Контроль комбинационных схем

Основными видами контроля комбинационных схем (КС) являются:

• контроль методом дублирования;

• путем проверки выходных сигналов;

• с помощью образования контрольного кода.

Контроль методом дублирования является универсальным и пригоден для контроля любых КС. Он основан на побитном сравнении выходных сигналов основной и дублирующей КС с последующим объединением выходных сигналов схем сравнения на формирование сигнала ошибки.

Контроль путем проверки выходных сигналов используется для тех КС, в которых ошибка может быть обнаружена по значению выходных сигналов, т.е. когда значения выходных сигналов можно предсказать или известна закономерность их формирования, например, для дешифратора на выходе должно быть не более одной единицы в унитарном коде.

Для дешифратора на три входа выходные сигналы делятся на две группы, например, четные и нечетные, которые подаются на соответствующие схемы ИЛИ. Тогда при одновременном присутствии или отсутствии сигналов на выходах схем ИЛИ схемой «Исключающее ИЛИ» формируется сигнал ошибки.

Схема не обнаруживает ошибки, связанные с появлением двух или более сигналов на выходах DC, относящихся к одной группе.

Контроль с помощью КК используется только в тех случаях, когда можно предсказать контрольные биты выходных сигналов, т.е. существует закономерность изменения входных сигналов и КК от него с выходными сигналами и их КК. Например, схема преобразования из одного двоично-десятичного кода в другой (8421 > 2421), так как контрольные коды у них должны быть одинаковыми, а схемы свертки для получения КК разными.

1

S2

Ошибка

1

S2

Ошибка

1

Самопроверяемые схемы контроля

В ходе вычислительного процесса рассмотренные схемы контроля предназначены для обнаружения ошибок в контролируемой аппаратуре (основной аппаратуре), но не обнаруживают большинство ошибок, возникающих в схемах контроля.

Так как схемы контроля также могут давать сбои и отказы, то для обнаружения неисправностей схем контроля применяют:

• самопроверяемые схемы контроля;

• диагностические средства проверки работоспособности схем контроля.

Схема контроля называется самопроверяемой, если она обнаруживает не только ошибки контролируемого устройства, но и свои собственные.

Схема контроля с двумя выходами f1 и f2 называется полностью самопроверяемой, если она обладает следующими свойствами:

• самотестируемости, когда все неисправности в схеме контроля появляются на выходах f1f2 в виде сигналов 00 или 11 при одном из наборов из множества входных сигналов при исправном контролируемом устройстве;

• защищенности от неисправностей, когда каждая неисправность схемы контроля из заданного класса проявляется на выходах f1f2 только в виде пары сигналов со значениями 00 и 11.

Для построения самопроверяемой схемы контроля (СК) необходима раздельная реализация функций f1 и f2, которая гарантирует, что любая одиночная ошибка на входах и выходах самопроверяемой схемы контроля не приведет к инвертированию сигналов на обоих выходах схемы.

Таким образом, значения f1f2 = 01 и 10 говорят об исправности схемы контроля, а 00 и 11 об одиночной ошибке в контролируемом устройстве или схеме контроля.

Например, построить самопроверяемую схему контроля передачи информации по нечетности байтового регистра. Схема контроля состоит из двух отдельных схем, реализующих функции:

f1 = Y4 Å Y5 Å Y6 Å Y7;

f2 = Y0 Å Y1 Å Y2 Å Y3 Å Yк.

Так как любая входная информация имеет нечетное число единиц (одна группа четное, другая нечетное), то выходной сигнал будет принимать значения 01 или 10.

При появлении одиночной ошибки на входе схемы контроля число единиц станет четным, и выходы самопроверяемой функции примут одинаковое значение 00 или 11.

Пример 2. Разработать самопроверяемую схему работы дешифратора. Недостаток: не обнаруживает ошибки, относящиеся к разным группам.

При отсутствии неисправностей выходные сигналы двух групп всегда равны f1f2 = 10 или 01, в противном случае 00 или 11.

Отметим, что схема не обнаруживает ошибок,связанных с появлением двух или более сигналов на выходах DC, относящихся к разным группам.

Иногда в самопроверяемых устройствах контроля неза­висимые схемы вырабатывают два противоположных сиг­нала об ошибке. В случае одиночной ошибки в схеме контроля эти сигналы совпадают, что и служит призна­ком ошибки в устройстве контроля. В схеме на рисунке один из сигналов ошибкиCO1 или C02возникает как в случае нечетного числа ошибок в проверяемом коде, так и в случае ошибки в самой схеме контроля.

Для объединения сигналов с выходов схем контроля с целью формирования общего сигнала ошибки применяют самопроверяемые схемы сжатия. Например, схема сжатия с двух самопроверяемых схем контроля в один общий реализует следующую функцию:

f31 = f11 & f21 V f12 & f22;

f32 = f21 & f12 V f22 & f11.