МП рассматривается в виде соединения двух устройств – устройства управления (УУ) и операционного устройства (ОУ).
Операционное устройство – устройство, в котором выполняются операции. Оно включает в себя в качестве узлов регистры, сумматор, каналы передачи информации, мультиплексоры для коммутации каналов, шифраторы, дешифраторы и т.д.
Устройство управления координирует действия узлов ОУ. Оно вырабатывает в определенной временной последовательности управляющие сигналы, под действием которых в узлах ОУ выполняются требуемые действия.
Процесс функционирования ОУ состоит из последовательных элементарных действий в его узлах. Такими элементарными действиями могут быть: обнуление регистров, инвертирование регистров, пересылка содержимого одного узла в другой, сдвиг содержимого узла влево или вправо и т.д. Каждое такое элементарное действие, выполняемое в одном из узлов ОУ в течение одного тактового периода, называется микрооперацией.
В определенные тактовые периоды одновременно может выполняться несколько микроопераций, результаты которых не влияют друг на друга. Такая совокупность одновременно выполняемых микроопераций называется микрокомандой, а весь набор микрокоманд, предназначенный для выполнения команды, поступающей из ОЗУ или ПЗУ с управляющей программой, – микропрограммой.
В ПЗУ микрокоманд хранятся микропрограммы для всего набора команд МП.
Обобщая многочисленные работы по функциональному диагностированию МПС и отдельных БИС, можно выделить следующие направления развития встроенного функционального контроля:
1. Организацию непрерывного контроля микросхем на основе выявления запрещенных состояний, выполнения в конце программы МПС или в отдельных ее точках проверок достоверности получаемых результатов путем сравнения их с допустимыми предельными величинами, анализа отсутствия запрещенных комбинаций управляющих сигналов в МПС.
Методы этой группы требуют специального преобразования БИС МПС и большого объема информации по ее внутренней структуре.
2. Организацию контроля по совпадению результатов выполнения программы на двух параллельно работающих идентичных МПС непрерывно либо в конце программы.
3. Мажоритарный принцип принятия решения в процессе или в конце выполнения программы на параллельно работающих идентичных МПС.
4. Построение МП на основе аппарата апериодических автоматов, когда признаком сбоя в МПС является отсутствие сигнала об окончании переходных процессов во всех БИС.
5. Организацию контроля длительности выполнения программы или отдельных ее ветвей, контроля времени отклика внешнего устройства и других временных параметров работы МПС.
6. Организацию контроля, сущность которого заключается в использовании некоторой зависимости, характерной для МПС (либо искусственно созданной) при ее правильной работе и нарушающейся при возникновении ошибки.
Последняя группа методов используется чаще всего, так как, с одной стороны, не требует значительной избыточной аппаратуры, а с другой стороны, как правило, позволяет обойтись информацией о рабочей программе. В настоящем разделе будет анализироваться именно эта группа методов встроенного функционального контроля и соответствующие реализации ССВК.
