Арифметико-логическое устройство со встроенной диагностикой — SU 1275426 (original) (raw)
(54) АРИФМЕТИКОВО СО ВСТРОЕННОЙ (57) Изобретение вычислительной те использовано в с работки данных ЭВ ЛОГИЧЕСКО ДИАГНОСТ относитс хники и м руктурах М. Целью УСТРОЙСТОЙк областижет бытьистем обагно 4 ил иэобре ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ САНИЕ ИЗ(56) Авторское свидетельР 406197кл. С 06 О 1/Процессор центральныйТехническое описание Е 801275426 А 1 РЕТЕНИЯТВУв,ния является упрощение устройства, В арифметико-логическое устройство с встроенной диагностикой, содержащее арифметико-логический блок, регистры операндов, соединенные между собой входами-выходами устройства при помощи информационных и управляющих шин, введены дешифратор операции, узел управления сдвигов, узел индикации неисправного элемента и диагностический триггер входного переноса. Такое техническое решение позволяет исключить управляющую память для хранения диагностических констант и сократить время выполнения дистического теста. 2 э.п.ф-лы,5 табл.127 5426 Счел Стиг Фиг. Ф зова Корректор Г, Решетник Сос тавитель ъ ред Н. Глущеик дак тор н Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул., Проектна аказ 6561/40 Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобрет 113035, Москва, Ж671 Пнного комитета СССний и открытий35, Раушская наб5426 2 5 1 О 15 20 25 30 35 1 27Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в структурах систем обработкиданных ЭВМ общего и специального назначения,Цель изобретения - упрощение устройства, заключающееся в сокращенииоборудования, затрагиваемого на хранение диагностических констант, атакже получение функционально полнойпроверки.На фиг,1 изображена схема устройства; на фиг, 2 - схема узла выделения неисправного элемента; на фиг.Зсхема узла управления сдвигом; нафиг,4 - схема генератора тестов,Арифметико-логическое устройствосо встроенной диагностикой содержитарифметико-логический блок 1, регистры 2 и 3 первого и второго операндов, узел 4 вьщеления неисправногоэлемента, дешифратор 5 операции,узел 6 управления сдвигом, диагностический триггер 7 входного переноса, первый и второй мультиплексоры8 и 9, генератор 1 О тестов, выходные.шины 11 устройства, контрольный выход 12 устройства, информационныевходы 13 устройства, шины 4 и 15первого и второго диагностическихоперандов, шины 6 диагностическогокода операции, шину 17 диагностического занесения, шину 18 сдвига, шину 19 счета, шину 20 сброса, вход 21задания режима, вход 22 переноса,шину 23 разрешения сдвига, шину 24управления переносом, шину 25 типаоперации, выход 26, вход 27 записи,вход 28 запуска, вход 29 остановагенератора, вход 30 кода операции.Диагностируемый арифметико-логический блок 1 (фиг.1) содержит арифметико-логические элементы 31,1-31.Исредней (большой) интеграции и элементов И-ИЛИ 32. Каждый арифметикологический элемент 31.1-31.И можетсостоять из одноразрядных арифметико -логических элементов 31.1.31.1.д, Данные на входы арифметикологических элементов поступают с выходов первого 2 и второго 3 регистров операндов, а результат обработки блока 1 поступает на информационный выход устройства 11 и на входыузла 4 выделения неисправного элемента для анализа содержимого информационных выходов устройства. Управление работой арифметико-логического блока 1 осуществляется посредством кода операции, поступающего с шины с 1 кода операции и с диагностических шин 6 операции.Узел 4 вьщеления неисправного элемента (фиг,2) служит для указания неверно работающего арифметико-логического элемента 31.1 - 31.И и содер" жит сумматоры по модулю два 33.1 ЗЗ.И, выходы которых через элементы ИЛИ 34,1 - 34,Ии И 35 поступают на контрольный выход 12 устройства к вход 29 генератора тестов соответст" венно.Узел 6 управления сдвигом (фиг.3) служит для управления сдвигом в реги" страх 2 и 3 операндов, Узел 6 содержит четырехраэрядный счетчик 36, элементы НЕ 37, ИЛИ-НЕ 38, И-ИЛИ 39 и И 40.В качестве генератора тестов может быть использован блок микропрограммного управления (фиг,4),Для выработки диагностических пос" ледовательностей, представляющих со" бой код и тип операций, на шину 28 поступает сигнал для запуска генера тора 41 импульсов, занесения нулевого адреса в регистр 42 адреса управляющей памяти и сброса триггера 43 и счетчика 44, которые формируют им" пульсы счета и сдвига, Генератор им" пульсов вырабатывает серию импульсо 1 С 1-С 4. По нулевому содержимому реги" стра управляющей памяти при наличии С из управляющей памяти 45выбирается код и тип первой проверя емой операции арифметико-логического устройства, которая помещается в регистр 46 микрокоманд для выдачи в арифметико-логическое устройство с целью его диагностирования.Кроме того, генератор тестов содержит элементы И 47-54 и элементы И 55 и 56,Каждый следующий адрес управляющей памяти формируется из содержимого предыдущей микрокоманды, прочитанной из управляющей памяти. Для каждого кода операции импульсы счетаи сдвига выдаются три или семь разв зависимости от типа операции, аимпульсы сброса и занесения - одинраз. В случае обнаружения неисправ"ности в диагностическом арифметико"логическом блоке генератор импульсоВостанавливается по сигналу остановас шины 29.426 4 функции сложения представляет собой последовательность длины Ь = 2 =8.3 В этом случае производится перебор всех возможных значений входов (Е Е. , Х ) и следовательйо, этот тест является полным, Если арифметико-логический блок 1 разбить на байты (восемь информационных разрядов), то независимо от количества арифметикологических элементов в блоке 1 количество тестов для всего диагностируемого блока остается постоянным иравным восьми, В табл,2 приведен полный контролирующий тест для оцногобанта,Исходная константа (7, Е Е,Е 10 В Е 61 Ф Е 601 Еы В Е 60 Ф "д ф Еао 17, Е, Е Е о Е; 7) поступает на входы каждого байта блока1 с выходов регистров 2 и 3 операндов, а входной перенос С поступаетс выхода диагностического триггера7 через элементы И-РПИ 32. Входнаяинформация в режиме диагностики сдвигается восемь раз в регистрах 2 и 3операндов, Следовательно, независимоот количества байтов в диагностируемом режиме каждый элемент 31.1.дарифметика-логического блока 1 подвергается полному контролирующемутесту,Рассмотрим операцию логическогосложения У = 7 9 Е.1 О 11Полный контролирующий тест дляодноразрядного элемента представляетсобой тест длиной Ь24,Таким образом, независимо от количества арифметико-логических элементов в арифметико-логическом блоке 1количество тестов остается постоянным и равным четырем, так как прикаждом циклическом сдвиге исходнойинформации в регистрах операндов 2и 3 производится полный перебор вход-.ных наборов, В табл.3 приведен полный контролирующий тест для одногобайта. 35Устройство работает следующим образом.Каждый арифметико-логический элемент 31,1-31,3 блока 1 (Фиг,1) можетбыть представлен в виде одноразряд-.ных арифметико-логических элементов,на входи которых поступают информационные разряды 7., и Е;, из регистров 2 и 3 операндов, Входной переносХ. подключается к выходному переносу Х 1предыдущего элемента черезэлементы И-ИЛИ 32.1 - 32,И, а выходылУ; арифметико-логических элементовподключены к информационному выходу11 устройства, Операция (сложение,вычитание, логическая операция И ит,д.), которую должен выполнить арифметико-логический элемент 31.1 (31,Б)поступает на вход 7 с шин 16 операции,Полный контролирующий тест дляодноразрядного арифметико-логического элемента 31,1,1 при выполнении Аналогичным образом можно рассмотреть каждую Функцию, выполняемую диагностируемым блоком 1, и привестиконстанты для этих Функций,Арифметико-логическое устройствос встроенной диагностикой работает вдвух режимах: рабочем и диагностическом,В рабочем режиме на вход 21 режима присутствует низкий потенциал,запрещающий выдачу диагностических зПолный диагностический тест для проверки любой схемы должен содержать максимально 2 диагностических последовательностей, где и - количество входов схемы, Для полной проверки арифметико-логического элемента, приведенного на фиг,1, необходимо задать 2 = 8 диагностических последовательностей для каждой арифметической операции, так как элемент имеет три информационных входа для приема двух одноразрядных операндов и переноса из предыдущего разряда и й2 = 4 диагностические последовательности для каждой логической опера ции, так как значение переноса для них безразлично, Элемент также имеет пять управляющих входов, которые позволяют задать 16 арифметических и 16 логических операций, Следовательно, 20 необходимо задать 16 х 8+16 х 4=192 диагностические последовательности для полной проверкиоэлемента и хранить их в генераторе тестов, Для арифметических операций первоначально зане сенная последовательность, а затем 7 раз сдвинутая дает 8 различных последовательностей, аналогично для логических операций получаем 4 различ" ные последовательности для каждой З 0 операции. Первоначальная последовательность генерируется в дешифраторе 5 иэ кода и типа операции согласно табл,1.5 1275 рого операндов. Сигнал переноса в ра 10 ва может контролироваться различными При обнаружении неисправности схемамы контроля работа устройства останавливается и запускается диагностический режим определения места неиспциал, и на входе 28 запуска поступает сигнал для запуска генератора 1 О тестов, На выходе генератора 10 тестов формируются диагностические пос" ледовательности сигналов, представленные в табл.430На шину 20 сброса выдается импульс На шине 16 диагностического кода опеспособами (дублирование, предсказание контрольного разряда результата). 20 равности. С этой целью не входе 21режима устанавливается высокий потен 25 информационных и управляющих сигналов на входы арифметико-логическогоустройства и разрешающий выдачу кодаопераций с входа а кода операции изанесение операндов с входа 13 операндов по сигналу на входе 27 занесения в регистры 2 первого и 3 втобочем режиме поступает в устройство с входа 22. Арифметико-логическое устройство выполняет операцию, указанную кодом операции, и результат выдает на выходы 11 устройства,В рабочем режиме работа устройстсброса для гашения счетчика 36 сдвигов в узле 6 управления сдвигом итриггера 7 диагностического переноса,рации поступает код операции, а на шину 25 типа операции потенциал, определяющий арифметическую или логическую операции, Для арифметической операции узел 6 управления сдвигом выполняет семь сдвигов, после третьего сдвига сигнал переноса меняет свое значение из "О" вДля логической операции выполняются три сдвига и значение переноса безразлично, Диагностические операнды формируются в дешифраторе 5 операции иэ кода операции согласно опи" санному выше методу построения тес" тов, Диагностические операнды из дешифратора 5 заносятся через шины 14 и 15 первого и второго диагностических операндов на вход арифметико-логи-. ческого блока по сигналу на шине 17 диагностического занесения в регистры 2 и 3 соответственно, Устройство выполняет указанную операцию над каждым байтом информации и результат поступает в 40 45 50 55 426 аузел 4, где побайтно сравнивается насумматорах 33,1 - ЭЭ,Япо модулюдва. Результат сравнения поступаетна элементы ИЛИ 34,1 - 34.М"2 и элемент И 35, которые формируют синдромы на выходах 12. В табл. 5 приведены синдромы,После занесения операндов в регистры 2 и Э выдается импульс счета нашину 19, который устанавливает счетчик 36 в единичное состояние, и через элемент И-ИЛИ 39 на шине сдвигаустанавливает потенциал разрешениясдвига, За импульсом счета следуетсигнал сдвига по шине 18 сигналасдвига. В регистрах 2 и 3 операндысдвигаются на один разряд. Устройство описанным выше способом выполняетоперацию над сдвинутым операндом.Для арифметических операций сдвиг выполняется семь раэ. Однако по четвертому импульсу счета триггер 7 диагностического переноса устанавливает.ся в единичное состояние, и переносв процессе работы со сдвинутыми операндами меняет свое значение иэ "Ов "1". Для логических операций сдвигвыполняется три раза. Перед занесением нового кода операций выполняетсясброс счетчика 36 и триггера 7 диагностического переноса. По новому коду операции вырабатываются новые операндь 1 в дешифраторе 5 и процедура,описанная вышее, повторяется, Количество диагностических кодов операцийопределяется количеством функцийарифметико-логического устройства,которое оно выполняет в рабочем режиме.Формула изобретения1, Арифметико-логическое устройство со встроенной диагностикой, содержащее арифметико-логический блок, первый и второй мультиплексоры, генератор тестов, регистры первого и второго операндов, выходы которых подключены к первой и второй группам информационных входов арифметико-логи- ческогЬ блока, выходы которого подключены к информационному выходу устройства, информационные входы которого подключены к первым информационным входам регистров первого и вто- рого операндов, вход кода операции устройства подключен к первому информационному входу первого мульти75426 8выходам арифметико-логического блока,второй вход переноса которого подключен к выходу диагностического триггера входного переноса, вход сбросадиагностического триггера входноопереноса подключен к выходу сбросагенератора тестов, группа выходовузла выделения неисправного элемента подключена к контрольному выхо 10 ду ус 1 ройства,2, Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что узел управления сдвигом содержит счетчик, элемент ИЛИ-НЕ, элемент НЕ, элемент К15 и элемент И-ИЛИ, причем первый итретий входы узла подключены соот"ветственно к входам разрешения исброса счетчика, разрядные выходы которого соединены с входами элемента20 ИЛИ-НЕ, выход которого соединен спервым входом элемента И-ИЛИ, второйи третий входы которого соединены свыходами третьего и четвертого разрядов счетчика, второй вход узла соеди 25 нен с четвертым входом элемента ИИЛИ и через элемент НЕ - с его пятымвходом и первым входом элемента, И,второй вход которого соединен с выходом третьего разряда счетчика, выЗ 0 ход первого разряда которого соединенс его счетным входом, выходы элемен"та И и элемента И-ИЛИ являются соответственно первым и вторым выходамиузла,12 плексора, выходы которого подключенык входу кода операции арифметико-логического блока, вход задания режимаработы устройства подключен к входууправления режимом арифметико-логического блока, к входам управлениярежимом регистров первого и второгооперандов, к управляюшим входам первого и второго мультиплексоров, входпереноса устройства подключен к первому входу переноса арифметико-логического блока, вход "Строб записи"устройства подключен к первому информационному входу второго мультиплексора, выход которого подключенк входу разрешения записи регистровпервого и второго операндов, а входпуска устройства подключен к входупуска генератора тестов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит дешифратор операций, узел управлениясдвигом, узел выделения неисправногоэлемента и диагностический триггервходного переноса, установочный. входкоторого подключен к первому выходуузла управления сдвигом, второй выход которого подключен к входам разрешения сдвига регистров первого ивторого операндов, а первый, второйи третий входы узла управления сдвигом подключены к выходам счета"типа операции" и "сброса" генератора тестов, информационный выход которого подключен к второму информа- З 5ционному входу первого мультиплексора и входу дешифратора операции, выходы которого подключены к вторыминформационным входам регистров пер-.вого и второго операндов, а входы 40сдвига регистров первого и второгооперандов подключены к выходу сдвигагенераторов тестов, выход занесениякоторого подключен к второму информационному входу второго мультиплексора, вход останова генератора тестов подключен к выходу узла выделения неисправного элемента, входы которого подключены к информационным Э, Устройство по п,1, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что узел выделения неисправного элемента содержит группу сумматоров по.модулю два, группу элементов ИЛИ, элемент И, причем входы узла попарно подключены к входам сумматоров по модулю два группы, прямые выходы которых попарно; подключены к входам элемейтов ИЛИ группы, выходы которых образуют группу выходов узла, инверсные выходы сумматоров по модулю два группы соединены с входами элемента И, выход которого является выходом узла,