RU2547229C1 - Programmable logic device - Google Patents

Programmable logic device Download PDF

Info

Publication number
RU2547229C1
RU2547229C1 RU2014120558/08A RU2014120558A RU2547229C1 RU 2547229 C1 RU2547229 C1 RU 2547229C1 RU 2014120558/08 A RU2014120558/08 A RU 2014120558/08A RU 2014120558 A RU2014120558 A RU 2014120558A RU 2547229 C1 RU2547229 C1 RU 2547229C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistors
group
output
input
additional
Prior art date
Application number
RU2014120558/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Феофентович Тюрин
Алексей Юрьевич Городилов
Руслан Владимирович Вихорев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2014120558/08A priority Critical patent/RU2547229C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2547229C1 publication Critical patent/RU2547229C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: device comprises a group of n inverters for variables, n groups of transmitting transistors, n is number of input variables, up to 2i, i=1, n transistors in a group, group of 2n adjustment inverters, output inverter, inputs of n variables, 2n of adjustment inputs, group of 2n for switching adjustment off, auxiliary inverters, transistors for switching alternative circuit on, a group of six auxiliary transmitting transistors, supply voltage input, "Zero Volt" input, error output, output of the device.
EFFECT: improved reliability of functioning due to control of correct computation of the preset logic function in process of operation.
5 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для вычисления систем логических функций в программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС).The invention relates to computer technology and can be used to calculate systems of logical functions in programmable logic integrated circuits (FPGA).

Известно 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, вторую группу m·2n элементов И с тремя состояниями на выходе и m блоков вычисления функций, каждый блок вычисления функций содержит группу 4·2n элементов И с тремя состояниями на выходе, два D-триггера, Т-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, i=1,n), элемент задержки, дополнительную группу элементов И с тремя состояниями на выходе (патент РФ №2146840 от 20.03.2000, кл. G11C 17/00, G06F 7/00).A programmable logic device is known that contains 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, group m (n-1) AND elements, counter, a group of m · 2 n AND elements with three output states, a decoder, a group of m (n-1) OR elements, a second group of m · 2 n AND elements with three output states and m blocks calculation functions, each function calculating unit comprises a group 4 · 2 n elements and a tri-state output, two D-flip-flop, T rigger, RS-trigger pulse fixation five elements or three elements and four inverter, n groups of elements 2 x 2 NAND-OR (in each i-th group includes 2 n-1 elements, i = 1, n) , delay element, an additional group of AND elements with three states at the output (RF patent No. 2146840 dated 03.20.2000, class G11C 17/00, G06F 7/00).

Недостатком известного устройства являются высокие аппаратурные затраты, выраженные в количестве транзисторов, на реализацию логической функции в программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС).A disadvantage of the known device is the high hardware costs, expressed in the number of transistors, for the implementation of a logical function in programmable logic integrated circuits (FPGAs).

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является программируемое логическое устройство, содержащее группу n инверторов, n групп передающих транзисторов (n - число входных переменных) по 2i, i=1, n транзисторов в группе, группу 2n инверторов настройки, выходной инвертор, входы n переменных, группу 2n входов настройки, выход устройства, причем затвор каждого нечетного транзистора i-й группы передающих транзисторов i=1,n подключен к выходу i-го инвертора группы n инверторов, затвор каждого четного транзистора i-й группы передающих транзисторов подключен к i-му входу входов n переменных, истоки 2n транзисторов n-й группы подключены к выходам инверторов группы 2n инверторов настройки, входы которых являются группой 2n входов настройки, стоки четных и нечетных транзисторов n-й группы объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-1 транзисторов n-1-й группы, стоки которых объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-2 транзисторов n-2-й группы и так далее, стоки двух последних транзисторов 1-й группы объединены и подключены ко входу выходного инвертора, выход которого является выходом устройства, входы n переменных подключены ко входам соответствующих инверторов из группы n инверторов, 2n входов настройки подключены ко входам соответствующих инверторов из группы 2n инверторов настройки (Строганов А., Цыбин С. Программируемая коммутация в ПЛИС: взгляд изнутри // Компоненты и технологии. - 2010. - №11. С.56-62. Рис.9, 12 [Электронный ресурс].The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a programmable logic device containing a group of n inverters, n groups of transmitting transistors (n is the number of input variables), 2 i , i = 1, n transistors in a group, a group of 2 n inverters setting output inverter, the inputs n variables, the group setting 2 n inputs, the output device, wherein the gate of each transistor odd i-th group of transmission transistors i = 1, n is connected to the output of i-th inverter group of inverters n, each gate etnogo transistor i-th group transmitting transistors connected to i-th entry of inputs n variables sources 2 n transistors n-th group are connected to the outputs of inverters group 2 n configuration inverters, inputs of which are a group of 2 n input control, drains the odd and even transistors of the nth group are combined and connected to the sources of the corresponding 2 n-1 transistors of the n-1st group, the drains of which are combined and connected to the sources of the corresponding 2 n-2 transistors of the n-2nd group and so on, the drains of the last two transistors 1 groups united and connected s to an input of an output inverter whose output is the output of the apparatus, the variables n inputs are connected to the inputs of respective inverters of group n inverters setting 2 n inputs are connected to the inputs of respective inverters of a group setting 2 n inverters (Stroganov, S. Programmable switching Tsybin in FPGAs: an inside look // Components and Technologies. - 2010. - No. 11. S.56-62. Fig. 9, 12 [Electronic resource].

- URL: http://www.kit-e.ru/articles/plis/2010_11_56.php 12.11.12 г).- URL: http://www.kit-e.ru/articles/plis/2010_11_56.php 11/12/12 g).

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: содержит группу n инверторов переменных, n групп передающих транзисторов (n - число входных переменных) по 2i, i=1, n транзисторов в группе, группу 2n инверторов настройки, выходной инвертор, входы n переменных, 2n входов настройки, выход устройства; затвор каждого четного транзистора i-й группы из n групп передающих транзисторов подключен к i-му входу входов n переменных; затвор каждого нечетного транзистора i-й группы из n групп передающих транзисторов подключен к выходу i-го инвертора из группы n инверторов переменных; стоки четных и нечетных транзисторов n-й группы объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-1 транзисторов n-1-й группы, стоки которых объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-2 транзисторов n-2-й группы и так далее; стоки двух последних транзисторов первой группы объединены и подключены ко входу выходного инвертора, выход которого является выходом устройства; входы n переменных подключены ко входам соответствующих инверторов из группы n инверторов, 2n входов настройки подключены ко входам соответствующих инверторов из группы 2n инверторов настройки.Signs of the prototype, which coincides with the essential features of the claimed invention: contains a group of n variable inverters, n groups of transmitting transistors (n is the number of input variables) of 2 i , i = 1, n transistors in a group, a group of 2 n tuning inverters, an output inverter, inputs n variables, 2 n settings inputs, device output; the gate of each even transistor of the i-th group of n groups of transmitting transistors is connected to the i-th input of the inputs of n variables; the gate of each odd transistor of the i-th group of n groups of transmitting transistors is connected to the output of the i-th inverter from the group of n variable inverters; the drains of the even and odd transistors of the nth group are combined and connected to the sources of the corresponding 2 n-1 transistors of the n-1st group, the drains of which are combined and connected to the sources of the corresponding 2 n-2 transistors of the n-2nd group and so on; the drains of the last two transistors of the first group are combined and connected to the input of the output inverter, the output of which is the output of the device; the inputs of n variables are connected to the inputs of the corresponding inverters from the group of n inverters, 2 n settings inputs are connected to the inputs of the corresponding inverters from the group of 2 n settings inverters.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является низкая достоверность функционирования.A disadvantage of the known device adopted for the prototype is the low reliability.

Это обусловлено следующими обстоятельствами. Технические средства прототипа ориентированы на реализацию в зависимости от настройки одной конкретной логической функции n переменных в совершенной дизъюнктивной нормальной форме (СДНФ). Контроль правильности вычисления логической функции может быть осуществлен, только если устройство не используется по назначению. Это так называемый тестовый контроль. Тогда для проверки работоспособности в общем случае требуется проверить активирование всех 2n цепочек передающих транзисторов, то есть необходимо 2n шагов (тактов). Все 2n наборы значений переменных для осуществления такой проверки надо фиксировать на соответствующих n входах устройства и оценивать выходную реакцию - реализуемую логическую функцию. Кроме того, необходимо проверять реализацию всех функций - на это необходимо 22n тактов. Таким образом, требуется по существу полный перебор значений на входах устройства. Устройство не предусматривает какого-либо контроля в процессе функционирования устройства (то есть не предусматривает «рабочего» контроля, контроля в процессе работы по назначению). В связи с этим достоверность функционирования прототипа равна вероятности безотказной работы.This is due to the following circumstances. The technical means of the prototype are oriented towards implementation, depending on the configuration of one particular logical function of n variables in perfect disjunctive normal form (SDNF). The verification of the correctness of the calculation of a logical function can be carried out only if the device is not used for its intended purpose. This is the so-called test control. Then, in order to check the operability, in the general case, it is required to check the activation of all 2 n chains of transmitting transistors, that is, 2 n steps (cycles) are necessary. All 2 n sets of variable values to carry out such a check must be fixed on the corresponding n inputs of the device and the output reaction, the implemented logical function, must be evaluated. In addition, it is necessary to check the implementation of all functions - this requires 2 2n clock cycles. Thus, essentially complete enumeration of the values at the inputs of the device is required. The device does not provide any control during the operation of the device (that is, it does not provide for “working” control, control during the intended operation). In this regard, the reliability of the functioning of the prototype is equal to the probability of uptime.

Задачей изобретения является повышение достоверности функционирования путем контроля правильности вычисления заданной логической функции в процессе работы, функционирования устройства по назначению (путем рабочего контроля, функционального контроля).The objective of the invention is to increase the reliability of functioning by checking the correctness of the calculation of a given logical function in the process, the functioning of the device as intended (by working control, functional control).

Поставленная задача была решена за счет того, что в заявляемое устройство, содержащее группу n инверторов переменных, n групп передающих транзисторов (n - число входных переменных) по 2i, i=1, n транзисторов в группе, группу 2n инверторов настройки, выходной инвертор, входы n переменных, 2n входов настройки, выход устройства, причем затвор каждого четного транзистора i-й группы из n групп передающих транзисторов подключен к i-му входу входов n переменных, затвор каждого нечетного транзистора i-й группы из n групп передающих транзисторов подключен к выходу i-го инвертора из группы n инверторов переменных, стоки четных и нечетных транзисторов n-й группы объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-1 транзисторов n-1-й группы, стоки которых объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-2 транзисторов n-2-й группы, транзисторы в группах n-3, n-4 …2 соединены аналогично, стоки двух последних транзисторов первой группы объединены и подключены ко входу выходного инвертора, выход которого является выходом устройства, входы n переменных подключены ко входам соответствующих инверторов из группы n инверторов, 2n входов настройки подключены ко входам соответствующих инверторов из группы 2n инверторов настройки, согласно изобретению в него дополнительно введены группа 2n транзисторов отключения настройки, первый, второй, третий, четвертый дополнительные инверторы, первый и второй транзисторы подключения альтернативной цепочки, группа из шести дополнительных передающих транзисторов, вход напряжения питания, вход «Ноль вольт», выход ошибки, причем истоки транзисторов группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к выходам соответствующих инверторов из группы 2n инверторов настройки, а стоки транзисторов группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к истокам транзисторов n-й группы передающих транзисторов, затворы первой половины транзисторов из группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к первому входу входов n переменных, который также подключен к затвору второго транзистора подключения альтернативной цепочки, затворы второй половины транзисторов из группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к выходу первого инвертора из группы n инверторов переменных, который также подключен к затвору первого транзистора подключения альтернативной цепочки, исток первого транзистора подключения альтернативной цепочки подключен к объединенным стокам последнего - четного и предпоследнего - нечетного транзисторов второй группы из n групп передающих транзисторов, исток второго транзистора подключения альтернативной цепочки подключен к объединенным стокам первого - нечетного и второго - четного транзисторов второй группы из n групп передающих транзисторов, стоки первого и второго транзисторов подключения альтернативной цепочки объединены и подключены ко входу второго дополнительного инвертора, выход которого подключен ко входу третьего дополнительного инвертора, выход которого подключен к затворам третьего и пятого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов, истоки которых подключены ко входу «Ноль вольт», выход второго дополнительного инвертора подключен к затворам четвертого и шестого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов, истоки которых подключены ко входу напряжения питания, объединенные стоки пятого и шестого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов подключены к истоку второго транзистора из группы шести дополнительных передающих транзисторов, затвор которого подключен к выходу устройства и входу первого дополнительного инвертора, объединенные стоки третьего и четвертого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов подключены к истоку первого транзистора из группы шести дополнительных передающих транзисторов, затвор которого подключен к выходу дополнительного инвертора, стоки первого и второго транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов объединены и подключены ко входу четвертого инвертора, выход которого является выходом ошибки устройства, стоки каждого i-го транзистора первой половины транзисторов из группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к стокам соответствующих i+2n-1 транзисторов из второй половины транзисторов из группы транзисторов отключения настройки.The problem was solved due to the fact that in the inventive device containing a group of n variable inverters, n groups of transmitting transistors (n is the number of input variables) 2 i , i = 1, n transistors in the group, a group of 2 n tuning inverters, output inverter, inputs of n variables, 2 n configuration inputs, device output, and the gate of each even transistor of the i-th group of n groups of transmitting transistors is connected to the i-th input of inputs of n variables, the gate of each odd transistor of the i-group transistors connected to the output of the i-th inverter from the group of n variable inverters, the drains of the even and odd transistors of the n-th group are combined and connected to the sources of the corresponding 2 n-1 transistors of the n-1 group, the drains of which are combined and connected to the sources of the corresponding 2 n-2 transistors of the n-2nd group, transistors in the groups n-3, n-4 ... 2 are connected in a similar way, the drains of the last two transistors of the first group are combined and connected to the input of the output inverter, the output of which is the output of the device, the inputs of n variables are connected to the inputs of the corresponding inverters and of the group of n inverters, 2 n tuning inputs are connected to the inputs of the corresponding inverters from the group of 2 n tuning inverters, according to the invention, it additionally includes a group of 2 n tuning shutdown transistors, the first, second, third, fourth additional inverters, the first and second alternative transistors chains, a group of six additional transmitting transistors, the input of the supply voltage, the input "Zero volts", the output of the error, and the sources of the transistors of the group 2 n transistors off settings are connected to the outputs of the corresponding inverters from group 2 n tuning inverters, and the drains of transistors of group 2 n switching transistors are connected to the sources of transistors of the n-th group of transmitting transistors, the gates of the first half of transistors from group 2 n switching transistors are connected to the first input of n variable inputs, which is also connected to the gate of the second transistor connecting alternate chains, gates of transistors of the second half of the group 2 n setting the sleep transistors are connected to the outputs of the first of the inverter from the group of n variable inverters, which is also connected to the gate of the first transistor for connecting an alternative circuit, the source of the first transistor for connecting an alternative circuit is connected to the combined drains of the last - even and penultimate - odd transistors of the second group of n groups of transmitting transistors, the source of the second transistor for connecting an alternative the circuit is connected to the combined drains of the first - odd and second - even transistors of the second group of n groups of transmitting transistors , the drains of the first and second transistors connecting an alternative circuit are combined and connected to the input of the second additional inverter, the output of which is connected to the input of the third additional inverter, the output of which is connected to the gates of the third and fifth transistors from the group of six additional transmitting transistors, the sources of which are connected to the input "Zero volt ", the output of the second additional inverter is connected to the gates of the fourth and sixth transistors from the group of six additional transmitting transistors, the sources of which are connected to the input of the supply voltage, the combined drains of the fifth and sixth transistors from the group of six additional transmitting transistors are connected to the source of the second transistor from the group of six additional transmitting transistors, the gate of which is connected to the output of the device and the input of the first additional inverter, the combined drains of the third and fourth transistors from a group of six additional transmitting transistors connected to the source of the first transistor from a group of six additional transmitting their transistors, the gate of which is connected to the output of the additional inverter, the drains of the first and second transistors from the group of six additional transmitting transistors are combined and connected to the input of the fourth inverter, the output of which is the output of the device error, the drains of each i-th transistor of the first half of the transistors from group 2 n disconnection transistors settings are connected to the drains of the corresponding i + 2 n-1 transistors from the second half of transistors from the group of adjustment transistors.

Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа: содержит группу 2n транзисторов отключения настройки, первый, второй, третий, четвертый дополнительные инверторы, первый и второй транзисторы подключения альтернативной цепочки, группу из шести дополнительных передающих транзисторов, вход напряжения питания, вход «Ноль вольт», выход ошибки; истоки транзисторов группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к выходам соответствующих инверторов из группы 2n инверторов настройки, а стоки транзисторов группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к истокам транзисторов n-й группы передающих транзисторов; затворы первой половины транзисторов из группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к первому входу входов n переменных, который также подключен к затвору второго транзистора подключения альтернативной цепочки; затворы второй половины транзисторов из группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к выходу первого инвертора из группы n инверторов переменных, который также подключен к затвору первого транзистора подключения альтернативной цепочки; исток первого транзистора подключения альтернативной цепочки подключен к объединенным стокам последнего - четного и предпоследнего - нечетного транзисторов второй группы из n групп передающих транзисторов; исток второго транзистора подключения альтернативной цепочки подключен к объединенным стокам первого - нечетного и второго - четного транзисторов второй группы из n групп передающих транзисторов; стоки первого и второго транзистора подключения альтернативной цепочки объединены и подключены ко входу второго дополнительного инвертора, выход которого подключен ко входу третьего дополнительного инвертора, выход которого подключен к затворам третьего и пятого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов, истоки которых подключены ко входу «Ноль вольт»; выход второго дополнительного инвертора подключен к затворам четвертого и шестого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов, истоки которых подключены ко входу напряжения питания, объединенные стоки пятого и шестого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов подключены к истоку второго транзистора из группы шести дополнительных передающих транзисторов, затвор которого подключен к выходу устройства и входу первого дополнительного инвертора; объединенные стоки третьего и четвертого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов подключены к истоку первого транзистора из группы шести дополнительных передающих транзисторов, затвор которого подключен к выходу дополнительного инвертора; стоки первого и второго транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов объединены и подключены ко входу четвертого инвертора, выход которого является выходом ошибки устройства; стоки каждого i-гo транзистора первой половины транзисторов из группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к стокам соответствующих i+2n-1 транзисторов из второй половины транзисторов из группы транзисторов отключения настройки.Signs of the proposed technical solution, distinctive from the prototype: contains a group of 2 n turn-off transistors, the first, second, third, fourth additional inverters, the first and second transistors connecting an alternative circuit, a group of six additional transmitting transistors, the input voltage, the input is zero volt ", Error output; the sources of the transistors of group 2 n tuning off transistors are connected to the outputs of the corresponding inverters from the group of 2 n tuning inverters, and the drains of the transistors of 2 n tuning tuning transistors are connected to the sources of transistors of the n-th group of transmitting transistors; the gates of the first half of the transistors from the group of 2 n tuning off transistors are connected to the first input of the n variable inputs, which is also connected to the gate of the second transistor connecting the alternative circuit; the gates of the second half of the transistors from the group of 2 n tuning off transistors are connected to the output of the first inverter from the group of n variable inverters, which is also connected to the gate of the first transistor connecting the alternative circuit; the source of the first alternate connection transistor is connected to the combined drains of the last — even and penultimate — odd transistors of the second group of n groups of transmitting transistors; the source of the second alternate connection transistor is connected to the combined drains of the first - odd and second - even transistors of the second group of n groups of transmitting transistors; the drains of the first and second alternate connection transistor are combined and connected to the input of the second additional inverter, the output of which is connected to the input of the third additional inverter, the output of which is connected to the gates of the third and fifth transistors from the group of six additional transmitting transistors, the sources of which are connected to the input "Zero volts "; the output of the second additional inverter is connected to the gates of the fourth and sixth transistors from the group of six additional transmitting transistors, the sources of which are connected to the input of the supply voltage, the combined drains of the fifth and sixth transistors from the group of six additional transmitting transistors are connected to the source of the second transistor from the group of six additional transmitting transistors, the shutter of which is connected to the output of the device and the input of the first additional inverter; the combined drains of the third and fourth transistors from the group of six additional transmitting transistors are connected to the source of the first transistor from the group of six additional transmitting transistors, the gate of which is connected to the output of the additional inverter; the drains of the first and second transistors from the group of six additional transmitting transistors are combined and connected to the input of the fourth inverter, the output of which is the error output of the device; the drains of each i-th transistor of the first half of transistors from a group of 2 n tuning off transistors are connected to the drains of the corresponding i + 2 n-1 transistors from the second half of transistors from a group of tuning off transistors.

Отличительные признаки в сочетании с известными позволяют обеспечить повышение достоверности функционирования путем контроля правильности вычисления заданной логической функции в процессе работы за счет использования второй, незадействованной на данном наборе входных переменных половине передающих транзисторов.Distinctive features in combination with the known ones allow to increase the reliability of functioning by checking the correctness of the calculation of a given logical function during operation by using the second half of the transistors that are not used on this set of input variables.

Введение группы 2n транзисторов отключения настройки позволяет передавать настроечные сигналы с используемой в данный момент для вычислений половины n групп передающих транзисторов в неиспользуемую половину с целью контроля вычислений.The introduction of a group of 2 n tuning off transistors allows transmitting training signals with the half of the n transmitting transistors currently used for calculations to the unused half for the purpose of monitoring calculations.

Введение первого дополнительного инвертора позволяет реализовать инверсию значения вычисленной логической функции для последующего сравнения с контрольным значением, вычисленным на неиспользуемой половине n групп передающих транзисторов.The introduction of the first additional inverter allows the inversion of the value of the calculated logical function for subsequent comparison with the control value calculated on the unused half of n groups of transmitting transistors.

Введение второго дополнительного инвертора позволяет получать контрольное значение вычисленной на неиспользуемой половине n групп передающих транзисторов логической функции.The introduction of the second additional inverter allows you to get the control value calculated on the unused half of n groups of transmitting transistors of the logical function.

Введение третьего дополнительного инвертора позволяет реализовать инверсию контрольного значения вычисленной на неиспользуемой половине n групп передающих транзисторов логической функции.The introduction of the third additional inverter allows the inversion of the control value calculated on the unused half of n groups of transmitting transistors of a logical function.

Введение четвертого дополнительного инвертора позволяет получать с помощью группы из шести дополнительных передающих транзисторов значение сигнала ошибки.The introduction of the fourth additional inverter allows you to get the value of the error signal using a group of six additional transmitting transistors.

Введение группы из шести дополнительных передающих транзисторов позволяет вычислять значение сигнала ошибки при не сравнении вычисленного значения логической функции с контрольным значением, вычисленным на неиспользуемой в данный момент половине n групп передающих транзисторов логической функции, путем реализации сложения по модулю два (исключающее ИЛИ).The introduction of a group of six additional transmitting transistors allows us to calculate the value of the error signal when not comparing the calculated value of the logical function with the control value calculated on the half-currently unused logical transistor groups of the logical function by implementing modulo-two addition (exclusive OR).

Введение первого транзистора подключения альтернативной цепочки позволяет подключать при нулевом логическом уровне на первом, старшем входе n переменных, контрольное значение логической функции, вычисленное на неиспользуемой половине n групп передающих транзисторов логической функции.The introduction of the first alternate connection transistor allows you to connect at a zero logic level on the first, highest input of n variables, the control value of the logical function, calculated on the unused half of the n groups of transmitting transistors of the logical function.

Введение второго транзистора подключения альтернативной цепочки позволяет подключать при единичном логическом уровне на первом, старшем входе n переменных, контрольное значение логической функции, вычисленное на неиспользуемой половине n групп передающих транзисторов логической функции.The introduction of the second alternate connection transistor allows you to connect at a logical level at the first, highest input of n variables, the control value of the logical function, calculated on the unused half of the n groups of transmitting transistors of the logical function.

Введение входа напряжения питания позволяет настроить группу из шести дополнительных передающих транзисторов на реализацию функции сложения по модулю два (исключающее ИЛИ) - при одинаковых вычисленных значениях - контрольного и основного на вход четвертого дополнительного инвертора подается единица, в связи с чем сигнал ошибки на соответствующий выход устройства не подается.The introduction of the supply voltage input allows you to configure a group of six additional transmitting transistors to implement the function of adding modulo two (exclusive OR) - with the same calculated values - the control and the main input of the fourth additional inverter is supplied with a unit, and therefore an error signal is sent to the corresponding output of the device not served.

Введение входа «Ноль вольт» позволяет настроить группу из шести дополнительных передающих транзисторов на реализацию функции сложения по модулю два (исключающее ИЛИ) - при разных вычисленных значениях - контрольного и основного на вход четвертого дополнительного инвертора подается логический ноль, в связи с чем формируется сигнал ошибки на соответствующем выходе устройства.The introduction of the “Zero volt” input allows you to configure a group of six additional transmitting transistors to implement the addition function modulo two (exclusive OR) - for different calculated values - the control and the main input of the fourth additional inverter is supplied with a logical zero, in connection with which an error signal is generated on the corresponding output of the device.

Введение выхода ошибки позволяет передавать сигнал ошибки внешнему по отношению к устройству оборудованию.The introduction of an error output allows the error signal to be transmitted to equipment external to the device.

На фиг. 1 изображена схема электрическая принципиальная программируемого логического устройства.In FIG. 1 depicts an electrical schematic diagram of a programmable logic device.

На фиг. 2 изображены графики изменения вероятности безотказной работы прототипа (Р1) и предлагаемого устройства (Р2) с учетом экспоненциальной модели отказов (сбоев) и интенсивности отказов одного транзистора λ=10-7 при n=4.In FIG. 2 shows graphs of changes in the probability of failure of the prototype (P1) and the proposed device (P2) taking into account the exponential model of failures (failures) and the failure rate of a single transistor λ = 10 -7 at n = 4.

На фиг. 3 изображены графики изменения вероятности безотказной работы прототипа (Р1) и предлагаемого устройства (Р2) с учетом экспоненциальной модели отказов (сбоев) и интенсивности отказов одного транзистора λ=10-7 при n=5.In FIG. 3 shows graphs of changes in the probability of failure of the prototype (P1) and the proposed device (P2) taking into account the exponential model of failures (failures) and the failure rate of a single transistor λ = 10 -7 at n = 5.

На фиг. 4 изображены графики изменения вероятности безотказной работы прототипа (Р1) и предлагаемого устройства (Р2) с учетом экспоненциальной модели отказов (сбоев) и интенсивности отказов одного транзистора λ=10-7 при n=6.In FIG. 4 shows graphs of changes in the probability of failure of the prototype (P1) and the proposed device (P2) taking into account the exponential model of failures (failures) and the failure rate of a single transistor λ = 10 -7 at n = 6.

На фиг. 5 изображены графики изменения вероятности безотказной работы прототипа (Р1) и предлагаемого устройства (Р2) с учетом экспоненциальной модели отказов (сбоев) и интенсивности отказов одного транзистора λ=10-7 при n=7.In FIG. 5 shows graphs of changes in the probability of failure of the prototype (P1) and the proposed device (P2) taking into account the exponential model of failures (failures) and the failure rate of a single transistor λ = 10 -7 at n = 7.

Программируемое логическое устройство (фиг. 1) содержит группу n инверторов переменных 1, n групп передающих транзисторов 2.i (n - число входных переменных) по 2i, i=1, n транзисторов в группе, группу 2n инверторов настройки 3, выходной инвертор 4, входы n переменных 5, 2n входов настройки 6, выход устройства 7, группу 2n транзисторов отключения настройки 8, первый 9, второй 10, третий 11, четвертый 12 дополнительные инверторы, первый 13 и второй 14 транзисторы подключения альтернативной цепочки, группу из шести дополнительных передающих транзисторов 15.1, 15.2, 15.3, 15.4, 15.5, 15.6, вход напряжения питания 16, вход «Ноль вольт» 17, выход ошибки 18.The programmable logic device (Fig. 1) contains a group of n inverters of variables 1, n groups of transmitting transistors 2.i (n is the number of input variables) of 2 i , i = 1, n transistors in a group, a group of 2 n inverters 3, output inverter 4, n variable inputs 5, 2 n tuning inputs 6, device output 7, group 2 n switching off transistors 8, first 9, second 10, third 11, fourth 12 additional inverters, first 13 and second 14 transistors connecting an alternative circuit, a group of six additional transmitting transistors 15.1, 15.2, 15.3, 15.4, 15.5, 15.6, input voltage supply 16, input "Zero volts" 17, error output 18.

Затвор каждого четного транзистора i-й группы 2.i из n групп передающих транзисторов подключен к i-му входу 5 л входов n переменных, затвор каждого нечетного транзистора i-й группы 2.i из n групп передающих транзисторов подключен к выходу i-го инвертора 1.i из группы n инверторов переменных 1, стоки четных и нечетных транзисторов n-й группы 2.n объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-1 транзисторов n-1-й группы, стоки которых объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-2 транзисторов n-2-й группы и так далее, стоки двух последних транзисторов 1-й группы объединены и подключены ко входу выходного инвертора 4, выход которого является выходом устройства 7.The gate of each even transistor of the i-th group 2.i of n groups of transmitting transistors is connected to the i-th input of 5 l of inputs of n variables, the gate of each odd transistor of the i-th group 2.i of n groups of transmitting transistors is connected to the output of the i-th inverters 1.i from the group of n inverters of variables 1, the drains of even and odd transistors of the n-th group 2.n are combined and connected to the sources of the corresponding 2 n-1 transistors of the n-1st group, the drains of which are combined and connected to the sources of the corresponding 2 n-2 transistors n-2 of the second group and so on, the last two drains transit tors group 1 are combined and connected to the input of the inverter output 4 whose output is an output device 7.

Входы n переменных 5 подключены ко входам соответствующих инверторов из группы n инверторов 1, 2n входов настройки входы 6 подключены ко входам соответствующих инверторов из группы 2n инверторов настройки 3.The inputs of n variables 5 are connected to the inputs of the corresponding inverters from the group of n inverters 1, 2 n tuning inputs inputs 6 are connected to the inputs of the corresponding inverters from the group of 2 n tuning inverters 3.

Истоки транзисторов группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к выходам соответствующих инверторов из группы 2n инверторов настройки, а стоки транзисторов группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к истокам транзисторов n-й группы передающих транзисторов 2.n.The sources of the transistors of group 2 n tuning transistors are connected to the outputs of the corresponding inverters from the group of 2 n tuning inverters, and the drains of the transistors of group 2 n tuning transistors are connected to the sources of the transistors of the n-th group of transmitting transistors 2.n.

Затворы первой половины транзисторов 8.1-8.2n-1 из группы 2n транзисторов отключения настройки 8 подключены к первому входу 5.1 входов n переменных 5, который также подключен к затвору второго транзистора 14 подключения альтернативной цепочки.The gates of the first half of transistors 8.1-8.2 n-1 from the group of 2 n off-switch transistors 8 are connected to the first input 5.1 of the inputs of n variables 5, which is also connected to the gate of the second transistor 14 connecting an alternative circuit.

Затворы второй половины транзисторов 8.2n-1-8.2n из группы 2n транзисторов отключения настройки 8 подключены к выходу первого инвертора 1.1 из группы n инверторов переменных 1, который также подключен к затвору первого 13 транзистора подключения альтернативной цепочки.The gates of the second half of the transistors 8.2 n-1 -8.2 n from group 2 n of the off-switch transistors 8 are connected to the output of the first inverter 1.1 from the group n of variable inverters 1, which is also connected to the gate of the first 13 transistor connecting an alternative circuit.

Исток первого 13 транзистора подключения альтернативной цепочки подключен к объединенным стокам последнего - четного 2.2.4 и предпоследнего - нечетного транзисторов 2.2.3 второй группы 2.2 из n групп передающих транзисторов 2.i.The source of the first 13 transistor connecting an alternative circuit is connected to the combined drains of the last - even 2.2.4 and the penultimate - odd transistors 2.2.3 of the second group 2.2 of n groups of transmitting transistors 2.i.

Исток второго 14 транзистора подключения альтернативной цепочки подключен к объединенным стокам первого - нечетного 2.2.1 и второго - четного транзисторов 2.2.2 второй группы 2.2 из n групп передающих транзисторов 2.i.The source of the second 14 transistor connecting an alternative circuit is connected to the combined drains of the first - odd 2.2.1 and second - even transistors 2.2.2 of the second group 2.2 of n groups of transmitting transistors 2.i.

Стоки первого 13 и второго 14 транзисторов подключения альтернативной цепочки объединены и подключены ко входу второго 10 дополнительного инвертора, выход которого подключен ко входу третьего 11 дополнительного инвертора, выход которого подключен к затворам третьего 15.3 и пятого 15.5 транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов 15, истоки которых подключены ко входу «Ноль вольт» 17.The drains of the first 13 and second 14 transistors connecting an alternative circuit are combined and connected to the input of the second 10 additional inverter, the output of which is connected to the input of the third 11 additional inverters, the output of which is connected to the gates of the third 15.3 and fifth 15.5 transistors from the group of six additional transmitting transistors 15, the sources which are connected to the input "Zero volts" 17.

Выход второго 10 дополнительного инвертора подключен к затворам четвертого 15.4 и шестого 15.6 транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов 15, истоки которых подключены ко входу напряжения питания 16, объединенные стоки пятого 15.5 и шестого 15.6 транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов 15 подключены к истоку второго 15.2 транзистора из группы шести дополнительных передающих транзисторов 15, затвор которого подключен к выходу 7 устройства и входу первого дополнительного инвертора 9.The output of the second 10 additional inverter is connected to the gates of the fourth 15.4 and sixth 15.6 transistors from the group of six additional transmitting transistors 15, the sources of which are connected to the input of the supply voltage 16, the combined drains of the fifth 15.5 and sixth 15.6 transistors from the group of six additional transmitting transistors 15 are connected to the source of the second 15.2 transistors from the group of six additional transmitting transistors 15, the gate of which is connected to the output 7 of the device and the input of the first additional inverter 9.

Объединенные стоки третьего 15.3 и четвертого 15.4 транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов 15 подключены к истоку первого 15.1 транзистора из группы шести дополнительных передающих транзисторов 15, затвор которого подключен к выходу дополнительного инвертора 9.The combined drains of the third 15.3 and fourth 15.4 transistors from the group of six additional transmitting transistors 15 are connected to the source of the first 15.1 transistor from the group of six additional transmitting transistors 15, the gate of which is connected to the output of the additional inverter 9.

Стоки первого 15.1 и второго 15.2 транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов 15 объединены и подключены ко входу четвертого инвертора 12, выход которого является выходом 18 ошибки устройства.The drains of the first 15.1 and second 15.2 transistors from the group of six additional transmitting transistors 15 are combined and connected to the input of the fourth inverter 12, the output of which is the device error output 18.

Стоки каждого i-го транзистора первой половины транзисторов 8.1-8.2n-1 из группы 2n транзисторов отключения настройки 8 подключены к стокам соответствующих i+2n-1 транзисторов из второй половины транзисторов 8.2n-1-8.2n из группы транзисторов отключения настройки 8.The drains of each i-th transistor of the first half of the transistors 8.1-8.2 n-1 from the group of 2 n tuning off transistors 8 are connected to the drains of the corresponding i + 2 n-1 transistors from the second half of the transistors 8.2 n-1 -8.2 n from the tuning transistor group 8.

Программируемое логическое устройство работает в следующих режимах: 1) программирования; 2) вычислений с контролем правильности результата.A programmable logic device operates in the following modes: 1) programming; 2) calculations with the control of the correctness of the result.

1. Режим программирования.1. Programming mode.

В этом режиме устройство работает аналогично прототипу.In this mode, the device works similarly to the prototype.

При этом с помощью внешних по отношению к устройству технических средств на 2n входах настройки 6 устанавливаются логические уровни, соответствующие логической функции n переменных, которую необходимо вычислять (таблице истинности заданной логической функции n переменных, содержащей 2n строк).In this case, using technical means external to the device, at 2 n inputs of setting 6, logical levels are set that correspond to the logical function of n variables, which must be calculated (the truth table of the given logical function of n variables containing 2 n rows).

Так, для реализации функции сложения по модулю два (исключающего ИЛИ) четырех переменных (n=4) ×4⊕×3⊕×2⊕×1, где xi - сигнал на входах переменных 5.1,5.2,5.3.5.4 - на настроечных входах 6 (6.1 …6.16) устанавливаются следующие логические уровни (Строганов А., Цыбин С. Программируемая коммутация в ПЛИС: взгляд изнутри// Компоненты и технологии. - 2010. - №11. С.56-62 Рис.9 [Электронный ресурс]. - URL: http://www.kit-e.ru/articles/plis/2010_11_56.php Дата обращения 12.01.13 г) - табл.1So, to implement the addition function modulo two (exclusive OR) four variables (n = 4) × 4⊕ × 3⊕ × 2⊕ × 1, where xi is the signal at the inputs of variables 5.1,5.2,5.3.5.4 - at the tuning inputs 6 (6.1 ... 6.16) the following logical levels are established (A. Stroganov, S. Tsybin. Programmable switching in FPGAs: an inside view // Components and Technologies. - 2010. - No. 11. P.56-62 Fig. 9 [Electronic resource] . - URL: http://www.kit-e.ru/articles/plis/2010_11_56.php Date of treatment 01/12/13 g) - Table 1

Figure 00000001
Figure 00000001

На выходах инверторов группы 2n инверторов настройки 3 устанавливаются значения, инверсные логическим уровням, устанавливаемым на 2n входах настройки 6.At the outputs of inverters of group 2 n inverters of setup 3, values are set that are inverse to the logic levels set at 2 n inputs of setup 6.

2. Режим вычислений с контролем правильности результата.2. The calculation mode with the control of the correctness of the result.

При поступлении на входы n переменных 5 с помощью внешних по отношению к устройству технических средств некоторого из 2n набора (табл.1-5.4 …5.1) активизируется одна из 2n цепочек в n группах 2 передающих транзисторов (четные транзисторы непосредственно с соответствующего входа n переменных 5, если он равен логической единице, нечетные - через соответствующий инвертор группы n инверторов переменных, через выходной инвертор 4 на выход устройства 7).When n variables 5 are received at the inputs using some of the 2 n sets external to the device (table 1-5.4 ... 5.1), one of the 2 n chains in n groups of 2 transmitting transistors (even transistors directly from the corresponding input n variables 5, if it is equal to a logical unit, odd - through the corresponding inverter of the group of n variable inverters, through the output inverter 4 to the output of the device 7).

Так, при поступлении на входы n переменных 5 набора 0101 (набор №5) «набирается» цепочка «четный транзистор» - «нечетный транзистор» 2.4.6-2.3.3-2.2.2-2.1.1 со входа 6.6, на котором установлен логический ноль, через инвертор 3.6, через соответствующий транзистор отключения настройки в нижней половине транзисторов настройки, активированных по их затворам сигналом с выхода инвертора 1.1, через инвертор 4 - и на выходе 7 формируется логический ноль: 0⊕1⊕0⊕1=0.So, when n variables 5 of set 0101 (set No. 5) are received at the inputs, the chain “even transistor” - “odd transistor” 2.4.6-2.3.3-2.2.2.2.2.1.1 from input 6.6, on which a logical zero is set, through the inverter 3.6, through the corresponding tuning off transistor in the lower half of the tuning transistors activated by their gates with a signal from the output of the inverter 1.1, a logical zero is generated through the inverter 4 and at the output 7: 0⊕1⊕0⊕1 = 0 .

В то же время цепочка транзисторов 2, соответствующая набору 1101 (набор№13) 2.4.14-2.3.7-2.2.4-2.1.2 со входа 6.14 «почти» активирована, за исключением «старшего» транзистора 2.1.2.At the same time, the chain of transistors 2 corresponding to set 1101 (set No. 13) 2.4.14-2.3.7-2.2.4-2.1.2 from input 6.14 is “almost” activated, except for the “senior” transistor 2.1.2.

Поскольку вход 5.1 не активирован, то вторая, верхняя половина транзисторов отключения настройки по своим затворам не активирована (отключена), поэтому на исток транзистора 2.4.14 подается настройка для транзистора 2.4.6, логический уровень которой (ноль) проходит до истока закрытого транзистора 2.1.2, но поскольку затвор первого транзистора 13 подключения альтернативной цепочки активирован сигналом с выхода инвертора 1.1, то активируется выход второго дополнительного инвертора 10.Since the input 5.1 is not activated, the second, upper half of the setting off transistors is not activated (disabled) by its gates, therefore, the setting for transistor 2.4.6 is fed to the source of transistor 2.4.14, the logic level of which (zero) goes to the source of closed transistor 2.1 .2, but since the gate of the first transistor 13 connecting an alternative circuit is activated by the signal from the output of inverter 1.1, the output of the second additional inverter 10 is activated.

Таким образом, на первый вход элемента сложения по модулю два (исключающее ИЛИ), реализованного на группе из шести дополнительных передающих транзисторов 15, первом 9 и третьем 11 дополнительных инверторах с помощью настройки по входам 16 напряжения питания и 17 «Ноль вольт», поступает контрольное значение логической функции.Thus, the first input of an addition element modulo two (exclusive OR), implemented on a group of six additional transmitting transistors 15, the first 9 and third 11 additional inverters by adjusting the input voltage 16 and 17 "Zero volts", receives the control value of a logical function.

На второй вход - на вход первого дополнительного инвертора 9 поступает вычисленное значение логической функции с выхода инвертора 4 (с выхода 7 устройства).The second input - the input of the first additional inverter 9 receives the calculated value of the logical function from the output of the inverter 4 (output 7 of the device).

При этом затвор второго транзистора 14 подключения альтернативной цепочки не активирован сигналом со входа 5.1 (на нем логический ноль - набор - старший разряд набора 0101.) и отключен.At the same time, the gate of the second transistor 14 connecting an alternative circuit is not activated by the signal from input 5.1 (there is a logical zero - set - high-order bit set 0101.) and disabled.

При совпадении логических уровней, полученных с выхода 7 устройства и полученного на выходе второго дополнительного инвертора 10 - в нашем случае это два логических нуля - на выходе ошибки 18 через четвертый дополнительный инвертор 12 формируется логический ноль.If the logical levels obtained from the output 7 of the device and obtained at the output of the second additional inverter 10 coincide — in our case, these are two logical zeros — a logical zero is generated at the output of the error 18 through the fourth additional inverter 12.

При этом, в приведенном примере, на выходах дополнительных инверторов 11 и 12 установлены логические нули, поэтому со входа напряжения питания 16 логическая единица проходит через активированный дополнительный передающий транзистор 15.3, затем через активированный дополнительный передающий транзистор 15.1 на вход четвертого дополнительного инвертора 12, на выходе которого формируется логический ноль.Moreover, in the above example, logic zeroes are installed at the outputs of additional inverters 11 and 12, therefore, from the input of the supply voltage 16, the logical unit passes through the activated additional transmitting transistor 15.3, then through the activated additional transmitting transistor 15.1 to the input of the fourth additional inverter 12, at the output which is formed by a logical zero.

То есть, ошибки нет. Вычисления с контролем выполнены.That is, there is no error. Calculations with control performed.

Если на выходах дополнительных инверторов 11 и 12 установлены логические единицы, со входа напряжения питания 16 логическая единица проходит через активированный дополнительный передающий транзистор 15.6, затем через активированный дополнительный передающий транзистор 15.2 на вход четвертого дополнительного инвертора 12, на выходе которого формируется логический ноль.If logical units are installed at the outputs of additional inverters 11 and 12, from the input of the supply voltage 16, the logical unit passes through the activated additional transmitting transistor 15.6, then through the activated additional transmitting transistor 15.2 to the input of the fourth additional inverter 12, at the output of which a logical zero is generated.

Если на выходах дополнительных инверторов 11 и 12 установлены различные логические уровни, со входа «Ноль вольт» 17 логический ноль проходит, например, через активированный дополнительный передающий транзистор 15.5, затем через активированный дополнительный передающий транзистор 15.2 (или через активированный дополнительный передающий транзистор 15.4, затем через активированный дополнительный передающий транзистор 15.1) на вход четвертого дополнительного инвертора 12, на выходе которого формируется логическая единица, что означает ошибку вычислений, формируемую на выходе 18.If different logic levels are set at the outputs of additional inverters 11 and 12, from the input “Zero volts” 17 a logical zero passes, for example, through an activated additional transmitting transistor 15.5, then through an activated additional transmitting transistor 15.2 (or through an activated additional transmitting transistor 15.4, then through an activated additional transmitting transistor 15.1) to the input of the fourth additional inverter 12, at the output of which a logical unit is formed, which means a subtraction error selenium formed at the exit 18.

Оценка технико-экономической эффективности.Assessment of technical and economic efficiency.

Вероятность безотказной работы известного программируемого логического устройства ПЛУ на n переменных при экспоненциальной модели отказов транзисторов описывается выражением:The probability of failure-free operation of the known programmable logic device PLU on n variables with an exponential model of transistor failures is described by the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

где λ - интенсивность отказов транзистора;where λ is the failure rate of the transistor;

t - время;t is the time;

n - число разрядов ПЛУ.n is the number of digits of the PLU.

В случае контроля ПЛУ путем использования второй половины дерева передающих транзисторов вероятность Ppp ситуации, когда объект ПЛУ-К работоспособен и распознается как работоспособный, равна:In the case of controlling the PLD by using the second half of the transmitting transistor tree, the probability P pp of the situation when the PLU-K object is operational and is recognized as operational is equal to:

Figure 00000003
Figure 00000003

Выражение (1) учитывает 16-ти транзисторную схему сложения по модулю два.Expression (1) takes into account the 16 transistor addition circuit modulo two.

Вероятность Pnn ситуации, когда объект ПЛУ-К не работоспособен и распознается как не работоспособный (происходит не сравнение выходного сигнала), что происходит в случае отказов сразу в двух половинах, равна:The probability P nn of the situation when the PLU-K facility is not operational and is recognized as not functional (the output signal is not compared), which occurs in case of failures in two halves at once, is equal to:

Figure 00000004
Figure 00000004

Где e ( 2 n + 1 + 2 n 2 ) λ t

Figure 00000005
- вероятность безотказной работы половины дерева транзисторов, схема сложения по модулю два, инверторы входных переменных и инверторы настройки учитываются выражением:Where e - ( 2 n + one + 2 n 2 ) λ t
Figure 00000005
- the probability of faultless operation of half of the transistor tree, the addition scheme modulo two, input variable inverters and tuning inverters are taken into account by the expression:

Figure 00000006
Figure 00000006

Таким образом, достоверность контроля путем использования второй половины дерева передающих транзисторов равна сумме (1), (2):Thus, the reliability of control by using the second half of the tree of transmitting transistors is equal to the sum (1), (2):

Figure 00000007
Figure 00000007

Графики изменения достоверности функционирования известного ПЛУ (Р.1) и предлагаемого ПЛУ-К с контролем (Р2) представлены на фиг. 2-5.Graphs of changes in the reliability of the functioning of the known PLU (R.1) and the proposed PLU-K with control (P2) are presented in FIG. 2-5.

Так (фиг. 5) с учетом экспоненциальной модели отказов (сбоев) и интенсивности отказов одного транзистора λ=10-7 при n=7, t-1000 часов, получаем более 40% выигрыша от максимально возможного значения.So (Fig. 5), taking into account the exponential model of failures (failures) and the failure rate of a single transistor λ = 10 -7 at n = 7, t-1000 hours, we get more than 40% of the gain from the maximum possible value.

Достижение технического результата изобретения подтверждается приведенными оценками.The achievement of the technical result of the invention is confirmed by the above estimates.

Claims (1)

Программируемое логическое устройство, содержащее группу n инверторов переменных, n групп передающих транзисторов, n - число входных переменных, по 2i, i=1, n транзисторов в группе, группу 2n инверторов настройки, выходной инвертор, входы n переменных, 2n входов настройки, выход устройства, причем затвор каждого четного транзистора i-й группы из n групп передающих транзисторов подключен к i-му входу входов n переменных, затвор каждого нечетного транзистора i-й группы из n групп передающих транзисторов подключен к выходу i-го инвертора из группы n инверторов переменных, стоки четных и нечетных транзисторов n-й группы объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-1 транзисторов n-1-й группы, стоки которых объединены и подключены к истокам соответствующих 2n-2 транзисторов n-2-й группы, транзисторы в группах n-3, n-4 …2 соединены аналогично, стоки двух последних транзисторов первой группы объединены и подключены ко входу выходного инвертора, выход которого является выходом устройства, входы n переменных подключены ко входам соответствующих инверторов из группы n инверторов, 2n входов настройки подключены ко входам соответствующих инверторов из группы 2n инверторов настройки, отличающееся тем, что в него дополнительно введены группа 2n транзисторов отключения настройки, первый, второй, третий, четвертый дополнительные инверторы, первый и второй транзисторы подключения альтернативной цепочки, группа из шести дополнительных передающих транзисторов, вход напряжения питания, вход «Ноль вольт», выход ошибки, причем истоки транзисторов группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к выходам соответствующих инверторов из группы 2n инверторов настройки, а стоки транзисторов группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к истокам транзисторов n-й группы передающих транзисторов, затворы первой половины транзисторов из группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к первому входу входов n переменных, который также подключен к затвору второго транзистора подключения альтернативной цепочки, затворы второй половины транзисторов из группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к выходу первого инвертора из группы n инверторов переменных, который также подключен к затвору первого транзистора подключения альтернативной цепочки, исток первого транзистора подключения альтернативной цепочки подключен к объединенным стокам последнего - четного и предпоследнего - нечетного транзисторов второй группы из n групп передающих транзисторов, исток второго транзистора подключения альтернативной цепочки подключен к объединенным стокам первого - нечетного и второго - четного транзисторов второй группы из n групп передающих транзисторов, стоки первого и второго транзисторов подключения альтернативной цепочки объединены и подключены ко входу второго дополнительного инвертора, выход которого подключен ко входу третьего дополнительного инвертора, выход которого подключен к затворам третьего и пятого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов, истоки которых подключены ко входу «Ноль вольт», выход второго дополнительного инвертора подключен к затворам четвертого и шестого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов, истоки которых подключены ко входу напряжения питания, объединенные стоки пятого и шестого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов подключены к истоку второго транзистора из группы шести дополнительных передающих транзисторов, затвор которого подключен к выходу устройства и входу первого дополнительного инвертора, объединенные стоки третьего и четвертого транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов подключены к истоку первого транзистора из группы шести дополнительных передающих транзисторов, затвор которого подключен к выходу дополнительного инвертора, стоки первого и второго транзисторов из группы шести дополнительных передающих транзисторов объединены и подключены ко входу четвертого инвертора, выход которого является выходом ошибки устройства, стоки каждого i-го транзистора первой половины транзисторов из группы 2n транзисторов отключения настройки подключены к стокам соответствующих i+2n-1 транзисторов из второй половины транзисторов из группы транзисторов отключения настройки. A programmable logic device containing a group of n variable inverters, n groups of transmitting transistors, n is the number of input variables, 2 i , i = 1, n transistors in a group, a group of 2 n tuning inverters, an output inverter, inputs of n variables, 2 n inputs settings, the output of the device, and the gate of each even transistor of the i-th group of n groups of transmitting transistors is connected to the i-th input of the inputs of n variables, the gate of each odd transistor of the i-th group of n groups of transmitting transistors is connected to the output of the i-th inverter from groups n inv Variable drivers, the drains of even and odd transistors of the n-th group are combined and connected to the sources of the corresponding 2 n-1 transistors of the n-1 group, the drains of which are combined and connected to the sources of the corresponding 2 n-2 transistors of the n-2nd group, transistors in groups n-3, n-4 ... 2 are connected in a similar way, the drains of the last two transistors of the first group are combined and connected to the input of the output inverter, the output of which is the output of the device, the inputs of n variables are connected to the inputs of the corresponding inverters from the group of n inverters, 2 n the entrances of us triples are connected to the inputs of the corresponding inverters from the group of 2 n tuning inverters, characterized in that they additionally include a group of 2 n tuning shutdown transistors, first, second, third, fourth additional inverters, first and second alternate connection transistors, a group of six additional transmitting transistors, the supply voltage input, a "zero volts" error output, the sources of the transistors of group 2 n setting the sleep transistors are connected to the outputs of the respective inverter for moat from group 2 n inverters settings, and drains of transistors in Group 2 n transistors off configuration connected to the sources of transistors n-th group of transmission transistors, the gates of the first half of the transistors of group 2 n setting the sleep transistors are connected to a first input of inputs n variables, which is also connected to the gate of the second transistor connecting an alternative circuit, the gates of the second half of the transistors from group 2 n disconnection transistors are connected to the output of the first inverter from group n inverters in variables, which is also connected to the gate of the first alternative circuit connection transistor, the source of the first alternative circuit connection transistor is connected to the combined drains of the last - even and penultimate - odd transistors of the second group of n groups of transmitting transistors, the source of the second alternative circuit connection transistor is connected to the combined drains first - odd and second - even transistors of the second group of n groups of transmitting transistors, drains of the first and second transistor Alternators of the alternative circuit are combined and connected to the input of the second additional inverter, the output of which is connected to the input of the third additional inverter, the output of which is connected to the gates of the third and fifth transistors from the group of six additional transmitting transistors, the sources of which are connected to the input "Zero volts", the output of the second an additional inverter is connected to the gates of the fourth and sixth transistors from the group of six additional transmitting transistors, the sources of which are connected to the input at the supply voltage, the combined drains of the fifth and sixth transistors from the group of six additional transmitting transistors are connected to the source of the second transistor from the group of six additional transmitting transistors, the gate of which is connected to the output of the device and the input of the first additional inverter, the combined drains of the third and fourth transistors from the group of six additional transmitting transistors are connected to the source of the first transistor from the group of six additional transmitting transistors, the gate of which It is connected to the output of the additional inverter, the drains of the first and second transistors from the group of six additional transmitting transistors are combined and connected to the input of the fourth inverter, the output of which is the output of the device error, the drains of each i-th transistor of the first half of the transistors from the group of 2 n disconnection transistors are connected to the drains of the corresponding i + 2 n-1 transistors from the second half of the transistors from the group of transistors disable settings.
RU2014120558/08A 2014-05-21 2014-05-21 Programmable logic device RU2547229C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120558/08A RU2547229C1 (en) 2014-05-21 2014-05-21 Programmable logic device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120558/08A RU2547229C1 (en) 2014-05-21 2014-05-21 Programmable logic device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2547229C1 true RU2547229C1 (en) 2015-04-10

Family

ID=53296222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014120558/08A RU2547229C1 (en) 2014-05-21 2014-05-21 Programmable logic device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2547229C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2601145C1 (en) * 2015-05-12 2016-10-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Programmable logic device
RU2653304C1 (en) * 2017-09-11 2018-05-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Programmable logic device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1159066A1 (en) * 1983-06-13 1985-05-30 Харьковское Высшее Командно-Инженерное Училище Им.Маршала Советского Союза Крылова Н.И. Programmable logic matrix
SU1233274A1 (en) * 1984-03-19 1986-05-23 Минское Высшее Инженерное Зенитное Ракетное Училище Пво Programmed logic module
RU2146840C1 (en) * 1997-10-01 2000-03-20 Тюрин Сергей Феофентович Programmable gate
EP1046982A2 (en) * 1990-05-10 2000-10-25 Xilinx, Inc. Programmable logic device
US6188240B1 (en) * 1998-06-04 2001-02-13 Nec Corporation Programmable function block
RU2503993C1 (en) * 2012-04-26 2014-01-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Programmable logic device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1159066A1 (en) * 1983-06-13 1985-05-30 Харьковское Высшее Командно-Инженерное Училище Им.Маршала Советского Союза Крылова Н.И. Programmable logic matrix
SU1233274A1 (en) * 1984-03-19 1986-05-23 Минское Высшее Инженерное Зенитное Ракетное Училище Пво Programmed logic module
EP1046982A2 (en) * 1990-05-10 2000-10-25 Xilinx, Inc. Programmable logic device
RU2146840C1 (en) * 1997-10-01 2000-03-20 Тюрин Сергей Феофентович Programmable gate
US6188240B1 (en) * 1998-06-04 2001-02-13 Nec Corporation Programmable function block
RU2503993C1 (en) * 2012-04-26 2014-01-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Programmable logic device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СТРОГОНОВ А., ЦЫБИН С. ПРОГРАММИРУЕМАЯ КОММУТАЦИЯ В ПЛИС: ВЗГЛЯД ИЗНУТРИ в:"КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ", 2010, N 11, с.56-62, рис. 9, 12. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2601145C1 (en) * 2015-05-12 2016-10-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Programmable logic device
RU2653304C1 (en) * 2017-09-11 2018-05-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Programmable logic device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10283039B2 (en) Shift register unit and driving method, gate drive circuit, and display apparatus
US9887698B2 (en) Internal clock gated cell
RU2547229C1 (en) Programmable logic device
US20130212441A1 (en) System and Method for Signature-Based Redundancy Comparison
CN103226927A (en) Shift register, gate driving circuit using the same and display device
US20160041814A1 (en) Power supply for ring-oscillator based true random number generator and method of generating true random numbers
US9325309B2 (en) Gate driving circuit and driving method thereof
CN107567684A (en) Programmable delay circuit for low power applications
US20140375360A1 (en) Source driver with reduced number of latch devices
WO2016200468A1 (en) Feedback latch circuit
JP2017167799A (en) Random number generator circuit
CN111538475A (en) FPGA-based true random number generator construction system and method
US9799292B2 (en) Liquid crystal display driving circuit
KR102129552B1 (en) Column driver and display apparatus
RU2544750C1 (en) Programmable logic device
WO2016027329A1 (en) Frequency division circuit and semiconductor integrated circuit
RU2573732C2 (en) Programmable logical device
RU2637462C1 (en) Programmable logical device
US10198683B2 (en) Device and method for managing the current consumption of an integrated module
RU2573758C2 (en) Programmable logic device
RU2602780C2 (en) Programmable logic device
US20170011808A1 (en) Memory cell and corresponding device
US10890623B1 (en) Power saving scannable latch output driver
RU2601145C1 (en) Programmable logic device
US8471592B1 (en) Recursive code logic

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190522