Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Анализ дискретных устройств объектов информатизации при решении задач информационной безопасности. Учебное пособие
.pdf
Устранение состязания сигналов осуществляется введением
дополнительных логических элементов. Так, для рассматриваемого
случая это может реализоваться охватом подкубом единиц матрицы
Карно, обведенных прямоугольниками, поскольку единицы, обведенные треугольниками, состязаний не создают.
Дополнительный подкуб представляется элементарной конъ-
юнкцией
, при использовании которой функция примет вид:
= ∨∨∨.
ФЭС с исключенной возможностью состязания сигналов будет
иметь вид, представленный на рис. 3.7.
Рис. 3.7. ФЭС дискретного устройства без состязания сигналов
В п. 8 алгоритма 3.1 определяется характер функционирования
ДУ при возникновении в его элементах отказов.
51
3.5. Определение характера функционирования
дискретных устройств при отказах.
Построение теста проверки работоспособности
Возникновение отказов в элементах ДУ приводит к потере ра-
ботоспособности устройством.
В процессе анализа ДУ решаются задачи определения характера его функционирования при возникновении в элементах отказов.
ДУ называется в этом случае объектом диагностирования.
Рассмотрим
логический метод
оценки технического состояния ДУ.
В этом методе математическая модель объекта диагностирования
(ОД) задается формализованным описанием, представляющим поведение объекта в работоспособном и неработоспособном состояниях. Основой логического метода является таблица функций неисправностей.
Таблица функций неисправностей (ТФН) отражает реакции объекта диагностирования на все допустимые элементарные проверки
для всего множества возможных технических состояний. Строкам
ТФН соответствуют допустимые элементарные проверки i,
а столбцам – технические состояния объекта диагностирования.
На пересечении строки и столбцов записываются реакции объекта
диагностирования на соответствующую проверку.
Для построения алгоритма технического диагностирования получают множество реакций для всех проверок и выбирают те, которые позволяют различить работоспособное состояние с каждым неработоспособным при контроле.
Выбранные множества проверок с множеством реакций объекта диагностирования на них, называется тестом.
Тест, обеспечивающий проверку работоспособности объекта,
называется проверяющим тестом.
Алгоритм построения минимального и близкого к минимальному теста предложен С.В. Яблонским [11].
52
Алгоритм построения тестов для комбинационных схем состоит из следующих этапов:
‒ построение по ТФН таблицы различимости реакций объекта
диагностирования на каждое воздействие входных наборов в работоспособном и неработоспособном состояниях с отметкой тех клеток, где реакция исправного объекта диагностирования отличается
от реакции неисправного объекта диагностирования;
‒ нахождение покрытия таблицы различимости.
Большинство отказов элементов ДУ с функциональной точки
зрения эквивалентно формированию на входах и выходах элементов постоянных сигналов, соответствующих уровню логического 0 и 1.
Для проверки работоспособности ДУ используем тестовый
метод. В связи с этим рассмотрим построение проверяющего теста
для анализируемого ДУ или так называемого теста проверки работоспособности.
Для каждого элемента ФЭС в целях построения проверяющего
теста обычно задают отказы типа постоянная 1 – «С1» или постоянный 0 – «С0» на входах и выходах элементов. Их называют неисправностями.
Рассмотрим построение ТФН трехвходового логического элемента И–НЕ.
Для исправного функционирования и всех выбранных вариантов неисправного функционирования логического элемента ТФН
имеет вид, представленный в табл. 3.5.
Таблица различимости представлена в табл. 3.6.
53
Таблица 3.5
54
Таблица функций неисправности
1(x1,
x2,
x
2(x1,
x2,
x
3(x1,
x2,
x
4(x1,
x2,
x
5(x1,
x2,
x
6(x1,
x2,x
x2=0
x1 x2 x
0(x1,
x2,
3
x
3)
x1=1
3)
x2=1
3)
x3=1
3)
y
=1
3)
x1=0
3)
3)
7(x1,
x3=0
x2,
x
8(x1,
x2,
y
=0
x
3)
3)
1
2
3
4
5
6
7
8
000 1 1 1 1 1 1 1 1 0
001 1 1 1 1 1 1 1 1 0
010 1 1 1 1 1 1 1 1 0
011 1 1 1 1 1 1 1 1 0
100 1 0 1 1 1 1 1 1 0
101 1 1 0 1 1 1 1 1 0
110 1 1 1 0 1 1 1 1 0
111 0 0 0 0 1 1 1 1 0
Здесь – множество проверок, соответствующее входным наборам переменных; 0(x1,x2,x3) – исправное функционирование логического элемента; 1(x1, x2, x3),..., 8(x1, x2, x3) – функции неисправности соответствующих входов и выхода логического элемента: x1=1, x2=1,..., y=0.
54
55
Таблица 3.6
Таблица различимости исправного и неисправного технического состояния
логического элемента И–НЕ
1(
x1,
x2,
x3)
2(
x1,
x2,
x3)
3(
x1,
x2,
x3)
4(
x1,
x2,
x3)
5(
x1,
x2,
x3)
6(
x1,
x2,
x3)
7(
x1,
x2,
x3)
8(
x1,
x2,
x3)
1
2
3
5
6
7
8
4
55
Для построения проверяющего теста Тп достаточно последовательно выбрать проверки, имеющие в каком-либо столбце лишь одну проверку, а потом добавить проверки, обеспечивающие полное покрытие.
Проверяющим тестом элемента И–НЕ является
Тп = {5, 6, 7, 8} = {100,101,110,111}.
Для анализируемой ФЭС в целях построения ТФН примем следующие обозначения (см. рис. 3.7).
Каждый элемент имеет буквенное обозначение с номером, например D9, у которого, согласно ФЭС, известно количество входов, нумеруемых сверху вниз 1, 2, 3, 4, и выход z0. Для них будем задавать неисправности С1 и С0.
Так, для второго входа элемента D8 задание отказа С0 запишем как
неисправность 2D8C0 схемы, а отказ С1 его выхода – как неисправность
4D8C1 схемы.
Задав неисправности и проанализировав функционирование схемы
при этих неисправностях, построим ТФН, которая должна содержать и
таблицу исправного функционирования относительно выхода z0.
Для рассматриваемой ФЭС в целях упрощения процесса построения ТФН рассмотрим неисправности, задаваемые отказами С0 и С1,
только на выходах логических элементов.
Построенная ТФН анализируемой ФЭС представлена в табл. 3.7.
56
Таблица функций неисправностей анализируемой ФЭС
57
Таблица 3.7
57
По ТФН построим таблицу различимости (табл. 3.8). В первом
столбце таблицы указаны проверки (), которые соответствуют комбинациям наборов сигналов, подаваемых на входы схемы.
В таблице различимости помечаются клетки, в которых реакция
исправной схемы (функция
риантов схемы (функции:, , …,
) отличается от реакции неисправных ва-
). Кроме того, из рассмотрения
исключают повторяющиеся функции, оставляя лишь по одному представителю. В таблице эти функции зачернены.
Для построения проверяющего теста Т
надо решить задачу покры-
п
тия столбцов таблицы различимости минимальным числом проверок.
С этой целью выбирают и включают в тест проверки работоспособности те проверки, которые имеют в каком-либо столбце лишь одну отметку, потом добавляют проверки, обеспечивающие полное покрытие.
В рассматриваемом примере сначала выбираем столбец
, кото-
рый содержит одну отметку и покрывается проверкой . Вычеркиваем
строку, соответствующую проверке
имеющие отметки в строке. Проверку
, столбец
включаем в Т
и все столбцы,
, отмечаем по-
п
крытые проверкой столбцы. Выбираем проверку , вычеркиваем
строку и столбцы, имеющие пометки в строке , столбцы отмечаем.
Выбранные проверки и полностью обеспечивают покрытие
столбцов.
Перечисленными проверками покрываются все столбцы
таблицы различимости, что составляет проверяющий тест
Тп={
,
,
,
}.
58
Таблица 3.8
59
Таблица различимости
59
3.6. Практическое задание по теме
«Анализ комбинационных автоматов»
Цель исследования
1. Закрепить теоретические знания по анализу дискретных автоматов
комбинационного типа и исследованию переходных процессов в схемах.
2. Овладеть методами выявления статических состязаний.
3. Привить практические навыки экспериментального выявления
статических состязаний сигналов в исследуемом устройстве и синтеза
схем, свободных от «сбоев».
Содержание работы
1. Набрать на компьютере функциональную электрическую схему
дискретного устройства, построенную по варианту индивидуального
задания, дополнив её выход регистрирующим элементом – триггером с
индикатором на прямом выходе.
2. Экспериментально исследовать функциональную электрическую
схему с учетом проведенного при подготовке к исследованию анализа
возможности появления в исходной схеме «сбоев».
3. В ходе эксперимента оценить влияние переходных процессов на
значение выходной функции устройства.
4. Откорректировать функциональную электрическую схему дискретного устройства в целях устранения выявленных сбоев.
5. Экспериментально исследовать дискретное устройство, свободное от статических состязаний. По результатам эксперимента построить
временные диаграммы, поясняющие влияние переходных процессов на
его функционирование.
6. Сравнить исследованные устройства, сформулировать выводы.
7. Оформить отчет.
Подготовка к выполнению исследования
1. Изучить теоретические вопросы анализа комбинационных схем.
2. Определить по заданной функциональной электрической схеме
дискретного устройства формулу выходной функции.
3. Получить СДНФ функции выхода методом ввода недостающих
переменных.
4. Проанализировать функциональную электрическую схему заданного устройства на наличие в нем состязаний с помощью матриц Карно.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]