Введение к работе
Актуальность проблемы. Разработка дискретных устройств управления и последующее их применение невозможны без создания эффективных процедур тестирования. Затраты на тестирование дискретных устройств (БИС и СБИС) соизмеримы, а иногда и превосходят затраты на разработку самих устройств. Снижение этих затрат возможно, если в процессе проектирования учитывать проблемы, связанные с последующим тестированием устройства. Такой подход называют контролепригодным проектированием. Развитию методов контролепрнгодного проектирования уделялось и уделяется много внимания, в том числе, методам синтеза самотестируемых и самопроверяемых дискретных устройств. Преимущество этих методов заключается в том, что тестирующее оборудование является частью схемы, реализующей дискретное устройство, и тестирование производится без нарушения целостности оборудования. Как правило, обеспечение контролепригодности дискретного устройства проводится после этапа логического проектирования устройства путем внесения в него избыточного оборудования. С другой стороны известно, что учет требовании контролепригодности на ранних этапах проектирования более эффективен. Таким образом, разработка методов логического ігроекгирования с учетом контролепригодности проектируемого устройства является актуальной.
Цель работы. Целью работы является разработка методов синтеза конгролепрпгодных дискретных устройств, а именно, легкотестпруемых и самопроверясмых устройств. Методы синтеза ориентированы на обнаружение константных неисправностей на полюсах элементов логической схемы устройства, которые могут быть как сохраняющимися во времени, так и кратковременными, одиночными и кратными .
Методы исследовании. В работе используется аппарат дискретной математики, в частности, алгебры логики, теории автоматов и теории графов. Эффективность разработанных методов подтверждается компьютерными экспериментами.
Научная и о в іп и а. Предложен метод синтеза проверяющего теста по безызбыточной системе ДНФ. Показано, что при синтезе факторизацион-ным методом комбинационной схемы, реализующей данную систему ДНФ, построенный тест обнаруживает все кратные константные неисправности на полюсах элементов схемы.
Разработан метод синтеза самопровсряемых синхронных дискретных устройств. В самопроверяемом устройстве, синтезированном данным мето-
дом, обнаруживаются все одиночные константные неисправности на входных полюсах и на полюсах вентилей и триггеров логической схемы устройства в условиях их однонаправленного проявления на выходах устройства. В качестве задания на синтез дискретного устройства используется конечный автомат или сеть из конечных автоматов. Компоненты автоматной сети описывают функционально законченные части устройства, разбиение на которые не меняется в процессе проектирования. Методы синтеза самопроверяемых синхронных дискретных устройств разработаны в условиях наблюдения выходов и линий обратных связей и в условиях наблюдения только выходов устройства.
Предложен метод синтеза самопроверяемых асинхронных дискретных устройств, функционирование которых описывается прямыми переходами.
Достоверность полученных результатов. Все научные положения и выводы, содержащиеся в диссертации, основаны на утверждениях, доказанных с использованием аппарата дискретной математики. Эффективность предложенных методов синтеза подтверждена компьютерными экспериментами.
Практическая ценность. Предложенный в работе метод синтеза легкотестируемых комбинационных схем может быть применен на этапе логического проектирования дискретного устройства. Синтезированные этим методом устройства обладают достаточно коротким проверяющим тестом, который обнаруживает все кратные константные неисправности на полюсах элементов логической схемы устройства. Как известно, такие тесты являются тестами высокого качества.
Разработанные методы синтеза самопроверяемых синхронных и асинхронных устройств легко совмещаются с системами их автоматизированного проектирования (САПР), существующими в нашей стране и за рубежом, и могуі быть использованы на этапе лопгческого синтеза, который обычно является частью САПР дискретных устройств. Методы ориентированы на традиционное в САПР описание функционирования дискретных устройств в виде системы ДНФ, микропрограммного автомата или сети из микропрограммных автоматов.
Реализация полученных результатов. Исследования, результаты которых изложены в диссертации, проводились в рамках следующих проектов.
1) Госбюджетная тема Сибирского физико-технического института при ТГУ, программа "Исследование и разработка новых методов электромагнитного контроля и диагностики материалов, сред и технігческих
систем", 1995-2000 гг., раздел "Разработка методик и аппаратуры исследований*'.
-
Межвузовская научно-технігческая программа "Конверсия и высокие технологии. 1994-2000 гг.", проект №95-1-21 и №59-1-7 "Информационные компьютерные технологии дискретного математического моделирования, анализа, синтеза и тестирования сверхскоростных интегральных схем логического управления".
-
ФЦП "Интеграция". Раздел "Прикладная дискретная математика".
-
Проекты министерства образования по разделу "Автоматика и телемеханика", направление - "Элементы, узлы и устройства автоматики, телемеханики и вычислительной техники" - 1996-1997 гг. "Исследование проблемы повышения качества тестирования и контролепригодного проектирования", - 1998-2000 гг.: "Исследование проблемы синтеза са-мотсстирусмых устройств и проблемы повышения качества тестирования".
Результаты работы также используются в курсе лекций "Диагностика дискретных устройств" на факультете прикладной математики и кибернетики Томского государственного университета.
Апробация работы. Научные результаты, составляющие основу данной работы, по мерс их получения обсуждались на заседаниях объединенного семинара кафедры математической логики и проектирования радиофизического факультета ТГУ, кафедры программирования факультета прикладной математики и кибернетики ТГУ и лаборатории синтеза дискретных автоматов Сибирского физико-технического института (СФТИ) при ТГУ.
Результаты работы представлялись на следующих научных конференциях:
Международная конференция "Всесибирские чтения по математике и механике" (Россия, Томск, 1997);
- 4th IEEE International On-Line Testing Workshop (IOLTW'98) (Capri, It
aly, July, 1998);
Международная сибирская конференция по исследованию операций (SCOR98) (Россия, Новосибирск. 1998);
The third international symposium "Application of the conversion research results Tor international cooperation" (SIBCONVERS'99) (Russia, Tomsk, 1999);
- 5th IEEE International On-Line Testing Workshop (IOLTW'99) (Rhodes,
Greece. July, 1999).
Структура її объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка используемой литературы. Объем диссертации составляет иЗ-стр., в том числе: титульный лист - 1 стр., оглавление -3 стр., основной текст - ^эстр., библиография из 91 наименования - 9 стр., приложение - 5 стр.
