,(i=1,2),输出矢量为
且满足:
若
且校验器无故障。
利用双轨码校验器的上述特点,设计一对偶组合逻辑网络,使其输出向量
和
恰好反相,将
和
加到双轨码校验器输入端,根据
就可以判定系统是否发生故障。
2.2可分码校验器
可分码校验器的结构如图4所示。校验器的输入矢量为
),矢量
和
分别对应可分码的信息分量和校验分量。其中,信息分量宽度为
是校验分量的宽度,且1+K=n,n=‖Y‖。校验位生成电路根据信息位
重新生成校验位W,由双轨码校验器比较W与
的一致性,在无故障的情况下,校验器的输出
指示输入矢量的有效性。下面的定理给出了图4完全自校验可分码校验器的构造条件。
定理:图4所示的可分码校验器是完全自校验的,若校验位生成器是一个无冗余的组合逻辑网络,且比较器是完全自校验的。
2.3互补逻辑网络
利用互补逻辑也可以构成自校验电路,如果某一逻辑网络其输入输出关系为
,则可构造一互补逻辑网络,使其输入输出关系为
其中f和f是互补的,在无故障的情况下,其输出是互补的;若发生输出相同,则两个逻辑电路中必定有存在故障的情况。互补逻辑网络实现原理比较直观,但对较复杂的系统,有许多故障它是检测不出来的。
2.4交织逻辑网络
交织逻辑网络是基于自对偶函数的自校验逻辑网络。一个二进制变量是交替的,记作
若x在两个连续的时间间隔内所取的值互补。
对任意一个开关函数
,若假设
是交替二进制变量,且它们是同步交替的,则g的输入矢量可表示为
,其输出可表示为
,要使输出变量也是交替的,必须满足
,显然,g必须是自对偶函数。利用交织逻辑网络的这个特点,可以检测出系统的一部分故障。
3自校验网络实现方法
对于一些比较简单的应用场合,利用数字逻辑方法进行设计,使用SSI及MSI集成电路即可方便地构成自校验网络。但实际容错系统非常复杂,涉及大量逻辑设计,若仍采用传统的数字逻辑设计方法,不仅工作量大、容易出差错,而且修改和功能仿真都不方便。使用电子设计硬件描述语言VHDL(或VerilogHDL对电路功能进行描述,用FPGA或CPLD器件实现自校验网络是比较现实的,对于大批量生产,可将VHDL描述的电路送半导体器件厂进行批量生产,VHDL硬件描述语言实现自校验网络的步骤如下:
①建立自校验网络的功能模型。对系统的输入/输出、状态转换、信号传递等进行详细的说明。
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