякая микропроцессорная система, отработав программу инициализации и тестовых проверок неотъемлемого оборудования, выходит на циклическую обработку рабочей программы. Причем при постоянной совокупности внешних обрабатываемых сигналов, что достигается на стенде, микропроцессорная система "крутит" фактически один и тот же цикл обработки.

Местом привязки в этом цикле обработки служит совокупность Р сигналов запуска, поступающих из отлаживаемой микропроцессорной системы и определяемых предварительно из анализа рабочей программы. Причем, чтобы пропустить обработку программы инициализации и тестовых проверок, при которых возможно появление определенного числа раз совокупности Р сигналов запуска, устройство настраивается на пропуск заданного числа раз совокупности Р сигналов запуска в отлаживаемой микропроцессорной системе прежде, чем устройство начнет формирование эталонного массива информации в блоке буферной памяти эталона 16, причем информация поступает параллельно из контрольных точек отлаживаемой микропроцессорной системы и записывается соответственно тактовым импульсам, пропускаемых селектором 6 с одной из М возможных линий тактовых сигналов в отлаживаемой микропроцессорной системе, в зависимости от глубины и точности контроля, например, тактовые сигналы обращения к памяти или начала каждого машинного цикла или выборки команды, или каждого машинного такта и т.д.

Сформированный таким образом массив эталонной информации сравнивается потактно с массивом информации, поступающим на первый информационный вход 39 устройства после каждого последующего появления совокупности Р сигналов запуска, причем одновременно формируется массив текущего цикла контроля в блоке буферной памяти текущего цикла 23.

Объем массива информации в блоках буферной памяти эталона 16 и блока буферной памяти текущего цикла 23 задается разрядностью информационного выхода двоичного счетчика 15, т.е. адресный вход блоков буферной памяти эталона 16 и блока буферной памяти текущего цикла 23 должен иметь разрядность не меньшую, чем разрядность информационного выхода двоичного счетчика 15.

При отсутствии сбоя в текущем цикле контроля устройство ожидает каждого последующего появления совокупности Р сигналов запуска из отлаживаемой микропроцессорной системы для формирования каждого последующего текущего массива информации в блоке буферной памяти текущего цикла 23.

При появлении сбоя в текущем цикле контроля устанавливается в единичное состояние триггер 21, однако формирование массива информации текущего цикла в блоке буферной памяти текущего цикла 23 продолжается вплоть до переполнения двоичного счетчика 15. Это позволяет проследить развитие аварийной ситуации в других контрольных точках с момента появления сбоя. И только при наличии единичных сигналов с выхода триггера 21 и выхода переполнения двоичного счетчика 15 на входах элемента И14 возбуждается единичный сигнал на единичном входе триггера 22, перебрасывая последний в единичное состояние на своем прямом выходе и в нулевое состояние на своем инверсном выходе. Единичный сигнал с прямого выхода триггера 22 перебросит по тактирующему входу триггера 17 последний в нулевое состояние и поступит на второй управляющий вход мультиплексора адреса 24, переключая его на передачу информации с регистра адреса 25 на адресные входы блоков буферной памяти эталона 16 и буферной памяти текущего цикла 23 и подготавливая тем самым устройство к режиму анализа. Нулевой сигнал с выхода триггера 17 поступает через первый выход синхронизации 42 устройства на линию сигнала "WAIT" отлаживаемой микропроцессорной системы и останавливает последнюю. Единичный сигнал с прямого выхода триггера 22 поступает также через второй выход синхронизации 43 устройства на линию сигнала маскируемого прерывания "INT" в отлаживаемую ЭВМ (персональный компьютер) для инициирования программы обработки режима анализа устройства.

Устройство работает следующим образом.

Отлаживающая ЭВМ в соответствии с организацией своего интерфейса подсоединяется адресной шиной к адресному входу 1 устройства, шиной управления - к входу управления 2 устройства, шиной данных - к информационному выходу 3 устройства, линией сигнала маскируемого прерывания "INT" - к второму выходу 43 синхронизации устройства.

Отлаживаемая микропроцессорная система подсоединяется своими контрольными точками к первому информационному входу 39 устройства, М линиями своих тактирующих сигналов - к второму информационному входу 40 устройства, Р линиями сигнала запуска - к третьему информационному входу 41 устройства. Первый выход 42 синхронизации устройства является линией сигнала ожидания "WAIT" для отлаживаемой микропроцессорной системы.

Работа устройства для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах начинается с того, что при включении питания или при аппаратном сбросе с входа начальной установки 44 устройства поступает одиночный импульс на нулевой вход (R-вход) триггера 17, на нулевой вход триггера 22, на нулевой вход триггера 19, на нулевой вход триггера 21 и через элемент ИЛИ 32 на нулевые входы триггеров 18 и 20, на обнуляющий вход двоичного счетчика 15 и устанавливает их в нулевое состояние.

С выхода триггера 17 нулевой сигнал поступает через первый выход синхронизации 42 устройства на линию сигнала "WAIT" отлаживаемой микропроцессорной системы.

При последующем включении питания в отлаживаемой микропроцессорной системе последняя остановится в начале первого машинного цикла обработки нулевой ячейки отлаживаемой программы, так как на первом выходе синхронизации 42 устройства присутствует сигнал "WAIT" к моменту начальной установки.

Отлаживающая ЭВМ в начале своей программы подготавливает устройство для поиска перемежающихся неисправностей в микропроцессорных системах к прогону контролируемой программы отлаживаемой микропроцессорной системы. Для этого отлаживающая ЭВМ выставляет по адресному входу 1 устройства и входу управления 2 устройства на вход дешифратора 4 код е, который возбуждает сигнал на пятом выходе дешифратора 4, разрешая занести с информационного выхода 3 устройства в регистр запуска 27 код информации, определяющий необходимую совокупность Р сигналов запуска.

Затем отлаживающая ЭВМ выставляет по адресному входу 1 устройства и входу управления 2 устройства на вход дешифратора 4 код f, который возбуждает шестой выход дешифратора 4, сигнал с выхода которого, воздействуя на вход разрешения вычитающего счетчика импульсов 30, разрешает запись двоичного кода на установочный вход вычитающего счетчика импульсов 30 с информационного выхода 3 устройства. Двоичный код равен ожидаемому количеству появлений заданной регистром запуска 27 совокупности Р сигналов запуска на третьем информационном входе 41 устройства, прежде чем начнется формирование эталонного массива информации в блоке буферной памяти эталона 16.

Затем отлаживающая ЭВМ выставляет по адресному входу 1 устройства и входу управления 2 устройства на входы дешифратора 4 код d, который возбуждает на четвертом выходе дешифратора 4 сигнал, разрешающий занести с информационного выхода 3 устройства в регистр селектора 7 код информации, определяющий режим работы селектора 6 и соответственно выбор сигнальной линии из М линий тактовых сигналов отлаживаемой микропроцессорной системы с второго информационного 40 входа устройства, задающий тем самым глубину достоверного контроля функционирования аппаратно-программных средств отлаживаемой микропроцессорной системы при прогоне рабочей программы (например, за счет формирования ячеек массивов эталонного прохода и текущего цикла контроля при каждом обращении к памяти или на каждом машинном цикле, или в каждом машинном такте).

Завершая подготовку к прогону рабочей программы, отлаживающая ЭВМ выставляет по адресному входу 1 устройства и входу управления 2 устройства на входе дешифратора 4 код с, который возбуждает третий выход дешифратора 4, воздействующий на формирователь короткого импульса 38, последний вырабатывает импульс, перебрасывающий триггер 17 по единичному входу (S-входу) в единичное состояние, снимая тем самым сигнал "WAIT" с первого выхода синхронизации 42 устройства. Кроме того, отлаживающая ЭВМ снимает маску с маскируемого запроса на прерывание "INT".

Отлаживаемая микропроцессорная система приступает к прогону контролируемой рабочей программы на рабочей поверхности.

Тактовые импульсы с выбранной селектором 6 сигнальной линии из тактовых линий отлаживаемой микропроцессорной системы (второй информационный вход 40 устройства) поступают на первый вход элемента И 12, но не проходят на его выход, так как на втором входе элемента И 12 присутствует нулевой сигнал с выхода элемента ИЛИ 31, поскольку в свою очередь на входы элемента ИЛИ 31 поступают нулевые сигналы соответственно с выходов триггеров 18 и 20.

На третий информационный вход 41 устройства поступают сигналы запуска из Р сигнальных линий запуска отлаживаемой микропроцесорной системы. При равенстве поступившей совокупности Р сигналов запуска с третьего информационного входа 41 устройства коду информации, хранящемуся в регистре запуска 27, первая схема сравнения 28 на своем выходе выбрасывает единичный сигнал, который поступает на первый вход элемента И9. Поскольку на втором входе элемента И9 присутствует единичный сигнал с инверсного выхода триггера 19, то данный единичный и каждый последующий сигнал с выхода первой схемы сравнения 28 проходит на выход элемента И9 и поступает на счетный вход вычитающего счетчика импульсов 30. Одновременно единичные сигналы с выхода первой схемы сравнения 28 поступают на первый вход элемента И10, на второй вход которого поступает нулевой сигнал с прямого выхода триггера 19. Поэтому единичные сигналы с выхода первой схемы сравнения 28 не проходят на выход элемента И10.

При достижении на счетном входе вычитающего счетчика импульсов 30 определенного количества импульсов (появления совокупности Р сигналов на третьем информационном входе 41 устройства), заданного кодом, занесенным на установочный вход вычитающего счетчика импульсов 30, последний вырабатывает единичный сигнал, который поступает на единичный прямой динамический вход (S-вход) триггера 18 и перебрасывает последний в единичное состояние.

Единичный сигнал с выхода триггера 18 поступает на первый управляющий вход мультиплексора данных 26, обеспечивая передачу информации из N контрольных точек отлаживаемой микропроцессорной системы через первый информационный вход 39 устройства на информационный вход блока буферной памяти эталона 16, поступает через первый вход элемента ИЛИ31 на второй вход элемента И12, обеспечивая прохождение тактовых импульсов с выхода селектора 6 на вход элемента И12, поступает на второй вход элемента И11, обеспечивая прохождение тактовых импульсов с выхода элемента И12 через первый вход элемента И11 на вход первого формирователя 36 сигнала записи и поступает на динамический инверсный синхронизирующий вход (С-вход) триггера 19.

Тактовые сигналы с выхода элемента И12 поступают на счетный вход двоичного счетчика 15 и через второй вход элемента И 11 (на первом входе элемента И 11 присутствует единичный сигнал с выхода триггера 18) поступают на вход первого формирователя сигнала записи 36. При этом двоичный счетчик 15 с поступлением первого и каждого последующего тактовых импульсов на свой счетный вход формирует на выходе нарастающий двоичный вход, который воздействует одновременно через мультиплексор адреса 24 на буферные входы блоков буферной памяти эталона 16 и буферной памяти текущего цикла 23.

Мультиплексор адреса 24 по своему первому управляющему входу единичным сигналом с инверсного выхода триггера 22 настраивается на передачу информации с выхода двоичного счетчика 15 на адресные входы блоков буферной памяти эталона 16 и буферной памяти текущего цикла 23.

Сигналы с выхода первого формирователя сигнала записи 36 воздействуют на вход записи блока буферной памяти эталона 16 обеспечивая потактно занесение информации из N контрольных точек отлаживаемой микропроцессорной системы с первого информационного входа 39 устройства в последовательные ячейки блока буферной памяти эталона 16.

При появлении единичного сигнала на выходе переполнения двоичного счетчика 15 (при заполнении всего заданного разрядностью двоичного счетчика 15 массива ячеек блока буферной памяти эталона 16 информацией о состоянии N контрольных точек отлаживаемой микропроцессорной системы, поступающего через первый вход элемента ИЛИ 32 на нулевой вход триггера 18, триггер 18 перебрасывается в нулевое состояние, задним фронтом сигнала с выхода триггера 18 триггер 19 по своему инверсному динамическому тактовому входу (С-входу) устанавливается в единичное состояние, поскольку информационный вход (D-вход) триггера 19 соединен с шиной единичного потенциала устройства. Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 19, поступая на второй вход элемента И 9, блокирует прохождение импульсов с выхода первой схемы сравнения 28 через элемент И 9 на счетный вход вычитающего счетчика импульсов 30, единичный сигнал с прямого выхода триггера 19, поступая на второй вход элемента И 10, разрешает прохождение импульсов с выхода первой схемы сравнения 28 через первый вход элемента И 10 на единичный (установочный) вход (S-вход) триггера 20.

Кроме того, нулевой сигнал с выхода триггера 18 запрещает прохождение по первому управляющему входу мультиплексора данных 26 информации с первого информационного входа 39 устройства через мультиплексор данных 26 на информационный вход блока буферной памяти эталона 16, блокирует прохождение тактовых импульсов с выхода элемента И 12 через элемент И 11 на вход первого формирователя сигнала записи 36. Совокупность нулевых сигналов с выходов триггеров 18 и 20, поступая на входы элемента ИЛИ 31, возбуждает на выходе элемента ИЛИ 31 нулевой сигнал, который, поступая на второй вход элемента И 12, блокирует прохождение тактовых импульсов с выхода селектора 6 по первому входу элемента И 12 на его выход.

Такая ситуация сохраняется до того момента, пока в процессе обработки цикловой рабочей программы отлаживаемой микропроцессорной системой в последней не появится в очередной раз заданная совокупность Р сигналов запуска на третьем информационном входе 41 устройства. Первая схема сравнения 28 возбудит на своем выходе единичный сигнал "Равно", который, пройдя через элемент И 10 на единичный вход триггера 20, перебросит последний в единичное состояние.

Единичный сигнал с выхода триггера 20, поступая на второй управляющий вход мультиплексора данных 26, разрешает прохождение информации с первого информационного входа 39 устройства через мультиплексор данных 26 на информационный вход блока буферной памяти текущего цикла 23 и на второй вход второй схемы сравнения 29. Кроме того, единичный сигнал с выхода триггера 20, поступая на первый вход элемента И 13, разрешает прохождение импульсов с выхода элемента И 12 через второй вход элемента И 13 на вход второго формирователя сигнала записи 37. Единичный сигнал с выхода триггера 20 поступает также через элемент ИЛИ 31 на второй вход элемента И 12, разрешая прохождение тактовых импульсов с выхода селектора 6 по первому входу элемента И 12 на его выход, и поступает на один из входов элемента И 8.

Тактовые импульсы с выхода элемента И 12 вновь начнут поступать на счетный вход двоичного счетчика 15. Двоичный счетчик 15 с поступлением рвого и каждого последующего тактовых импульсов на свой счетный вход формирует на выходе нарастающий двоичный код, который воздействует одновременно через мультиплексор адреса 24 на адресные входы блоков буферной памяти эталона 16 и буферной памяти текущего цикла 23. Тактовые сигналы с выхода элемента И 12 также начнут поступать на один из входов элемента И 8 и через второй вход элемента И 13 (на первым входе элемента И 13 присутствует единичный сигнал с выхода триггера 20) поступят на вход второго формирователя сигнала записи 37.

Сигналы с выхода второго формирователя записи 37 воздействуют на вход записи блока буферной памяти текущего цикла 23, обеспечивая потактно занесение информации из N контрольных точек отлаживаемой микропроцессорной системы с первого информационного входа 38 устройства в последовательные ячейки блока буферной памяти текущего цикла 23. Кроме того, сигналы с выхода второго формирователя записи 37, поступая через первый вход элемента ИЛИ 33 на вход чтения блока буферной памяти эталона 16, обеспечивают на соответствующем такте контроля извлечение эталонного кода информации из блока буферной памяти эталона 16.

Поскольку момент временной "привязки" начала формирования эталонного массива информации в блоке буферной памяти эталона 16 и текущего массива информации и в блоке буферной памяти текущего цикла 23 один и от же - появление заданной совокупности Р сигналов запуска, то при нормальной работе отлаживаемой микропроцессорной системы код информации, поступающий на вход блока буферной памяти текущего цикла 23 и на второй вход второй схемы сравнения 29 идентичен коду информации, извлекаемому на этом же такке из блока буферной памяти эталона 16 и поступающему на первый вход второй схемы сравнения 29. Поэтому во время действия тактовых импульсов на инверсном выходе второй схемы сравнения 29 при нормальной работе отлаживаемой микропроцессорной системы всегда будет присутствовать нулевой сигнал "Равно".

При заполнении заданного разрядностью информационного выхода двоичного счетчика 15 массива ячеек блока буферной памяти текущего цикла 23 на выходе переполнения двоичного счетчика 15 возбуждается единичный сигнал, который, поступая через элемент ИЛИ 32 на нулевые входы (R-входы) триггеров 18 и 20, подтверждает нулевое состояние триггера 18 и перебрасывает в нулевое состояние триггер 20. Совокупность нулевых сигналов на входах элемента ИЛИ 31 возбуждает на выходе последнего нулевой сигнал, блокирующий прохождение тактовых импульсов через элемент И 12.

Для того, чтобы не было искажения массивов информации в блоках буферной памяти эталона 16 и блоке буферной памяти 23 за счет наложения последующего цикла контроля на предыдущий, разрядность информационного выхода двоичного счетчика 15 выбирается не больше, чем разрядность адресного входа блоков буферной памяти эталона 16 и буферной памяти текущего цикла 23.

При появлении в очередной раз заданной совокупности Р сигналов запуска на третьем информационном входе 41 устройства первая схема сравнения 28 возбудит на своем выходе единичный сигнал "Равно", который, пройдя через элемент И 10 на единичный вход триггера 20, перебросит последний в единичное состояние, разрешая очередной цикл контроля, как описано выше.

При нормальной работе отлаживаемой микропроцессорной системы происходит циклическое обновление информации в блоке буферной памяти текущего цикла 23.

При появлении сбоя в функционировании аппаратно-программных средств отлаживаемой микропроцессорной системы в очередном цикле контроля на каком-либо такте (внутри цикла контроля) вторая схема сравнения 29 на своем инверсном выходе возбудит единичный сигнал "Не равно", который поступит на первый вход элемента И 8, на втором и третьем входах которого присутствуют соответственно единичный сигнал с выхода триггера 20 и тактовый единичный сигнал с выхода элемента И 12. При наличии выше указанных единичных сигналов на входах элемента И 8 последний возбудит на своем выходе единичный сигнал, который, поступая на единичный вход (S-вход) триггера 21, перебросит последний в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода триггера 21 поступает на первый вход элемента И 14. Занесение информации в блок буферной памяти текущего цикла 23 продолжается, протоколируя процесс развития аварийной ситуации, отображаемого потактным состоянием N контрольных точек отлаживаемой микропроцессорной системы в текущем цикле контроля.

По завершении текущего цикла контроля на выходе переполнения двоичного счетчика 15 появится единичный сигнал, который поступит на второй вход элемента И 14. На выходе элемента И 14 возбудится единичный сигнал, который, поступая на единичный вход триггера 22, перебросит последний в единичное состояние. Единичный сигнал с прямого выхода триггера 22 поступит на второй выход синхронизации 43 устройства на линию запроса маскируемого прерывания "INT" в отлаживающую ЭВМ и поступит на синхронизирующий вход триггера 17, перебрасывая последний в нулевое состояние (поскольку информационный вход триггера 17 подключен к шине нулевого потенциала устройства). На первом выходе синхронизации 42 устройства появится нулевой сигнал "WAIT", останавливающий работу отлаживаемой микропроцессорной системы. Кроме того, единичный сигнал с первого выхода триггера 22 поступит на первый управляющий вход мультиплексора адреса 24, разрешая прохождение информации с выхода регистра адреса 25 через мультиплексор адреса 24 на адресные входы блоков буферной памяти эталона 16 и буферной памяти текущего цикла 23.

Выполняя программу обработку прерывания "INТ" отлаживающая ЭВМ выставляет вначале по адресному входу 1 устройства и входу управления 2 устройства на входах дешифратора 4 код g, который возбуждает сигнал на седьмом выходе дешифратора 4, разрешая запись двоичного кода, соответствующего адресу первой ячейки в блоках буферной памяти эталона 16 и буферной памяти текущего цикла 23, в регистр адреса 25 с информационного выхода 3 устройства. Затем отлаживающая ЭВМ выставляет по адресному входу 1 устройства и входу управления 2 устройства на первый и второй входы дешифратора 4 код а, возбуждающий на первом выходе дешифратора 4 единичный сигнал, который поступает на первый управляющий вход мультиплексора магистралей 5 и на вход первого формирователя сигнала чтения 34. Первый формирователь сигнала чтения 34 вырабатывает сигнал, воздействующий на вход чтения блока буферной памяти эталона 16. Мультиплексор магистралей 5 единичным сигналом на своем первом управляющем входе настраивается на коммутацию информации с информационного выхода блока буферной памяти эталона 16 на информационный выход 3 устройства. Содержимое первой ячейки блока буферной памяти эталона 16 поступает по информационному выходу 3 устройства в отлаживающую ЭВМ для запоминания и последующего анализа. Затем отлаживающая ЭВМ выставляет по адресному входу 1 устройства и входу управления 2 устройства на первый и второй входы дешифратора 4 код b, возбуждающий на втором выходе дешифратора 4 единичный сигнал, который поступает на второй управляющий вход мультиплексора магистралей 5 и вход второго формирователя сигнала чтения 35. Мультиплексор магистралей 5 единичным сигналом на своем втором управляющем входе настраивается на коммутацию информации с информационного выхода блока буферной памяти текущего цикла 23 на информационный выход 3 устройства. Содержимое первой ячейки блока буферной памяти текущего цикла 23 поступает по информационному выходу 3 устройства в отлаживающую ЭВМ для запоминания и последующего анализа. Описанный процесс циклически повторяется до тех пор, пока вся необходимая информация из ячеек блоков буферной памяти эталона 16 и буферной памяти текущего цикла 23 не будет "перекачена" в отлаживающую ЭВМ для запоминания и последующего анализа возникновения и развития перемежающегося сбоя.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОИСКА ПЕРЕМЕЖАЮЩИХСЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ, содержащее дешифратор, мультиплексор магистралей, двоичный счетчик, блок буферной памяти эталона, мультиплексор адреса, регистр запуска, мультиплексор данных, первый триггер, формирователь короткого импульса, селектор, регистр управления, первую схему сравнения, вычитающий счетчик импульсов, первый формирователь сигнала чтения, первый формирователь сигнала записи, причем адресный вход устройства для подключения к шине адреса отлаживающей ЭВМ соединен с первым информационным входом дешифратора, второй информационный вход которого соединен с входом управления устройства для подключения к шине управления отлаживающей ЭВМ, информационный вход-выход устройства для подключения к шине данных отлаживающей ЭВМ соединен с информационным выходом мультиплексора магистралей, информационными входами регистра управления, регистра запуска и вычитающего счетчика импульсов, первый выход дешифратора соединен с первым управляющим входом мультиплексора магистралей и входом первого формирователя сигнала чтения, второй выход дешифратора соединен с вторым управляющим входом мультиплексора магистралей, третий выход дешифратора соединен через формирователь короткого импульса с единичным входом первого триггера, вход начальной установки устройства соединен с нулевым входом первого триггера и обнуляющим входом двоичного счетчика, информационный вход первого триггера соединен с шиной нулевого потенциала устройства, выход первого триггера является первым выходом синхронизации устройства для подключения к входу ожидания отлаживаемой микропроцессорной системы, четвертый, пятый и шестой выходы дешифратора соединены соответственно с входами разрешения сигнала управления, регистра запуска и вычитающего счетчика импульсов, первый информационный выход мультиплексора данных соединен с информационным входом блока буферной памяти эталона, информационный выход которого соединен с первым информационным входом мультиплексора магистралей, выход регистра запуска соединен с первым входом первой схемы сравнения, выход регистра управления соединен с входом управления селектора, выход первого формирователя сигнала записи соединен с входом записи блока буферной памяти эталона, информационный выход мультиплексора адреса соединен с адресным входом блока буферной памяти эталона, отличающееся тем, что в устройство введены блок буферной памяти текущего цикла, вторая схема сравнения, регистр адреса, семь элементов И, три элемента ИЛИ, второй, третий, четвертый, пятый и шестой триггеры, второй формирователь сигнала чтения, второй формирователь сигнала записи, причем первый информационный вход устройства для подключения к контрольным точкам отлаживаемой микропроцессорной системы соединен с информационным входом мультиплексора данных, второй информационный вход устройства для подключения к выходам тактирующих сигналов отлаживаемой микропроцессорной системы соединен с информационным входом селектора, третий информационный вход устройства для подключения к выходам сигналов запуска отлаживаемой микропроцессорной системы соединен с вторым входом первой схемы сравнения, седьмой выход дешифратора соединен с входом разрешения регистра адреса, информационный вход которого соединен с информационным входом-выходом устройства для подключения к шине данных отлаживающей ЭВМ, информационный выход блока буферной памяти эталона соединен с первым входом второй схемы сравнения, второй информационный выход мультиплексора данных соединен с информационным входом блока буферной памяти текущего цикла и с вторым входом второй схемы сравнения, инверсный выход которой соединен с первым входом первого элемента И, информационный выход мультиплексора адреса соединен с адресным входом блока буферной памяти текущего цикла, информационный выход которого соединен с вторым информационным входом мультиплексора магистралей, информационный выход двоичного счетчика соединен с первым информационным входом мультиплексора адреса, второй информационный вход которого соединен с выходом регистра адреса, выход первой схемы сравнения соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, выход второго элемента И соединен со счетным входом вычитающего счетчика импульсов, выход обнуления которого соединен с единичным динамическим прямым входом второго триггера, выход второго триггера соединен с первым управляющим входом мультиплексора данных, с первым входом четвертого элемента И, с первым входом первого элемента ИЛИ и с инверсным динамическим тактовым входом третьего триггера, информационный вход которого соединен с шиной единичного потенциала устройства, прямой выход третьего триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с единичным входом четвертого триггера, инверсный выход третьего триггера соединен с вторым входом второго элемента И, выход селектора соединен с первым входом пятого элемента И, выход четвертого триггера соединен с вторым управляющим входом мультиплексора данных, вторым входом первого элемента И, с первым входом шестого элемента И и вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, выход пятого элемента И соединен со счетным входом двоичного счетчика, третьим входом первого элемента И, вторым входом четвертого элемента И и вторым входом шестого элемента И, выход первого элемента И соединен с единичным входом пятого триггера, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И, выход переполнения двоичного счетчика соединен с первым входом второго элемента ИЛИ и вторым входом седьмого элемента И, выход которого соединен с единичным входом шестого триггера, прямой выход шестого триггера соединен с первым управляющим входом мультиплексора адреса, тактовым входом первого триггера и вторым выходом синхронизации устройства для подключения к входу маскируемого прерывания отлаживающей ЭВМ, инверсный выход шестого триггера соединен с вторым управляющим входом мультиплексора адреса, выход шестого элемента И соединен с входом второго формирователя сигнала записи, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и входом записи блока буферной памяти текущего цикла, второй выход дешифратора соединен с блоком второго формирователя сигнала чтения, выход которого соединен с входом чтения блока буферной памяти текущего цикла, выход первого формирователя сигнала чтения соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом чтения блока буферной памяти эталона, выход четвертого элемента И соединен с входом первого формирователя сигнала записи, вход начальной установки устройства соединен с нулевыми входами третьего, пятого и шестого триггеров и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевыми входами второго и четвертого триггеров.

РИСУНКИ

Рисунок 1