Комбинационная модель последовательностной схемы

На структурном уровне задача построения тестовой последователь­ности для заданной одиночной неисправности последовательностной схемы сводится к задаче построения тестового набора для кратной неис­правности комбинационного эквивалента последовательностной схемы.

Рассмотрим сначала комбинационный эквивалент структурного син­хронного конечного автомата (рис. 4.11, где КЧ – комбинационная часть, ЭП_i – элемент памяти, X – внешние входы, Y – внутренние состояния, Z – внешние выходы, С – синхровход).

Оборвем линии обратной связи Y и обозначим вновь образовавшиеся входы обратной связи как псевдовходы PI, а выходы элементов памяти – как псевдовыходы PO. На рис. 4.12 приведена схема, соответствующая этому случаю и названная комбинационной копией синхронного автомата. Заме­тим, что элементы памяти – это синхронные D-, T-, R-S- или J-K-триггеры.

Рис. 4.11. Модель Хаффмана синхронного ЦУ

Рис. 4.12. Комбинационная копия

На рис. 4.13 приведены комбинационные копии (эквиваленты) этих элементарных автоматов. Значение сигнала на входе PI представляет со­стояние q синхронного триггера в текущий момент времени, а на выходе PO – состояние Q в следующий момент времени.

Рис. 4.13. Комбинационные эквиваленты синхронных триггеров

Комбинационная копия в условной форме представляет такт работы синхронного автомата. На рис. 4.14, а показан трехразрядный сдвиговый регистр, на рис. 4.14, б – его комбинационная копия, на рис. 4.15, а – счет­чик, а на рис. 4.15, б – его комбинационная копия.

а

б

Рис. 4.14. Схема сдвигового регистра (а) и его комбинационная копия (б)

На рис. 4.16 приведен комбинационный эквивалент счетчика из пре­дыдущего примера, представляющий два такта его работы (копии 1 и 2) . Такую модель называют итеративной. Псевдовходы первой копии пред­ставляют начальное значение счетчика, равное 000. После первого такта (копия 1) при Е = 1 счетчик переходит в состояние 001, а после второго (копия 2) при Е = 1 – в состояние 010. Для синхронного устройства каж­дому такту соответствует только одна копия.

Рассмотрим комбинационный эквивалент структурного асинхрон­ного конечного автомата, представленного моделью Хаффмана на рис. 4.17.

а

б

Рис. 4.15. Счетчик (а) и его комбинационная копия (б)

Рис. 4.16. Итеративная модель счетчика

Рис. 4.17. Модель Хаффмана асинхронного ЦУ

Предполагается, что комбинационная часть (КЧ) свободна от задер­жек, а задержки сосредоточены в линиях обратной связи. В соответствии с таким представлением можно говорить об устойчивых и неустойчивых внутренних состояниях, переходы между которыми возможны только при изменении входных сигналов X. Заметим, что в синхронных автоматах пе­реход в следующее состояние инициируют тактовые импульсы. Под ус­тойчивым понимается такое состояние, при котором значения входов эле­ментов задержки равны их выходам. В асинхронном автомате переход из одного устойчивого состояния в другое (асинхронный такт работы) в об­щем случае происходит через несколько неустойчивых состояний. В ком­бинационном эквиваленте асинхронного автомата это выражается не­сколькими копиями для одного перехода, как на рис. 4.18.

Рис. 4.18. Пример комбинационного эквивалента асинхронного автомата

Копии 1 и 4 являются устойчивыми (y(1) = Y(1), y(4) = Y(4)), а 2 и 3 – неустойчивыми (y(2)  Y(2), y(3)  Y(3)) и отражают переход из одного ус­тойчивого состояния S_i в другое – S_j, например, как на рис. 4.19 (устойчи­вое состояние обозначено двойной окружностью).

Рис. 4.19. Фрагмент графа переходов асинхронного автомата