DE2349324A1

DE2349324A1 - Verfahren und vorrichtung zum pruefen funktioneller logischer schaltungen

Info

Publication number: DE2349324A1
Application number: DE19732349324
Authority: DE
Inventors: Edward Baxter Eichelberger
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-10-16
Filing date: 1973-10-01
Publication date: 1974-04-25
Also published as: JPS4974858A; US3761695A; FR2203543A5; CA989481A; GB1441775A; IT1045382B; DE2349324C2; JPS5225287B2

Description

Böblingen, den 21. September 1973

Anmelderin: International Busines Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: FI 972 118

Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen funktioneller logischer Schaltungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen hochintegrierter funktioneller logischer Schaltungen und insbesondere die Prüfung einer funktionalen Organisation von logischen Schaltungen, wie sie in digitalen Datenverarbeitungsanlagen verwendet werden.

In der Vergangenheit hatte man beim Entwurf logischer Schaltungen für Datenverarbeitungsanlagen praktische vollständige Freiheit und Flexibilität in der Anordnung der einzelnen logischen Schaltkreise, um die logischen Funktionen eines Systems und seiner Untersysteme in Zentraleinheiten, Kanälen und Steuereinheiten, zu verwirklichen, wie sie bei Datenverarbeitungsanlagen benutzt werden. Aufgrund der Ausnutzung dieser Flexibilität ergab sich eine beträchtliche Unterschiedlichkeit in den Schaltungsausführungen und Anordnungen der einzelnen Anlagen. Jede der einzelnen Ausführungsformen hatte ihre eigene besondere Abhängigkeit von den Eigenschaften der in dem System verwendeten einzelnen Schaltungen. Die Schnittstelle, die als Ergebnis dieser verschiedenen Ausführungsformen zwischen dem Entwerfer der logischen Schaltungen und dem Hersteller der Bauelemente bestand, war wohl definiert und die bisher gefundenen Lösungen ließen sich bei der Herstellung der Bauelemente leicht verwirklichen, da die Parameter der einzelnen

409817/0317

Schaltkreise leicht zu prüfen waren.

Mit dem Aufkommen in hohem Masse integrierter Schaltungen ist diese wohldefinierte und verläßlich prüfbare Schnittstelle nicht mehr aufzufinden. Hochgradig integrierte Schaltungen geben sowohl dem Entwerfer der logischen Schaltungen, als auch dem Hersteller die Möglichkeit, hunderte von Schaltungen auf einem einzigen Plättchen aus Halbleitermaterial anzubringen. Dadurch ergibt sich natürlich eine Möglichkeit, die erforderliche Leistung zu verringern, die Arbeitsgeschwindigkext zu erhöhen und die Kosten der einzelnen digitalen Schaltkreise wesentlich herabzusetzen. Jedoch macht es eine solch außergewöhnliche dichte Anordnung der einzelnen Bauelemente im wesentlichen unmöglich oder zumindest unpraktisch jede einzelne Schaltung, d.h. jeden einzelnen Schaltkreis auf seine bekannten Schaltungsparameter zu prüfen. Es war daher notwendig, logische Systeme und Untersysteme in funktionale Einheiten zu unterteilen.f deren einseinen Eigenschaften im wesentlichen gegenüber diesen einzelnen Parametern unempfindlich waren. Ein allgemeines modulares logisches System dieser Art ist beispielsweise in der deutschen Paten-iinaieliiuig (Aktenzeichen der Anmelderin: FI 972 023} beschrieben, -lie gleichseitig mit dieser Anmeldung eingereicht wurde. Solch-.? fvüiktionale Einheiten erfordern Prüfverfahren, die das gesc.rnt£ /erhalten der vollständigen funktionalen Einheit messen. Die JIeG-- und E ruf methoden der Vergangenheit reichen jedoch dafür nicht aas und sind nicht in der Lage, das richtige Arbeiten solcher funktionaler Einheiten festzustellen.

In der Vergangenheit hat man beispielsweise jeden einzelnen Schaltkreis für die üblichen Gleich- und Wechselstrompararsteter geprüft. Die einzelnen Modulareixiheiten wurden zum Prüfen an einer vorgegebenen Anzahl von Eingangs- und Ausgangsanschlußstiften angeschlossen, die Prüfbedingungen vrarden diesen Stiften zugeführt und die ausgangsseitigen Signale wurden zur Prüfung abgeleitet, ßei den als funktionale Einheiten aufgebauten hochgradig integrierten Schaltungen steht zwar die gleiche Anzahl von Eingangs-/Ausgangsstiften zur Verfügung, jedoch enthält die Schaltung wesentlich

Fi 972 lie Λ098 17/0317

mehr einzelne Schaltkreise.

Ein typisches Modul kann beispielsweise einhundert Schaltungsplättchen enthalten mit bis zu sechshundert Schaltungen je Plättchen und im Durchschnitt etwa dreihundert Schaltungen pro Plättchen, so daß ein solches Modul mindestens etwa 30 000 einzelne Schaltkreise enthalten würde. Die Prüfung der Parameter kann für die einzelnen Schaltkreise nicht mehr durchgeführt werden. Demgemäß muß die Prüfung für die gesamte funktioneile, logische Einheit durchgeführt werden, sei es für die einzelnen Schaltungsplättchen, sei es für den modularen Aufbau oder in einer anderen Schaltungsebene.

Bekanntlich bestehen funktioneile Einheiten eines logischen Systems sowohl aus kombinatorischen als auch aus sequentiellen Schaltungen. Obgleich es rechnerisches Verfahren für die Berechnung von Prüfungen und Prüfmustern für kombinatorische Schaltungen gibt, sind solche Verfahren doch ungeheuer schwierig auf sequentielle Schaltungen anwendbar und es wurde bis heute keine allgemeine Lösung für das Problem der Erzeugung von Prüfmustern, für komplizierte sequentielle logische Schaltungen gefunden. Diese letztgenannten Schaltungen hängen in ihrem Verhalten nämlich nicht nur von vorangegangenen Schaltvorgängen, sondern auch von den ihnen zugeführten Prüfmustern gleichzeitig ab. Demgemäß ist es notwendig, daß alle sequentiellen Schaltungen eines logischen Systems effektiv auf kombinatorische Schaltungen reduziert werden, um ein Prüfverfahren an einem soclhen Netzwerk von Schaltkreisen durchführen zu können. Die vorgenannte Patentanmeldung beschreibt logische Schaltungen, mit deren Hilfe es effektiv möglich ist, Schaltungen in kombinatorische Form zu überführen. Dann kann man die automatische Erzeugung von Prüfmustern einsetzen, die Prüfmuster für das gesamte logische System liefern.

einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist das neue Prüfverfahren bei einem allgemeinen logischen System anwendbar, das eingangs- wie ausgangsseitig abtastbar ist. Es ist auf alle Ebenen

Fi 972 118 40981 7/0317

der Hierachie modularer Einheiten anwendbar. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch auf solche allgemeinen logischen Systeme anwendbar, die eine einseitig begrenzte Verzögerungsabhängigkeit aufweisen und bei dem die funktionellen logischen Einheiten ausschließlich vom Auftreten mehrerer vom System kommender Taktimpuls züge, abhängen.

Logische Schaltungen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren prüfbar sind, verwenden taktgesteuerte Gleichstrom-Verriegelungsschaltungen für die gesamte interne Speicherung und die arithmetisch- logischen Einheiten des Systems. Diese aus Verriegelungsschaltungen bestehende Gesamtschaltung ist entsprechend zugeordneten kombinatorischen logischen Netzwerken unterteilt und in Gruppen angeordnet. Die mehrfachen Taktimpulszüge sind synchron, überlappen sich aber nicht gegenseitig und sind voneinander unabhängig. Gruppen von Verriegelungsschaltungen sind über kombinatorische logische Schaltungen mit anderen Gruppen von Verriegelungsschaltungen verbunden, die durch andere Taktircpuls züge des Systems gesteuert werden.

Um diese eingangs- und ausgangsseitige Abtastung gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren durchführen zu können, weist jede Verriegelungsschaltung zusätzliche Schaltungen auf, so daß jede Verriegelungsschaltung als eine Schieberegister-Verriegelungsschaltung arbeitet und mit einem Eingang, einem Ausgang und Schiebesteuereingängen versehen ist, die unabhängig von den Taktimpulszügen des Systems und dem Eingang bzw. Ausgang des Systems sind, Alle diese Schieberegisterstufen sind miteinander zu einem einzigen Schieberegister verbunden, das einen einsigen Eingang, einen einzigen Ausgang und einen Schiebesteuereingang enthält. Mit dieser zusätzlichen Schaltung können alle Systemtaktimpulszüge unwirksam gemacht werden, so daß alle Gruppen von Verriegelungsschaltungen voneinander isoliert sind. Die Wirkung einer solchen Trennung verbunden mit der Möglichkeit eingangs- und ausgangsseitig abzutasten, besteht darin, daß alle sequentiellen Schaltungen auf kombinatorische Schaltungen zurückgeführt werden. Damit kann man automatisch er-

Fi 972 118 40981 7/031 7

zeugte Prüfmuster vorsehen und mit diesen die Funktion der gesamten logischen Einheit messen.

Ger'äß diesem Verfahren und bei gleichzeitiger Unwirksamkeit aller Taktiiupulszüge des Systems wird die Schiebe funk ti on für ein richtiges Arbeiten dadurch geprüft, daß die Anreize eines Musters von binären linsen und tiullen unter Verwendung der Schiebesteuerung eingangsseitig zugeführt werden.. Dann wird ein Vergleich dieser eingangsseitig zugeführten Anreize mit dem Ansprechverhalten des Musters, das durch die Stufen des Schieberegisters hindurchläuft, hergestellt. Ein Fehler in dem Register kann dann isoliert werden.

Die automatisch erzeugten Anreize des Prüfmusters werden dann nacheinander einzeln der funktionellen logischen Einheit, die gemessen werden soll, zugeführt. Jede Gruppe von Anreizen eines Musters wird in das Schieberegister eingeschoben und liefert außerdem die eingangssignale für die funktioneile Kinheit. Der Inhalt aer Schieberegister-Verriegelungsstufen wird an den Ausgängen der Einheit gemessen und mit dem erwarteten Ansprechverhaiten des bestimmten Prüfmusters in Beziehung gesetzt, woraus sich eine Anzeige für den ursprünglichen Sustand dieser Speicherschaltungen ergibt. Die Wirkung des Zuführens des Prüfmusters an das Schieberegister besteht darin, daß dadurch das vorangegangene Schaltverhalten uar sequentiellen Schaltung negiert wird und effektiv diese sequentiellen Schaltungen zu kombinatorischen Schaltungen gemacht werden.

Bei dei? neuen Prüfverfahren durchlaufen die den Eingängen der Einheit zugeführten Anreize und auch die in der Einheit durch die Schieberegisterstufen erzeugten Eingangssignale die Netzwerke der kombinatorischen Logik. Ein Taktimpulszug des Systems wird benutzt, um das Aus gangs signal von einem logischen i>Jetzwerk nach ölen zugeordneten Stufen des Schieberegisters durchzuschalten. Verwendet man unabhängige Schiebesteuerungen, dann wird der Inhalt des Registers für einen Vergleich mit dem für das Prüfmuster erwarteten Ansprechverhalten herausgeschoben» Indem man die Systemtaktimpulse, die den

409?!"/PV-7

vorbestimmten logischen Netzwerken zugeordnet sind, kontrolliert und steuert, kann das Verhalten jedes der Hetzwerke in der funktionellen logischen Einheit festgestellt werden. Durch Wiederholung dieses Verfahrens mit zusätzlichen Prüfmustern aus einem automatischen Prüf nustergenerator erhält man eine klare Anzeige für den Fehlerstatus der Einheit.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung rät den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Prüfanordnung zur

Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des allgemeinen logischen

Systems, das unter Verwendung des erfindungsgemäßen Prinzips geprüft werden kann,

Fig. 3 ein Taktdiagrainm der Taktimpulsfolgen, die

zusammen mit dem logischen System nach Fig. 2 verwendet werden,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausfuhrungsform einer

getakteten Gieichstomverriegelungsschaltung aus UND-Inverterstufen zur Verwendung in dem logischen System nach Fig. 2,

Fig. 5 ein Blockschältbild der Organisation eines all

gemeinen logischen Systems für die eingangs- und ausgangsseitige Abtastung des Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ,

Fig. 6 schematisch die Darstellung einer Verriegelungs

schaltung zur Verwendung in Fig. 5_f

Fig. 7 sin. Blockschaltbild einer taktmäßig gesteuerten

GIeIchstOiVRTerriegelungssehaltung zur Verwendung pt q-7-> 11 -j /PQ Q ι 7 / f\ ο ι *?

in der Schaltung gernäß Fig. 5 mit Mitteln zur eingangs- und ausgangsseitigen Abtastung,

Fig. 8 ein Flußdiagramm der einzelnen Verfahrensschritte

gemäß der Erfindung,

Fig. 9 schematisch ein Diacframm, wie der Prüfgenerator

gemäß Fig. 1 bei Durchführung des erfindungsgsgernäßen Verfahrens, das kombinatorische logische Netzwerk als funktioneile logische Einheit sieht.

Fig. 10 eine Darstellung zur Erläuterung, wie eine An

zahl von Verriegelungsschaltungen gemäß Fig. 6 auf einem einzigen Halbleiterplättchen miteinander verbunden sind und

Fig. 11 eine symbolische Darstellung, wie eine Anzahl

solcher Halbleiterplättchen von Fig. 10 auf einem Modul miteinander verbunden sind.

Das Prüfverfahren gerüäß eier Erfindung kann zur Überprüfling der Funktion allgemeiner modular!scher logischer Systeme benutzt werden, die eine einseitig begrenzte Verzögerungsabhängigkeit und die Ilöglichkeit eingangs- und ausgangsseitiger Signalab tastung aufweisen. Solche Systeme sind insbesondere in der Patentanmeldung der Äniiielderin ..... (Aktenzeichen der Anmelderin: FI 972 023) beschrieben. Systeme dieser Art werden in arithmetischen und/oder logischen Einheiten von Datenverarbeitungsanlagen benutzt und bilden alle wohl einen wesentlichen funktioneilen Teil einer Zentraleinheit, eines Kanals, oder einer Steuereinheit in einer Datenverarbeitungsanlage. Die verallgemeinerte übliche logische Konfiguration solcher Systeme ist nicht anwendbar auf die Anordnung und den Aufbau anderer arithmetischer und logischer Einheiten, wie z.B. Speieheranordnungen, Registeranordnungen oder spezielle Schaltungen, wie Analogschaltkreise, Abfühlverstärker und Treiberverstärker für Druckhammer.

Fi 972 118 4098 17/03 17

Die logische Anordnung eines solchen Systems zusätzlich zu der Eigenschaft einseitig begrenzt verzögerungsabhängig zu sein, ist so organisiert und aufgebaut, daß die richtige Arbeitsweise der Schaltung nicht von der Anstiegszeit, Abfallzeit oder Mindestverzögerung eines einzelnen Schaltkreises innerhalb der logischen Einheit abhängt. Die einzige Abhängigkeit besteht darin, daß die Gesamtverzögerung über eine Anzahl von Ebenen oder Stufen der logischen Schaltung geringer ist, als ein bekannter Wert. Eine solche Anordnung wird als ebenenempfindlich bezeichnet.

Ein logisches System soll per Definition dann und nur dann "ebenenempfindlich" sein, wenn das Ansprechverhalten im eingeschwungenen Zustand auf jede zulässige Eingangszustandsänderung unabhängig von der Schaltung und den Leitungsverzögerungen innerhalb des Systems ist. Wenn ferner die Änderung an der Eingangsstufe die Änderung von mehr als einem Eingangssignal betrifft, dann muß das Ansprechverhalten unabhängig sein von der Reihenfolge, in der die Eingangssignale sich ändern.

Aus dieser Definition wird leicht klar, daß ein ebenenempfindliches Arbeiten davon abhängt, daß nur zulässige Änderungen von Eingangssignalen auftreten. Somit umfasst der Begriff ebenenempfindliche Anordnung auch die Beschränkung, in welcher Weise die Änderungen des Eingangssignales auftreten. Wie bereits in der vorgenannten Patentanmeldung beschrieben, sind diese Beschränkungen der eingangsseitigen Signaländerungen fast ausschließlich auf die Taktsignale des Systems anzuwenden. Für andere Eingangssignale, wie z.B. Datensignale gibt es praktische keine Beschränkung, wann sie auftreten können.

Der Ausdruck Ansprechverhalten im eingeschwungenen Zustand bezieht sich auf den Endwert aller interner Speicherelemente, wie Kippschaltungen, oder Rückkopplungskreise. Ein ebenenempfindliches System soll also als Ergebnis einer Folge von zulässigen Änderungen der Eingangssignale mit ausreichendem zeitlichen Abstand zwischen den Änderungen arbeiten, so daß sich das System auf einen neuen inneren Zustand stabilisieren kann. Diese Zeitdauer wird Fi 972 lie 40 98 17/03 17

normalerweise dadurch sichergestellt, daß die Taktsignalirapulsfolgen des Systems benützt werden, die das dynamische Arbeiten der logischen Schaltung steuern.

Die logische Anordnung eines solchen Systems umfaßt ebenso den Begriff der Anordnung aller interner Speicherelemente, so daß sie als Schieberegister oder Teile von Schieberegistern arbeiten können, deren Zugriffs- und Steuerleitungen unabhängig vom Zugriff und der Steuerung des Systems sind. Um diese Anordnung zu verwirklichen, wird jede Speicherung innerhalb der logischen Organisation dadurch verwirklicht, daß man Verriegelungsschaltungen nimmt, die nicht zu wilden Schwingungen neigen, wodurch man logische Schaltsysteme erhält, die gegen irgendwelche Wechselstroitieigenschaften unempfindlich sind. Diese Verriegelungsschaltungen sind außerdem auch ebenenempfindlich oder ebenenabhängig. Verwendet man eine solche Schieberegisteranordnung, dann läßt sich eingangswie ausgangsseitig eine Signalabtastung durchführen.

Das ganze System wird durch zwei oder drei überlappende voneinander unabhängige Taktimpulssignalzüge angesteuert. Jedes der Signale in einem Signalzug braucht nur so lange zu sein, wie erforderlich ist, um eine Verriegelungsschaltung einzustellen. Das Srregungssignal und das Durchschaltsignal für eine getaktete Verriegelungsschaltung sind eine kombinatorische logische Funktion der Eingangssignale des Systems, und der Ausgangssignale der Verriegelungsschaltungen, die wiederum durch andere Taktimpulszüge des Systems, als die eingangsseitig an den getakteten Verriegelungsschaltungen anliegenden Impulszüge, gesteuert werden.

Ein Weg, dieses Ziel zu erreichen, besteht darin, daß jede solche taktmäßig angesteuerte Verriegelungsschaltung exakt nur durch ein einziges der Taktsignale des Systems gesteuert wird. Wenn das Durchschaltsignal und das Taktsignal beide "eins" sind, dann wird die getaktete Verriegelungsschaltung in den durch das Erregungssignal für diese Verriegelungsschaltung bestimmten Zustand eingestellt.

Fi 972 118 409817/0317

Ist die Organisation der logischen Schaltungen gemäß diesen Anforderungen gewählt, dann werden durch einen automatischen Prüfgenerator erzeugte Prüfmuster zur Durchführung der funktioneilen Prüfung des logischen Systems in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt. Bei der Prüfsignalerzeugung gemäß einer Anordnung nach Fig. 1 werden Prüfmuster einer zu prüfenden Einheit 10 zugeführt. Eine solche Einheit wird als hochintegrierte Halbleiterschaltung hergestellt. Es kann sich dabei um die niedrigste Stufe der Integration, wie z.B. um ein Halbleiterplättchen oder Chip handeln, auf dem hunderte von Schaltungen aufgebaut sind, oder es kann auch eine größere modulare Einheit sein, auf der sich tausende solcher Schaltungen befinden. In allen Fällen befriedigt dies die Anforderung auf eine einseitig begrenzt verzögerungsabhängige Anordnung, die eingangs- wie ausgangsseitig auf Signale abtastbar ist. Eine vollständige Beschreibung einer solchen Organisation wird im nachfolgenden gegeben.

Die der zu untersuchenden und prüfenden Einheit 10 zugeführten Prüfmuster enthalten sowohl Anreize als auch von dieser Einheit auf einen bestimmten Anreiz zu erwartende Prüfantworten. Die Prüfmuster werden durch ein automatisches Prüfsystem erzeugt, das hier als Teil einer Datenverarbeitungsanlage dargestellt ist. Ein Datenverarbei tungs sys tem, das für diesen Zweck einsetzbar ist, ist das IBM-System 360, Modell 65 oder Modell 85. Ein solches System hätte zusätzlichen Speicherraum von einem Megabyte.

Die Organisation des Systems enthält ferner einen automatischen Prüfgenerator 11 mit einer Liste oder Bibliothek angenommener Fehler 12, die darin gespeichert sind. Es ist ferner ein Satz Steuerkarten 13 einschließlich aller für die Erzeugung der Prüfmuster notwendigen Parameter vorgesehen. Die Steuerkarten 13 enthalten auch das Betriebsverfahren und bestimmen, welche Routinen und Unterroutinen zur Durchführung der Prüfung einer bestimmten zu prüfenden Einheit durchgeführt werden müssen. Die angenommenen Fehler 12 sind ein für jede Art von Schaltungsanordnung oder zu prüfendes Netzwerk ermittelter Algorithmus. Zur Bestimmung der bestimmten zu erzeugenden Prüfmuster wird eine logische Beschrei-

Fi 972 118 4 0 9 81 7/0317

bung der zu prüfenden Einheit 10 dem automatischen Prüfmustergenerator 11 von 14 zugeführt. Die logische Beschreibung 14 besteht aus der tatsächlichen Schaltung einer bestimmten Einheit und dies dient als Grundlage für die Bestimmung der entsprechenden Prüfung und der dabei möglicherweise auftretenden Fehler, wie z.B. Kurzschlüsse, Unterbrechungen und dergleichen.

Der automatische Prüfgenerator 11 liefert die- logischen Prüfmuster, die einer zu prüfenden Einheit gemäß Definition durch ihre logische Beschreibung 14, zugeführt werden müssen. Diese logischen Muster werden in dem System einem Compiler 15 zugeführt, der außerdem noch technische Spezifikationen 16 der bestimmten Technologie der zu prüfenden Einheit aufnimmt. Diese Spezifikationen 16 enthalten die Spannungs- und Stromwerte, die in der bestimmten Technologie zur Darstellung der binären Eins und binären Null eines logischen Musters verwendet werden müssen. Der Compiler 15 liefert Technologiemuster von binären Einsen und Nullen mit bestimmten Spannungen und Strömen zum Prüfen des Prüfcompilers und Operationscodeprüfgenerators 17. Compiler und Generator 17 liefert die Prüfmuster, die der zu prüfenden Einheit 10 zugeführt v/erden.

Wie bereits angegeben, enthalten die Prüfmuster sowohl Anreize für die zu prüfende Einheit, als auch die erwarteten Prufantworten. Prüfmuster für richtiges Arbeiten werden der zu prüfenden Einheit 10 unmittelbar zugeleitet. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Einheit geprüft und es wird nach Vergleich mit der erwarteten Prüfantwort entweder bei 18 die Einheit als geprüft und gut akzeptiert oder bei 19 als geprüft und schlecht zurückgewiesen. Die Zurückweisung fehlerhafter Einheiten kann außerdem als Teil des Prüfsystems einer Voraussageeinheit 20 zugeführt werden, die der Voraussage möglicher Fehler dient, und die außerdem von dem Prüfcompiler und Operationsprüfgenerator 17 Prüfdaten zur Voraussage der Fehlerfeststellung erhält. Dieser Teil des Prüfsystems wird auch bei diagnostischem Prüfen herangezogen. Die Voraussageschaltung 20, die der Voraussage der Fehlerursache dient, liefert

Fi 9 72 lie 4098 17/03 17

dann bei 21 eine Voraussage für einen bestimmten Fehler.

Die einzelnen Vorrichtungen, und die Programmsteuerungen, die zur Erzeugung der Prüfmuster und zur Durchführung der Prüfungen erforderlich sind, sind an sich bekannt. Beispielsweise ist das zur Entwicklung der Prüfmuster zur Durchführung kombinatorischer Prüfungen einer zu prüfenden Einheit erforderliche Programm in einem Aufsatz beschrieben mit dem. Titel "Algorithmen für die Feststellung von Fehlern in logischen Schaltungen" von W, G, Bouricius,
u.a., welcher im Research Report RC 3117 des IBM Thomas J. Watson Research Center vom 19. Oktober 19 70 veröffentlich wurde. Ein Algorithmus für die Berechnung der Prüfungen auf Fehler ist beschrieben in den Aufsatz" "Diagnose von Automatenfehlern, ein
Rechenverfahren und eine Methode" von J. Paul Roth in IBM Journal of Research and Development, Juli 1966, Diese Aufsätze beschreiben wie man programmierbare Algorithmen für die Prüfsignalerzeugung und Prufauswertung entwickelt, Diese enthalten auch die Ableitung der Daten für angenommene Fehler, die für die automatische Prüfsignalerzeugung notwendig sind,

Ss sei dabei klargestellt, daß die vorliegende'Erfindung nicht in ■:1er Erzeugung der Prüfmuster zum Anlsgsii an sinsr zu prüfenden Einheit besteht, sondern siah. auf das Prüfverfahren dsr zu prüfenden E''.""■ τ.si'c zrini"¹ ts't - ^ύ·ί'S^Ti ^:/ii'5 iPsryfin^istssr ^^ cl"L©§3 liiereXscrt ".v^xclsii ·
■τ--! .-i-sg Prüf sr* einer 3 inhibit). d-'jiJCo'isitx^'hE'S'i.^ ir'ilss-sii clis: Aiiforclsrur'-''

i > % ^₁I _ - 1 sZj !t*LL£ <sA. '--iA, K..tlsJ ■*"] CuitÄ^·] & tS ^JsJL oi,.! --^i 'S-^.i iX.i*.'!' fcw'-Jt'-ü ■■^'-.=*> itii^i. j"i» -iS ^-» I=;· ^.i.'^^= t£s Vi SJ J» U^, -£*.-.«. v.i'^J —i —*J ™ iiii Wl„_» j,.,

Tc-rh^ncisn ?f-ii'_s LÜks "/sr^.llgemsiaarts, logisch© Organisation und
•?.in ents!prs;h'3n-üer Aufbau.; "^eI dem di.-sss Geda-ifcen vei^irklich sind, ist ir. Fig, 2 gezeigt,

Die Schaltung gemäß Fig_s 2 besteht aus einer Anzahl kombinatorischer logischer Hetzwerke, 30, 31 und 32, die zueinander parallel angeordnet sind. Jedes Netzwerk ist an einer zugehörigen
Gruppe von Verriegelungsschaltungen 33, 34 bzw. 35 angekoppelt.
Sc-v.lt ist also das logische System in eine Anzahl von Teile unte;:--

"I 7 / 03

teilt, deren jedes für sich aus einem Kombinationsnetzwerk und eine Gruppe von Verriege lungs schaltungen besteht-. Obgleich drei solche Unterteilungen dargestellt sind, sollte doch einleuchten, daß jede kleinere oder größere Zaiii parallel gemäß der Erfindung hier angeordnet und vorgesehen ssin können. Die Schaltung enthält ein zusätzliches kombinatorisches oder Eosibinati ons netzwerk 36, zur Aufnahme der von den einzelnen Gruppen "/on Verriegelungsschaltungen könnenden Aus gangs signale und zur Erzeugung der aus gangs signale des Gesamtsystems, die als Gruppe vor* Signalen R bezeichnet sind.

Jedes der kombinatorischen netzwerke 30 _e 31 und 32 ist ein logisches netzwerk mit mehrfachen Eingängen und Ausgängen. Es enthält jede Anzahl von Ebenen oder Stufen kombinatorischer Schaltungen in der Form üblicher logischer Schaltkreise. Jedes Metswerk spricht auf eine bestimmte sirigangssei-cige Kombination von Signalen an und erzeugt', ebenso eine bestirnte Kombination ?on Auscangssignalsr.. Diese Ausgangssignale wie s=B_o Sl₇ E2_P Ξ3, sind tatsächlich Gruppen von iiitsgangssignalen, so daß das Syr.ibol El -rstoächlich für eii_f el2 bis sl.K stehto In gleicher Weise betreffen äie Syrrfccls Gl _f G2 und G£ Gruppen voa Durchschaltsignalen_r die von dea einzslnsn. kombinatorischen, netzwerken abgegeben werden. Die aar. ^::oirü:ii:st:cris3hsn LTstswerken angeführten Eingangs signals sind die externer. Singangssigna.ls, die aai Eir-gang der Gesaretschaltmig als eine Gruppe von B solcher Eingangssignale dargestellt sind und als Gruppen von Rückkopplungssignalenj. die von den kombinatorischen iTetzv/erker. und Gruppen von Verriegelungsschaitungen kc~iiten. Dabei ist unter dem Ausdruck Grupp® von Schaltungen oder .:et.2werken jeweils zu verstehen«, daß es sich dabei un eine einzelne Schaltung oder aber um eine weseivcliche Anzahl solcher Schaltungen handeln kanu,

Ear.it diese allgemeine Anordnung nach dem Verfahren gemäß der ürfinäung geprüft werden kann, ist es ein notwendiges Erfordernis, :Ta;i eine Verriegelungsschaltung oder eine Gruppe von verriegeiungss. ;-?.ltung&^.. die durch einen Taktsigii£.limpulszug gesteuert wird» -"ii-dit über kombinatorische logische Schaltungen nach anderen Ver™

FI .72 118

409817/0317

riegelungsschaitungen zurückgekoppelt werden können, die durch den gleichen Taktimpulszug gesteuert werden. Somit kann also das Ausgangssignal von der Verriegelungsschaltungsgruppe 33 nicht in das kombinatorische Netzwerk 30 zurückgekoppelt werden.-, da die Verriegelungsschaltungsgruppe 33 auf den Taktintpulszug CI anspricht. Diese Gruppe von Verriegelisngssehsltungen kann dann aber nach den kombinatorischen Netzwerken 31 und 32 rückgekoppelt werden, die beide durch andere Taktimpulszüge angesteuert werden.

Ein Weg, dieser Forderung zu genügen _e besteht darin, für jeden Abschnitt in Fig. 2 einen gesondertsten Taktimpulszug vorzusehen.

Somit dient der Taktimpuls zug Cl zur Steuerung dar Verriegeln;* gss ch al tun gs gruppe 33, Taktimpuls sug C2 steuert die Ve r riegel unga schaltungsgruppe 34 und Taktimpulssug C3 steuert clie Verriegelungsschal tungs gruppe 35, Die Art und Wsiss_? wie jede Gruppe von Verriegelungsschaltungen genau clurcii einen dieser Taktimpulszüge gesteuert wird, besteht darin _f claiB jsdes sts^srnde Taktirapuls signal ~2i einer Verriegelungssdialtv-'i^ Ιί.: siigsoränst ist, die zv/ei iinäere Signale aufniromti ein E rrsgu.K.gs signal Ei j und möglicherweise -~xn Durchschaltsignal Gi j. Diese 5re± Sicpial© st-aiisrn die 7e rrlege lungs-2?iialtung in asr Weisen daß äänii_f -asnn so¥oiii das Durciischaltsi- -gr„ril als auch das Taktsignal c·©;,; Sttstani "Eins" aufweisen,, die "7eriegelungsscha.lt^mg auf dsü tferi; des Errsgungsignals eingestellt ?^rircl, Ist entweder das Taktsignal oder das Durchschaltsignal eine "null", dann kann die Verriegelungsschaltung ihren Zustand nicht. üiiäsrn. Die Taktgabe kann außerdem dadurch vorgenommen werden _s daß die Taktimpuls züge unmittelbar auf clie entsprechenden Gruppen von Verriegelungsschaltungen ohns Mitwirkung der DurclischaltsijTiäle GI, G2 uriä G3 sowie der dazwischen liegenden üITD-Torschaltar,gen einwirken.

Für die normale Arbeitsweise des logischen Systems erfolgt die Steuerung durch die TaJc timpuls züge. In Bezug auf Fig. 3, ist rait CI in Zeitabschnitt 22 auf Eins sowohl C2 und C3 auf binär WuIl, -*:" dc.£ die Eingänge und Ausgänge des kornbinatorisehen Netzwerkes y- :i-;ab£l sind, Ängsnoiroen _s daß in der extern zugeführten Gruppe

-■' :..---■ — / k u 98 Ί 7 / 0 3 1 7

von EingangsSignalen sich nicht alle ändern, dann wird das Taktsignal Cl durch die Verriegelungsschaltungen der Gruppe 33 hindurch geschaltet, wenn die entsprechende Gruppe von Durchschaltsignalen Gl eine binäre Sins aufweisen. Die Verriegelungsschaltungen der Gruppe 33 werden dann auf den Wert der ihnen zugeführten Erregungssignale El eingestellt. Somit können also einige der Ver-' riegelungsschaltungen der Gruppe 33 während des Seitabschnittes, in dem Cl eine binäre Eins ist, geändert werden. Der Zeitabschnitt 22 braucht nur so lang zu sein, daß die Verriegelungsschaltungen eingestellt werden können. Die Signaländerungen in den Verriegelungsschaltungen durchlaufen unmittelbar die kombinatorischen Netzwerke 31 und 32 über die entsprechenden Rückkopplungsverbindungen. Sie gelangen außerdem weiter an das Kombinationsnetzwerlc 36.

Ehe das Taktsignal C2 sein Binärzustand Eins annimmt, müssen dis von der Verriegelungsschaltungsgruppe 33 kommenden Ausgangssignaie die Kombinationsnetzwerke 31 und 32 durchlaufen haben. Der zeitliche Abstand zwischen den Taktsignalen Cl und C2 liegt im Seitabschnitt 23, der mindestens so lang sein muß wie die Durchlaufszeit durch das Netzwerk 31.

Wenn aas Taktsignal C2 den Wert Eins annimmt,, wird das Verfahren mit den Verriegelungsschaltungen in der Gruppe 34 fortgesetzt, dia die Erregersignale von netzwerk 31 einspeichern„ In gleichst weise wird das Taktsignal C3 für die Steuerung der Verriegsl^nf;:.·= schaltungs gruppe 35 den Wert "Eins" annehmen,, Für eine kcrrekta und richtige Arbeitsweise des logischen Systems ist es daher erforderlich, daß die Dauer der einzelnen Taktsignale groß genug ist* um die Verriegelungsschaltungen einzustellen und daß ein Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Taktimpulszügen liegt, das ausreichend lange ist, daß alle Verriegelungsschaltungsänderungen, die durch die Rückkopplungsverbindungen betätigten kombinatorischen netzwerke durchlaufen können. Eine solche Arbeitsweise erfüllt die Forderung nach einem ebenenempfindlichen System und stellt eine kleinstmögliche Abhängigkeit von Wechselstrcrr.parEXiitar: dar.

409817/031 7

F- 972 118

Die Information gelangt in das ebenenempfindliche logische System über eine Gruppe von Eingangssignalen S. Diese Eingangssignale wirken mit dem logischen System zusammen, indem sie das System unter Verwendung der Taktsignale steuern, die mit dem logischen System synchronisiert sind. Der bestimmte Taktzeitpunkt, zu dem die Signale sich ändern, wird gesteuert und dann wird das Eingangssignal auf das bestimmte Kombinationsnetzwerk beschränkt. Wenn beispielsweise in Fig. 2 die Gruppe von Eingangssignalen S sich immer zum Taktzeitpunkt Cl ändert, dann kann die Eingangssignalgruppe S als Eingangssignal für das Kombinationsnetzwerk 31 oder 32, nicht aber als Eingangssignal für das Netzwerk 30 benutzt werden.

Wenn die externen Eingangssignale in der Weise asynchron sind, daß sie ihren Zustand zu jeden beliebigen Zeitpunkt ändern können, dann werden diese Signale innerhalb des logischen Systems unter Verwendung der Verriegelungsschaltungen synchronisiert. Eine Verriegelungsschaltung nimmt gleichzeitig eingangseitig das Erregungssignal und das bestimmte Taktsignal auf. Die Verriegelungsschaltung kann ihren Einstellzustand nicht ändern, wenn das Taktsignal auf "Null" ist und das Ausgangssignal der Verriegelungsschaltung ändert sich nur in dem Zeitabschnitt, wenn der Taktimpuls "Eins" ist. Selbst dann, dann, wenn die Eingangssignale S sich während der Zeit ändern, in der das Taktsignal auf "Eins" ist, ergeben sich keine Betriebsschwierigkeiten, vorausgesetzt, die Gruppe von EingangsSignalen S verbleibt über den vollen Taktzyklus auf diesem neuen Wert. Die Verriegelungsschaltung ändert dann beim Eintreffen des nächsten Taktsignals ihren Zustand. Wenn sich der Betriebszustand der Verriegelungsschaltung beinahe ändert, könnte während der Zeit, in der der Taktimpuls eine "Eins" ist, ein spitzer Ausgangsimpuls an der Verriegelungsschaltung auftreten. Das ergibt jedoch keinerlei Schwierigkeiten, da das Ausgangssignal dieser Verriegelungsschaltung nur während einer anderen Taktzeit benutzt wird.

Externe Ausgangssignale, wie z.B. die Gruppe von AusgangsSignalen R, rufen normalerweise keine Schwierigkeiten hervor, es sei denn

Fi 972 118 409817/0317

es gebe besonders kritische Einschränkungen in bezug auf die Zeitlage dieser Ausgangsimpulse. Die meisten Ausgangssignale sind wahrscheinlich irgendeine Funktion der Ausgangssignale der Verriegelungsschaltungen, die alle durch das gleiche Taktsignal gesteuert werden. Sie bleiben daher für eine gegebene Anzahl von Taktzyklen auf einem gegebenen Wert.

Die in Fig. 2 gezeigte logische Schaltung weist eine einseitig begrenzte Verzögerungsabhängigkeit auf. Sie hat damit eine der Fähigkeiten, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens notwendig sind. Die andere Fähigkeit ist die Möglichkeit zur eingangs und ausgangsseitigen Signalabtastung.

Die Speicherelemente eines solchen allgemeinen Systems sind ebenenempfindliche Vorrichtungen, die sicher arbeiten und nicht zu wilden Schwingungen neigen. Schaltungen, die dieser Forderung entsprechen, werden allgemein als getaktete Gleichstromverriegelungsschaltungen bezeichnet. Eine solche Verriegelungsschaltung zum Halten einer Polarität ist in Fig. 4 aus üND-Inverterstufen aufgebaut gezeigt. Der Speicherteil ist mit 24 bezeichnet, die UND-Inverterstufen mit 25, 26 und die Inverterstufe mit 27.

Die dieser Schaltung zugeführten Eingangssignale sind E und C und das Ausgangssignal wird bei L abgenommen. In Betrieb kann die Verriegelungsschaltung, wenn das Taktsignal C bei Null liegt, ihren Betriebszustand nicht ändern. Geht jedoch das Taktsignal C auf Eins über, dann wird der innere Zustand der Verriegelungsschaltung auf den Wert der Erregung am Eingang E eingestellt.

Zur Ausnutzung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es notwendig, daß das allgemeine logische System den Zustand aller interner Speicherelemente dynamisch überwachen kann. Damit können alle besonderen Prüfpunkte weggelassen werden, alle Phasen manueller Entstörung werden vereinfacht und man erhält eine Normschnittstelle für Betriebs- und Wartungskonsole. Zu diesem Zweck ist bei jeder Verriegelungsschaltung jeder Verriegelungsschaltungsgruppe des

Pi 972 118 409817/0317

1 Q

Systems eine Schaltung vorgesehen, durch die die Verriegelungsschaltung als eine Stufe eines Schieberegisters mit einer von der Systemtaktgabe unabhängigen Schiebesteuerung arbeiten kann, und einer Eingabe/Ausgabe, die von der Systemeingabe/Ausgabe unabhängig ist. Die Schaltungsart wird als Schieberegister-Verriegelungsschaltung bezeichnet. Alle diese Schieberegister-Verriegelungsschaltungen eines gegebenen Schaltungsplättchen, Moduls usw., sind zu einem oder mehreren Schieberegistern miteinander verbunden. Jedes der Schieberegister hat einen Eingang und einen Ausgang und an den Klemmen des Aufbaues zugängliche Schiebesteuerleitungen.

Durch Umwandlung getakteter Gleichstromverriegelungsschaltungen in Schieberegisterschaltungen erhält man die Vorteile der Schieberegister-Verriegelungsschaltungen. D.h. bei diesen Schaltungen kann man allgemein die Systemtaktschaltung anhalten, den Betriebszustand aller Verriegelungsschaltungen ausspeichern und/oder neue oder die ursprünglichen Werte in jede Verriegelungsschaltung eingeben. Dies wird als eingangs- und ausgangsseitige Signalabtastung bezeichnet.

Bei dem Prüfverfahren gemäß der Erfindung wird die Gleichstromprüfung von sequentieller Prüfung auf kombinatorische Prüfung reduziert, die wesentlich leichter und wirksamer durchzuführen ist. Die eingangs- und aus gangs sei ti ge Abtastung ergibt die notwendige Möglichkeit, sowohl Konstruktionsfehler als auch den Ausfall von Schaltungen beim Einrichten des Systems, beim Systemendtest und der Fehlerdiagnose im Feld, genau festzustellen. Die Schieberegister sind außerdem für Systemfunktionen, wie Schnittpunkt mit einer Konsole, Systemrückstellen und das Setzen von Prüfpunkten, brauchbar.

Wie aus der Technik allgemein bekannt ist, ist die automatische Erzeugung von Prüfmustern, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ist, für kombinatorische logische Netzwerke viel leichter durchzuführen, als die Erzeugung von Prüfmustern für komplizierte sequentielle logische Schaltungen. Es ist demgemäß erforderlich,

Fi 972 ns 4098 17/03 17

die sequentiellen logischen Schaltungen, wie z.B. die internen Speicherschaltungen eines allgemeinen logischen Systems, in eine kombinatorische Form zu überführen. Dies wird durch Hinzufügen zusätzlicher Schaltungen erreicht, die selektiv die getakteten Gleichstomverriegelungsschaltungen in Schieberegisterschaltungen umwandeln und gleichzeitig die Möglichkeit für ein- und ausgangssei ti ge Abtastung schaffen.

In Fig. 5 ist ein logisches System gezeigt, daß diese zusätzlichen Schaltungen aufweist, und zwei Taktsignale sowie zwei Gruppen von Registerverriegelungsschaltungen benutzt. Die kombinatorischen Netzwerke 40, 41 und 42 sind gleicher Art wie die im Zusammenhang mit Fig. 2 beschriebenen Netzwerke. Sie sprechen auf Gruppen von Eingangssignalen S, sowie auf die von den Verriegelungsschaltungsgruppen 43 und 44 gelieferten Verriegelungssignale an. Die kombinatorischen Netzwerke 40 und 41 liefern jeweils eine Gruppe von Erregungssignalen El, E2 und eine Gruppe von Durchschaltsignalen Gl, G2. Über UND-Torschaltungen 45 und 46 werden die Systemtaktsignale Cl, C2 nach den Gruppen von Verriegelungsschaltungen 43, bzw. 44 durchgeschaltet.

Die Gruppe von Verriegelungsschaltungen 43 und 44 unterscheidet sich von den in Fig. 2 dargestellten dadurch, daß sie als Schieberegister-Verriegelungsschaltungen geschaltet sind. Eine solche Schieberegister-Verriegelungsschaltung ist symbolisch in Fig. 6 dargestellt. Sie enthält zwei getrennte Verriegelungs- und Speicherschaltungen 47 bzw. 48. Die Verriegelungsschaltung 47 ist die gleiche Schaltung wie sie in den Schaltungsgruppen der Fig. 2 benutzt wird und in einer Ausführungsform in Fig. 4 gezeigt ist. Jede solche Verriegelungsschaltung weist einen Erregungseingang E, eine Eingangsklemme C für ein Taktimpulszug, und einen Ausgang für das Ausgangssignal L auf. Die Verriegelungsschaltung 48 ist die zusätzliche Schaltung, die die Gesamtschaltung zur Schieberegister-Verriegelungsschaltung macht. Sie enthält einen getrennten Eingang U, einen getrennten Ausgang V und Schiebesteuer leitungen A und B. Die Ausführungsform einer Schieberegister-Verriegelungsschaltung

pi 972 lie 409817/0317

7 ^ L Q 'λ 7 L

mit Hilfe von ÜHD-Invertier-Torschaltungen ist in Fig. 7 gezeigt.

Dort ist in gestrichelter Umrandimg die Verriegslungsschaltung "von Fig, 4 gezeigt-, Die zusätzliche Eingangs klamme U führt nach einer ül-ID-Invertier logik mit den Torsohaltungen 49 und 50, sowie dar Invertierstufe 51» Diese Schaltung nirrsnt außerdem über Leitung 57 die erste Schiebesteuerung von der Eingangs klemme I-, auJ!, Von diesen Torschaltungen 49 \mä 50 ΐ/irä eir.-s Kopplung an die Verrisgeltaigs schaltung 47 hsrgssteilt, Am Ausgang der Verriegelung..?-

ndt einem Speicherteil 52 und den ünD-Inv-srtisr-Torsehaltungen 53, 54, die dia aus gangs signal·= der Verriegeliaigssclialtiing 47, acwie

dis L-situng 58 aufnehiiisn =

die Suhaltung 52 dient, da?; sai^/ailiy-sii SväiÄarimg v/MIirsi~ü des

■;-"r.vränschte iiuster aus Bins rad ί-'uil sv,ir; Halter- der Polar.Itafc nacl" "in dam:- ais SingSiigsslcr.j.JiIs üür d:Ls ko^Äii'-ähi-ni.sjChsii deha'vSÄs

^lsiusis U ip Ti^rfj 7 dis E^.iig^ngeA^-i'tYirci 55 iii dig., 3 ssin '/ürcis« Der Schiebetaktimpuls A "rird der ersten Schaltung, beispielsweise Schaltung 47, aller der "/erriegeiungsschaltungen der Gruppen zugeleitet. In gleicher Weise wird der Schiebetaktimpuls B der zweiten Schaltung jeder Verriegelungsschaltung einer Gruppe zugeleitet, Γ-<ε,έ Äiisgangssignal an de:'" Aus gangs klemme V der Schaltung 52 in "..'■.';■: 1 "vürde als Eingangssignal für die nächstfolgende ^r'5r:ris-

gelungsschaltung der Gruppe dienen bis zur letzten Verriegeiungsschaltung des gesamten Registers, worauf dieses Ausgangssignal das Äquivalent des Ausgangssignals auf Leitung 56 der Anordnung in Fig. 5 wäre. Die Schieberegister-Verriegelungsschaltungen sind daher nit einen Eingang, einem Ausgang und zwei Schiebetakteingängen zu einem Schieberegister verbunden.

I-Iit den Erfordernissen der einseitig begrenzten Verzögerungsabhängigkeit und der eingangs- und ausgangsssitigen Abtastbarkeit, wie sie zusammen irit Fig. 5 beschrieben sind, können Prüfmuster vom Prüfcorcpiler und Operationscode-Prufgenerator 17 in Fig» I benutzt werden, urr. die su prüfende Einheit 10 nach dem erfindangsgeir.äßen Verfahren su prüfen. Ist die Systemtaktschaltung wie im Block 8C, Fig, 3, angegeben, abgeschaltet„ wird das aus den Schieberecfister-Verrisgelungsschaltungsgruppen 43, 44 in Fig. 5 gebildete Schieberegister zuerst geprüft. Vom Compiler und Generator korraende Prüf^nc-cer werden über die Eingangsschaltung 55 sequentiell dsn.Verrit'gslungschsitungen der Schaltungsgruppe 44 ₁ wie im EIock Sl, FLy, 8 angegeben,, zugeführt* Durch Abschaltung der 7^s^ertn'itscnal^ung wird das Schieberegister von der übrigen roh al tun ς-' '.soiisrt. Diese Steuerung der Systemtaktschaltung wird c~. :Ien Einjangs/Ausgaiigsanschlüssen für die bestimmte su prüfende r^GuIare Linhsi'c "orgsnenHien. Zur äußeren Anregung bestellt ein fell des Prüfmusters aus binären Einsen und Hüllen„ Nach Anlegen dieses Mu.3 ters an die Varriegelungsschaltungsgruppe 44 werden sie üurDii die Verriegelungsschaltunggruppe 43 nach der Ausgangs le it ung 5ό verschoben. Dieser VerschiebVorgang erfolgt unter Steuerung der Ser.Iebetaktirrpuise A und B auf den Leitungen 57^ bzw. 58. IJie sjx'li aus Pig, 7 ergibt, wirkt der Sohiebetaktimpuis A auf die ernte Verriecfeiungsscha.Ltung 47 und der Schiebetaktimpuls L auf die zv/eite Verriegelunqssclialtung 52 der Schieberegister-Verrieyeiungsschalfcung ein. Das auf Leitung 56 aufgetretene Ausgangssignal wird gegen das erwartete Ausgangssignal für das Prüfmuster 7J gemessen. Diese Messung wird im Block 82 durchgeführt. Der Zwack dieser Prüfung besteht darin, sicherzustellen, daß das Schieberegister richtig arbeitet,, Zeigt die Messung an, daß das

4 0 9 8 17/0317

FX ^72 118

Schieberegister nicht brauchbar ist, wird die zu prüfende Einhe.it bei 83 zurückgewiesen*. Andererseits wird bei erfolgreicher Messung die tatsächliche ebenenempfindliche Prüfung der Schaltung durchgeführt.

Irr; nächsten Schritt des Verfahren gemäß der Erfindung in Block 84, 7?ird ein Anreizsignal in Form eines bestimmten Musters auf der Eingangsleitung 55 dem Schieberegister zugeführt und wird in die Verriegelungsschaltungen des Registers hineingeschoben, die aus den Schaltungsgruppen 43 und 44 bestehen» Dies hat den 3weck, die einzelnen Schaltungen des Schieberegisters in einen Anfangszustand zn versetzen, und alle Auswirkungen der Vorgeschichte dar sequentiellen Schaltungen der zu prüfenden Einheit zu beseitigen, effektiv sieht dann das automatische Prüfgeneratorsystein dar Fig. I die Schaltung der Fig. 9, Dies ist ein kombinatorischer logischer Block 37 ir-it einer Gruppe von sehten PrinSia^iigangen S, bestehend aus den Untergruppen Xl _f 112 ϊϊ u^cl der echten primären Ausgangs-« signalgruppe E, bestehend aus den Signalen Rl_f Γ:2 bis Rn, Zusatz« lieh werden durch die Rückkopplungsverbiricixingen von clan Verrlecelungsschalturigsgruppen nach den kombinatorischen Ilatzwerker- 4C und 41 effektiv Gruppen von Pseudoeingangssig-ialen LS aus dan Antwort-■signalen "ren dei^ in das Schieberegister hineingeschobenen Pruf--"luster gebildet« Außerdem 7Jerc.en Pseudoausgangssignais LR erzeuch. Diese Arbeitsweise des kombinatorischen logischen Blocks 37 \-i:.?ö. ;mtsr Steuerung der Sy3tervcaktir.'pulsfolgen CI, C2 ,,, Cn, durchgeführt. Die Prüfung der funktioneilen logischen Schaltung, aie tc.t- -fr ti chi ich sowohl aus koröinatorischen logischen lieczwerken und sequentiellen Schaltungen besteht, wird damit effektiv auf die V L=U-fung einer korbinatorischen logischen Anordnung zurückgeführt, r'it einganc/sseitig siucjeführten und ausgangsseitig abgenommen Prüfraustern, A'obei ;^?ie ainzelnen verschiedenen "letzwerke der Anordnung mittels unabhängiger Taktimpulseingangssignale Cl, C2 ... Cn, betrieben werden,

Liegt das Prüfmuster in den verschiedenen Stufen des Schieberegisters, wird das gleiche P ruf raus tar bei 85 an den Systemeingang

_FI972118 4098 17/03 17

mit einer Gruppe von Eingangs Signalen S angelegt., Dieses Prüfmuster aus S EingangsSignalen durchläuft, wie in Block 86 angedeutet, die koinbinatorisehen Netzwerke 40 und 41 in Fig» 5. Die Gruppe von Eingangssignalen wird Hit dem erwarteten Antwortsignal auf das bestinsnte Prüfmuster, das dem Schieberegister zugeführt wird, verglichen, Erhält Juan eine schlechte Anzeige, dann wird die zu prüfende Einheit zurückgewiesen= Erhält man jedoch eine gute Anzeige, dann wird eine der Systemtaktimpulsfolgen benutzt, und für die erforderliche Dauer angelegt und dann wieder wie in Block -88 angegeben,· abgeschaltet» Wird beispielsweise der Taktimpuls zu Cl benutzt, dann wir die Gruppe von Erregereingangssignalen El in dis Verriegelungsschaltung 4 3 hineingeschobsn, Zis Taktsteuerung kann unmittelbar dadurch vorgenommen werden,, das sie unmittelbar an die Gruppe von Verriegelungsschaltungen, wie in Fi.;', 5 gezeigt in Verbindung mx-'c einer Gruppe von Durchs chalks l,-gnalen Gl über uiiD-Torschaltung 45 angelegt werden»

Hält man den Taktimpuls Cl für die zur Einstellung der verschiedenen Verriegeluncrsschaltungen in der Schaltungsgruppe 4 3 nötige Zeii eingeschaltet und schaltet ihn dann ab, dann sind ans-Älii=· Zend alle Systeir.ta2ctinpulszuüge, wie in Block 89 angedeutet _} abgeschaltet. Die in der Verrieg-slungsschaltungsgruppe 43 siagespsi-= eheste Information wird dann unter Steuerung der Verschieb-BüsÄtimpulszüge A und E (Block 90} über Leitung 56 ausgegeben => Das c-v/Z der Leitung 56 auftretende Ausgangssignal des Schieberegisters '■-:'■'?■?. mit dar erwarteten Antwort für dieses Prüfmusters {Block S3.) ~/er-',"!"",chen. Die Eurüclc-zeisung der gerade su prüfenden Einheit ^ifolgt bei 83, wenn die Messung einen Fehler in der zu prüfenden einheit anzeigt. Zeigt die Messung eine gute Einheit an, de.:xrt v?ird bei 92 abgefragt, ob die Prüfung für diese Einheit vollständig ist .oder nicht. Ist sie nicht vollständig, wird der Vorgang durch Anlegen des gleichen oder eines anderen Prüfmusters an das Schieberegister in Block &4 wiederholt, In der Praxis werden tatsächlich hunderte und möglicherweise tausende von verschiedenen Prüfmustern an eine zu prüfende Einheit angelegt, um alle Schaltungen innerhalb der Einheit zu prüfen, so c.aß "SiTiürr·:-

^. _q7, ,,o 409817/0317

tigerweise erwartet werden kann, daß die Einheit in der Funktion, für die sie in einem wirklichen logischen System innerhalb einer Datenverarbeitungsanlage bestimmt ist, auch richtig funktionieren würde. Sind alle diese Prüfungen an einer Einheit durchgeführt, dann wird sie bei 9 3 für gut befunden. Jede Unterteilung der in Fig. 5 gezeigten allgemeinen Anordnung ergibt eine funktioneile Anordnung, die in gleicher Weise geprüft werden kann. Alle logischen Torschaltungen v/erden durch kombinatorische Prüfmuster dadurch geprüft, daß man die Prüfmuster an einer Gruppe von Eingangsklernmen mit einer Gruppe von Eingangssignalen S und am Schieberegistereingang anlegt, und sie hintereinander durch die Schieberegister-Verriegelungsschaltungen hindurchschiebt. Die Ausgangsmuster können an den Ausgangsklemmen R als Gruppe von AusgangsSignalen erhalten werden, und indem man das im Schieberegister gespeicherte Bitinuster herausschiebt. Das gleiche Prüfverfahren ist anwendbar, unabhängig davon, um welche Ebene der Packung es sich hier handelt, sei es Ilalbleiterplättchen, Modul, Karte, Großkarte oder Systemebene.

In Fig. 10 sind drei Verriegelungsschaltungen der in Fig. 6 symbolisch dargestellten Art auf einem Halbleiterplättchen 63 rait 60, 61 und 62 bezeichnet. Jede dieser Verriegelungsschaltungen ist mit Verschiebesteuerleitungen A und B über Leitungen 64, bzw. 65 verbunden. Das Eingangsprüfmuster wird der ersten dieser Verriegelungsschaltungen über die Leitung 66 zugeführt und die einzelnen Verriegelungsschaltungen sind sequentiell miteinander verbunden, wie dies im Zusammenhang iti.it Fig. 5 und 7 beschrieben ist., so daß das Ausgangsmuster auf der Leitung 67 abgenommen werden kann.

In Fig. 11, sind vier solcher Schaltungsplättchen gemäß Fig. 10, die mit 70, 71, 72 und 73 bezeichnet sind, miteinander gekoppelt. Jede der Verschiebesteuerleitungen A und B liegt über Leitungen 74 bzw. 75 an jedem der Halbleiterplättchen 70 - 73. Das Eingangsprüfmuster wird dem ersten dieser Halbleiterplättchen in der sequentiellen Verbindung nun mit dem Halbleiterplättchen 70 über

pi 972 ns 409817/0317

Leitung 76 zugeführt und das AusgangsPrüfmuster wird an Leitung 77 von den sequentiell verbundenen ilalbleiterplättchen 70 - 73 abgenommen.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich eine dynamische Ilessung logischer Netzwerke, die unzugänglich in einer bestimmten logischen Packung angeordnet sind, durchführen. Dies wird dadurch erreicht, daß man die eingangs- und ausgangsseitige Anschaltbarkeit an die logische Packung benutzt. Die Wartung und Überprüfung der Maschine oder die Instandhaltung mit Überwachung des Zustandes jeder Verriegelungsschaitung in dem System, läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchführen. Dies wird auf der Basis eines einzigen Zyklus erreicht, durch den alle in den Verriegelungsschaltungen liegende Daten an eine Anzeigevorrichtung abgeben v/erden. Dies stört den Betriebszustand des Systems nicht, wenn die so ausgegebenen Daten in der gleichen Reihenfolge in der sie herausgeschoben wurden, wieder in die Verriegelungsschaltungen hineingeschoben v;erden. Somit wird der Zustand aller Verriegelungsschaltungen nach jedem Taktsignal geprüft.

Hat man aber die Möglichkeit den Zustand aller Verriegelungsschaltungen gemäß diesem Verfahren zu überprüfen, entfällt selbstverständlich ciie ITotwendigkeit, besondere Prüfpunkte vorzusehen, und der Konstrukteur dieser logxE>chen Schaltungen kann sie wesentlich dichter packen, da er für die Wartung und Instandhaltung in Feld keine zusätzlichen Eingangs- und Ausgangsleitungen vorsehen muß. Mit der Möglichkeit, den Betriebsζuatand jeder Verriegelungsschaltung ir« System nach jedem Taktsignal zu überprüfen, läßt sich jeder auftretende Fehler auf ein bestimmtes kombinatorisches logisches Ket2-,/erk eingrenzen, dessen Eingänge und Ausgänge überwacht v/erden können,

409817/0317

FI 972 118

Claims

P A T E i; T A Ui S P R U C H E

Verfahren zum Prüfen einer aus kombinatorischen netzwerken una Gruppen von sequentiellen logischen Schaltkreisen bestehenden funktioneilen logischen Schaltung mit einseitig begrenzter Verzögerungsabhängigkeit und einem vom Eingang der Schaltung unabhängigen Afotasteingang, gekennzeichnet uurch folgende Verfahrensschritte:

Isolieren der einseinen Schaitungsgruppen voneinander,

Zufuhren eines Prüfmusters an die einzelnen Schaitungsgruppen über o.en Ab taste ingang,

Zuführen des gleichen Prüfmusters über den Eingang der Schaltung an die i.etzwerka, se daß jedes dieser Letzwerke ein iiusgangssignai liefert,

Durchschalten des Ausga-ngssignals eines ausgewählten Netzwerkes nach seiner zugeordneten Schaltungsgruppe und

Abtasten des sich ergebenden Betriebszustandes dieser Schaltungsgruppe für eine Anzeige des Prüfzustandes der gesamten Schaltung.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgangssignale jeües zweiten Netzwerkes sequentiell nach uer zugeordneten Schaltungsgruppe durchgeschaltet werden, und daß anschließend der sich ergebende Betriebszustand aer Schaltungsgruppe für eine Anzeige des Prüfzustandes der gesamten Schaltung abgenommen und ausgewertet wird.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Verfahren mehrfach in-der Weise durchgeführt wird, daß eine Anzahl verschiedener Prüfmuster nacheinander üurch Abtasten eingegeben bzw. angelegt wird.

113 AQ981 7/0317

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Schaltung aus einer großen Anzahl auf einem einzigen Halbleiterplättchen angeordneter Schaltkreise besteht, und daß die Schaltung einen einzigen Äbtasteingang, einen einzigen Abtastausgang und Äbtaststeuerungen enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Schaltung ein Modul ist, das eine Anzahl integrierter Jualbleiter-Schaltungsplättchen (Chips) trägt, die über die Abtasteingänge, Abtastausgänge und Abtaststeuerungen miteinander verbunden sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gruppen von sequentiellen Schaltungen über Abtasteingänge, Abtastausgänge und Abtaststeuerungen miteinander verbunden sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Prüfmuster aus Anreizsignalen und Signalen für das zu erwartende Ansprechverhalten der gesamten Schaltung bestehen, dadurch gekennzeichnet, ciaß aie Anreizsignale eines Prüfmusters in ein Schieberegister eingegeben und am Eingang der gesamten Schaltung angelegt werden, und daß der sich ergebende Betriebszustand mit dem für das Prüfmuster zu erwartenden Ansprechverhalten verglichen wird, um den Prüfzustand der gesamten Schaltung zu bestimmen.

o. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach gegenseitiger Isolierung aller Schaltungsgruppen voneinander Anreizsignale eines speziellen Prüfmusters über das Schieberegister eingegeben und mit dem zu erwartenden Ansprechverhalten für dieses spezielle Prüfmuster verglichen werden, um einen Fehlerzustand des Schieberegisters zu ermitteln.

,ι &72 116 409817/0317

- 23 -

9. Verfahren suia Prüfen einer aus kombinatorischen Netzwerken und zugehörigen zu Schieberegistern zusammengeschalteten Gruppen von sequentiellen Schaltungen aufgebauten funlitionellen logischen Schaltung mit einseitig begrenzter Verzögerungsabhängigkeit-, mit Abtast- und Steuereingängen, die von den Äbtast- und Steuereingängen üer gesamten Schaltung unabhängig sind und bei dem jede Schaltungsgruppe aurch einen anderen Taktimpulszug angesteuert wird, nach Anspruch 1 - o, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :

Abschalten aller Taktimpulszüge zur gegenseitigen Isolierung aller Schaltungsgruppen voneinander,

Eingeben eines speziellen Prüfmusters über die Abtasteingänge, gesteuert aurch die Abtaststeuerung, zur Bestimmung eines Fehlerzustandes des Schieberegisters,

Eingeben eines Prüfmusters in das Schieberegister über den Abtasteingang, gesteuert durch die Äbtaststeuerung,

Anlegen des gleichen Prüfmusters über den Eingang der gesaraten Schaltung an die kombinatorischen Netzwerke,

Sequentielles Durchschalten der Ausgangssignale der kombinatorischen Netzwerke nach den zugehörigen Gruppen von Schaltungen durch sequentielles Anlegen der verschiedenen Taktimpulszüge und

Ausgeben des sich ergebenden Betriebszustandes des Schieberegisters nach jeder Durchschaltung für eine Anzeige des Prüfzustandes der gesamten Schaltung.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Schaltung eine Anzahl von Prüfmustern eingegeben bzw. an sie angelegt werden, um die Brauchbarkeit oder Nichtbrauchbarkeit der gesamten Schaltung zu bestimmen.

118 40981 7/031 7