Organization of control of combinational circuits based on the method of logical complement to equilibrium 1-out-of-4 code (original) (raw)

The organization of the totally self-checking integrated control circuit based on the Boolean complement method up to «2-out-of-4» constant-weight code

Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS, 2018

Аннотация. Рассматривается задача синтеза самопроверяемой схемы встроенного контроля с оптимизацией структурной избыточности на основе использования метода логического дополнения до равновновесного кода «2 из 4». Разработан способ доопределения значений контрольных функций, позволяющий пошагово устанавливать их вид и при этом обеспечивать решение задачи тестирования соответствующих элементов сложения по модулю два и схемы тестера. При этом в значения функций вводятся неопределенности, что позволяет минимизировать сами функции, и соответственно, упрощать схему блока контрольной логики. Ключевые слова: схема встроенного контроля; логическое дополнение; равновесный код; код «2 из 4».

Synthesis Methods of Self-Checking Combinational Devices of Automatic Controls Based on Logical Complement to the Equilibrium 1-OUT-OF 4 Code

Automation on Transport, 2021

The article is devoted to the development of the logical complement method for the synthesis of self-checking digital devices and systems. The article highlights the features of using the equilibrium 1-out-of 4 code for the synthesis of integrated control circuits of combinational logic devices by the method of logical complement. The basic structures of the organization of built-in control schemes by the method of logical complement to the equilibrium 1-out-of 4 code are described and several ways of organizing control schemes are considered. The fi rst one implies the control of devices with the allocation of outputs fours and the use of conversion of three outputs out of four in the basic structure. There is another way of organizing the control circuit by the method of logical complement to the equilibrium code and it involves the search for outputs triplets and their addition to the four-digit code word of the 1-out-of 4 code by directly connecting the output of the supervisor ...

Method of organizing systems of functional control of combination logic schemes based on module-weighted Berger codes

Izvestiâ vysših učebnyh zavedenij. Priborostroenie

Предложен способ организации систем функционального контроля комбинационных логических схем, обеспечивающих 100%-ное обнаружение одиночных константных неисправностей на выходах элементов внутренней структуры. Способ основан на разбиении выходов комбинационной схемы на подмножества, в которых возможно одновременное искажение значений не более двух выходов, и использовании для контроля модульно-взвешенных кодов Бергера с длинами информационных векторов 2 , b m    2; 3; .... b  Отмечается, что особенно эффективным для контроля многовыходных комбинационных схем оказывается модульно взвешенный код с m=4: его генератор имеет простую структуру, для которой легко обеспечивается свойство самопроверяемости. Ключевые слова: система функционального контроля, комбинационная схема, модульно-взвешенный код Бергера, 100%-ное обнаружение неисправностей, 2-независимость выходов Введение. При проектировании и конструировании контролепригодных систем автоматики и вычислительной техники, как правило, учитываются часто используемые способы обнаружения отказов [1-9]. На уровне архитектуры аппаратных средств это требует снабжения контролируемого объекта (объекта диагностирования) техническими средствами диагностирования (схемой контроля) и внесения избыточности в структуру конечного устройства. Для обнаружения отказов в технических объектах применяют системы функционального контроля (СФК), позволяющие косвенно, по результатам вычислений значений рабочих функций, фиксировать факт наличия неисправностей [10-13]. В таких системах объект диагностирования F(x) снабжается специализированной схемой контроля, в состав которой входят блок контрольной логики G(x) и тестер TSC (рис. 1). В процессе эксплуатации системы функционального контроля блок G(x) вычисляет значения контрольных функций g 1 , g 2 , …, g k (формирует контрольный вектор длиной k), а тестер сравнивает значения рабочих функций f 1 , f 2 , …, f m (формирует информационный вектор длиной m) cо значениями контрольных, вырабатывая при этом сигнал контроля <z 0 z 1 >. В случае нарушения установленного на этапе проектирования СФК соответствия значений информационных и контрольных векторов на выходе тестера вырабатывается сигнал ошибки [14, 15]. Наиболее часто системы функционального контроля строятся с использованием равномерных двоичных кодов с небольшой избыточностью. К таким кодам относятся неразделимые равновесные коды, а также разделимые коды с суммированием, или (m,k)-коды (m и k-* Обозначение G t относится только к внутренним логическим элементам; объекты диагностирования в данном контексте не связаны с блоком контрольной логики G(x).

Signal correction for combinational automation devices on the basis of Boolean complement with control of calculations by parity

Informatics, 2020

Simpler than known structure of the system with error correction in calculations is proposed based on duplication and triplication of blocks with majority principle of choosing the values of signals. It is advisable to use the new fault-tolerant structure for automation devices with combinational logic. In fault-tolerant structure synthesis, the parity method is used to establish the fact of a fault in the main logic unit and the logical complement method is used determine incorrectly calculated output functions and to generate signals for their correction. The method also allows to adjust the values of incorrectly calculated functions. Structural diagram and description of error correction system are given. The synthesis algorithm of control equipment is described with minimization of the technical implementation complexity. The experiment results with control combinational circuits are given, confirming the high efficiency of proposed system structure with error correction.

Circuit of the Functional Control for Combinational Circuits Based on R-code

Problems of advanced micro- and nanoelectronic systems development

Аннотация-В настоящее время особую актуальность приобретают вопросы, связанные с синтезом комбинационных схем, устойчивых к одиночным эффектам. Этому способствуют как совокупность различных факторов развития микроэлектронной промышленности, так и современное состояние в области разработки средств автоматизации проектирования. Такие факторы, как переход к нанометровым нормам проектирования, увеличение тактовых частот, понижение напряжения питания в совокупности приводят к тому, что наиболее уязвимой частью интегральных схем становятся именно комбинационные участки. Часто для решения проблемы обеспечения сбоеустойчивости привлекают методы избыточного кодирования, которое традиционно используется в системах хранения и передачи данных. Однако стандартные помехоустойчивые коды обычно малоэффективны из-за специфики конструкции и функционирования комбинационных схем. В рамках данной работы был предложен новый подход к построению сбоеустойчивых комбинационных схем с использованием избыточного кодирования на основе спектрального R-кода. Применение методов технологической защиты для части кодера позволяет данному коду помимо всего прочего исправлять любую однократную ошибку в комбинационной схеме, а также обнаруживать в ней двукратную ошибку. В результате полученная схема обладает меньшей структурной избыточностью по сравнению с тройным модульным резервированием. В статье представлены результаты серии численных экспериментов, демонстрирующих высокую эффективность предлагаемого подхода. Ключевые слова-сбоеустойчивость комбинационных схем, информационная избыточность, избыточное кодирование, R-код.

Fault detection in combinational circuits based on self-dual complement to constant-weight code

Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS

Аннотация. Рассматривается новый метод контроля комбинационных логических схем на основе дополнения рабочих функций объекта диагностирования до кодовых слов равновесных кодов с параллельным преобразованием функций их разрядов к виду самодвойственных функций и последующим контролем по данному признаку. Такой подход к организации систем функционального контроля позволяет повысить обнаруживающую способность по сравнению с традиционным контролем по равновесным кодам. При этом не обнаруживаемой может быть только такая ошибка, которая приведет к сохранению веса кодового слова, формируемого на выходах блока логического дополнения, при совпадении искажений всех функций разрядов на противоположных входных наборах. Данное условие более жесткое, чем контроль принадлежности вектора заранее выбранному коду, что дает большую вероятность обнаружения возникающего при неисправностях искажения. Представленный метод позволяет осуществлять контроль комбинационных схем на основе равновесных кодов с одинаковым числом единичных и нулевых разрядов. Приоритет в таком случае оказывается у широко используемого кода «2 из 4», структура тестера которого является наиболее простой из всех тестеров равновесных кодов. Приведено подробное описание новой структуры системы контроля, даны алгоритмы доопределения значений контрольных функций, обеспечивающие контролепригодность технических средств диагностирования. Ключевые слова: комбинационная схема; обнаружение неисправностей; самодвойственное дополнение; равновесные коды; код «2 из 4».