priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2025-68-2-116-132pribor-341Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGКонтроль комбинационных схем по двум диагностическим признакам на основе кодов с суммированием взвешенных переходовCombinational circuits testing by two diagnostic features on the base of weight-transition sum codesЕфановД. В.EfanovD. V.

Дмитрий Викторович Ефанов — д-р техн. наук, профессор; кафедра „Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте“; профессор;  Высшая школа транспорта Института машиностроения, материалов и транспорта; профессор

Москва

Санкт-Петербург

Dmitry V. Efanov — Dr. Sci., Professor; Remote Control, and Communications on Railway Transport; Professor; Institute of Machinery, Materials, and Transport, Higher School of Transport; Professor

Moscow

St. Petersburg

TrES-4b@yandex.ruПивоваровД. В.PivovarovD. V.

Дмитрий Вячеславович Пивоваров — канд. техн. наук; кафедра „Автоматика и телемеханика на железных дорогах“; доцент

Санкт-Петербург

Dmitry V. Pivovarov — PhD; Department of Automation and Telemechanics on Railways

St. Petersburg

pivovarov.d.v.spb@gmail.comРоссийский университет транспорта; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоRussian University of Transport; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityПетербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра IEmperor Alexander I St. Petersburg State Transport University202507032025682116132Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20252025Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/341

Предложено для организации схем встроенного контроля комбинационных цифровых устройств использовать свойства кодов с суммированием взвешенных переходов при контроле вычислений по двум диагностическим признакам. Установлено, что проверочные символы кодов с суммированием взвешенных переходов описываются так называемыми самоквазидвойственными булевыми функциями, которые на парах входных комбинаций, различающихся во всех переменных, имеют одинаковые значения. Эту особенность можно использовать при синтезе схем встроенного контроля на основе логической коррекции сигналов. Приведена схема встроенного контроля на основе логической коррекции сигналов с контролем принадлежности формируемых кодовых слов коду с суммированием взвешенных переходов, а также самоквазидвойственности каждой вычисляемой функции. Разработан алгоритм получения значений функций логической коррекции сигналов, гарантирующий самоквазидвойственность формируемых в схеме встроенного контроля функций, описывающих информационные и проверочные символы кода с суммированием взвешенных переходов, а также самопроверяемость самой схемы встроенного контроля.  

It is proposed to use the properties of weight-transition sum code for organizing built-in control circuits of combinational digital devices when checking calculations by two diagnostic features. It is established that the control symbols of weight-transition sum code are described by the so-called self-quasi-dual Boolean functions that have the same values o n pairs of input combinations that differ in all variables. This property can be used in the synthesis of built-in control circuits based on Boolean signal correction. A built-in control circuit based on Boolean signal correction with verification of the belonging of the generated code words to the weight-transition sum code, as well as self-quasi-duality of each calculated function, is presented. An algorithm for obtaining the values of Boolean signal correction functions is given, which guarantees the self-quasi-duality of the functions formed in the built-in control circuit, describing the data and check symbols of the weight-transition sum code, as well as self-checkability of the built-in control circuit itself.

самопроверяемые устройства и системыконтроль вычислений по двум диагностическим признакамконтроль самоквазидвойственности функцийкод с суммированием взвешенных переходовсинтез схемы встроенного контроляself-checking devices and systemscontrol of calculations by two diagnostic featurescontrol of self-quasiduality of functionsweight-transition sum codesynthesis of built-in control circuitReferencesСогомонян Е. С., Слабаков Е. В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы. М.: Радио и связь, 1989. 208 с.Sogomonyan E.S., Slabakov E.V. Samoproveryaemye ustroystva i otkazoustoychivye sistemy (The Self-Checked Devices and Failure-Safe Systems), Moscow, 1989, 208 р. (in Russ.)Nicolaidis M., Zorian Y. On-Line Testing for VLSI — А Compendium of Approaches // Journal of Electronic Testing: Theory and Application. 1998. Vol. 12, is. 1-2. P. 7–20. DOI: 10.1023/A:1008244815697.Nicolaidis M., Zorian Y. Journal of Electronic Testing: Theory and Application, 1998, no. 1-2(12), pp. 7–20, DOI: 10.1023/A:1008244815697.Reynolds D. A., Meize G. Fault Detection Capabilities of Alternating Logic // IEEE Transactions on Computers. 1978. Vol. C-27, is. 12. P. 1093–1098. DOI: 10.1109/TC.1978.1675011.Reynolds D.A., Meize G. Transactions on Computers, 1978, no. 12(C-27), pp. 1093–1098, DOI: 10.1109/TC.1978.1675011.Аксёнова Г. П. Восстановление в дублированных устройствах методом инвертирования данных // Автоматика и телемеханика. 1987. № 10. С. 144–153.Aksyonova G.P. Automation and Remote Control, 1987, no. 10, pp. 144–153. (in Russ.)Lala P. K. Self-Checking and Fault-Tolerant Digital Design. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 2001. 216 p.Lala P.K. Self-Checking and Fault-Tolerant Digital Design, San Francisco, Morgan Kaufmann Publishers, 2001, 216 p.Efanov D. V. The Equal-Length Redundant Code Development for the Self-Checking Combinational Devices Synthesis Based on Data on Their Structures // Electronic Modeling. 2022. Vol. 44, is. 1. P. 43–52. DOI: 10.15407/emodel.44.01.043.Efanov D.V. Electronic Modeling, 2022, no. 1(44), pp. 43–52, DOI: 10.15407/emodel.44.01.043.Гессель М., Морозов А. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Логическое дополнение — новый метод контроля комбинационных схем // Автоматика и телемеханика. 2003. № 1. С. 167–176.Gessel M., Morozov A.V., Sapozhnikov V.V., & Sapozhnikov Vl.V. Automation and Remote Control, 2003, no. 1(64), pp. 153–161, DOI: https://doi.org/10.1023/A:1021884727370.Гессель М., Мошанин В. И., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Обнаружение неисправностей в самопроверяемых комбинационных схемах с использованием свойств самодвойственных функций // Автоматика и телемеханика. 1997. № 12. С. 193–200.Goessel M., Moshanin V., Saposhnikov V.V., Saposhnikov Vl.V. Automation and Remote Control, 1997, no. 12, pp. 193–200. (in Russ.)Göessel M., Ocheretny V., Sogomonyan E., Marienfeld D. New Methods of Concurrent Checking: Edition 1. Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008. 184 p.Göessel M., Ocheretny V., Sogomonyan E., Marienfeld D. New Methods of Concurrent Checking: Edition 1, Dordrecht, Springer Science+Business Media B.V., 2008, 184 p.Saposhnikov Vl. V., Dmitriev A., Goessel M., Saposhnikov V. V. Self-Dual Parity Checking — a New Method for on Line Testing // Proc. 14th IEEE VLSI Test Symp. Princeton, 1996. P. 162–168.Saposhnikov Vl.V., Dmitriev A., Goessel M., Saposhnikov V.V. Proceedings of 14th IEEE VLSI Test Symposium, USA, Princeton, 1996, pp. 162–168.Гессель М., Дмитриев А. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Самотестируемая структура для функционального обнаружения отказов в комбинационных схемах // Автоматика и телемеханика. 1999. № 11. С. 162–174.Gessel M., Dmitriev A.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Automation and Remote Control, 1999, no. 11(60), pp. 1653–1663.Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl., Osadchy G., Pivovarov D. Self-Dual Complement Method up to Constant- Weight Codes for Arrangement of Combinational Logical Circuits Concurrent Error-Detection Systems // Proc. 17th IEEE East-West Design & Test Symp. (EWDTS’2019). Batumi, Georgia, 13–16 September 2019. P. 136–143. DOI: 10.1109/EWDTS.2019.8884398.Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl., Osadchy G., Pivovarov D. Proceedings of 17th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2019), Batumi, Georgia, September 13–16, 2019, pp. 136–143, DOI: 10.1109/EWDTS.2019.8884398.Efanov D. V., Pivovarov D. V. The Hybrid Structure of a Self-Dual Built-In Control Circuit for Combinational Devices with Pre-Compression of Signals and Checking of Calculations by Two Diagnostic Parameters // Proc. 19th IEEE East-West Design & Test Symp. (EWDTS’2021). Batumi, Georgia, 10–13 September 2021. P. 200–206. DOI: 10.1109/EWDTS52692.2021.9581019.Efanov D.V., Pivovarov D.V. Proceedings of 19th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2021), Batumi, Georgia, September 10–13, 2021, pp. 200–206, DOI: 10.1109/EWDTS52692.2021.9581019.Ефанов Д. В., Погодина Т. С. Исследование свойств самодвойственных комбинационных устройств с контролем вычислений на основе кодов Хэмминга // Информатика и автоматизация. 2023. Т. 22, № 2. C. 349–392. DOI: 10.15622/ia.22.2.5.Efanov D.V., Pogodina T.S. Informatics and Automation, 2023, no. 2(22), pp. 349–392, DOI: 10.15622/ia.22.2.5. (in Russ.)Ефанов Д. В., Погодина Т. С. Самодвойственные цифровые устройства с контролем вычислений по кодам Сяо // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2023. № 63. С. 118–136. DOI: 10.17223/19988605/63/14.Efanov D.V., Pogodina T.S. Vestnik Tomskogo Gosudarstvennogo Universiteta — Upravlenie, Vychislitel’naya Tekhnika i Informatika, 2023, no. 63, pp. 118–136, DOI: 10.17223/19988605/63/14. (in Russ.)Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Коды с суммированием для систем технического диагностирования. Т. 1. Классические коды Бергера и их модификации. М.: Наука, 2020. 383 с.Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Efanov D.V. Kody s summirovaniyem dlya sistem tekhnicheskogo diagnostirovaniya. T. 1. Klassicheskiye kody Bergera i ikh modifikatsii (Summed Codes for Technical Diagnostic Systems. Vol. 1. Classical Berger Codes and Their Modifications), Moscow, 2020, 383 р. (in Russ.)Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Коды с суммированием для систем технического диагностирования. Т. 2. Взвешенные коды с суммированием. М.: Наука, 2021. 455 с.Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Efanov D.V. Kody s summirovaniyem dlya sistem tekhnicheskogo diagnostirovaniya. T. 2. Vzveshennyye kody s summirovaniyem (Summed Codes for Technical Diagnostic Systems. Vol. 2. Weighted Codes with Summation), Moscow, 2021, 455 р. (in Russ.)Шалыто А. А. Логическое управление. Методы аппаратной и программной реализации. СПб: Наука, 2000. 780 c.Shalyto A.A. Logicheskoye upravleniye. Metody apparatnoy i programmnoy realizatsii (Logical Control. Hardware and Software Implementation Methods), St. Petersburg, 2000, 780 р. (in Russ.)Saposhnikov V., Saposhnikov Vl. New Code for Fault Detection in Logic Circuits // Proc. 4th Intern. Conf. on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems. St. Petersburg, 21–24 June 1999. P. 693–696.Saposhnikov V., Saposhnikov Vl. Proceedings of 4th International Conference on Unconventional Electromechanical and Electrical Systems, St. Petersburg, Russia, June 21–24, 1999, pp. 693–696.Мехов В. Б., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Контроль комбинационных схем на основе модифицированных кодов с суммированием // Автоматика и телемеханика. 2008. № 8. С. 153–165.Mekhov V. B., Sapozhnikov V.V., & Sapozhnikov Vl.V. Automation and Remote Control, 2008, no. 8(69), pp. 1411–1422, DOI: https://doi.org/10.1134/S0005117908080134Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В., Котенко А. Г. Модульные коды с суммированием взвешенных переходов с последовательностью весовых коэффициентов, образующей натуральный ряд чисел // Труды СПИИРАН. 2017. № 1. С. 137–164. DOI: 10.15622/SP.50.6.Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov V.V., Efanov D.V., Kotenko A.G. SPIIRAS Proceedings, 2017, no. 1, pp. 137–164, DOI: 10.15622/SP.50.6. (in Russ.)Nikolos D. Self-Testing Embedded Two-Rail Checkers // Journal of Electronic Testing: Theory and Applications. 1998. Vol. 12, is. 1–2. P. 69–79. DOI: 10.1023/A:1008281822966.Nikolos D. Journal of Electronic Testing: Theory and Applications, 1998, no. 1-2(12), pp. 69–79, DOI: 10.1023/A:1008281822966.Аксенова Г. П. Необходимые и достаточные условия построения полностью проверяемых схем свертки по модулю 2 // Автоматика и телемеханика. 1979. № 9. С. 126–135.Aksyonova G.P. Automation and Remote Control, 1979, no. 9, pp. 126–135. (in Russ.)Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Метод функционального контроля комбинационных логических устройств на основе кода „2 из 4“ // Изв. вузов. Приборостроение. 2016. Т. 59, № 7. С. 524–533. DOI: 10.17586/0021-3454-2016-59-7-524-533.Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Efanov D.V. Journal of Instrument Engineering, 2016, no. 7(59), pp. 524–533, DOI: 10.17586/0021-3454-2016-59-7-524-533. (in Russ.)Ефанов Д. В. Синтез самопроверяемых комбинационных устройств на основе метода логической коррекции сигналов с применением кодов Боуза–Лина // Информационные технологии. 2023. Т. 29, № 10. С. 503–511. DOI: 10.17587/it.29.503-511.Efanov D.V. Information Technologies, 2023, no. 10(29), pp. 503–511, DOI: 10.17587/it.29.503-511. (in Russ.)Гессель М., Морозов А. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Контроль комбинационных схем методом логического дополнения // Автоматика и телемеханика. 2005. № 8. С. 161–172.Goessel M., Morozov A.V., Sapozhnikov V.V., & Sapozhnikov Vl.V. Automation and Remote Control, 2005, no. 8(66), pp. 1336–1346, DOI: https://doi.org/10.1007/s10513-005-0174-2

The authors declare that there are no conflicts of interest present.