Введение к работе
Wttmtii
i'nnt.
: и
'і.;:: аш' ктуальность темы.Проблема повышения эффективности «редс"в вычислительной техники (СВТ) путем быстрого и точного ґ-жш$жетя неисправностей и восстановления работоспособности устройств имеет важное народнохозяйственное значение. Одним из действенных способов решения этой проблемы является разработка и применение методов и средств функционального и тестового диагностирования на этапах проектирования, изготовления и эксплуатации СВТ. Существенный вклад в разработку и применение теории диагностирования и надежности дискретных устройств внесли советские ученые Яблонский СБ., Пархоменко П.П.,Хетагу-ров Я.А., Широков A.M., Немолочнов О.Ф., Мищенко В.А., Горяш-ко А.П., Согомонян Е.С., Тоценко В.Г., Чипулис В.П. и другие. Большое внимание уделяется этой проблеме и за рубежом. Вместе с тем, проблему тестового диагностирования дискретных устройств на БИС(СБИС), содержащих более 5 ' Ї03 вентилей и элементов памяти, нельзя считать разрешенной.
Методы диагностирования таких объектов развиваются в направлениях тестового диагностирования и тестопригодного проектирования с использованием средств самодиагностирования и реконфигурации. При этом с увеличением степени интеграции БИС все большее предпочтение отдается последнему направлению. Анализ современных методов диагностирования и реальных разработок показывает, что наиболее эффективными оказываются методы и средства, ориентированные на сравнительно узкие классы дискретных устройств. Одним из таких классов являются комбинационные и последовательностные программируемые логические матрицы (ПЛМ), получившие широкое применение в совреиенных дискретных устройствах на БИС(СБИС).
В последние годы предложены и исследованы методы построе-, ния и анализа проверяющих тестов и тестопригодных схем ШШ. Основные результаты в этой области получены Закревским А.Д., Удаловым В.И., Коротаевым Н.А., Люлькиным А.Е., Новиковым Я.А. и другими. Однако практика применения этих методов к промышленным БИС(СБИС) ПЛМ показала необходимость дальнейшего совершенствования средств тестового диагностирования и тестопригодного проектирования ПЛІД, чему и посвящена данная работа.
Цель работы. Разработка и программная реализация на Ш1ЭВМ алгоритмов генерации тестов диагностирования комбинационных и последовательностных БИС(СБИС) ШШ, синтез и тестирование тестопригодных ШШ, а также апробация работоспособности и эффективности средств диагностирования при их практическом использовании.
Методы исследования. В работе использованы теория и методы технической диагностики, математический аппарат'булевой ал-' гебры, методы теории кодирования, теории вероятностей и теории графов. Программные средства разработаны на базе современных методов системного и прикладного программирования.
Научная новизна работы. Основные научные результаты работы заключается в следующем:
-
Проведено сравнение эффективности методов тестового диагностирования комбинационных и последовательностных БИС (СБИС) ПЛМ при различных допущениях, соответствующих частным случаям их применения для реальных БИС(СБИС) ШШ с использованием ППЭБМ.
-
Разработаны и исследованы на ППЭВМ алгоритмы генерации проверяющих тестов и тестов поиска места неисправности для комбинационных и посдедовательностных БИС(СБИС) ШШ и указаны границы (параметры схем) их эффективного применения.
-
Предложен алгоритм обнаружения и отыскания места дефекта в комбинационной БИС(СБИС) ШШ, удобный для реализации в специализированном программно-управляемом наладочном стенде, осуществляющем тестирование ШШ.
-
Дана классификация методов тестопригодного проектирования БИС(СБИС) ШШ, а также разработан и исследован алгоритм синтеза тестопригодной ШШ.
-
Разработаны и исследованы алгоритмы синтеза самопрове-ряеиых и несамопроверяемых схем встроенного контроля для БИС (СБИС) ШШ. Доказана теорема обнаружения самопроверяемой ШШ всех одиночных и кратных дефектов, изменяющих кодовые слова.
-
Предложена структурная модель СБИС(ССИС) с самодиагностированием, реконфигурацией, самовосстановлением и с программируемой структурой, которая может быть использована (с помощью ЭВМ) для исследования надежностных характеристик отказоустойчивых СБИС(ССИС) ШШ и выбора наиболее эффективных структур.
Практическая ценность. Разработанные алгоритмы и структурная модель предназначены для использования в области технической диагностики и автоматизации проектирования надежных программируемых БИС(СБИС) при создании тестового обеспечения промышленных САПР и специальной стендовой программно-управляемой аппаратуры, а также могут служить базой для дальнейшего развития методов тестопригодного проектирования БИС(СБИС) ШШ и создания методологии синтеза надежных и живучих кристаллов программируемых схем. Предложенные алгоритмы генерации тестов и синтеза тестопригодных ПЛМ программно реализованы на ППЭВМ EC-I84I и оформлены в виде комплекса программ с использованием операционной системы MS-DOS и системы программирования TURBO PASCAL . Данный комплекс программ используется для тестового диагностирования реальных ПЛМ, выпускаемых НПО "Интеграл", в научных исследованиях тестопригодного проектирования по республиканской программе "Информатика", а также в учебном процессе. Акт о внедрении и использовании результатов работы приведен в приложении к работе.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на республиканской научно-практической конференции творческой молодежи (г. Минск, 1988, 1990), на 1-й Всесоюзной конференции "Однородные вычислительные среды и систолические структуры" (г. Львов, 1990), на республиканской конференции молодых ученых и специалистов (г. Минск, 1988), на семинарах кафедры математического обеспечения ЭВМ факультета прикладной математики БГУ им. В.И.Ленина.
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах (в 4 статьях и б тезисах докладов).
Основные результаты работы, выносимые на защиту:
-
Принципы тестового диагностирования БИС(СБИС) ПЛМ с расширенным классом дефектов, включающим дефекты неконстантного типа;
-
Алгоритмы построения проверяющих и диагностических тестов для комбинационных и последовательностных БИС(СБИС) ШШ;
-
Классификация методов тестопригодного проектирования
БИС (СБИС) ШШ;
-
Алгоритмы синтеза тестопригодных БИС(СБИС) ШШ комбинационной логики и построения для них проверяющих тестов;
-
Структурная модель СБИС(ССИС) с самодиагностированием, реконфигурацией, самовосстановлением и с программируемой структурой (типа ШШ) для исследования надежностных характеристик отказоустойчивых СБИС(ССИС) ШШ и выбора наиболее эффективных структур;
-
Комплекс программ на ППЭВН EC-I84I, подтвержащий ра- ботоспособность предложенных алгоритмов;
-
Результаты экспериментального исследования предложенных и известных методов генерации тестов применительно к БИС (СБИС) ШШ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Её объем составляет 131 страницу машинописного текста, в том числе 37 рисунков, 21 таблицу, список литературы,включающий 56 наименований и приложение.
