Введение к работе
Актуальность темы. При создании современных микропроцессорных систем широко применяются принципы RISC-архитектуры (RISC- Reduced Instruction Set Computer - архитектура микропроцессора с сокращенным набором команд). Эти принципы, признанные современными, эффективными и перспективными, воплощены в мощных серверах, рабочих станциях и персональных компьютерах, а также используются при проектировании контроллеров и специализированных процессоров в системах 'автоматического управления и телекоммуникации. Более того, развитие традиционных CISC-архитектур часто идет по пути вовлечения принципов RISC на микроархитектурном уровне.
Применение функционального подхода к тестированию микропроцессоров является а настоящее время естественным и практически единственно возможным способом проверки работоспособности этих устройств. Основу этого подхода составляют:
-функциональная декомпозиция модели устройства с выделением механизмов и (руич-ци^напьи^-тл модутг.й. rf.'-:i.*-iy;o'щх _ шовные фун»цни и в совокупное и покрывающих аппаратную часть устройства;
-определение моделей механизмов и модулей как объектов тестирования, нкпючатоип'.х модели :к деф-кіси (^нспраиг^стей)-
-разработка алгоритмов и процедур синтеза тестов для выделенных механизмов и
модулей с гарантированным обнаружением всех дефектов, удовлетворяющих
введенным моделям;
-оптимизация моделей и тестовых процедур, направленная на достижение полноты покрытия проверяемого оборудования и на обеспечение полноты обнаружения неисправностей при минимальности или неизбыточности тестовых последовательностей.
Развитие указанного подхода связано с особенностями RISC-архитектуры, которые значительно повышают эффективность функционального метода построения гестов- упрощают и конкретизируют модели неисправностей, способствуют созданию более экономных тестовых программ и процедур тестирования.
Методы анализа и построения тестов RISC-микропроцессоров, архитектура и организация которых постоянно развиваются и совершенствуются, являются мало изученными, в связи с чем тема исследования представляется весьма актуальной и перспективной.
Цель и основные задачи работы. Целью диссертационной работы является исследование и разработка метода тестирования микропроцессоров с RISC-архитектурой.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
-исследование существующих методов функционального тестирования микропроцессоров;
-разработка концепции функционального тестирования, ориентированной на принципы RISC-архитектуры;
-построение общих концептуальных моделей RISC-микропроцессора как объекта тестирования;
-определение этапов построения тестов RISC-микропроцессоров и их содержания;
-разработка практических рекомендаций но построению тестов RISC-микропроцессоров и программных реализаций процедур построения гестов.
Методы исследований базируются на основных положениях технической диагностики, теории множеств, математической логики, теории азтоматов, теории графов, а также па специальных работах по архитектуре микропроцессорных систем.
Наунная _. новизна работы заключается в разработке, обосновании и теоретическом исследовании метода пост^осічия тестов проверки работоспособности RISC-микропроцессоров. В работе были получены следующие основные научные результаты:
-на основе анализа архитектур современных RISC-микропроцессоров определена концепция функционального тестирования;
-разработаны общие модели RISC-микропроцессора как объекта тестирования в виде обобщенных блок-схемы и графа регистровых передач;
-определены модели основных механизмов и функциональных модулей, включая модели их дефектов;
-определены этапы синтеза тестовой программы как совокупности тестовых процедур для основных механизмов и функциональных модулей микропроцессора.
Практическая цемш>Хъ_л>абохы. Все исследования выполнялись с учетом последующей практической реализации разработок. Результаты исследований диссертационной работы позвопяют научно обоснованно решать такие важные в практике создания систем тестового диагностирования задачи, как:
-фуккщжпгльнг:; д~. ::г:сзиці:я «.одели RlUC-млкропроцесеора" "с выделением механизмов и функциональных модулей, реализующих основные функции и в совокупности покрывающих аппаратную часть устройства;
-построение моделей к&здэётныа микропроцессоров, моделей их механизмов и функциональных модулей как объектов тестирования;
-построение минимальных или близких к ним тестов для выделенных Механизмов. и функциональных" модулей с обнаружением всех неисправностей," удовлетворяющих введенным моделям;
-формирование тестовых программ конкретных микропроцессоров.
Результаты диссертационной работы могут быть использованы для создания программных комплексов автоматизации синтеза тестов микропроцессоров.
Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждена корректным обоснованием предлагаемых моделей, доказательностью тестовых процедур, а также практической направленностью результатов.
Реализация результатов _ра4схы. Материалы диссертационной работы
используются в учебном процессе на кафедре электронной и компьютерной техники Дальневосточного государственного технического университета, обеспечивая дисциплины: "Автоматизация инженерного труда" , "Основы технической диагностики" и "Средства технического обслуживания ВТ".
Разработанный метод может использоваться при тестировании различных микропроцессорных систем. В качестве примера в диссертации показано применение метода к построению тестов микроконтроллера РІС16С57 фирмы Microchip Technology Inc.
Апробация .работы. Научные и практические результаты работы докладывались и обсуждались на .следующих конференциях и семинарах:
-Международные конференции "Автоматизация проектирования дискретных систем"- CAD DD (г.Минск, 1995,1997гг.);
-Научно-технические конференции преподавателей и сотрудников ДВГТУ (г.Владивосток,1995-1997 гг.);
-Научно-техническая конференция "Диагностика, информатика, метрология, экология, безопасность" (г.Санкт-Петербург, 1996 г.);
-2nd IEEE International On-line Testing Workshop (Франция, 1996 г.);
-Международный студенческий форум стран азиатско-тихоокеанского региона (диплом 1 степени, г.Владивосток, 1997 г.);
-Юбилейная научно-меїодическая конференция "Развитие системы высшего образования на Дальнем Востоке на основе интеграции высшей школы и академической науки" (г.Владивосток, ВГУЭС, 1997г.);
-Научные семинары кафедры "Электронной и компьютерной техники" ДВГТУ ,'гЗладивосток, 1995-1997 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Основное содержание составляет страниц, в том числе иллюстраций. Список литературы включает наименований.