RU2146840C1 - Programmable gate - Google Patents
Programmable gate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2146840C1 RU2146840C1 RU97116904A RU97116904A RU2146840C1 RU 2146840 C1 RU2146840 C1 RU 2146840C1 RU 97116904 A RU97116904 A RU 97116904A RU 97116904 A RU97116904 A RU 97116904A RU 2146840 C1 RU2146840 C1 RU 2146840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elements
- inputs
- output
- input
- group
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Logic Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для вычисления логических функций в отказоустойчивых вычислительных системах. The invention relates to computer technology and can be used to calculate logical functions in fault-tolerant computing systems.
Известно программируемое логическое устройство, содержащее матрицу реализации конъюнкций, матрицу реализации дизъюнкций, блок программируемых инверторов (С. И. Баранов, В.А.Скляров, Цифровые устройства на программируемых БИС с матричной структурой, М.: Радио и связь, 1986, с. 43). Недостатком такого устройства является низкое быстродействие в режиме перепрограммирования. A programmable logic device is known that contains a conjunction implementation matrix, a disjunction implementation matrix, a programmable inverter unit (S.I. Baranov, V.A. Sklyarov, Digital devices on programmable LSIs with a matrix structure, M .: Radio and communications, 1986, p. 43). The disadvantage of this device is the low speed in the reprogramming mode.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее g n-входовых элементов И (n - количество информационных входов устройства, 2≤g≤2n), t элементов ИЛИ ( t - количество информационных выходов устройства), первую, вторую и третью группы D-триггеров, первую группу элементов И с тремя состояниями выхода, группу элементов И-НЕ с тремя состояниями выхода, g•t двухвходовых элементов И, счетчик и дешифратор, первый, второй и третий RS-триггеры, дополнительный элемент ИЛИ и вторую группу элементов И с тремя состояниями выхода, причем D-входы [i+(k-1)•n]-x D-триггеров первой и второй групп, первые входы соответствующих элементов И с тремя состояниями выхода первой группы и первые входы элементов И-НЕ с тремя состояниями выхода (1≤i≤n; 1≤k≤g) являются i-м информационным входом устройства, выходы D-триггеров первой группы соединены с вторыми входами соответствующих элементов И с тремя состояниями выхода первой группы, а выходы D-триггеров второй группы - с вторыми входами соответствующих элементов И-НЕ с тремя состояниями выхода, выходы которых соединены с выходами соответствующих элементов И с тремя состояниями выхода первой группы, C-входы [(k-1)n+i] -x D-триггеров первой группы соединены с k-м нечетным выходом дешифратора, а C-входы одноименных D-триггеров второй группы с k-м четным выходом дешифратора, выходы [(k-1)n+i]-x элементов И с тремя состояниями выхода первой группы соединены с входами k-го n-входового элемента И, выход которого соединен с первыми входами [k+(j-1)g]-x двухвходовых элементов И (1≤j≤t), вторые входы которых соединены с выходами соответствующих D-триггеров третьей группы, а выходы - с k-м входом j-х элементов ИЛИ, информационные выходы счетчика соединены с входами дешифратора, а счетный вход счетчика является тактовым входом устройства, первые входы второй группы элементов И с тремя состояниями выхода соединены с выходами соответствующих элементов ИЛИ, а вторые входы - с инверсным выходом третьего RS-триггера, S-вход которого соединен с нулевым выходом дешифратора, а R-вход - с выходом дополнительного элемента ИЛИ, выход j-го элемента И с тремя состояниями выхода второй группы соединен с D-входами [k+(j-1)g]-x D-триггеров третьей группы и является соответствующим информационным выходом устройства, p-й выход дешифратора (1≤p≤g) соединен с C-входами [(p-1)t+j]-x D-триггеров третьей группы, S-входы первого и второго RS-триггеров соединены соответственно с g-м выходом дешифратора и с выходом переполнения счетчика, выход первого RS-триггера является выходом индикации программирования элементов ИЛИ устройства, выход второго RS-триггера соединен с первым входом дополнительного элемента ИЛИ и является выходом индикации программирования элементов И устройства, R-входы D- и RS-триггеров и второй вход дополнительного элемента ИЛИ являются входом сброса устройства (Авт. св. СССР N 1444892, кл. G 11 C 17/00, G 06 F 7/00, 1988 г.).The closest in technical essence to the proposed one is a device containing g n-input elements AND (n is the number of information inputs of the device, 2≤g≤2 n ), t elements OR (t is the number of information outputs of the device), the first, second and third groups of D-triggers, the first group of AND elements with three output states, the group of AND elements with three output states, g • t two-input AND elements, a counter and a decoder, the first, second and third RS-triggers, an additional OR element and a second group elements and with three states output, and the D-inputs of [i + (k-1) • n] -x D-flip-flops of the first and second groups, the first inputs of the corresponding AND elements with three output states of the first group and the first inputs of AND-NOT elements with three output states (1 ≤i≤n; 1≤k≤g) are the ith information input of the device, the outputs of the D-flip-flops of the first group are connected to the second inputs of the corresponding elements AND with three output states of the first group, and the outputs of the D-flip-flops of the second group are connected to the second inputs corresponding NAND elements with three output states, the outputs of which are connected to the outputs corresponding elements And with three output states of the first group, the C-inputs of [(k-1) n + i] -x D-triggers of the first group are connected to the k-th odd output of the decoder, and the C-inputs of the same D-triggers of the second group with the kth even output of the decoder, the outputs of the [(k-1) n + i] -x elements And with three output states of the first group are connected to the inputs of the k-th n-input element And, the output of which is connected to the first inputs [k + (j -1) g] -x two-input elements AND (1≤j≤t), the second inputs of which are connected to the outputs of the corresponding D-triggers of the third group, and the outputs - with the k-th input of j-x OR elements, the information outputs of the counter are connected to the inputs of the decoder, and the counting input of the counter is the clock input of the device, the first inputs of the second group of AND elements with three output states are connected to the outputs of the corresponding OR elements, and the second inputs are inverted with the third RS-trigger, S -the input of which is connected to the zero output of the decoder, and the R-input - with the output of an additional OR element, the output of the j-th AND element with three output states of the second group is connected to the D-inputs [k + (j-1) g] -x D- triggers of the third group and are is the corresponding information output of the device, the p-th output of the decoder (1≤p≤g) is connected to the C-inputs of [(p-1) t + j] -x D-flip-flops of the third group, S-inputs of the first and second RS-flip-flops connected respectively with the gth output of the decoder and with the output of the counter overflow, the output of the first RS-trigger is the output of the programming indication of the OR elements of the device, the output of the second RS-trigger is connected to the first input of the additional OR element and is the output of the programming indication of the AND elements of the device, R- inputs of D- and RS-flip-flops and second input q additional OR element is the reset input of the device (Aut. St. USSR N 1444892, class G 11 C 17/00, G 06 F 7/00, 1988).
Недостатком известного устройства является низкое быстродействие вычисления логических функций при наличии отказов. A disadvantage of the known device is the low speed of the calculation of logical functions in the presence of failures.
Технические средства прототипа ориентированы на вычисление логических функций в условиях отсутствия отказов без какой-либо перестройки (реконфигурации) схемы. При отказе технических средств реализации одной из функций, что выясняется путем тестирования с помощью внешних технических средств, может быть реализовано вычисление этой функции на оставшихся технических средствах с предварительным перепрограммированием всего устройства и запоминанием результата во внешних по отношению к устройству-прототипу технических средствах. Однако это существенно снижает быстродействие. Кроме того, при наличии одного отказа, приводящего к невозможности вычислении по каждой из функций, устройство-прототип неспособно вычислить логические функции даже с перепрограммированием. The technical means of the prototype are focused on the calculation of logical functions in the absence of failures without any restructuring (reconfiguration) of the circuit. If the technical means of implementing one of the functions fail, which is determined by testing using external technical means, this function can be calculated on the remaining technical means with preliminary reprogramming of the entire device and storing the result in technical means external to the prototype device. However, this significantly reduces performance. In addition, if there is one failure that makes it impossible to calculate for each function, the prototype device is unable to calculate logical functions even with reprogramming.
Все это снижает быстродействие устройства в задачах обеспечения работоспособности при наличии отказов. All this reduces the speed of the device in the tasks of ensuring operability in the presence of failures.
Целью изобретения является повышение быстродействия при вычислении логических функций в условиях возникновения отказов. The aim of the invention is to improve performance when calculating logical functions in the conditions of failure.
Поставленная цель достигается тем, что программируемое логическое устройство, содержащее первую, вторую и третью группы D-триггеров количеством по m•2n (n - число входных переменных, m - число выходных функций), третью группу D-триггеров количеством 2(n-1)m, группу m(n-1) элементов И, счетчик, группу m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе, дешифратор, группу m(n-1) элементов ИЛИ, причем входом сброса D-триггеров первой, второй и третьей групп, счетчика является вход сброса устройства, счетный вход счетчика является входом программирования устройства, а информационные выходы счетчика подключены к информационным входам дешифратора, неинверсные выходы D-триггеров второй группы подключены к управляющим входам соответствующих элементов И с тремя состояниями на выходе группы m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе, неинверсные выходы D-триггеров третьей группы подключены ко вторым входам соответствующих элементов И группы m•2n элементов И, согласно изобретению введены вторая группа m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе и m блоков вычисления функций, причем управляющий входы элементов второй группы m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе подключены к инверсным выходам соответствующих D-триггеров второй группы D-триггеров, а информационные входы элементов второй группы m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе являются соответствующими входами расширения соответствующей группы из m групп входов расширения, выходы элементов И с тремя состояниями на выходе объединены и подключены ко входам настройки соответствующего из m блоков вычисления функций, первый выход дешифратора подключен ко входам синхронизации D-триггеров первой группы, второй выход дешифратора подключен ко входам синхронизации D-триггеров второй группы, третий выход дешифратора подключен ко входам синхронизации D-триггеров третьей группы, четвертый выход дешифратора является выходом окончания программирования устройства, информационные входы D-триггеров первой и второй группы являются соответствующими входами расширения соответствующей из m групп входов расширения, информационные входы D-триггеров третьей группы являются 2(n-1) входами расширения соответствующей из m групп входов расширения, первые входы элементов И группы m(n-1) элементов И являются соответствующими из n-1 неинверсных входов группы 2n•m входов парафазных входных переменных (по 2m разрядов на каждый блок вычисления функций), первые входы элементов ИЛИ группы m(m-1) элементов ИЛИ являются соответствующими из n-1 инверсных входов группы 2n•m входов парафазных входных переменных (по 2m разрядов на каждый из m блоков вычисления функций), выходы элементов И группы m(n-1) элементов И подключены к соответствующим i-м инверсным входам парафазных входных переменных соответствующего из m блоков вычисления функций , а старший неинверсный разряд этих входов является соответствующим n-м неинверсным входом группы 2n•m входов парафазных входных переменных, выходы элементов ИЛИ группы m(n-1) элементов ИЛИ подключены к соответствующим i-м инверсным входам парафазных входных переменных соответствующего из m блоков вычисления функций , а старший инверсный разряд этих входов является соответствующим n-м инверсным входам группы 2n•m входов парафазных входных переменных, входы сброса блоков вычисления функций являются входом сброса устройства, входы синхронизации блоков вычисления функций являются входом синхронизации устройства, дополнительные входы сброса блоков вычисления функций являются группой m входов дополнительного сброса устройства, входы реконфигурации m блоков вычисления функций являются группой m входов реконфигурации блоков вычисления функций при отказах, входы типа реконфигурации m блоков вычисления функции при отказах являются группой m входов типа реконфигурации блоков вычисления функций при отказах, выходы неинверсного значения функции блоков вычисления функций являются соответствующими разрядами группы m выходов значений функции устройства, выходы инверсного значения функции блоков вычисления функций являются соответствующими разрядами группы m выходов инверсных значений функций устройства, выходы готовности результатов вычислений блоков вычисления функций являются группой m выходов готовности результатов вычисления функций устройства, каждый блок вычисления функций содержит группу 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе, два D-триггера, T-триггер, RS-триггер фиксации импульса, пять элементов ИЛИ, три элемента И, четыре инвертора, n групп элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ (в каждую i-ю группу входит 2n-1 элементов, ), элемент задержки, дополнительную группу элементов И с тремя состояниями на выходе, причем входы управления нечетных элементов И с тремя состояниями на выходе из группы 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе подключены к неинверсному выходу T-триггера, инверсный выход которого подключен ко входам управления четырех элементов И с тремя состояниями на выходе из группы 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе, информационные выходы которых являются соответствующими разрядами входов настройки блока, информационные входы нечетных элементов И с тремя состояниями на выходе из первой половины группы 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе подключены к соответствующим j-м элементам второй половины входов настройки, , информационные входы нечетных элементов И с тремя состояниями на выходе из второй половины 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе подключены к соответствующим M разрядам первой половины входов настройки, , выходы нечетных элементов И с тремя состояниями на выходе группы 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе объединены с выходами соответствующих четных элементов И с тремя состояниями на выходе и подключены к соответствующим нечетным входам соответствующего элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ первой группы из n групп элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ (по две пары нечетный - четный элемент И с тремя состояниями выхода на каждый элемент 2•2 НЕ-И-ИЛИ, четные входы элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ каждой S-й группы, , элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ являются соответствующими разрядами входов парафазных входных переменных блока (второй вход каждого элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ S-й группы является входом XS, четвертый - ), выходы элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ S-й группы, , где n - число входных переменных, подключены к соответствующим нечетным входам элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ S+1 группы, причем к каждому элементу 2•2 НЕ-И-ИЛИ в группы подключены выходы двух элементов i-1 групп, выход единственного элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ последней n-й группы из n групп элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ подключен к информационному входу первого D-триггера, второй вход этого элемента подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а четвертый вход этого элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ n-й группы подключен к выходу второго элемента ИЛИ, первые входы первого и второго элементов ИЛИ подключены к выходам первого и второго элементов И соответственно, второй вход первого элемента ИЛИ подключен к объединенным выходами первого и второго элементов И с тремя состояниями на выходе дополнительной группы элементов И с тремя состояниями при выходе, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к объединенным выходам третьего и четвертого элементов И с тремя состояниями на выходе дополнительной группы элементов И с тремя состояниями на выходе, вторые входы первого и второго элементов И, входы второго и четвертого инвертора являются видом реконфигурации блока при отказах, первый вход первого элемента И и вход первого инвертора являются входом типа реконфигурации блока при отказах, выход первого инвертора подключен к первому входу второго элемента И, вход обнуления первого D-триггера и первый вход четвертого элемента ИЛИ являются входом сброса блока, входы синхронизации первого и второго D-триггеров, счетный вход T-триггера, вход элемента задержки являются входом синхронизации блока, выход второго инвертора подключен ко второму входу четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого является входом дополнительного сброса блока, выход четвертого элемента ИЛИ подключен ко входам обнуления второго D-триггера, RS-триггера фиксации импульса и T-триггера, выход первого D-триггера подключен к информационному входу второго D-триггера и первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго D-триггера, выход третьего элемента ИЛИ является выходом значения функции блока и подключен ко входу третьего инвертора и первому входу пятого элемента ИЛИ, выход третьего инвертора является выходом инверсного значения функции блока, выход четвертого инвертора подключен ко второму входу пятого элемента ИЛИ, третий вход которого подключен ко входу третьего элемента И, выход пятого элемента ИЛИ является выходом готовности результатов вычисления функций блока, первый вход третьего элемента И подключен к выходу RS-триггера функции импульса, а второй вход третьего элемента И подключен к инверсному выходу T-триггера, который также подключен ко входам управления нечетных элементов И с тремя состояниями на выходе дополнительной группы элементов с тремя состояниями на выходе, ко входам управления четных элементов которой подключен неинверсный выход T-триггера, информационные входы первого и четвертого элементов И с тремя состояниями на выходе являются n-м инверсным входом xn парафазных входных переменных блока, а информационные входы второго и третьего элементов И с тремя состояниями на выходе дополнительной группы элементов И с тремя состояниями на выходе являются n-м инверсным входом парафазных входных переменных блока.This goal is achieved by the fact that a programmable logic device containing the first, second and third groups of D-flip-flops of m • 2 n each (n is the number of input variables, m is the number of output functions), the third group of D-flip-flops of 2 (n- 1) m, a group of m (n-1) AND elements, a counter, a group of m • 2 n AND elements with three states at the output, a decoder, a group of m (n-1) OR elements, with the reset input of the first and second D-triggers and the third group, the counter is the reset input of the device, the counting input of the counter is the programming input of the device Twa, and data outputs of the counter are connected to data inputs of the decoder, non-inverting outputs of D-flip-flops of the second group are connected to control inputs of respective AND gates with three states on the group m output • 2 n elements and a tri-state output, a noninverted outputs of D-flip-flops third group connected to the second inputs of respective aND gates group m • n 2 elements and according to the invention the second group administered 2 m • n elements and a tri-state output and calculation functions of m blocks, the driving input elements of the second group of m • 2 n elements and a tri-state output connected to the inverted outputs of the respective D-flip-flops of the second group D-flip-flops, and the data inputs of the elements of the second group of m • 2 n elements and a tri-state output are appropriate expansion inputs the corresponding group of m groups of expansion inputs, the outputs of the AND elements with three states at the output are combined and connected to the input settings of the corresponding of the m function calculation blocks, the first output of the decoder is connected to the input m synchronization of D-flip-flops of the first group, the second decoder output is connected to the synchronization inputs of the D-flip-flops of the second group, the third output of the decoder is connected to the synchronization inputs of the D-flip-flops of the third group, the fourth decoder output is the output of the device programming end, the information inputs of the D-flip-flops of the first and the second group are the corresponding expansion inputs of the corresponding of m groups of expansion inputs, the information inputs of the D-flip-flops of the third group are 2 (n-1) expansion inputs respectively consisting of m groups of expansion inputs, the first inputs of AND elements of the group of m (n-1) AND elements are the corresponding of n-1 non-inverse inputs of the group 2n • m inputs of paraphase input variables (2m bits for each block of function calculation), the first inputs of elements OR groups of m (m-1) elements OR are corresponding from n-1 inverse inputs of a group of 2n • m inputs of paraphase input variables (2m bits for each of m function calculation blocks), outputs of elements AND of a group of m (n-1) elements And connected to the corresponding i-th inverse paraphase inputs variables of the corresponding of m blocks of function calculation and the senior non-inverse discharge of these inputs is the corresponding nth non-inverse input of the group of 2n • m inputs of paraphase input variables, the outputs of the OR elements of the group of m (n-1) elements OR are connected to the corresponding i-th inverse inputs of the paraphase input variables of the corresponding m blocks function calculations and the highest inverse discharge of these inputs corresponds to the nth inverse inputs of the group of 2n • m inputs of paraphase input variables, the reset inputs of the function calculation blocks are the device reset input, the synchronization inputs of the function calculation blocks are the device synchronization input, the additional reset inputs of the function calculation blocks are a group of m inputs of additional device reset, inputs of reconfiguration of m function calculation blocks are a group of m inputs of reconfiguration of function calculation blocks at failure zh, inputs of the reconfiguration type of m function calculation blocks for failures are a group of m inputs of reconfiguration type of function calculation blocks for failures, outputs of a non-inverse function value of function calculation blocks are the corresponding bits of the group m outputs of the function values of the device, outputs of the inverse value of the function of function calculation blocks are the corresponding bits groups of m outputs of inverse values of device functions, outputs of the readiness of the results of calculations of function calculation blocks are groups oh m readiness outputs of the results of calculating the functions of the device, each unit of calculating the functions contains a group of 4 • 2 n AND elements with three output states, two D-flip-flops, T-flip-flop, RS-flip-flop, five OR elements, three AND elements, four inverters, n groups of
Сущность изобретения заключается в повышении быстродействия при вычислении логических функций в условиях возникновения отказов путем введения дисциплины вычисления логических функций за два такта по двум подфункциям с дизъюнкцией промежуточных результатов. The essence of the invention is to increase the speed when calculating logical functions in the conditions of failure by introducing the discipline of calculating logical functions in two clock cycles for two subfunctions with a disjunction of intermediate results.
Суть новой введенной дисциплины заключается в следующем:
а) в отключении половины логических элементов, вычисляющих логическую функцию в соответствие с парафазными входными сигналами и кодами настройки;
б) в вычислении первой подфункции логической функции на половине логических элементов с использованием половины кодов настройки с запоминанием результата;
в) в вычислении второй подфункции логической функции на этой же половине логических элементов с использованием второй половины кодов настройки с заменой старшей переменной на ее инверсию и запоминанием результата;
г) в дизъюнкции результатов вычисления подфункций;
д) в использовании для вычисления логических функций элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ, сохраняющих функциональную полноту при однократных константных отказах входов (так называемых функционально-полных толерантных элементов, реализующих функцию С.Тюрина).The essence of the newly introduced discipline is as follows:
a) in disconnecting half of the logic elements that calculate the logical function in accordance with the paraphase input signals and setting codes;
b) in calculating the first subfunction of a logical function on half of the logic elements using half of the tuning codes with storing the result;
c) in the calculation of the second subfunction of a logical function on the same half of the logical elements using the second half of the setup codes with the replacement of the highest variable by its inversion and storing the result;
d) in the disjunction of the results of the calculation of subfunctions;
e) to use 2 • 2 NON-AND-OR elements for calculating the logical functions that maintain functional completeness with a single constant input failure (the so-called functionally complete tolerant elements that implement S. Tyurin's function).
Сущность изобретения реализуется за счет введения следующей совокупности конструктивных признаков - новых элементов и связей, соответствующих критерию "новизна". The invention is realized through the introduction of the following set of design features - new elements and relationships that meet the criterion of "novelty."
Введение блоков вычисления функции с предлагаемой структурой и соответствующим им связей позволяет вычислять логические функции как в случае отсутствия отказов, так и в случае наличия отказов, реализуя дисциплину вычисления логических функций за два такта по двум подфункциям с дизъюнкцией промежуточных результатов. The introduction of function calculation blocks with the proposed structure and the corresponding relationships allows us to calculate logical functions both in the absence of failures and in the event of failures, realizing the discipline of computing logical functions in two clock cycles over two subfunctions with a disjunction of intermediate results.
Введение новых связей для группы m(n-1) элементов И, группы m(n-1) элементов ИЛИ позволяет подключать ко входам парафазных входных переменных блоков вычисления функций существенные переменные с группы 2n•m входов парафазных входных переменных устройства как в случае вычисления логических функций при отсутствии отказов, так и при их наличии во время реализации новой введенной дисциплины. The introduction of new connections for the group of m (n-1) AND elements, the group of m (n-1) OR elements allows you to connect significant variables from the group of 2n • m inputs of the device's paraphase input variables to the inputs of the paraphase input variable variables of the device as in the case of calculating logical functions in the absence of failures, and if they exist during the implementation of the newly introduced discipline.
Введение второй группы m•2n элементов ИЛИ с тремя состояниями на выходе и соответствующей ей связей, а также новых связей для первой группы m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе позволяет подключать ко входам настройки блоков вычисления функций как настроечную информацию с выходов первой группы D-триггеров, так и внешние входы m групп входов расширения в целях расширения разрядности в процессе вычислений при отсутствии отказов, а также в процессе реализации новой введенной дисциплины.The introduction of the second group of m • 2 n OR elements with three states at the output and the corresponding connections, as well as new connections for the first group of m • 2 n AND elements with three states at the output allows you to connect the settings of function calculation blocks to the inputs as tuning information from the outputs the first group of D-flip-flops, as well as external inputs of m groups of expansion inputs in order to expand the capacity in the process of computing in the absence of failures, as well as in the process of implementing a new discipline.
Введение новых связей для D-триггеров первой группы позволяет обеспечить настройку блоков вычисления функций для реализации в них вычислений как в процессе вычислений при отсутствии отказов, так и в процессе реализации новой введенной дисциплины. The introduction of new relationships for the D-flip-flops of the first group allows for the configuration of function calculation blocks for the implementation of calculations in them, both in the process of computing in the absence of failures and in the process of implementing a new discipline.
Введение новых связей для D-триггеров второй группы позволяет обеспечить подключение ко входам настройки блоков вычисления функций разрядов m групп входов расширения для обеспечения расширения разрядности в процессе вычислений при отсутствии отказов, а также в процессе реализации новой введенной дисциплины. The introduction of new connections for the D-flip-flops of the second group makes it possible to connect to the tuning input of the discharge function calculation blocks of the m groups of expansion inputs to ensure the expansion of the capacity in the calculation process in the absence of failures, as well as in the process of implementing a new discipline.
Введение новых связей для D-триггеров второй группы позволяет обеспечить их программирование для последующего участия их в реализации вычислений при отсутствии отказов, так и в процессе реализации новой введенной дисциплины. The introduction of new relationships for the D-triggers of the second group allows them to be programmed for their subsequent participation in the implementation of calculations in the absence of failures, and in the process of implementing a new discipline.
Введение новых связей для дешифратора позволяет обеспечить программирование D-триггеров первой, второй и третьей групп для последующего участия их в реализации вычислений логических функций при отсутствии отказов, так и в процессе реализации новой введенной дисциплины. The introduction of new relationships for the decoder allows programming D-flip-flops of the first, second and third groups for their subsequent participation in the implementation of computations of logical functions in the absence of failures, and in the process of implementing a new discipline.
Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия", поскольку в известных устройствах - аналоге и прототипе не достигается свойство повышения быстродействия при вычислении логических функций в условиях возникновения отказов вследствие отсутствия указанной совокупности конструктивных признаков. Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences" because in the known devices - analogue and prototype is not achieved the property of improving performance when calculating logical functions in the conditions of failure due to the absence of the specified set of design features.
При использовании предлагаемого программируемого логического устройства может быть получен положительный эффект повышения быстродействия при вычислении логических функций в условиях возникновения отказов. Количественный расчет приведен в разделе технико-экономического обоснования. When using the proposed programmable logic device, a positive effect of increasing speed can be obtained when calculating logical functions in the event of failure. A quantitative calculation is given in the feasibility study section.
На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема предлагаемого программируемого логического устройства. In FIG. 1 shows a functional electrical diagram of the proposed programmable logic device.
На фиг. 2 изображена функциональная электрическая схема i-го блока вычисления функций. In FIG. 2 shows a functional electric circuit of the i-th function calculation unit.
На фиг. 3 изображена временная диаграмма работы блока вычисления функций: а) в режиме вычисления при отсутствии отказов и б) в режиме вычисления при наличии отказов. In FIG. Figure 3 shows the time diagram of the operation of the function calculation unit: a) in the calculation mode in the absence of failures and b) in the calculation mode in the presence of failures.
Программируемое логическое устройство содержит первую 1, вторую 2 и третью 3 группы D-триггеров, в первой и во второй группах m•2n D-триггеров, где n - число входных переменных, m - число выходных функций, в третьей группе 2(n-1)•m D-триггеров, группу m•(n-1) элементов И 4, счетчик 5, первую группу m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе, дешифратор 7, группу m(n-1) элементов ИЛИ 8, вторую группу m•2n элементов И 9 с тремя состояниями на выходе, m блоков вычисления функций 10.1-10m, группу 2m•m входов парафазных входных переменных 11 по 2m разрядов на каждый из блоков 10.1-10.m, m групп входов расширения 12.1-12m, каждая из которых содержит 2n разрядов, вход сброса 13, вход программирования 14, группу m выходов значений функций 15, 1.1-15. m.1, группу m выходов инверсных значений функций 15.1.2-15.m.2, группу m выходов готовности результатов вычисления функций 15.1.3-15.m.3, выход окончания программирования 16, вход синхронизации 17, группу m входов реконфигурации блоков вычисления функций при отказах 18.1-18.m, группу m входов типа реконфигурации блоков вычисления функций при отказах 19.1-19.m.The programmable logic device contains the first 1, second 2, and third 3 groups of D-flip-flops, in the first and second groups m • 2 n D-flip-flops, where n is the number of input variables, m is the number of output functions, in the third group 2 (n -1) • m D-flip-flops, group m • (n-1) AND elements 4, counter 5, first group m • 2 n AND elements with three output states,
Каждый блок вычисления функций 10.1-10.m содержит группу 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 20, первый 21 и второй 22 D-триггеры, T-триггер 23, RS-триггер фиксации импульса 24, первый 25, второй 26, третий 27, четвертый 28 и пятый 29 элементы ИЛИ, первый 30, второй 31 и третий 32 элемента И, первый 33, второй 34, третий 35 и четвертый 36 инверторы, n групп 37.1-37.n элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ, в каждую группу входит 2n-i элементов, где i - номер группы ; элемент задержки 38, дополнительную группу элементов И с тремя состояниями на выходе 39, группу дополнительных входов сброса 40.1...10.m.Each function calculation block 10.1-10.m contains a group of 4 • 2 n AND elements with three states at
Входы сброса D-триггеров первой 1, второй 2, третьей 3 групп, счетчика 5 являются входом сброса 13 устройства. Счетный вход счетчика 5 является входом программирования 14 устройства. Информационные выходы счетчика 5 подключены к информационным входам дешифратора 7. Неинверсные выходы D-триггеров второй группы 2 подключены к управляющим входам соответствующих элементов И с тремя состояниями на выходе группы m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 6.The reset inputs of the D-flip-flops of the first 1, second 2, third 3 groups, counter 5 are the
Неинверсные выходы D-триггеров третьей группы 3 подключены ко вторым входам соответствующих элементов И группы m•2n элементов И 4.The non-inverse outputs of the D-flip-flops of the third group 3 are connected to the second inputs of the corresponding elements AND of the group m • 2 n elements AND 4.
Управляющие входы элементов второй группы m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 9 подключены к инверсным выходам соответствующих D-триггеров второй группы D-триггеров 2. Информационные входы элементов второй группы m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 9 являются соответствующими входами расширения соответствующей группы из m групп входов расширения 12.1...12.m. Выходы элементов И с тремя состояниями на выходе групп 6, 9 объединены и подключены ко входам настройки 10.1.2...10.m.2 соответствующего из m блоков вычисления функций 10.1...10.m.The control inputs of the elements of the second group of m • 2 n AND elements with three states at the
Первый выход 7.1 дешифратора 7 подключен ко входам синхронизации D-триггеров первой группы 1. Второй выход 7.2 дешифратора 7 подключен ко входам синхронизации D-триггеров второй группы 2. Третий выход 7.3 дешифратора 7 подключен ко входам синхронизации D-триггеров третьей группы 3. Четвертый выход 7.4 дешифратора 7 является выходом окончания программирования 16 устройства. Информационные входы D-триггеров первой 1 и второй групп 2 являются соответствующими входами расширения соответствующей из m групп входов расширения 12.1...12.m. Информационные входы D-триггеров третьей группы 3 являются 2(n-1) входами расширения соответствующей из m групп входов расширения 12.1. . .12.m. Первые входы элементов И группы m(n-1) элементов И 4 являются соответствующими из n-1 неинверсных входов групп 2n•m входов парафазных входных переменных 11 (по 2m разрядов на каждый блок вычисления функций). Первые входы элементов ИЛИ группы m(n-1) элементов ИЛИ 8 являются соответствующими из n-1 инверсных входов групп 2n•m входов парафазных входных переменных 11 (по 2m разрядов на каждый блок из m блоков вычисления функций). Выходы элементов И группы m(n-1) элементов И 4 подключены к соответствующим i-м неинверсным входам парафазных входных переменных 10.j.1 соответствующего j-го из m блоков вычисления функций 10.i-10.m , а старший неинверсный разряд этих входов является соответствующим n-м неинверсным входом группы 2n•m входов парафазных входных переменных 11. Выходы элементов ИЛИ группы m(n-1) элементов ИЛИ 8 подключены к соответствующим i-м инверсным входам парафазных входных переменных 10.j.1 соответствующего j-го из m блоков вычисления функций 10.1...10.m , а старший инверсный разряд этих входов является соответствующим n-м инверсным входом группы 2n•m входов парафазных входных переменных 11. Входы сброса блоков вычисления функций 10.1. . .10.m являются входом сброса 13 устройства. Входы синхронизации блоков вычисления функций 10.1...10.m являются входом синхронизации 17 устройства. Дополнительные входы сброса блоков вычисления функций 10.1...10. m являются группой m входов дополнительного сброса 40.1...40.m устройства. Входы реконфигурации m блоков вычисления функций 10.1...10.m являются группой m входов реконфигурации 18.1...18.m блоков вычисления функций при отказах. Входы типа реконфигурации m блоков вычисления функций 10.1...10.m при отказах являются группой m входов типа реконфигурации блоков вычисления функций при отказах 19.1...19.m. Выходы неинверсного значения функции блоков вычисления функций 10.1...10.m являются соответствующими разрядами группы m выходов значений функции 15.1.1...15.m.1 устройства. Выходы инверсного значения функции блоков вычисления функций 10.1...10.m являются соответствующими разрядами группы m выходов инверсных значений функций 15.1.2...15.m.2 устройства. Выходы готовности результатов вычислений блоков вычисления функций 10.1. . . 10. m являются группой m выходов готовности результатов вычисления функций 15.1.3...15.m.3 устройства.The first output 7.1 of the
Входы управления нечетных элементов И с тремя состояниями на выходе из группы 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 20 подключены к неинверсному выходу T-триггера 23. Инверсный выход T-триггера 23 подключен ко входам управления четных элементов И с тремя состояниями на выходе из группы 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 20, информационные входы которых являются соответствующими разрядами входов настройки блока 10.i.2, где i - номер блока. Информационные входы нечетных элементов И с тремя состояниями на выходе из первой половины группы 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 20 подключены к соответствующим j-м разрядам второй половины входов настройки 10. i. j.2, . Информационные входы нечетных элементов И с тремя состояниями на выходе из второй половины 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 20 подключены к соответствующим M-м разрядам первой половины входов настройки 10. i.2.1, . Выходы нечетных элементов И с тремя состояниями на выходе группы 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 20 объединены с выходами соответствующих четных элементов И с тремя состояниями на выходе и подключены к соответствующим нечетным входам соответствующего элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ первой группы 37.1 из n групп элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ 37.1...37.n (по две пары нечетный-четный элемент И с тремя состояниями на выходе на каждый элемент 2•2 НЕ-И-ИЛИ группы 37.1). Четные входы элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ каждой S-й 37.5 S группы элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ 37 являются соответствующими разрядами входов парафазных входных переменных 10.i.1 блока, где i - номер блока (второй вход каждого элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ S-й группы является входом XS, четвертый ).The control inputs of the odd elements AND with three states at the output of the group of 4 • 2 n elements And with three states at the
Выходы элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ S-й группы, , где n - число входных переменных, подключены к соответствующим нечетным входам элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ S+1 группы 37.5+1, причем к каждому элементу 2•2 НЕ-И-ИЛИ l группы подключены выходы двух элементов l-1 группы. Выход единственного элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ 37.n последней n-ой группы из n групп элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ 37.1...37.n подключен к информационному входу D-триггера 21. Второй вход этого элемента подключен к выходу первого элемента ИЛИ 25, а четвертый вход этого элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ n-й группы 37.n подключен к выходу второго элемента 26. Первые выходы первого 25 и второго 26 элементов ИЛИ подключены к выходам первого 30 и второго 31 элементов И соответственно. Второй вход первого элемента ИЛИ 25 подключен к объединенным выходам первого и второго элементов И с тремя состояниями на выходе дополнительной группы элементов И с тремя состояниями на выходе 39. Второй вход второго элемента ИЛИ 26 подключен к объединенным выходам третьего и четвертого элементов И с тремя состояниями на выходе дополнительной группы элементов И с тремя состояниями на выходе 39. Вторые выходы первого 30 и второго 31 элементов И, входы второго 34 и четвертого 36 инвертора являются входом реконфигурации 18.i блока при отказах, i - номер блока. Первый вход первого элемента И 30 и вход первого инвертора 33 являются входом типа реконфигурации 19.i блока при отказах. Выход первого инвертора 33 подключен к первому входу второго элемента И 31. Вход обнуления первого D-триггера 21 и первый вход четвертого элемента ИЛИ 28 являются входом сброса 13 блока. Входы синхронизации первого 21 и второго 22 D-триггеров, счетный вход T-триггера 23, вход элемента задержки 38 являются входом синхронизации 17 блока. Выход второго инвертора подключен ко второму входу четвертого элемента ИЛИ 28, третий вход которого является входом дополнительного сброса 40.i блока (i - номер блока). Выход четвертого элемента ИЛИ 28 подключен ко входам обнуления второго D-триггера 22, RS-триггера фиксации импульса 24 и T-триггера 23. Выход первого D-триггера 21 подключен к информационному входу второго D-триггера 22 и первому входу третьего элемента ИЛИ 27, второй вход которого подключен к выходу второго D-триггера 22. Выход третьего элемента ИЛИ 27 является выходом значения функции 15.i.1 блока и подключен ко входу третьего инвертора 35 и первому входу пятого элемента ИЛИ 29. Выход третьего инвертора 35 является выходом инверсного значения функции 15.i.2 блока. Выход четвертого инвертора 36 подключен ко второму входу пятого элемента ИЛИ 29, третий вход которого подключен к выходу третьего элемента И 32. Выход пятого элемента ИЛИ 29 является выходом готовности результатов вычисления функции 15.i.3. Ппервый вход третьего элемента И 32 подключен к выходу RS-триггера фиксации импульса 24, а второй вход третьего элемента И 32 подключен к инверсному выходу T-триггера 23, который также подключен ко входам управления нечетных элементов И с тремя состояниями на выходе дополнительной группы элементов с тремя состояниями на выходе 39, ко входам управления четных элементов которой подключен неинверсный выход T-триггера 23. Информационные входы первого и четвертого элементов И с тремя состояниями на выходе группы 39 являются n-м неинверсным входом Xn парафазных входных переменных 10.i.1 блока. Информационные входы второго и третьего элементов И с тремя состояниями на выходе дополнительной группы элементов И с тремя состояниями на выходе 39 являются n-м инверсным входом парафазных входных переменных 10.i.1 блока.The outputs of the
Первая группа D-триггеров 1 (фиг. 1) предназначена для записи и хранения информации настройки соответствующих блоков вычисления функций устройства с соответствующих входов расширения m групп входов расширения 12.1-12.m по переднему фронту сигнала "1" на выходе 7.1 дешифратора 7. Количество D-триггеров равно m•2n, где n - число входных переменных, а m - число выходных переменных. D-триггеры 1 обнуляются по входу обнуления 13. Настроечная информация, записанная в D-триггерах 1 через элементы первой группы m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 6, управляют входами настройки 10.1.2-10. m. 2 блоков вычисления функций 10.1-10.m и определяют реализуемую в них логическую (булеву) функцию. D-триггеры 1 могут быть реализованы, например, на интегральных микросхемах 155ТМ2 с дополнительными инверторами по входу R.The first group of D-flip-flops 1 (Fig. 1) is used to record and store tuning information of the corresponding units for calculating the device functions from the corresponding expansion inputs of m groups of expansion inputs 12.1-12.m along the leading edge of signal "1" at the output of decoder 7.1. Quantity D-flip-flops is m • 2 n , where n is the number of input variables and m is the number of output variables. D-flip-
Вторая группа D-триггеров 2 предназначена для записи и хранения информации управления по соответствующим входам элементов первой 6 и второй 9 групп m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе для обеспечения возможности расширения разрядности вычисляемых логических функций в блоках вычисления функций 10.1-10.m. Количество D-триггеров 2 равно m•2n, где n - число входных переменных, m - число выходных переменных. D-триггеры 2 обнуляются по входу обнуления 13. Информация в D-триггеры 2 записывается с соответствующих входов расширения m групп входов расширения 12.1-12.m по переднему фронту сигнала "1" на выходе 7.2 дешифратора 7. Настроечные сигналы, записанные в D-триггерах 2, управляют элементами И с тремя состояниями на выходе групп 6, 9 таким образом, что если в D-триггере группы 2 записана "1", то к соответствующему входу настройки блока вычисления функций подключается настроечная информация с выхода соответствующего D-триггера группы 1, иначе подключается соответствующий разряд входов расширения соответствующей из m групп входов расширения 12.1-12.m. Таким образом, можно подключить к любому разряду входов настройки 10.1.2-10.m.2 блоков вычисления функций 10.1...10.m или константу с D-триггеров группы 1, либо дополнительную переменную со входов расширения, либо выходы других блоков вычисления функций из блоков 10.1. ..10.m, либо другого программируемого логического устройства для обеспечения расширения разрядности вычисляемых логических функций, например, в соответствие с /Корнейчук В.И., Тарасенко В.П. Вычислительные устройства на микросхемах: Справочник. - Киев: Техника, 1988. - С. 34-36/.The second group of D-flip-
D-триггеры второй группы D-триггеров 2 также могут быть реализованы на микросхемах типа 155ТМ2 с дополнительными инверторами по входу 12. D-flip-flops of the second group of D-flip-
Третья группа D-триггеров 3, содержащая 2m(n-1) триггеров, предназначена для записи и хранения с части (с 2(n-1) разрядов) соответствующих входов расширения m групп входов расширения 12.1-12.m по переднему фронту сигнала на выходе 7.3 дешифратора 7 информации задания существенных переменных (всех, кроме последней "старшей"), управляющей группами m(n-1) элементов И 4, m(n-1) элементов ИЛИ 8. The third group of D-flip-flops 3, containing 2m (n-1) triggers, is designed to record and store from a portion (from 2 (n-1) bits) of the corresponding expansion inputs of m groups of expansion inputs 12.1-12.m along the leading edge of the signal at the output 7.3 of the
Если переменная несущественна, то соответствующие ей разряды Xi, из 2(n-1), разрядов входов парафазных входных переменных 10.1.1-10.m. 1 блоков вычисления функций 10.1-10.m с помощью элементов И 4 (на их входах) обнуляются, а разряды с помощью элементов ИЛИ 8 устанавливаются в "1". D-триггеры 3 обнуляются по входу сброса 13 и также могут быть реализованы на микросхемах 155ТМ2 с дополнительными инверторами по входу R.If the variable is not significant, then the corresponding digits X i , from 2 (n-1), discharges of inputs of paraphase input variables 10.1.1-10.m. 1 blocks of function calculation 10.1-10.m with the help of AND 4 elements (at their inputs) are reset, and the digits using elements OR 8 are set to "1". D-flip-flops 3 are reset at the
Группа m(n-1) элементов И 4 предназначена для подключения входных неинверсных переменных со входов парафазных входных переменных 11 к группам входов переменных соответствующих из m блоков вычисления функций 10.1-10.m. При несущественности некоторых входных неинверсных переменных, кроме последней "старшей", соответствующие разряды Xi, , входов парафазных входных переменных соответствующего блока вычисления функций 10.i обнуляется с помощью соответствующих элементов И группы 2n•m элементов И 4. Старшая переменная всегда должна быть существенна. Таким образом, сигнал "1" на выходе соответствующего нечетного D-триггера группы 3 через соответствующий i-й элемент И группы 4 обеспечивает существенность этой переменной Xi, т.е. они принимаются с соответствующего разряда входов 11, а сигнал "0" на выходе соответствующего D-триггера группы 3 обеспечивает несущественность этой переменной, т.е. на соответствующий вход переменных j-го блока вычисления функций подается "0".The group of m (n-1) elements And 4 is intended for connecting input non-inverse variables from the inputs of paraphase input variables 11 to groups of variable inputs corresponding to m function calculation blocks 10.1-10.m. With the insignificance of some input non-inverse variables, except for the last "senior", the corresponding digits X i , , the inputs of the paraphase input variables of the corresponding function calculation block 10.i are reset to zero using the corresponding elements AND of the group 2n • m elements AND 4. The highest variable should always be significant. Thus, the signal "1" at the output of the corresponding odd D-flip-flop of group 3 through the corresponding i-th element And of group 4 ensures the significance of this variable X i , i.e. they are received from the corresponding discharge of inputs 11, and the signal "0" at the output of the corresponding D-trigger of group 3 ensures the insignificance of this variable, i.e. the corresponding input of the variables of the jth block of function calculation is fed with "0".
Счетчик 5 предназначен для управления дешифратором 7 в режиме программирования. Предварительно счетчик 5 обнуляется по входу сброса 13. Счетчик 5 принимает импульсы со входа программирования 14. The counter 5 is designed to control the
Счетчик 5 может быть реализован, например, на интегральной микросхеме 155ИЕ2. The counter 5 can be implemented, for example, on an integrated circuit 155IE2.
Первая группа m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 6 предназначена для подключения к настроечным входам блоков вычисления функций 10.1.. . 10. m настроечной информации с выходов D-триггеров первой группы 1, в том случае если активизированы неинверсные выходы D-триггеров второй группы 2.The first group of m • 2 n AND elements with three states at the output 6 is intended for connection to the tuning inputs of the function calculation blocks 10.1 ... 10. m tuning information from the outputs of the D-flip-flops of the
Первая группа m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 6 может быть реализована, например, на интегральных микросхемах 589АП16.The first group of m • 2 n AND elements with three states at output 6 can be implemented, for example, on integrated circuits 589AP16.
Дешифратор 7 предназначен для управления входами синхронизации D-триггеров групп D-триггеров 1, 2, 3 по информации со счетчика 5. По первому импульсу программирования на выходе счетчика 5 устанавливается информация, приводящая к установлению "1" на выходе 7.1 дешифратора 7, по второму - на выходе 7.2, по третьему - на выходе 7.3. При этом информация записывается в D-триггеры групп 1, 2, 3 соответственно. По четвертому импульсу программирования устанавливается "1" на выходе 7.4 дешифратора 7, что приводит к возбуждению выхода окончания программирования 16. The
Дешифратор 7 может быть реализован, например, на интегральной микросхеме 155ИД3, причем ее входы управления необходимо подключить к "0" В. The
Группа m(n-1) элементов ИЛИ 8 предназначена для подключения входных инверсных переменных со входов 11 парафазных входных переменных к группам входов переменных 10.1.1. . .10.m.1 соответствующих из m блоков вычисления функций 10.1-10.m. The group of m (n-1) elements OR 8 is designed to connect the input inverse variables from the inputs of 11 paraphase input variables to the groups of variable inputs 10.1.1. . .10.m.1 of the corresponding of m blocks of function calculation 10.1-10.m.
При несущественности некоторых входных инверсных переменных, кроме последней "старшей", соответствующие разряды входов парафазных входных переменных соответствующего блока вычисления функций 10.i сигналом "1" с выхода соответствующего четного D-триггера группы 3 через соответствующий элемент группы элементов ИЛИ 8 устанавливается в состояние "1", обеспечивая несущественность i-й переменной для данного j-го блока вычисления функций 10. j, причем одновременно с помощью соответствующего четного D-триггера группы 3 и соответствующего элемента И группы 4 обнулятся и разряд Xi, обеспечивая несущественность этой переменной. Таким образом, для несущественной переменной Xi = 0, . "Старшая" переменная всегда существенна и разряды Xn, непосредственно поступают на входы переменных блоков 10.1...10.m.If some input inverse variables are insignificant, except for the last "senior" one, the corresponding digits the inputs of the paraphase input variables of the corresponding block of function calculation 10.i by the signal "1" from the output of the corresponding even D-trigger of group 3 through the corresponding element of the group of elements OR 8 is set to state "1", ensuring the insignificance of the i-th variable for this j-th block computing functions 10. j, and at the same time using the corresponding even D-trigger of group 3 and the corresponding element And of group 4, the digit X i will also be zeroed, ensuring the non-essentialness of this variable. Thus, for the non-essential variable X i = 0, . The "senior" variable is always significant and the digits X n , directly go to the inputs of variable blocks 10.1 ... 10.m.
Вторая группа m•2n элементов И 9 с тремя состояниями на выходе предназначена для подключения к настроечным входам 10.1.2...10.m.2 соответствующих блоков вычисления функций 10.1...10.m соответствующих входов расширения соответствующей группы из m групп 12.1-12.m в случае, если активированы инверсные выходы D-триггеров группы 2. Вторая группа m•2n элементов И с тремя состояниями на выходе может быть реализована, например, на интегральных микросхемах 589ПА16.The second group of m • 2 n AND 9 elements with three output states is designed to connect to the tuning inputs 10.1.2 ... 10.m.2 of the corresponding function calculation blocks 10.1 ... 10.m of the corresponding expansion inputs of the corresponding group of m groups 12.1-12.m if the inverted outputs of the D-flip-flops of
m блоков вычисления функций 10.1-10.m предназначены для вычисления логических функций, заданных настроечной информацией по настроечным входам i-го блока 10. i.1, причем количество существенных переменных определяется входами переменных 10.i.2. Вычисления производятся по импульсам синхронизации, поступающим на соответствующий вход 17 блоков 10. m function calculation blocks 10.1-10.m are designed to calculate the logical functions defined by the configuration information on the training inputs of the i-
Вычисления могут проводиться в нормальном режиме, когда вход реконфигурации 18.i блока 10.i обнулен, либо в режиме вычислений при наличии отказов, когда на входе реконфигурации 18.i установлена "1", а на входе типа реконфигурации i-го блока 10.i установлен тип реконфигурации. В случае отсутствия отказов, выявленных тестированием с помощью внешних по отношению к устройству технических средств, на выходе готовности 15.i.3 блока 10.i всегда установлена "1" и готовность результатов вычислений на выходе значения функции 15. i.1 и инверсного значения функции 15.i.2 результат можно использовать по окончании действия импульса синхронизации по входу 17 с учетом необходимости ожидания завершения переходных процессов внешними по отношению к устройству техническими средствами. Calculations can be carried out in the normal mode, when the input of reconfiguration 18.i of block 10.i is reset, or in the calculation mode if there are failures, when “1” is set at the input of reconfiguration 18.i, and at the input of the reconfiguration type of i-
В случае наличия отказов в блоке 10.i готовность результатов определяется установкой на выходе 15.i.3 сигнала "1". If there are failures in block 10.i, the readiness of the results is determined by setting signal “1” at the output 15.i.3.
Внутренняя структура блоков вычисления функций 10.1-10.m будет описана ниже. The internal structure of function calculation blocks 10.1-10.m will be described below.
Группа 2•n•m входов парафазных входных переменных 11 предназначена для приема значений парафазных входных переменных, логические функции от n аргументов которой вычисляются в блоках вычисления функций 10.1-10.m, на каждый из которых поступает n разрядов группы. Значения парафазных входных переменных фиксируются на время вычислений внешними по отношению к устройству техническими средствами, например регистром, для исключения состязаний сигналов во время вычислений. Поступление импульса на вход синхронизации 17 организуется внешними техническими средствами только после завершения переходных процессов фиксации парафазных входных переменных во внешних технических средствах.
m групп входов расширения 12.1-12.m, каждая из которых содержит 2n разрядов, предназначена для обеспечения увеличения разрядности вычисляемых логических функций путем подключения к настроечным входам блоков вычисления функций дополнительных переменных или выходов аналогичных блоков данного или другого аналогичного программируемого логического устройства в режимах вычислений. В режиме программирования на входы расширения последовательно с помощью внешних технических средств подается информация программирования D-триггеров групп 1, 2, 3.m groups of extension inputs 12.1-12.m, each of which contains 2 n bits, is designed to increase the bit depth of the calculated logical functions by connecting to the tuning inputs of the blocks for computing functions of additional variables or outputs of similar blocks of this or another similar programmable logic device in calculation modes . In the programming mode, the programming inputs of the D-flip-flops of
Вход сброса 13 предназначен для приема импульса обнуления устройства для обнуления D-триггеров групп 1, 2, 3, счетчика 5 и блоков вычисления функций 10.1-10.m. The
Вход программирования 14 предназначен для приема импульсов программирования, управляющих счетчиком 5. The programming input 14 is designed to receive programming pulses that control the counter 5.
Группа m выходов значений функций 15.1.1-15.m.1 предназначена для выдачи значений логических функций, вычисленных в блоках вычисления функций 10.1-10.m. The group m of outputs of the values of the functions 15.1.1-15.m.1 is intended for the output of the values of the logical functions calculated in the blocks for calculating the functions 10.1-10.m.
Группа m выходов инверсных значений функций 15.1.2-15.m.2 предназначена для выдачи инверсных значений логических функций, вычисленных в блоках вычисления функций 10.1-10.m. The group m of outputs of the inverse values of the functions 15.1.2-15.m.2 is intended for the output of the inverse values of the logical functions calculated in the blocks for calculating the functions 10.1-10.m.
Группа m выходов готовности 15.1.3-15. m. 3 предназначена для выдачи внешним техническим средствам сигналов готовности результатов вычислений в блоках вычисления функций 10.1-10.m. Group m of readiness outputs 15.1.3-15. m. 3 is intended for issuing to external technical means signals of readiness of calculation results in function calculation blocks 10.1-10.m.
Выход окончания программирования 16 предназначен для выдачи сигнала окончания программирования с выхода 7.4 дешифратора 7, по которому разрешается начать вычисления. The output of the programming end 16 is designed to issue a signal to complete the programming from the output 7.4 of the
Вход синхронизации 17 предназначен для приема сигналов синхронизации от внешних технических средств после окончания программирования и записи, например, во внешний регистр парафазных входных переменных. The
Группа m входов реконфигурации блоков вычисления функций при отказах 18.1-18.m предназначена для приема от внешних по отношению к устройству технических средств сигналов необходимости реконфигурации, что выясняется внешними техническими средствами в результате тестирования устройства. The group of m inputs for reconfiguring the function calculation blocks for failures 18.1-18.m is intended for receiving signals from the device external to the device for reconfiguration, which is clarified by external technical means as a result of testing the device.
Группа m входов типа реконфигурации блоков вычисления функций при отказах 19.1-19.m предназначена для приема от внешних технических средств сигналов типа реконфигурации блоков вычисления функций, что выясняется в результате тестирования устройства. The group of m inputs of the type of reconfiguration of the blocks for calculating the functions for failures 19.1-19.m is intended for receiving signals from the external technical means such as the reconfiguration of the blocks for calculating the functions, which is revealed by testing the device.
После программирования устройства диагностической информацией производится вычисления (на входах 18, 19 установлены "0"). Если результаты вычислений не соответствуют эталону, то на входе 18.i соответствующего ненормового блока 10.i устанавливается "1". Затем вновь производятся вычисления и сравнение с эталоном (все это выполняется внешними по отношению к устройству техническими средствами). Если же вновь получается ненорма, то на входе 19.i устанавливается "1" внешними техническими средствами. Если после очередного тестирования получают ненорму блоки вычисления функций 10.i, то внешние технические средства делают вывод об отказе, неустраненном реконфигурацией, и требуемые вычисления производятся оставшимися блоками вычисления функций перепрограммированием. After programming the device with diagnostic information, calculations are performed (at
Группа 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 20 (фиг. 2) блоков вычисления функций 10. i предназначена для подключения к нечетным входам элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ настроечной информации с настроечных входов 10.i.2, причем четные элементы И группы 20 подключают исходную настроечную информацию, когда их входы управления активированы инверсным выходом обнуленного T-триггера 23, а нечетные элементы И группы 20 - "переставленную" настроечную информацию, когда первая и вторая половина информации со входов 10.i.2 меняется местами.A group of 4 • 2 n AND elements with three states at the output 20 (Fig. 2) of function calculation blocks 10. i is designed to connect to the odd inputs of 2 • 2 NOT-AND-OR configuration information from the tuning inputs 10.i.2, moreover, even elements AND
Это необходимо для реализации вычислений в режиме реконфигурации при отказах. Поэтому ко входам данных первой половины нечетных элементов И с тремя состояниями на выходе 20 подключена соответствующая настроечная информация второй половины настроечных входов 10.i.2, а ко входам данных второй половины нечетных элементов И группы 20 - соответствующая настроечная информация первой половины настроечных входов 10.i.2. This is necessary to implement calculations in reconfiguration mode in case of failures. Therefore, the corresponding training information of the second half of the tuning inputs 10.i.2 is connected to the data inputs of the first half of the odd AND elements with
Таким образом, настроечная информация 10.i.2.1-10.i.2.2n-1 и информация 10.i.2.2n-1+1...10.i.2.2n меняется местами.Thus, the configuration information 10.i.2.1-10.i.2.2 n-1 and the information 10.i.2.2 n-1 +1 ... 10.i.2.2 n are interchanged.
Элементы И с тремя состояниями на выходе группы 20 управляются инверсным и неинверсным выходами T-триггера 23, четная - инверсным, нечетная - неинверсным. Элементы И с тремя состояниями на выходе 20 могут быть, например, реализованы на микросхемах 589АП16. The And elements with three states at the output of
Первый D-триггер 21 предназначен для приема значения сигнала с последней из n групп элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ, содержащей один элемент 37.n по импульсу синхронизации со входа 17. Первый D-триггер 21 обнуляется сигналом со входа сброса 13. The first D-
В первый D-триггер 21 записывается значение функции в режиме вычисления при отсутствии отказов, которое затем выдается через элемент ИЛИ 27 на выходе значений функций 15.i.1, 15.i.2. В режиме вычислений при наличии отказов в первый D-триггер 21 по первому импульсу синхронизации записывается значение первой подфункции, а по второму импульсу значение второй подфункции. Первый D-триггер 21 может быть реализован, например, на микросхемах 155ТМ2 с инвертором по входу R. The value of the function is recorded in the first D-flip-
Второй D-триггер 22 предназначен для приема сигнала с выхода первого D-триггера 21 по импульсу синхронизации, поступающему на вход синхронизации 17. Второй D-триггер 22 обнуляется импульсом сброса, поступающим на вход сброса 13 через элемент ИЛИ 28, или импульсом дополнительного сброс со входа 40, поступающим в режиме вычислений при наличии отказов. The second D-flip-
В режиме вычислений при отсутствии отказов на вход 18.i поступает "0", поэтому сигналом через элемент ИЛИ 28, поступающим с выхода инвертора 34, второй D-триггер 22 удерживается в состоянии "0" независимо от сигналов синхронизации. In the calculation mode, in the absence of failures, the input 18.i receives "0", therefore, the signal through the
В режиме вычислений при наличии отказов по первому импульсу синхронизации во второй D-триггер 22 записывается сигнал с выхода первого D-триггера 21, т. е. его исходное состояние "0". По второму импульсу синхронизации во второй D-триггер 22 записывается значение первой подфункции. После этого производится обнуление второго D-триггера 22 через элемент ИЛИ 28 по входу дополнительного сброса 40. Второй D-триггер 22 может быть реализован, например, на микросхемах 155ТМ2 с инвертором по входу R. In the calculation mode, if there are failures on the first synchronization pulse, the signal from the output of the first D-
T-триггер 23 предназначен для управления группой 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 20, причем четные элементы И группы 20 подключаются инверсным выходом T-триггера 23, когда T-триггер 23 обнулен, а нечетные элементы группы 20 - неинверсным выходом T-триггера 23, т.е. когда он установлен в состояние "1", причем изменение состояния T-триггера 23 производится по заднему фронту импульса синхронизации и гонок сигналов при переключениях не возникает, так как запись значений функции (подфункции) в D-триггеры 21, 22 производится по переднему фронту сигнала синхронизации.The T-
Кроме того, T-триггер 23 управляет дополнительной группой элементов И с тремя состояниями на выходе 39 аналогично вышеописанному, управляя их четными и нечетными элементами для "перекрещивания" последней, старшей переменной при вычислениях в случае наличия отказов. При обнуленном T-триггере 23 подключаются нечетные элементы дополнительной группы элементов И с тремя состояниями на выходе 39, а при установленном T-триггере 23 подключаются четные элементы дополнительной группы элементов И с тремя состояниями на выходе 39, обеспечивая смену переменных первой и второй половины элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ 37.n. In addition, the T-flip-
T-триггер 23 управляет элементом И 32 для формирования сигнала готовности результатов вычислений при вычислениях в условиях отказов. The T-
T-триггер 23 может быть реализован, например, на интегральной микросхеме 155ТВ1 с инвертором по входу сброса. T-
RS-триггер фиксации импульса 24 предназначен для управления элементов И 32 с целью формирования сигнала готовности при вычислениях в случае наличия отказов. The RS-
RS-триггер фиксации импульса 24 обнуляется сигналом с выхода элемента ИЛИ 28, а устанавливается сигналом с выхода элемента задержки 38 по первому импульсу синхронизации, причем задержка такова, что T-триггер 23 успевает установиться по заднему фронту первого импульса и обнуляется его инверсный выход, а после этого установится RS-триггер 24. Таким образом, сигнал "1" на выходе элемента И 32 формируется после каждого второго синхроимпульса, однако этот сигнал используется только в режиме вычислений при наличии отказов. The RS-trigger for fixing the
RS-триггер фиксации импульса 24 может быть реализован, например, на микросхемах 155ТМ2 с инверторами по входам R, S. The RS-trigger for fixing the
Первый элемент ИЛИ 25 предназначен для подключения ко второму входу элемента 37.n либо сигнала с объединенных входов первого и второго элементов И с тремя состояниями на выходе группы 39 либо сигнала с выхода элемента И 30 с целью обеспечения режимов вычислений при наличии отказов. В первом случае подключается самая старшая переменная Xn или ее инверсия . Во втором случае - логическая единица для отключения верхней половины элемента 37.n.The first OR
Второй элемент ИЛИ 26 предназначен для управления по четвертому входу элементом 37.n аналогично элементу ИЛИ 25. Второй элемент ИЛИ 26 подключает инверсию самой старшей переменной или саму переменную Xn, поступающую с объединенных выходов третьего и четвертого элементов И с тремя состояниями на выходе дополнительной группы 39. В случае возбуждения выхода элемента И 31 на выходе второго элемента ИЛИ 26 устанавливается сигнал "1" и нижняя половина элемента 37. n отключается. Все это также обеспечивает реализацию режима вычислений при наличии отказов.The second element OR 26 is designed to control the fourth input element 37.n similarly to the element OR 25. The second element OR 26 connects the inverse of the oldest variable or the variable X n itself , which comes from the combined outputs of the third and fourth AND elements with three states at the output of an additional group 39. In the case of excitation of the output of the And 31 element, the signal “1” is set at the output of the second OR
Третий элемент ИЛИ 27 предназначен для формирования сигнала значения функции по сигналам на выходах первого 21 и второго 22 D-триггеров. При вычислениях в условиях отсутствия отказов выход второго D-триггера 22 всегда обнулен, поэтому значение функции определяется значением сигнала на выходе первого D-триггера 21 после поступления на него синхроимпульса. The third element OR 27 is designed to generate a signal of the function value by the signals at the outputs of the first 21 and second 22 D-flip-flops. In calculations in the absence of failures, the output of the second D-flip-
Во время вычислений при наличии отказов значение функции определяется дизъюнкцией сигналов с выходов первого 21 и второго 22 D-триггеров после поступления второго синхроимпульса. During calculations in the presence of failures, the value of the function is determined by the disjunction of the signals from the outputs of the first 21 and second 22 D-flip-flops after the second sync pulse arrives.
Четвертый элемент ИЛИ 28 предназначен для формирования сигнала сброса второго D-триггера 22, RS-триггера фиксации импульса 24, T-триггера 23, если поступает сигнал сброса на вход сброса 13, на вход дополнительного сброса 40 или если имеется сигнал логической единицы на выходе второго инвертора 34. The fourth element OR 28 is designed to generate a reset signal of the second D-
Пятый элемент ИЛИ 29 предназначен для формирования сигнала готовности на выход готовности 15.i.3 в том случае, если активирован выход элемента И 32, т. е. после окончания действия второго импульса синхронизации в режиме вычислений при наличии отказов, если активирован выход элемента ИЛИ 27, т.е. если выясняется, что логическая функция равна единице уже при вычислениях первой подфункции, наконец, если активирован выход инвертора 36, т.е. в случае вычислений при отсутствии отказов. The fifth OR
Первый элемент И 30 предназначен для формирования сигнала отключения верхней половины элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ 37.n ("логическая 1") в режиме вычисления при наличии отказов, если активирован вход 18.i и вход 19.i. The first AND 30 element is designed to generate a trip signal for the upper half of the 2 • 2 NOT-AND-OR element 37.n (“logical 1”) in the calculation mode in the presence of failures if input 18.i and input 19.i are activated.
Второй элемент И 31 предназначен для формирования сигнала отключения нижней половины элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ 37.n ("логическая 1") в режиме вычисления при наличии отказов, если активирован вход 18.i и неактивирован вход 19.i (активируется выход инвертора 33). The second element And 31 is designed to generate a trip signal for the lower half of the
Третий элемент И 32 предназначен для формирования сигнала готовности результатов вычисления в режиме вычислений при наличии отказов, если установлен RS-триггер 24 и обнулен T-триггер 23, т.е. после каждого второго импульса синхронизации. The third element And 32 is designed to generate a signal of readiness of the calculation results in the calculation mode in the presence of failures, if the RS-
Первый инвертор 33 предназначен для управления элементом И 31 с целью отключения им сигналом "1" нижней половины элемента 2•2 НЕ-И-ИЛИ 37.n, если неактивирован вход 19.i типа реконфигурации при отказах. The
Второй инвертор 34 предназначен для формирования сигнала постоянного сброса D-тригггера 22 через элемент ИЛИ 28, RS-триггера 24 и T-триггера 23 в случае отсутствия отказов, т.е. когда неактивирован вход 18.i реконфигурации блока вычисления функций при отказах (на этом входе "0"). The
Третий инвертор 35 предназначен для формирования инверсного значения вычисленной логической функции на соответствующий выход 15.i.2. The
Четвертый инвертор 36 предназначен для формирования сигнала готовности через элемент ИЛИ 29 в том случае, если неактивирован вход 18.i реконфигурации блока вычисления функции при отказах, т.е. при отсутствии отказов. The
n групп элементов 2•2НЕ-И-ИЛИ 37.1-37.n предназначены для вычисления логических функций в соответствии с настроечными сигналами на входах 10.i.2 по n входным сигналам на входах 10.i.1. n groups of
Первая группа содержит 2n элементов, последняя - один элемент, т.е. каждая i-я группа содержит 2n-i элементов, i = 1, n и имеется "пирамидальное" соединение элементов.The first group contains 2 n elements, the last one element, i.e. each i-th group contains 2 ni elements, i = 1, n and there is a "pyramidal" connection of elements.
Элементы 37 реализуют функцию С.Тюрина особенностью которой является то, что она сама и все ее модификации, полученные при однократной подстановке констант 0,1 или однократного инверсирования переменных, обладают функциональной полнотой.Elements 37 realize the function of S. Tyurin the feature of which is that she herself and all her modifications obtained by a single substitution of the constants 0.1 or a single inversion of the variables have functional completeness.
Поэтому однократный отказ входов даже последнего элемента в "пирамиде" не приводит к установлению константы на его выходе, что обеспечивает возможность вычислений за два такта на половине элементов. Therefore, a single failure of the inputs of even the last element in the "pyramid" does not lead to the establishment of a constant at its output, which provides the possibility of calculations in two clock cycles on half the elements.
Элемент задержки 38 предназначен для задержки установки RS-триггера 24 по входу S на время обнуления инверсного выхода T-триггера 23 после воздействия заднего фронта импульса синхронизации для исключения выдачи ложной готовности при вычислениях в случае отказов. The delay element 38 is designed to delay the installation of the RS-flip-
Дополнительная группа элементов И с высоким импендансом на выходе 39 предназначена для подключения к четным входам последней группы из n групп элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ 37.1-37.n, содержащей один элемент 37.n либо "своей" переменной, либо переменной с другого четного входа по сигналам управления с T-триггера 23, что необходимо для реализации режима вычислений при наличии отказов. Таким образом, происходит своего рода "перекрещивание переменных" т. е. вместе с заменой констант по входам элементов первой группы 37.1 происходит замена старшей переменной, обеспечивая вычисление логической функции по подфункциям на половине элементов 37. An additional group of AND elements with high impedance at the output 39 is designed to connect to even inputs of the last group of n groups of
Дополнительный вход сброса 40 предназначен для приема от внешних технических средств дополнительного сигнала сброса в режиме вычислений при наличии отказов для обнуления D-триггеров 21, 22 после выполнения вычислений (после поступления двух импульсов синхронизации) для исключения выдачи ложного сигнала готовности через элементы ИЛИ 27, 29 при сдвиге из D-триггера 21 в D-триггер 22 в новом цикле вычислений. An
Программируемое логическое устройство работает в следующих режимах: 1) программирования (или запись); 2) вычисления при отсутствии отказов; 3) вычисления при наличии отказов. A programmable logic device operates in the following modes: 1) programming (or recording); 2) calculations in the absence of failures; 3) calculations in the presence of failures.
В режиме программирования (или записи) устройство работает следующим образом. В исходном состоянии D-триггеры первой 1, второй 2 и 3 групп, счетчик 5 обнулены по входу 13 устройства, на входы управления первой группы элементов И с тремя состояниями на выходе 6 поданы сигналы "0" и их выходе находятся в высокоимпедансном состоянии, на входы управления второй группы элементов И с тремя состояниями на выходе 7 поданы сигналы "1" и на их выходе передается информация с соответствующих разрядов соответствующей группы входов расширения (фиг. 1). In programming (or recording) mode, the device operates as follows. In the initial state, the D-flip-flops of the first 1, second 2 and 3 groups, counter 5 are reset to zero at the
По первому импульсу, поступающему на вход программирования 14 устройства, счетчик 5 переходит в первое состояние и на выходе 7.1 дешифратора 7 появляется сигнал "1". По этому сигналу информация программирования, предварительно поданная на соответствующие из m групп входов расширения 12.1-12. m также с помощью внешних по отношению к устройству технических средств записывается в D-триггеры группы 1. According to the first pulse received at the programming input 14 of the device, the counter 5 goes into the first state and the signal "1" appears at the output 7.1 of the
Информация в D-триггеры заносится с их входов D по переднему фронту сигнала, поступающего с выхода 7.1 дешифратора 7. После этого с помощью внешних по отношению к устройству технических средств на соответствующие из m групп входов расширения 12.1-12.m подается информация программирования второй группы D-триггеров 2, в которые она и записывается по второму импульсу программирования, поступающему на вход 14 устройства, по переднему фронту сигнала "1", возникающему на выходе 7.2 дешифратора 7. The information in the D-flip-flops is entered from their inputs D along the leading edge of the signal coming from the output of decoder 7.1. After that, using the technical means external to the device, the programming information of the second group is supplied to the corresponding of the m groups of expansion inputs 12.1-12.m D-flip-
По третьему импульсу программирования активируется выход 7.3 дешифратора 7 и информация с 2(n-1) входов в каждой из m групп входов расширения 12.1-12. m, предварительно поданная внешними техническими средствами для указания разрядности вычисляемых логических функций в m блоках вычисления логических функций 10.1-10. m, записывается по D входам в соответствующие D-триггеры третьей группы. Выходы D-триггеров 3 группы управляют подключением входных переменных через группы m(n-1) элементов И 4, m(n-1) элементов ИЛИ 8. По четвертому импульсу программирования на выходе 7.4 дешифратора устанавливается "1"; и на выходе 16 окончания программирования появляется сигнал "1", свидетельствующий о завершении режима программирования. При очередном цикле программирования, если в этом есть необходимость, производится предварительное обнуление устройства по входу обнуления 13, вследствие чего счетчик 5 будет вновь установлен в нулевое, исходное состояние и на выходе 16 появится "0". According to the third programming pulse, the output 7.3 of the
В D-триггеры 1 группы 1 в режиме программирования записываются m•2n констант настройки m блоков вычисления функций 10, в D-триггеры 2 группы 2 записываются m•2n сигналов управления И с тремя состояниями на выходе группы 6, 7 для подключения ко входам настройки 10.i.2-10.m.2 m блоков вычисления функций 10.1-10.m либо констант с выходов отдельных или всех D-триггеров 1 группы 1, либо отдельных или всех разрядов m групп входов расширения 12.1-12.m.In D-triggers of
В D-триггеры 3 группы 3 в режиме программирования записываются сигналы управления группами m(n-1) элементов И 4 (нечетными D-триггерами), m(n-1) элементов ИЛИ 8 (четными D-триггерами) с целью указания разрядности входных переменных (за исключением самой старшей) на соответствующих входах переменных 10.i.1-10.m.1 m блоков вычисления функций 10.1-10.m. В случае неиспользования (несущественности) некоторых (кроме старшей) входных переменных в конкретном i-м блоке 10.i с помощью информации, записанной в соответствующих D-триггерах группы 3, обнуляются выходы соответствующих элементов И группы 4 и устанавливаются в "1" выходы соответствующих элементов ИЛИ группы 8, что приводит к "навязке" соответствующих констант на парафазных входах переменных 10.i.1-10.m.1. The control signals of groups m (n-1) elements AND 4 (odd D-flip-flops), m (n-1) elements OR 8 (even D-flip-flops) are written to the D-triggers 3 of group 3 in programming mode in order to indicate the bit depth of the input variables (with the exception of the oldest one) at the corresponding inputs of the 10.i.1-10.m.1 m variables of function calculation blocks 10.1-10.m. In case of non-use (non-materiality) of some (except the oldest) input variables in a particular i-th block 10.i using the information recorded in the corresponding D-triggers of group 3, the outputs of the corresponding elements AND of group 4 are reset to zero and the outputs of the corresponding elements OR
В режиме вычисления при отсутствии отказов (отсутствие отказов устанавливается в процессе некоторых эталонных вычислений) на входах реконфигурации 18.1-18.m блоков вычисления функций 10.1-10.m с помощью технических средств, внешних по отношению к устройству, устанавливается сигнал "0", а на входах типа реконфигурации 19.1-19.m блоков вычисления функций 10.1-10.m информация в этом случае может быть любой. In the calculation mode, in the absence of failures (the absence of failures is established in the process of some reference calculations) at the inputs of reconfiguration 18.1-18.m of the blocks for calculating functions 10.1-10.m using the technical means external to the device, the signal "0" is set, and at the inputs of the reconfiguration type 19.1-19.m, function calculation blocks 10.1-10.m, the information in this case can be any.
Блоки вычисления функций 10.1-10.m вычисляют значения логических функций без расширения, задаваемые информацией на выходах соответствующих D-триггеров 1 группы 1, при этом соответствующие D-триггеры 2 группы D-триггеров 2 находятся в состоянии "1" и выходы соответствующих D-триггеров 1 группы 1 через соответствующие элементы И с тремя состояниями на выходе первой группы 6 поступают на входы настройки 10.i.2 соответствующего блока вычисления функций 10.i. Вычисления производятся по синхросигналу, поступаемому на вход 17 устройства, при этом на выходах готовности 15.1.3-15.m.3 по завершении вычисления в блоках вычисления функций появляется сигнал "1", а на группах m выходов значения функций 15.1.1-15. m. 1 и на группах m выходов инверсных значений функций 15.1.2-15. m. 2 появляются соответственно значение соответствующих функций и их инверсий. Предполагается, что для устранения состязаний входных сигналов на входах 11 они фиксируются на время вычислений внешними по отношению к устройству средствами. The function calculation blocks 10.1-10.m calculate the values of logical functions without extension specified by the information at the outputs of the corresponding D-flip-
Устройство предполагает возможность расширения разрядности вычисляемых функций (>n) при подключении выходов 15.i.1, 15.i.2 отдельных или нескольких блоков 10.1-10.m по отдельным или всех входам расширения в группах 12.1-12. m, кроме того, к этим входам возможно подключение отдельных переменных из входных m•n переменных 11, наконец, к отдельным входам парафазных переменных 11 возможно подключение выходов 15.i.1, 15.i.2 других аналогичных устройств, а также возможно подключение выходов 15.i.1, 15.i.2 других аналогичных устройств ко входам расширения 12.1-12.m данного устройства. The device assumes the possibility of expanding the bit depth of the calculated functions (> n) when connecting the outputs 15.i.1, 15.i.2 of individual or several blocks 10.1-10.m for individual or all expansion inputs in groups 12.1-12. m, in addition, it is possible to connect individual variables from the input m • n variables 11 to these inputs, finally, it is possible to connect the outputs 15.i.1, 15.i.2 of other similar devices to the individual inputs of the paraphase variables 11, and it is also possible to connect outputs 15.i.1, 15.i.2 of other similar devices to the extension inputs 12.1-12.m of this device.
При вычислении логических функций с расширением устройство работает аналогично вычислениям без расширения, за исключением того, что сигнал общей готовности необходимо формировать с помощью внешних по отношению к устройству (устройствам) элементов И. When calculating logical functions with expansion, the device works similarly to calculations without expansion, except that the signal of general availability must be generated using elements I that are external to the device (s).
Расширение разрядности вычисляемых логических функций может быть осуществлено, например, с использованием методов, описанных в книге /Корнейчук В.И., Тарасенко В.П. Вычислительные устройства на микросхемах: Справочник. - Киев: Тэхника, 1988. - С. 34-36/. The expansion of the capacity of the calculated logical functions can be carried out, for example, using the methods described in the book / Korneychuk V.I., Tarasenko V.P. Computing devices on microcircuits: Reference. - Kiev: Tehnika, 1988 .-- S. 34-36 /.
В режиме вычислений при отсутствии отказов блоки вычисления функций работают следующим образом (фиг. 2, 3). In the calculation mode in the absence of failures, the function calculation blocks work as follows (Fig. 2, 3).
В исходном состоянии первый 21 и второй 22 D-триггеры, T-триггер 23, RS-триггер фиксации импульса 24 обнулены по входу сброса блоки вычисления функций сигналом со входа сброса 13. In the initial state, the first 21 and second 22 D-flip-flops, T-flip-
На входах переменных 10.i.1 блока вычисления функций 10.i установлены значения парафазных входных переменных; на входах настройки 10.i.2 - информация настройки. Так как T-триггер 23 обнулен, то его инверсный выход активирует входы управления входов управления нечетных элементов И группы 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 20, а неинверсный выход T-триггера 23 формирует сигнал "0" на входы управления четных элементов из группы 4•2n элементов И с тремя состояниями на выходе 20 и их выходы находятся в состоянии высокого импеданса. Вследствие этого к нечетным входам элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ из группы 37.1 (2n-1 элементов первого уровня) подключены соответствующие разряды из 2n разрядов входов настройки 10.i.2, настраивающих блок вычисления функций на требуемую логическую функцию, на четные входы элементов 37.1 поступают два разряда x1, , соответствующие первой переменной из n входных переменных данного i-го блока 10.i, поданных на входы 10. i. 1 в парафазном коде (x1 - на вторые входы, - на четвертые входы элементов 37.1). Аналогично на четные входы элементов других групп 37.j, где j = 2, n-1 поступают переменные xj, со входов 10.i.1. Группа 37.n из n групп 37.1-37. n элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ содержит один элемент, на второй и четвертый входы которого при отсутствии отказов поступают соответственно переменные xn, со входов 10.i.1, через дополнительную группу элементов И с высоким импедансом на выходе 39, нечетные элементы которой по входам управления подключены инверсным выходом T-триггера 23, а четные имеют на выходах высокий импеданс, так как их входы управления обнулены неинверсным выходом T-триггера 23, так как выходы элементов И 30, 31 обнулены вследствие наличия "0" на входе реконфигурации при отказе 18.i, в связи с этим же на выходе элемента ИЛИ 29 и на выходах 15.i.3 устройства установлен сигнал "1" готовности (сигнал отсутствия отказа со входа 18.i инвертируется в элементе 36 и поступает на второй вход элемента ИЛИ 29).At the inputs of the variables 10.i.1 of the function calculation block 10.i, the values of the paraphase input variables are set; at the settings inputs 10.i.2 - settings information. Since the T-
При вычислении логических функций в условиях отсутствия отказов, что определяется предварительным тестированием (сравнениям результатов вычислений с эталонными в процессе выполнения описываемых вычислений) по синхросигналу, поступающему со входа 17 в первый триггер 21 записывается значение вычисленной функции, которое через элемент ИЛИ 27, на второй вход которого поступает "0" со второго триггера 22, обнуленного в свою очередь выходом элемента ИЛИ 28, на который подана "1" с выхода инвертора 34, подключенного ко входу 18. i реконфигурации при отказах. Сигналом "1" с выхода элемента 29 триггеры 24, 23 удерживается в состоянии нуля и выходные сигналы T-триггера 23 не изменяются и не влияют на процесс вычислений в группе элементов 37. When calculating logical functions in the absence of failures, which is determined by preliminary testing (comparing the results of calculations with the reference ones during the process of performing the described calculations), the value of the calculated function is recorded from the
Вычисления заключаются в передаче с одного из нечетных входов элементов первого уровня 37.1 на выход элемента последнего уровня 37.n константы с соответствующего разряда входов 10.i.2, определяемого информацией на 2n входах 10.i.1. Значение логической функции с выхода триггера 21 передается через элемент ИЛИ 27 на выход значений функции 15.i.1, а инверсное значение вычисляемой логический функции через инвертор 35 - на выход инверсного значения функции 15.i.2. The calculations consist in transferring from one of the odd inputs of the elements of the first level 37.1 to the output of the element of the last level 37.n constants from the corresponding category of inputs 10.i.2, determined by the information at 2n inputs 10.i.1. The value of the logical function from the output of the
Аналогично вычисления производятся в других блоках вычисления функций из группы 10.1-10. m. При необходимости вычисления других логических функций производится перепрограммирование. Similarly, calculations are performed in other blocks of calculation of functions from group 10.1-10. m. If necessary, the calculation of other logical functions is reprogrammed.
При необходимости увеличения разрядности вычисляемых функций производится каскадирование, как уже было описано выше. If it is necessary to increase the bit depth of the calculated functions, cascading is performed, as already described above.
Вычисления при наличии отказов (фиг. 2, 3). Calculations in the presence of failures (Fig. 2, 3).
Если в процессе тестирования было установлено отличие вычисленных значений от эталонных по конкретному блоку 10.i из блоков 10.1-10.m, то с помощью внешних технических средств на вход реконфигураций 18.i (фиг. 1) подается логическая единица, свидетельствующая о наличии отказа в блоке 10.i. Одновременно на входе типа реконфигурации с помощью внешних по отношению к устройству технических средств устанавливается "0". If during testing it was found that the calculated values differ from the reference values for a specific block 10.i from blocks 10.1-10.m, then using external technical means, a logical unit indicating a failure is supplied to the input of reconfigurations 18.i (Fig. 1) in block 10.i. At the same time, a “0” is set at the input of the reconfiguration type using technical means external to the device.
Поэтому (фиг. 2) сигналом "1" со входа 18.i через инверторы 34, 36 обнуляются вторые входы элементов ИЛИ 28, 29, триггер 22 готов участвовать в вычислениях; сигналом "0" со входа 19.i через инвертор 33 по первому входу активируется выход элемента И 31, второй вход которого активирован сигналом "1" со входа 18.i, поэтому логическая единица с выхода элемента И 31, пройдя через элемент ИЛИ 26, отключает по четвертому входу нижнюю половину элементов n групп элементов 37.1-37.n. Вычисления производятся за два такта. Вначале вычисляется подфункция, определяемая настройкой со входов 6.i, поступающей на нечетные входы элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ верхней половины элементов 37.1-37.n. Предварительно перед вычислениями при отказе подается сигнал дополнительного сброса на соответствующий вход 40. Затем поступают сигналы синхронизации на вход синхронизации 17. С задержкой, определяемой элементом задержки 38 по первому импульсу синхронизации, устанавливается триггер 24, своим выходом подготавливая к срабатыванию элемент И 32, второй вход которого уже обнулен установившимися T-триггерами 23 (задержка в элементе задержки 38 предотвращает формирование сигнала готовности во время установки T-триггера 23). Второй вход элемента ИЛИ 29 теперь обнулен сигналом с выхода инвертора 36, на который поступает сигнал со входа реконфигурации 18.i. Therefore (Fig. 2), the signal "1" from the input 18.i through the
По первому импульсу синхронизации в триггер 21 аналогично вышеописанному записывается значение первой подфункции и, если оно равно единице, то через элемент ИЛИ 27 оно выдается на выход 15.i.1 (через инвертор 35 - на выход 15. i.2) и через элемент ИЛИ 29 формируется сигнал готовности на выход 15.i. 3. Он воспринимается внешним по отношению к устройству оборудованием, которое запрещает поступление очередного (второго) импульса синхронизации, запоминая результаты вычислений. According to the first synchronization pulse, the value of the first subfunction is recorded in the
Если же результат вычислений по первому синхроимпульсу равен "0", тогда выполняется второй такт. В том случае T-триггер 23 задним фронтом первого импульса синхронизации своими выходами (инверсным и неинверсным) уже произвел подключение к нечетным входам верхней половины элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ группы 37.1 настроечных входов нижней половины элементов группы 37.1. Кроме того, выходы T-триггера 23 обеспечивают "перекрещивание" "старших" переменных Xn , посредством возбуждения входов управления четных элементов дополнительной группы элементов И с тремя состояниями на выходе 39.If the result of calculations on the first clock pulse is "0", then the second clock cycle is performed. In that case, the T-
Перед вторым тактом вычислений во втором D-триггере 22 записан "0", так как по первому синхроимпульсу на его входе D был выходной сигнал первого триггера 21, предварительно обнуленного. Перед вторым тактом вычислений T-триггер 23 установлен в состояние "1", поэтому его инверсный выход обнулен, что приводит к обнулению выхода элемента И 32 и выхода элемента ИЛИ 29, т.е. в случае неравенства "1" первой подфункции сигнал готовности не формируется на выход 20.i. Before the second clock cycle in the second D-flip-
По второму импульсу синхронизации T-триггер 23 обнуляется, активируется его инверсный выход и, так как RS-триггер 24 установлен первым импульсом синхронизации, через элемент И 32 и элемент ИЛИ 29 на выход 15.i.3 выдается сигнал готовности результата вычислений в блоке 10.i. By the second synchronization pulse, the T-flip-
Во втором такте вычислений во второй триггер 22 по его входу D записывается сигнал на выходе первого D-триггера 21 (результат вычислений первой подфункции), а в первый D-триггере 21 - результат вычислений второй подфункции, определяемой верхней половиной элементов группы 37.1 по настроечным входам нижней половины элементов группы 37.2, подключаемой T-триггером 32 через четные элементы И с тремя состояниями на выходе группы 20. Следует отметить, что срабатывание D-триггеров 21, 22 происходит по переднему фронту импульса, а T-триггера 23 - по заднему, поэтому в триггер 21 записывается результат вычислений до того, как выходы T-триггера 23 произведут переключение настроечной информации 10.i.2 и "перекрещивание" "старших" переменных Xn , .In the second clock cycle, in the
После второго такта вычислений на выходы 15.i.1 через элемент ИЛИ 27 поступает значение функции, а через инвертор 35 - инверсное значение вычисленной функции поступает на соответствующий выход 15.i.2. After the second clock cycle of the calculations, outputs 15.i.1 through the
Если по результатам тестирования путем сравнения с эталоном внешними по отношению к устройству техническими средствами с использованием описанных вычислений на "верхней" половине элементов 37.1...37.n-1 будет получена ненорма, то производятся вычисления с использованием "нижней" половины элементов 37.1...37.n-1. If abnormality is obtained according to the test results by comparison with technical means external to the device using the described calculations on the "upper" half of elements 37.1 ... 37.n-1, then calculations are performed using the "lower" half of elements 37.1. ..37.n-1.
В этом случае устройство работает аналогично вышеописанному, за исключением того, что при этом сигнал типа реконфигурации 19.i равен "1" и через элемент И 30 формируется сигнал "1" на элемент ИЛИ 25 и второй вход элемента 37. n, отключающий его верхнюю половину. Инвертор 33 обеспечивает подачу "0" на элемент И 31, поэтому через элемент ИЛИ 26 на четвертый вход элемента 37. n подается переменная с соответствующих n разрядов входов 10.i.1 через третий элемент И с высоким импедансом на выходе 39 из дополнительной группы элементов И с высоким импедансом на выходе 39. Нижняя половина элементов 37.1-37. n-1 аналогично вышеописанному настраивается вначале "собственными" константами настройки через четные элементы 20, так как они в исходном состоянии подключены по управляющим входам инверсным выходом T-триггера 23, затем аналогично вышеописанному, после второго импульса нижняя половина элементов 37.1-37. n-1 настраивается константами "верхней" половины элементов, так как T-триггер 23 своим неинверсным выходом, на котором установлена теперь "1", подключает нечетные элементы 20, при этом выходы четных элементов 20 находятся в состоянии высокого импеданса и не влияют на передачу информации через нечетные элементы 20.In this case, the device operates similarly to the above, except that in this case, the signal of the reconfiguration type 19.i is “1” and the signal “1” is generated through the AND 30 element to the
Кроме того, с помощью четвертого элемента 39 дополнительной группы элементов И с тремя состояниями на выходе 39 обеспечивается "перекрещивание" переменных , xn на четвертом входе элемента 37.n через обнуленный по первому входу элемент ИЛИ 26.In addition, using the fourth element 39 of an additional group of AND elements with three states at the output 39, the "crossing" of variables , x n at the fourth input of element 37.n through the element OR zeroed to zero at the first input.
Таким образом, производятся вычисления за два такта на "нижней" половине элементов 37. Thus, the calculations are performed in two steps on the "lower" half of the elements 37.
Если по результатам тестирования с использованием внешних технических средств не будет получена норма ни в одном из трех случаев: 1) при вычислениях с использованием всех элементов 37; 2) при вычислениях с использованием "верхней" половины элементов 37; 3) при вычислениях с использованием "нижней" половины элементов 37, тогда делается вывод о полном отказе блока вычисления функций и внешние технические средства вынуждены производить требуемые вычисления на оставшихся блоках вычисления функций с использованием режима перепрограммирования, т.е. некоторые блоки вычисления функций будут использованы для разделенного во времени вычисления различных функций. Следовательно, обеспечивается монотонное, а не катастрофическое снижение времени вычисления функций в программируемом логическом устройстве при возникновении отказов. If, according to the results of testing using external technical means, a norm is not obtained in any of three cases: 1) during calculations using all elements 37; 2) in calculations using the "upper" half of the elements 37; 3) during calculations using the "lower" half of the elements 37, then a conclusion is made about the complete failure of the function calculation unit and external technical means are forced to perform the required calculations on the remaining function calculation units using the reprogramming mode, i.e. some function calculation blocks will be used for time-divided calculation of various functions. Consequently, a monotonous, rather than catastrophic, reduction in the time for calculating functions in a programmable logic device when failures occur is ensured.
Вычисления при наличии отказов с расширением разрядности вычисляемых функций производятся с использованием внешних по отношению к устройству технических средств с учетом сигналов готовности 15.i.2 из блоков вычисления функций 10.i. Calculations in the presence of failures with an extension of the capacity of the calculated functions are performed using technical means external to the device, taking into account the readiness signals 15.i.2 from the function calculation blocks 10.i.
Рассмотрим пример конкретного выполнения программируемого логического устройства. Consider an example of a specific implementation of a programmable logic device.
Пусть n= 3, тогда первая группа 37.1 элементов из n групп 37.1-37.n элементов 2•2 НЕ-И-ИЛИ содержит 2n-1=23-1=4 элемента, вторая группа 37.2 содержит 23-2= 2 элемента, а третья группа 37.3 содержит 23-3=1 элемент, т.е. на его выходе реализуется логическая функция.Let n = 3, then the first group of 37.1 elements from n groups of 37.1-
где a, b, c, d, e, g, h - настроечные сигналы, поступающие на входы 10. i. 2 (a - "младший", h - "старший"), x3, - парафазные входные сигналы, поступающие на входы 10.i.1.
where a, b, c, d, e, g, h are tuning signals received at
Путем задания настроечных сигналов можно получить любую функцию трех аргументов. By setting the tuning signals, any function of three arguments can be obtained.
Преобразуем z:
Очевидно, что z2 можно получить из z1 следующей заменой
а z4 получают из z3, если x3 заменяется на и наоборот, функция z1 получается из z2 заменой
а заменяется на x3, т.е. имеется своего рода "симметрия".Convert z:
Obviously, z 2 can be obtained from z 1 by the following replacement
and z 4 is obtained from z 3 if x 3 is replaced by and vice versa, the function z 1 is obtained from z 2 by replacing
a is replaced by x 3 , i.e. there is a kind of "symmetry".
Пусть реализуется функция 2 аргументов, допустим существенные переменные x2x3, т.е. x1=0, , тогда
Таким образом, z4 получают из z3, если выполнена замена
а z6 получают из z5, если x3 заменяют на .Let a function of 2 arguments be realized, let us say the essential variables x 2 x 3 , i.e. x 1 = 0, then
Thus, z 4 is obtained from z 3 if a replacement is made
and z 6 is obtained from z 5 if x 3 is replaced by .
Аналогично z3 получают из z4, если выполнена замена
а z5 получают из z6, если заменяют на x3.Similarly, z 3 is obtained from z 4 if a replacement is made
and z 5 is obtained from z 6 if replace with x 3 .
Реализуем функцию 3 аргументов "сложение по модулю 2":
Таким образом, реализацию этой функции в два такта можно получить, вычисляя на половине элементов 37, например вначале функции , а затем, заменив набор констант 0110 на 1001 и переменную на x3, и на тех же технических средствах вычислить функцию
Тогда - дизъюнкция выходных сигналов D-триггеров 21, 22 (фиг. 2).We implement the function 3 of the arguments "modulo 2 addition":
Thus, the implementation of this function in two steps can be obtained by calculating on half the elements 37, for example, at the beginning of the function and then, replacing the set of constants 0110 with 1001 and a variable on x 3 , and on the same technical means calculate the function
Then - disjunction of the output signals of the D-flip-
Реализуем функцию 3 аргументов "мажоритирование":
Следовательно, вычисления при наличии отказов производятся, например, путем получения вначале
а затем заменой набора констант 0111 на 0001 и переменной x3 на путем вычисления
с последующей дизъюнкцией аналогично вышеописанному.We realize the function of 3 arguments "majorization":
Therefore, calculations in the presence of failures are performed, for example, by first obtaining
and then replacing the set of constants 0111 with 0001 and the variable x 3 with by calculating
with subsequent disjunction similar to the above.
Оценим технико-экономическую эффективность предлагаемого устройства. We will evaluate the technical and economic efficiency of the proposed device.
Ее можно оценить величиной относительного повышения быстродействия при вычислении логических функций в условиях возникновения отказов у предлагаемого программируемого логического устройства по отношению к прототипу. It can be estimated by the magnitude of the relative increase in speed when calculating logical functions in the event of failure of the proposed programmable logic device in relation to the prototype.
Рассмотрим случай возникновения одного отказа в основных технических средствах вычисления логических функций - в блоке вычисления логических функций (в одной из половины элементов групп 20, 37, 39) предлагаемого устройства и в одном из элементов ИЛИ, И, определяющих вычисленную логическую функцию в прототипе без учета отказов, не изменяющих результат вычислений, например, при тестировании. Тогда для вычисления всех логических функций требуется один "штатный такт", перепрограммирование для вычисления логической функции "закрепленной" за отказавшими техническими средствами, занимающее 2g+1 такт, где g - число конъюнкций в вычисляемых логических функциях и еще один такт вычислений - без учета запоминания промежуточных результатов во внешних технических средствах. У предлагаемого устройства вычисления всех функций при обнаружении отказа в одном из блоков вычисления функций занимает 2 такта при тех же условиях - без учета времени диагностирования (тестирования) и запоминания результатов вычисления в работоспособных блоках по первому такту. Таким образом, выигрыш в быстродействии δ описывается выражением
Рассмотрим случай r отказов, т.е. по одному описанному выше отказу в r основных технических средствах вычисления логических функций, r≤m-1, где m - количество логических функций (блоков вычисления функций). Очевидно, что в этом случае необходимо также одно перепрограммирование r технических средств вычисления функций с запоминанием промежуточных результатов во внешних технических средствах, если количество оставшихся работоспособных технических средств позволяет восполнить "потери". Если же их остается меньше половины , то необходимо дополнительное перепрограммирование. Таким образом, необходимо тактов перепрограммирования, где int - обозначение ближайшего большего натурального числа.Consider the case of the occurrence of one failure in the basic technical means of computing logical functions - in the block for calculating logical functions (in one of the half elements of
Consider the case of r failures, i.e. according to one failure described above in r basic technical means of computing logical functions, r≤m-1, where m is the number of logical functions (function calculation blocks). Obviously, in this case one more reprogramming of technical means of calculating functions with storing intermediate results in external technical means is also necessary if the number of remaining working technical means makes it possible to make up for the "losses". If less than half of them remain then additional reprogramming is necessary. Therefore, it is necessary reprogramming cycles, where int is the designation of the nearest larger natural number.
Следовательно, выигрыш в быстродействии определяется соотношением
При r= m устройство-прототип не может вычислить ни одной логической функции.Therefore, the gain in speed is determined by the relation
For r = m, the prototype device cannot calculate a single logical function.
Кроме того, в прототипе для диагностирования (тестирования) необходимо дополнительное перепрограммирование (2g+1 такт), например, для сравнения внешними техническими средствами результатов вычисления одинаковых логических функций, полученных на половине основных технических средств с полученными другой половиной. В предлагаемом устройстве это может быть сделано внешними техническими средствами путем сравнения результатов, полученных после задания режима вычислений при отсутствии отказов и полученных после задания режима вычислений при наличии отказов, т.е. за три такта. In addition, in the prototype for diagnostics (testing), additional reprogramming (2g + 1 clock cycle) is necessary, for example, to compare by external technical means the results of calculating the same logical functions obtained on half of the basic technical means with the other half. In the proposed device, this can be done by external technical means by comparing the results obtained after setting the calculation mode in the absence of failures and obtained after setting the calculation mode in the presence of failures, i.e. for three measures.
Достижение цели изобретения подтверждается приведенным анализом. Achieving the objective of the invention is confirmed by the above analysis.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97116904A RU2146840C1 (en) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | Programmable gate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97116904A RU2146840C1 (en) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | Programmable gate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97116904A RU97116904A (en) | 2000-02-20 |
RU2146840C1 true RU2146840C1 (en) | 2000-03-20 |
Family
ID=20197961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97116904A RU2146840C1 (en) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | Programmable gate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2146840C1 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503993C1 (en) * | 2012-04-26 | 2014-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
RU2544750C1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-03-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
RU2547229C1 (en) * | 2014-05-21 | 2015-04-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
RU2573758C2 (en) * | 2014-04-25 | 2016-01-27 | Сергей Феофентович Тюрин | Programmable logic device |
RU2573732C2 (en) * | 2014-02-25 | 2016-01-27 | Сергей Феофентович Тюрин | Programmable logical device |
RU2601145C1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-10-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
RU2602780C2 (en) * | 2014-04-17 | 2016-11-20 | Сергей Феофентович Тюрин | Programmable logic device |
RU2618188C1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-05-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Device for calculating complex number module |
RU2637462C1 (en) * | 2016-08-01 | 2017-12-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logical device |
RU2653301C1 (en) * | 2017-10-02 | 2018-05-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
-
1997
- 1997-10-01 RU RU97116904A patent/RU2146840C1/en active
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2503993C1 (en) * | 2012-04-26 | 2014-01-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
RU2573732C2 (en) * | 2014-02-25 | 2016-01-27 | Сергей Феофентович Тюрин | Programmable logical device |
RU2602780C2 (en) * | 2014-04-17 | 2016-11-20 | Сергей Феофентович Тюрин | Programmable logic device |
RU2573758C2 (en) * | 2014-04-25 | 2016-01-27 | Сергей Феофентович Тюрин | Programmable logic device |
RU2547229C1 (en) * | 2014-05-21 | 2015-04-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
RU2544750C1 (en) * | 2014-05-22 | 2015-03-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
RU2601145C1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-10-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
RU2618188C1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-05-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Device for calculating complex number module |
RU2637462C1 (en) * | 2016-08-01 | 2017-12-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logical device |
RU2653301C1 (en) * | 2017-10-02 | 2018-05-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Programmable logic device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4872169A (en) | Hierarchical scan selection | |
US3470542A (en) | Modular system design | |
RU2146840C1 (en) | Programmable gate | |
Jain et al. | Modeling and test generation algorithms for MOS circuits | |
WO1987000292A1 (en) | On chip test system for configurable gate arrays | |
US4933575A (en) | Electric circuit interchangeable between sequential and combination circuits | |
US4264807A (en) | Counter including two 2 bit counter segments connected in cascade each counting in Gray code | |
DE69724742T2 (en) | Memory field test circuit with error message | |
EP0266873B1 (en) | Programmable logic array | |
GB2070779A (en) | Apparatus for testing digital electronic circuits | |
EP0372273A2 (en) | Pass gate multiplexer | |
JPS6134174B2 (en) | ||
CN106771958B (en) | Integrated circuit with low power scanning system | |
JP2738351B2 (en) | Semiconductor integrated logic circuit | |
DeHon et al. | METRO: A router architecture for high-performance, short-haul routing networks | |
EP0266874B1 (en) | Programmable logic array | |
RU97116904A (en) | PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE | |
US6789222B2 (en) | Single-pass methods for generating test patterns for combinational circuits | |
EP0903650B1 (en) | Timer device comprising a timer counter, a register and a coincidence detecting circuit, and method for controlling an output terminal using such timer device | |
SU1381537A1 (en) | Device for simulating failures | |
RU2074415C1 (en) | Parallel co-processor which solves boolean equations | |
JP2001066352A (en) | Semiconductor integrated circuit and method for testing the same | |
JPS6222433B2 (en) | ||
RU1777133C (en) | Programmable logical device | |
SU1488805A1 (en) | Modulo two adder with check feature |