- •Микропроцессоры и микропроцессорные системы
- •Содержание
- •Введение
- •Успехи интегральной технологии и предпосылки появления микропроцессоров
- •Основные схемотехнологические направления производства микропроцессоров
- •Характеристики микропроцессоров
- •Поколения микропроцессоров.
- •Машина пользователя и система команд
- •Архитектура 16-разрядного микропроцессора
- •Система команд i8086
- •Общая структура мпс
- •Структура микропроцессора и интерфейсные операции
- •Внутренняя структура
- •Командный цикл микропроцессора.
- •Машинные циклы и их идентификация.
- •Реализация микропроцессорных модулей и состав линий системного интерфейса
- •Внутренняя структура
- •Машинные циклы i8086 в минимальном и максимальном режимах
- •Структура микропроцессорных модулей на базе микропроцессора i8086
- •Подсистема памяти мпс
- •Распределение адресного пространства
- •Регенерация динамической памяти
- •Подсистема ввода/вывода мпс
- •Подсистема параллельного обмена на базе буферных регистров
- •Контроллер параллельного обмена к580вв55
- •Последовательный обмен в мпс
- •Универсальныйпоследовательный приемопередатчик кр580вв51
- •Подсистема прерываний мпс
- •Внутренние и внешние прерывания
- •Функции подсистемы прерываний и их реализация
- •Контроллеры прерываний
- •Подсистема прямого доступа в память мпс
- •Контроллер прямого доступа в память к580вт57
- •Высокопроизводительный 32-разрядный контроллер пдп 82380
- •Архитектура контроллера 82380
- •Интерфейс с главным процессором.
- •Функции контроллера пдп
- •Программируемый контроллер прерываний
- •Программируемые интервальные таймеры
- •Контроллер регенерации динамического озу
- •Генератор с состоянием ожидания
- •Сброс центрального процессора
- •Размещение карты регистров
- •Интерфейс с микропроцессором
- •Сигналы сопряжения с микропроцессором 80386
- •Синхронизация шины контроллера 82380
- •Конвейеризация адресов
- •Организация мпс на базе секционированных бис
- •Арифметико-логические секции
- •Секции управления и устройства управления
- •Эволюция структур сфам.
- •Секции управления адресом микрокоманд серии к1804.
- •Организация управляющего автомата
- •Структура устройств обработки данных
- •Мпс с одно- и двухуровневым управлением
- •Расширение архитектурыAm2900
- •Базовый процессорный элемент к1804вм1
- •Организация основных блоков
- •Система инструкций
- •Однокристальные микроЭвм
- •Однокристальные микро-эвм к1816ве48/49/35
- •Структура омэвм
- •Элементы архитектуры омэвм
- •Порты ввода/вывода
- •Система команд омэвм
- •Расширение ресурсов омэвм
- •Однокристальная микроЭвм к1816ве51
- •Семейство однокристальных эвмmcs-51
- •Структура микро-эвм к1816ве51
- •Архитектурные особенности микро-эвм
- •Организация внутренней памяти данных.
- •Машинные циклы и синхронизация микро-эвм
- •Внешние устройства микро-эвм
- •Описание последовательного порта.
- •Таймеры-счетчики
- •Подсистема прерываний
- •Система команд
- •Системы проектирования и отладки мпс
- •Проблемы и особенности отладки мпс
- •Особенности отладки мпс на разных этапах ее существования.
- •Статические отладчики
- •Логические анализаторы
- •Сигнатурные анализаторы
- •Идея сигнатурного анализа
- •Оборудование сигнатурного анализа и требования к проверяемой схеме
- •Системы проектирования мпс
- •Внутрисхемные эмуляторы
- •Литература
Сигнатурные анализаторы
Поиск неисправностей в МПС с помощью ЛА требует высокой квалификации операторов, использование дорогостоящей аппаратуры и значительных затрат времени - как на разработку тестовых процедур, так и на анализ реакции МПС. Но и при таких затратах локализовать место неисправности с точностью до элемента не всегда удается.
Поэтому ЛА, незаменимые при настройке МПС на этапе проектирования и макетирования, мало пригодны для использования на этапе производства и эксплуатационного обслуживания МПС.
Альтернативой ЛА может служить т.н. "сигнатурный анализатор" (СА). Метод сигнатурного анализа не требует высокой квалификации персонала и сложного оборудования. В то же время он позволяет быстро и точно отыскать отказавший элемент цифровой схемы.
Идея сигнатурного анализа
ЛА позволяет контролировать схему на работоспособность в режиме сравнения реакции с эталоном. Чаще всего объем эталонной информации весьма велик (103..105байт).
Для уменьшения размера эталона предпринимаются попытки применения различных методов сжатия информации. Можно, например, подсчитывать число переключений сигнала в контрольной точке (контроль по модулю 2), однако достоверность такого контроля очень низка, ибо любая ошибка четной кратности не обнаруживается, хотя объем эталона при этом - минимальный - 1бит на контрольную точку.
Другим путем сжатия контрольной информации является получение сверток по различным модулям m > 2. Чем больше m, тем выше достоверность контроля, но, с другой стороны, усложняется контрольная аппаратура, причем суммирование сопряжено с организацией цепи переноса, что ведет к снижению быстродействия контрольного оборудования.
Наибольшее распространение при сжатии длинных двоичных последовательностей получил т.н. "сигнатурный метод", сочетающий в себе высокое быстродействие, простоту контрольного оборудования и высокую достоверность контроля.
Процедура сжатия последовательности (получение сигнатуры) описывается следующим выражением:
xk G(x) = Q(x)P(x) R(x),
где:
G(x) - двоичная последовательность, поступающая с проверяемого входа;
(x) - порождающий полином, определяющий схему обратных связей;
Q(x) - частное;
R(x) - остаток;
k - разрядность остатка.
Технически сигнатурный анализатор реализуется на базе сдвигового регистра и многовходового сумматора по модулю 2 (Рис. 12 .115).
Рис.12.115. Сигнатурный анализатор
В общем случае вероятность P обнаружения ошибки в последовательности длиной n при использовании k-разрядного сдвигового регистра выражается формулой:
P= 1 - (2 n-k- 1)/(2n- 1)
для всех n > k. При n <= k вероятность обнаружения ошибки P = 1.
Процедура сигнатурного анализа состоит в следующем:
(1) На заведомо исправную схему подают тестовое воздействие, реакция на которое сворачивается в виде сигнатуры в каждой контрольной точке и фиксируется в технической документации на изделие (например, на принципиальной схеме каждому выходу каждого элемента соответствует шестнадцатеричная константа).
(2) Для отыскания неисправности в процессе эксплуатации системы (наиболее вероятны одиночные отказы) на вход системы подается тестовое воздействие (то же, что и при получении эталонных сигнатур) и определяются сигнатуры во всех контрольных точках - последовательно от выходов схемы ко входам. Полученные сигнатуры сравниваются с эталонными и если на выходе элемента неправильная сигнатура, а на всех его входах - правильные, то этот элемент можно считать неисправным (или его выходную цепь).