Синтез самопроверяемых схем встроенного контроля на основе метода логического дополнения до равновесного кода «2 из 4»

The article explores the peculiarities of self-checking integrated control circuits synthesis by the Boolean complement method based on the "2-out-of-4'' constant-weight code. The article describes the features of integrated control circuits implementation by the Boolean complement method. It is noted that it is possible to synthesize the structures of discrete devices, which have less structural redundancy than in situation of the control circuit implementation by the method of duplication. The effect in structural redundancy reducing is achieved by minimizing the complexity of the control logic block technical implementation and using checkers that are simpler in their structures than the comparator in the system of duplication. The article proposes a method of the integrated control circuit organization based on determining the values of control functions taking into account the maintenance of testability of elements of addition by modulo two in the Boolean complement block and the checker of the "2-out-of-4" code.Исследуются особенности синтеза самопроверяемых схем встроенного контроля по методу логического дополнения на основе равновесного кода «2 из 4». Описываются особенности реализации схем встроенного контроля по методу логического дополнения. Отмечается возможность синтеза структур дискретных устройств, имеющих меньшую структурную избыточность, чем при реализации схемы контроля по методу дублирования. Эффект в снижении структурной избыточности достигается за счет минимизации сложности технической реализации блока контрольной логики и использования более простых по своим структурам тестеров, чем компаратор в системе дублирования. Предлагается способ организации схемы встроенного контроля, основанный на доопределении значений контрольных функций с учетом обеспечения тестируемости элементов сложения по модулю два в блоке логического дополнения и тестера кода «2 из 4»

Error correction circuits structures based on Boolean complement with calculation checking by code with summation of weighted transitions from bit to bit

Предложены новые структуры отказоустойчивых цифровых вычислительных устройств и систем, в основе которых лежит использование принципа логического дополнения для фиксации искаженных сигналов и схем встроенного контроля. Последние реализуются с применением кода с суммированием взвешенных переходов от разряда к разряду в информационном векторе, при построении которого использована последовательность весовых коэффициентов, образующая ряд возрастающих степеней числа 2. Использование данного кода с суммированием позволяет обнаруживать любые комбинации искажений на выходах объекта диагностирования, за исключением одновременного искажения всех выходов, что на практике бывает достаточно редко. Дано описание четырех структур: структуры с двойной модульной избыточностью и контролем вычислений основным блоком по выбранному коду, структуры с двойной модульной избыточностью и контролем вычислений резервным блоком по выбранному коду, структуры с контролем вычислений основным блоком по выбранному коду и блоком фиксации искаженных сигналов на основе логического дополнения, структуры с блоком фиксации искаженных сигналов на основе логического дополнения с непосредственным контролем вычислений данным блоком. Приводятся примеры синтеза отказоустойчивых устройств и дана оценка их эффективности по сравнению с использованием традиционной структуры отказоустойчивых устройств и систем, основанной на тройной модульной избыточности с мажоритарной коррекцией сигналов. Освещены результаты экспериментов с контрольными комбинационными схемами LG’93 и MCNC Benchmarks, также показавшие эффективность предлагаемых отказоустойчивых структур. Использование принципа логического дополнения позволяет синтезировать отказоустойчивые цифровые устройства и системы, в которых не требуется прямого резервирования и внесения модульной избыточности, что на практике может давать существенное снижение структурной избыточности конечного объекта

Исследование свойств самодвойственных комбинационных устройств с контролем вычислений на основе кодов Хэмминга

A new approach to the synthesis of self-checking devices is considered, based on the control of calculations in testing objects using Hamming codes, the check bits of which are described by self-dual functions. In this case, the structure operates in a pulsed mode, which is actually based on the introduction of temporal redundancy when building a self-checking device. This, unfortunately, leads to some decrease in performance, however, it significantly improves the characteristics of controllability, which is especially important for devices and systems of critical use, the input data for which does not change so often. A brief review of methods for constructing built-in control circuits based on the self-duality property of calculated functions is given. The basic structures of the organization of built-in control circuits are given. The proposed ways of developing the theory of synthesis of built-in control circuits are based on checking whether or not the calculated functions belong to a class of self-dual Boolean functions. All possible values of the number of data bits for Hamming codes have been established. They will have the property of the self-duality of functions describing control bits. En-coders of such Hamming codes will be self-dual devices. Since the functions of the check bits of Hamming codes are linear, in order for them to be self-dual, it is necessary that an odd number of arguments be used in each of them. It is proved that the number of bits of code words of Hamming codes with self-dual check functions is equal to n=3+4l, l∈N0. The results of the simulations self-dual devices with built-in control circuits along two diagnostic parameters in the Multisim environment are presented. A method is proposed for modification of the structure of calculation control along two diagnostic parameters, which allows to use any linear block code (not necessarily Hamming code). It is based on retrofitting the encoder with a device for converting functions into self-dual ones. In fact, this is a code modification device. It is proved that to obtain a modified Hamming code with self-dual control functions for n≠3+4l, l∈N0; cases, it is enough to add modulo M=2 the non-self-dual control function with the function of the high data bit.Рассматривается новый подход к синтезу самопроверяемых устройств, основанный на контроле вычислений контролируемыми объектами с помощью кодов Хэмминга, проверочные символы (контрольные биты) которых описываются самодвойственными функциями. При этом структура работает в импульсном режиме, что фактические основано на внесении временнóй избыточности при построении самопроверяемого устройства. Это, к сожалению, приводит к некоторому снижению быстродействия, однако существенно повышает характеристики контролепригодности, что особенно актуально для устройств и систем критического применения, входные данные для которых изменяются не столь часто. Дается краткий обзор методов построения схем встроенного контроля на основе свойства самодвойственности вычисляемых функций. Приведены основные структуры организации схем встроенного контроля. Отмечены предполагаемые пути развития теории синтеза схем встроенного контроля на основе проверки принадлежности вычисляемых функций классу самодвойственных булевых функций. Установлены все возможные значения числа информационных символов для кодов Хэмминга, которые будут обладать свойством самодвойственности функций, описывающих контрольные биты. Кодеры таких кодов Хэмминга будут являться самодвойственными устройствами. Так как функции, описывающие контрольные биты кодов Хэмминга, являются линейными, то для того, чтобы они были самодвойственными необходимо, чтобы в каждой из них использовалось нечетное количество аргументов. Доказано, что число разрядов кодовых слов кодов Хэмминга с самодвойственными контрольными функциями равно n=3+4l, l∈N0. Приводятся результаты моделирования самодвойственных устройств со схемами встроенного контроля по двум диагностическим признакам в среде Multisim. Предложен способ модификации структуры контроля вычислений по двум диагностическим признакам, позволяющий использовать любой линейный блоковый код (не обязательно код Хэмминга). Он основан на дооснащении кодера устройством преобразования функций в самодвойственные. Фактически это устройство для формирования модифицированного кода. Доказано, что для получения модифицированного кода Хэмминга с самодвойственными контрольными функциями для случаев n≠3+4l, l∈N0, достаточно сложить по модулю M=2 несамодвойственную контрольную функцию с функцией старшего информационного бита

Исследование свойств самодвойственных комбинационных устройств с контролем вычислений на основе кодов Хэмминга

Рассматривается новый подход к синтезу самопроверяемых устройств, основанный на контроле вычислений контролируемыми объектами с помощью кодов Хэмминга, проверочные символы (контрольные биты) которых описываются самодвойственными функциями. При этом структура работает в импульсном режиме, что фактические основано на внесении временнóй избыточности при построении самопроверяемого устройства. Это, к сожалению, приводит к некоторому снижению быстродействия, однако существенно повышает характеристики контролепригодности, что особенно актуально для устройств и систем критического применения, входные данные для которых изменяются не столь часто. Дается краткий обзор методов построения схем встроенного контроля на основе свойства самодвойственности вычисляемых функций. Приведены основные структуры организации схем встроенного контроля. Отмечены предполагаемые пути развития теории синтеза схем встроенного контроля на основе проверки принадлежности вычисляемых функций классу самодвойственных булевых функций. Установлены все возможные значения числа информационных символов для кодов Хэмминга, которые будут обладать свойством самодвойственности функций, описывающих контрольные биты. Кодеры таких кодов Хэмминга будут являться самодвойственными устройствами. Так как функции, описывающие контрольные биты кодов Хэмминга, являются линейными, то для того, чтобы они были самодвойственными необходимо, чтобы в каждой из них использовалось нечетное количество аргументов. Доказано, что число разрядов кодовых слов кодов Хэмминга с самодвойственными контрольными функциями равно n=3+4l, l∈N0. Приводятся результаты моделирования самодвойственных устройств со схемами встроенного контроля по двум диагностическим признакам в среде Multisim. Предложен способ модификации структуры контроля вычислений по двум диагностическим признакам, позволяющий использовать любой линейный блоковый код (не обязательно код Хэмминга). Он основан на дооснащении кодера устройством преобразования функций в самодвойственные. Фактически это устройство для формирования модифицированного кода. Доказано, что для получения модифицированного кода Хэмминга с самодвойственными контрольными функциями для случаев n≠3+4l, l∈N0, достаточно сложить по модулю M=2 несамодвойственную контрольную функцию с функцией старшего информационного бита