автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Аналитические модели структурных методов самотестирования и тестопригодного проектирования ЭВМ

орлена трудового красного знамени научно-исследовлтельскии центр электронной вычислительной техники

на правах рукописи ПОЛЯКОВ Владимир Викторович

УДК 681. 326. 192

аналитические модели структурных нетодое самотестирования и тестопригодного проектит МЯ эвн

специальность: 05. 13.13 - вычислительные машины.

комплексы, системы и сети

Автореферат на соискания ученоп степени кандидата технических наук

РОСКМ - 1490

Работа выполнена в научно-исследовательском институте электронных вычислительных нашин (г. Минск)

Научный руководитель: кандидат техническим наук. с.н. с. Флеров А. Б.

Официальные оппоненты: доктор технических наук. с.и.с. Горяшко А. П.

кандидат технических наук. с. н. с. Волков а. п.

Ведущее предприятие: Научно-исследовательский институт

автоматической аппаратуры (г. Москва)

Зашита состоится •_"_"199 г. а _час_мин

на заседании специализированного совета Научно-исследовательского центра электронной вычислительной техники по адресу: 113403, носква, ницэвт.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке тип ВТ.

Автореферат разослан "__"_"199 г.

Ученый секретарь специализированного совета

доктор технических наук, профессор кузин е. с

обшля характеристика работы

Актуальность проблены. широкий масштаб приненения ЭВН в народной хозяйстве, большое число работающих в стране вычислительных машин делают важной проблему эффективного эксплуатационного обслу-аивания ЭВМ. Большая стоимость оборудования ЭВМ. их высокая производительность при обработке данных обусловливают значительные экономические потери при простое эвн из-за неисправности. Как показывает опыт эксплуатации эвн. на поиск дефекта приходится до 85Х вренени. расходуемого на восстановление ее работоспособности. Иненно системы тестового дипгностирования (стд) способствуют значительному сокращению потерь при простое ЭВН. Эффективность стд ЭВН в значительной степени влияет на эффективность восстановительного процесса системы.

Большое внимание развитию технической диагностики уделяется в стране и за рубежом. Наряду с расширением номенклатуры периодических изданий, освещавших вопросы технической диагностики, появляются специализированные журналы (например. IEEE Desien and Test of Computers)! теоретические и практические вопросы диагностирования обсувдаются на Всесоюзных совещаниях и школах-семинарах по технической диагностике, международных конференциях по тестировании (ITC) и автотестированию (AUTOTESTCON). прое..гированию ЭВН (ICCD) и автоматизированному проектированию (ICCAD). схемам и ЭВН (ICCC)• неадународных симпозиумах по отказоустойчивым эвн (PTC3I, безотказности и ремонтопригодности (R а Н).

Появление БИС и СБИС привело к необходимости пересмотра подходов к разработке устройств с целью обеспечения приспособленности к решению задачи диагностирования, качество решения данной задачи определяется наличием и уровнен инструментального и методического обеспечения процесса проектирования СТД. возможностью принимать при разработке системы научно-обоснованные решения.

Цель работы. Целью диссертационной работы является исследо-дование структурных методов самотестирования и тестопригодного проектирования на основе аналитических моделей и разработка методик выбора метода обеспечения тестопригодности ЭВМ.

Указанная цель постигается путем:

анализа, уточнения и доработки аналитических моделей эффективности СТД эвн;

изучения состояния и тенденций развития методов тестопригодного проектирования БИС и систем на их основе, разработки аналити ческих моделей структурных методов тестопригодного проектирования

ЭВМ!

изучения состояния и тенденций развития методов самотестирования СБИС и систен на их основе, разработки аналитических моделей структурных методов самотестирования схем ЭВМ!

разработки инженерной методики выбора структурного метода тестопригодного проектирования ЭВМ;

разработки инженерной методики выбора структурного метода самотестирования схем эвм;

применения аналитических моделей структурных методов обеспечения тестопригодности при проектировании средств диагностирования эвн.

Исследования осуществлялись в рамках работ, выполнявшихся в соответствии с решением Государственной комиссии СМ СССР N24T от 28. Об. ее и приказа по Министерству N483 от 10. 08. ее. а также с поручением государственной кониссии СН СССР N ВП-1972 от 12. И 87.

Нетоды исследования. В диссертационной работе использованы теория и методы технической диагностики, математический аппарат теории вероятностей, методов оптимизации и алгебры.

Научная новизна и выносимые на эашиту результаты диссертации' состоят в следующем:

получены аналитические выражения для расчета единичных и интегральных показателей диагностирования СТД ЭВН, уточняющие и дополняющие существующие модели эффективности СТД;

разработаны аналитические модели структурных методов тосто-пригодного проектирования ЭВН. позволяющие получить оценки аппаратурной избыточности и времени выполнения тестов;

разработаны аналитические модели структурных методов самотестирования эвн. позволяющие получить оценки аппаратурной избыточности и времени выполнения тестов для LOCST-. BILBO-, SST-схем;

разработана инженерная методика выбора структурного метода тестопригодного проектирования ЭВН;

разработана инженерная методика выбора структурного метода самотестирования схем ЭВН.

Практическая ценность диссертационной работа заключается: в обосновании целесообразности доработки существующих моделей эффективности СТД ЭВН. разработке аналитических выражений для вычислении ряда показателей диагностирования;

а получении аналитических выражений для расчета аппаратурной избыточности структурных методов тестопригодного проектирования с последовательным, параллельным, последовательно-параллельным дос-

тупом к триггерам, метода граничного сканирования и самотестирув-мых по методу LOCST. BILBO. SST схен, а также времени выполнения тестов, позволявших вычислять параметры эффективности нетодов обеспечения тестопригодяости и определять оптимальный для конкретной разработки метод;

в получении для указанных структурных методов тестопригодного проектирования и самотестирования отношений и аналитических выра-яений для их установления по параметрам аппаратурной избыточности н времени выполнения тестов;

в определении вида зависимости аппаратурной избыточности и времени выполнения тестов для рассмотренных структурных методов тестопригодного проектирования и самотестирования от характеристик схемы, конструкторско-эленентной базы и доступа к триггерам;

в получении аналитических выражения для расчета оптимального значения длины регистра обмена в структуре СТД. разработанной с учетом методов locst. bilbo, sst или граничного сканирования.

Результаты диссертации можно использовать при проектировании СТД ЭВН для обоснования требований к структуре системы, выбора структурного метода тестопрт одного проектирования или самотестирования, а разработанные модели могут быть применены в подсистеме принятия решений экспертной системы тестопригодного проектирования перспективных ЭВН и устройств.

Достоверность. Достогерность разработанных моделей и методик обеспечивается корректным применением методов исследования и подтверждается результатами обсуждения на конференциях и сопоставления получаемых опенок и решений с характеристиками известных систем.

Реализация. Разработанные аналитические модели структурных методов обеспечения тестопригодности. а также выражения для расчета показатепей диагностирования СТД эвн использованы при исследовании направлений развития отказоустойчивой ЭВМ с принципами работы "Ряда-4" ЕС и проектировании средств самотестирования блока обработки данных 32-разрядного микропроцессора.

Апробация работы. Основные полоазния и результаты диссертации докладывались и обсуждались на научно-техническоп конференции "Проблемы развития и использования ЭВМ общего назначения" о 1984 г. ч Линске, на Республиканском нлучно-техничаскон сегиназе "Задачи пегяопезания и обчспгтния надежности ЭВМ" з 19вг> г. о Н/нска, на Ш v всесоюзных цколах-сеипиарах молоды» учении и специалистов по ьролктировшшю и внедрению в народное хозяйство АСУ и системам cJ'^icoTKit информации в ¡945 г. в Тбилиси и и 1999 г. а Ноские, на

Всесоюзных школах-семинарах "Разработка и ьледрение в народное хозяйство ЕС ЭВМ" d 1985 г. в Кишиневе и в 1989 г. в Киеве, на Всесоюзной научно-технической конференции по методам и средствам борьбы с помехами в цифровой технике в 1986 г. в Каунасе, на XIV научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ниинн в 1986 г. в Ереване, иа VII отраслевой научно-технической конференции "ЕС ЗБМ-86" в 1986 г. в Минске, на IV всесоюзной школе-семинаре молодых ученых и специалистов "Проблемы управления-89" в 1989 г. в Махачкале.

На всех указанных конференциях доклады сделаны автором.

Публикации, основные результаты изложены в 18 печатных работах и двух отчетах по нир.

Структура и объем работы, диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 138 страницах машинописного Текста, и содержит 37 рисунков. 3 таблицы, библиографический список литературы из 152 наименований, 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение содержит обоснование актуальности проблемы, основ ные научные результаты, выносимые на защиту, краткое изложение работы по главам, цель и задачи исследования.

в первой главе рассмотрены принципы организации СТД ЭВМ. состояние и направления развития компонентов системы. Отмечается тенденция аппаратурного обособления сервисных функций (в том числе и организации диагностирования) ЭВМ. это приводит к появлению в структуре машин специализированного модуля: вспомогательного, диагностического, сервисного и т.д. Примерами машин, содержащих такой модуль, могут служить ЭВМ фирмы ibh ( модели 125, не. 158 Системы 370. модели серии ЗОЗХ, 43ХХ. 308Х, 309X1, AMDAHL (нодели ряаов 470, 580). HITACHI (М-240Н, М-260Н, И-280Н), ЕС1007, ЕС1046, ECU 30. ЕС1065, ЕС1066.

С усложнением обьекта проверки при переходе к БИС применение прежних методов проектирования и диагностирования становится серьезный препятствием на пути дальнейшего роста степени интеграции ввиду значительного возрастания затрат на разработку тестов и ухудшения качества проверки. Требуется кардинальное изменение под-хидов к проектированию эвн на БИС с целью обеспечения базы для эффективного диагностирования на всех стадиях жизненного цикла изделия. что достигается применением методов тестопригодного проекти-

ровзния (ТП).

Появление СБИС знаменует еше один новый этап в организации проверки объекта диагностирования, заключающийся в переходе к самотестированию, при котором функции генерации тестовых воздействий и анализа реакция перемешаются в объект. Методы самотестирования дискретных устройств (ДУ) позволяют снизить трудоемкость процедуры построения тестов и время проверки, уменьшить обьем диагностической информации (тесты, эталоны, словари дефектов), упростить средства диагностирования.

Вопросы исследования ч разработки методов и средств тестопри-годного проектирования и самотестирования ДУ нашли отражение в книгах ряда авторов, среди которых Bennets R. G., Timoc с. с.. Lala Р. К.. Reehbati Н. К.. FuJiwara Н.. Williams Т. w.. Рагкег K.P., Russsi g. , McAnney v. н.. Barden F. н.savir J., горяшко A.n., яр-молик В. H..

Изменение подхода к разработке объекта проверки приводит к возрастанию роли метода проектирования в СТД, определяющего требования к средству и алгоритму диагностирования.

отнечается отсутствие единственно лучшего метода обеспечения гестопригодности: в одном случае максимальный ЭФФект достигается сочетанием методов, в другом- применением какого-либо одного метопа.

При создании СТД ЭВ11 долины быть решены вопросы выбора структуры системы, определены требования к ее компонентам, алгоритму зиагностирования. Качество решения данной задачи определяется наличием и уровнем инструментального и методического обеспечения процесса проектирования СТД, в частности, аналитических моделей эффективности СТД, методов ТП и самотестирования да.

проводится анализ научно-технического уровня работ по вышесказанным ноделям. Формулируются вывод об отставании теоретических 1сследований по методам обеспечения тестопригодности ДУ, особенно эвм, от ну»д практики, цель работы и задачи по достижению указаний цели.

Необходимость учета всех компонентов СТД, эффективной оценки юказателей существующих систем и прогнозирования показателей про-;ктируемых СТД, наличия возможности оптимизации СТД определяет со-¡тветствуюшие требования к разрабатываемым моделям.

Во второй главе анализируются способы определения ЭФФектив-юсти стл ЭВМ и соотяетствуюшиэ им аналитические модели. Отмечают-:я достоинства и недостатки каждого способа. Эффективность СТД ЭВМ

может быть определена по единичным показателям диагностирования, интегральному показателю СТД ЭВМ, среднему вренени восстановления работоспособности, по влиянию на комплексный показатель качества эви.

В качестве показателей диагностирования используют вероятность обнаружения дефекта, глубину поиска двФчкта. продолжительность однократного диагностирования, объем диагностического ядра <ДЯ) и вероятность правильного диагностирования.

Точность локализации характеризуют глубина поиск?, коэффициент глубины поиска и вероятности локализации дефекта до п сиен-ных модулей.

Глубину поиска выражают среднин числом подозреваемых дефектными сменных модулей <СН>1

ыг

пд х

где п4 -число предполагаемых дефектными СМ при 1-том дефекте!

НГ -обшее число дефектов в устройстве.

Коэффициент глубины поиска дефекта определяет долю д«®ектов,

локализуемых с точностью до заданного числа см1:

№

к : г а /нр . <1>

гга^ 1=1 1

где кГПДи " коэффициент глубины поиска дефекта, локализуемого с точностью, не превммаюшей п см; <1А - двоичная переменная, принимаюшая значение 1, если при 1-тои дефекте число подозреваемых СН не правмиает л. и О -в противном случае. Выведена Формула для вычисления вероятностей локализации дефекта с точность» до п сн о„. п=ТЛ„ :

п шах

Н5

О = зс х / аа х п Л1 =п J .1 = 1 J

где ^ -интенсивность отказа ^й подсхемы;

1 -число СИ в 1-Ь подсхеме. s^

N3 -число подсхен в ЭВМ.

Установлена связь между средним числом подозреваемых дефектными СМ и вероятностями локализации десек-а до п СИ:

'шах

Ь : Щ ПО . пд п= 1 п

• Каган в. М.. Нкртунян И. Б. Основы эксплуатации эви. атомиэдат. 19вЗ. -ЗТ6 с.

Ъ

Н. : Энерго-

а также между коэффициентом глубины поиска дефекта, локализуемого с точностью, не превьшаюшей т СН. и вероятностями локализации дефекта до п си:

га

к = за.а гпд П=1 п

га

Показано, что лри равенстве интенсивностей появления дефектов полученная форнулэ Кгш, > ш=1, 1_ах хорошо согласуется с приненяе-

С9

емой формулой (1).

При использовании в качестве дя диагностического процессора (ДП) условная вероятность наличия дефекта в ДЯ при условии отказа эвн составит

НО г НО N р = 23 x / 23* + 23* (2) 1=1 1(1 .......

г НО Н 1

/ 23 x ♦ 23 x

1 1=1 1<1 .1 = 1 .111) •>

где 1гТ7Ш5 -интенсивность отказа 1-го сн дп;

Адд. ,>=Т7П -интенсивность отказа .1-го сн основной эвн: N0. N -число СН ДП И основной ЭВН. Если с0пзг1 и сопз^ i v 1, j, то форнулэ (2) сво-

дится к вйду. указакнону в работе1.

Получена Формула для вычисления средней продолжительности однократного диагностирования тестами комбинаторного типа, учитывавшая условные вероятности наличия дефекта в подсхемах ч . .) = 1. Из

и продолжительности проверки подсхем 1=17143 :

N3 3

Т : 2ез ч 23 1 . д sj 1=1 1

где г1= 1Ш»Т1 ищ - длительность шага диагностирования. т4 - длина теста 1-й подсхемы): N5

Ч = X / 2ЕЗ к .

SJ J ,1 = 1 .)

Время выполнения тестов СТД ЗВН определяется суннарной продолжительностью диагностирования всех подсмен:

КЗ

I = г :з т . п ш ¡=1 1

среллеа время восстановления рабоспособности ЭВН . являющееся

1 каган б. н. . Икртумян 11. б. Основы эксплуатации зем. атониздат. 1933. -376 с.

- И.: Знерго-9

интегральным критерием качества стд. «мчйдляог как сумму времен восстановления, взвешенных по вероятностям возникновения дефектов соответствующих типов: дефекта ДЯ. необнаруженного средствами СТД де«екта основной ЭВМ, обнаруженного, но нелокализованиого дефекта ЭВМ и локализованного де»екта.

Получены формулы, позволяющие оценивать время восстановления при локализованных дефектах для последовательной стратегии устранения дефекта, предусматривающей поочередную замену СИ из списка подозреваемых с проверкой Факта устранения прогоном тестов СТД с самого начала (вариант 1. время т^) или прогоном теста, обнаружившего данный дефект (вариант 2. время Т42> :

Т<Г [01+02<2'ч12,+03(3-2<113-<123И---+01та/1тах-(1юах-1,ч11шх "Ч< 1 > I™, '] (V V + ["1202* (Ч13+Ч23,03*

"(1тах"2,ч21

ш *тах "тах "*тах

*ч21 _1п >о, 1г.

"шах *юах 1 тах тах "тах-1

где - время замены одного сн:

чщд- условная вероятность наличия дефекта в т-ом СН при условии ее нахождения в подсхеме из п СН ,

и ^д+гз+(1"01,Т3+(а2<122+03ч33+' ' ' +01 1 'V

л тах иах'тах

где г5 - среднее время выполнения теста одной подсхемы.

В свою очередь, условная вероятность наличия дефекта в т-ом см при условии ее нахождения в подсхеме из п сн определена как

/ п

ч = г: л / 23 г: л тп Л1в=п тги / Л1,=п к=1 кги

где - интенсивность отказа элементов и-го СН, входящих в ,1-ю подсхему, расположенную на п СН. Знание оп и ч^ позволяет определить условные вероятности на-

минасян г. е., Мкртумян и. б. Физическое моделирование неисправностей эвн ЕСЮ15//ВОПРОСЫ радиоэлектроники, серия эвт. -1986. -виш п. -с. 56-63.

личия дефекта в га-он СН при условии отказа ЭВМ!

'тах _ _г

ч = г: ч о , т=1.п; п=1.1

т п=т тп п тах

. Полученные формулы для расчета единичных и интегральных показателей СТД ЭВН. учитывающие надежностные (сложностные) параметры схены и нодулей ЭВН. особенности алгоритма диагностирования и устранения дефекта, расширяют возможности оценки эффективности разработанной СТД и прогнозирования параметров проектируемой сист ны.

в гретьей главе на основе обзора существующих структурных методов ТП дискретных устройств на бис дается классификация указанных нетодов, в соответствии с которой детерминация классификационных признаков приводит к конкретизации метода. Перечень признаков включает тип доступа к триггернын элёментан памяти (ЭП) йУ (последовательный. параллельный, последовательно - параллельный), степень охвата доступон ЭП (частичный, полный), класс ЭП (Фронтальный, потенциальный), тип ЗП (функция), число Фаз сдвига (однофазная и нногоФазная синхронизация), ¿тепень универсализмши метода (уровень реализации).

Перечисленные Факторы влияют на избыточность, вносимую методом СТД в аппаратуру эвн, и время выполнения тестов ЭВМ.

Аппаратурная избыточность методов ТП. определяемая затратами на его реализацию в эквивалентных вентилях (двухвходовых и-НЕ), представлена □ виде

А31 5 43эл * ДЗД1 • где ДЗА - избыточность 1-го метода в вентилях;

ДЗЭЛ - избыточность, вносимая усложнением ЭП;

ДЗд1 - избыточность оборудования, вносимая средствами организации доступа к ЭП по 1-му методу.

Получена верхняя оценка аппаратурной избыточности метода ТП. образуемая усложненными ЭП:

:[ х у 1=1 1

АЗэл = -ГП^- • <3'

где с - сложность нетестопригояного базового эп в вентилях;

у1 - коэффициент усложнения эп 1-го типа;

Ь - сложность комбинационной части схемы в вентилях; Ь„, - суммарное число доступных ЭП;

число доступных ЭП 1-й модификации! ьг - сунмарное число эп; J - число типов доступных эп.

Показана сводимость (3) при Ьг2=Ц к аналогичным Формулам, применяемым для оценки избыточности данного вида. Затраты по организации доступа к ЭП составляют

Последовательный :

доступ

ДЗ

Ц [1 *2 [10«1.1 ♦ 2 (1) ГювЬ 1 ]

д1

и ♦ си„

«юо г

Параллельный доступ

дзд2: 43д1

т?)

т2

I ♦ СЬ,

т2 т2-1

«100 ;

Последовательно -параллельный :

доступ

аядз ■ азд1

I + С1„

»100 ,

где - число си в эвм;

ьс - число кристаллов на одной см; ьт2- число доступных эп на кристалле; [ -верхнее ближайшее целое.

Исследованы зависимости аппаратурной избыточности методов ТП от характеристик схемы и конструкторско-элементной базы (рис. 1). Вид функции Д31(с) зависит от соотношения исходных параметров.

Получены отношения предпочтения нетодов ТП по избыточности и аналитические выражения для их установление

дз1 < ^ I V с, у. ь. ь2. ьгг. ис

ДЗ, < Д33 i v с. у. ь, ц. ьь. ьс

Д32 > Д33

у1+у3"у2 <

¿И10"'«! * 1с-

Выведены формулы для расчета времени выполнения тестов ЭВМ с учетон типа доступа:

Последовательный :

[0.51 (1 < во к

3).0.5(1к+3)(Цг2+1ро)/^0, 5^(1

к*5>]т ♦

♦ ЧМ4ао*ат2'1Ро)'«с*ггпР

Параллельный :

гп2 5 [0-"В0(1К+3,*(1К*2,Ч2/,С + 0-51ПР(1К45,]Т ♦ ^вЧ'Чо^тг^с^пр» !

*ПЗ

гво(У3' УЧ^ро» 2ЦГ2+,р0+1 1пр(Уш

-X- *

Последова- ь ' 21 с 21 с

Т»

тельно-параллельный

¡^Чг^ро'^с^пр]

- продолжительность вспомогательных операций сдвига:

£30

1„ - число входов подсхемы: к

1ро - длина регистра обмена, преобразующего параллельный код средства диагностирования в последовательный код объекта; {с - частота сдвига:

<.„„ - длительность такта обращения к объекту параллельного п р

доступа: т - средняя длина теста звн. значение длины теста в приведенных «орнулах определяется как

т = №1«т1 + Н32»т2 ,

где N51. N32 - число подсхем последовательностного и комбинационного типа соответственно; Т^, т2 - средние длины теста полсхемы последовательностного и комбинационного типа. Исследованы зависимости времени выполнения тестов СТД ЭВМ для рассмотренных методов от характеристик схемы, конструкторско-злэ-иентной базы и доступа.

Получены отношения предпочтения методов тп по времени выполнения тестов при диагностировании комбинационных схем, ЗП и всея эвм, а также аналитические выражения для их установления. Так. для тестов эеи справедливо следуюшее:

Гт(1 »1)+2Т+2Ь Ь 11 -Ь I, f (61 )

*- к зV ро в с с во пр

1п1<гп2 1 1Т2> т<1„«-1)»6ь„ь. !

К ВС

» ♦ ,, бьв1-с^во^'т^1-вьс^с1пр-2'т-зьв1-с"ро-т . п1< пз 1 Чг* т'6Ьа|"с

и,а,,. I

ьп2 1пз ' т2 т(1„»i)*г

к

Рассмотрен метод граничного сканирования, который предполагает введение по пери»ерии кристалла регистра сдвига <РС) с последо-довательным доступом так. что каждому входу и выходу схемы соответствует разряд входного и. соответственно, выходного граничного РС. с помошью граничного сканирования достигается быстрая и полная проверка нежсоединений кристаллов.

определены аппаратурные затраты на оргг изаиив граничного сканирования:

сУпвх*пвых' |яп 43гс ' -Ь ♦ СЬТ ' 100 •

где пвх> пВЬ|Х - число входов и выходов кристалла платы, и время выполнения тестов межсоединений ..ристаллов платы для двух вариантов организации метода:

1ГС1

ч«, • •

[-.^'"вх^вых'!,^ рВх11ис(пВк<пВыхи1Р0 „ I- ' !р0 I с'•роN

• [^-^^КЩ-К •

вариант 1 (гсп предполагает наличие на плате двух граничных рс; один рс образован последовательным соединением всех входных рс кристаллов, а второй -всех выходных рс кристаллов, вариант 2 (гс2) предусматривает объединение всех входных и выходных рс кристаллов на плате в единый сквозной рс.

Для обоих вариантов организации метода гс исследованы зависимости времени выполнения тестов межсоединений кристаллов платы и аппаратурных затрат на реализацию от характеристик схемы, конст-рукторско-элементной базы и доступа (сн. рис. 2). получены формулы для расчета оптимального значения длины регистра обмана, пр;: котором достигается мининальное время проверки маясоедшений пристал-лов платы.

на основе аналитических моделей структурных методов тп с дос-тупон к эп схемы предло«ена методика выбора метода та, гчитьжа»-тая;

постановки задач "выбрать метод тп с учетом огракичгимЯ" чл«

Рис, 1. 3ßiucnHCC/nb ajSàJmWÛ&nu Гл

От кара*терн&пи* Аонстпр*/хт0рс*о-3ле*е*/п#ои &¡3¿>/ JJ/1/ (i* tî)

Slum.

P«o,¿, Зависим*"7* mpatig/npoSгрант/юга

%ланиро£лния OTT харахтграсггшл схемы, лонс/прух/оарсха -'лемем/ттнай ¿азы и доступа ЭВМ

"выбрать из множества моделируемых нетолов оптимальный"; возможность выбора с учетом числа ограничений; ограничения на аппаратурную избыточность и время выполнения тестов.

в качестве исходных данных (параметры конструкторско-элементной базы, схены. доступа, синхронизации, ограничения) используются данные из соответствующего технического описпния или экспертные оценки, причем способ получения исходных данных определяется уровнен проработки проекта на монент решения задачи выбора метода ТП.

алгоритм выбора структурного нетода ТП эвн реализован на языке ПАСКАЛЬ, программа имеет объем 907 строк и Функционирует в среде ДОС. На ПЭВМ ЕС1041 оптимальный нетод ТЛ выбирается менее чем за о. 5 секунды, в прог- эмму дополнительно введена возможность расчета параметров аппаратурной избыточности и времени выполнения тестов для схем с последовательным, параллельным и последовательно-параллельным доступом к ЭП на поле исходных данных, позволяющая оценивать влияние характеристик схемы, конструкторско-элементной базы, доступа и синхронизации на указанные параметры, данная программа была использована при проверке правильности принятия решения о применении метода LSSU при проектировании и диагностировании эвн "ряда-4* Еспзо.

в четвертой главе на основе обзора существующих нетодов самотестирования ДУ приводится общая классификация указанных нетодов и классификация способов организации самотестирования ДУ при псевдослучайном тестировании.

Получены формулы для вычисления аппаратурной сложности организации компонентов самотестирования, позволяющие оценить избыточность псевдослучайного тестирования на основе регистра сдвига с обратными связями и граничного сканирования. Исследованы представляющие интерес способы locst1. bilbo2, sst3. причем последние два дополнительно в сочетании с граничным сканированием. Для указанных способов получены аналитические выражения для расчета аппаратурной избыточности в эквивалентных вентилях:

1 LeBlanc J.J. LOCST : a built-in self-test technique// ihee Das. and Test Comput. -1984. -l. N4. -P. 45-52.

2

Koenemann В.. Hucha J., zwieboff G. Built-in losic blocK observation techniques//Proc. 1979 Test conf.. Oct. 19?9, p. 37-41. Barden P. H. Saif-testlns of multiChip losic modules//Proc, jess Test Conf. . 1982. P. 200-204.

silbo:

2^(nBX<rWn3-'4tUT2IYC<3n2-CLr2 _

A3 :--«100

u0c3t l^clj.

ílt2/81

<eyc*52)-CL

T2

bilb01

L*cL_

<100 ;

8iLB0»rc:

as,

sile02

l*cl_

«100

3ST:

ззт*гс:

a3

SSTt

[(y-nc^L

T2

L+cL

T

«loo ;

(пвх<пшх-пз-п4'(yc+414 c <y'1'4142

»--;--«100 ,

.S3T2 l*cl_

где n2 - число разрядов сигнатурного анализатора;

«3 - число выходов схеиьг, являвшихся выходами рабочих ЗП: п^ - число зходов схемы, являющихся зходани рабочих ЭП;

Назначеииа остальных переменных даны вьаие.

Показано, что избыточность способа SILBO больше избыточности S3T независимо от наличия граничного сканирования: в остальных случаях для ответа на вопрос об отношении избыточностей способоа самотестирования необходимо определить соотношение между параметрами пвх. пзык. п2.

п3, п4, у. с. Lt2.

на основе алгогитноэ тестирования получены форнулы для расче-чета времени выполнения тестов LOGST-, BILB01-. BILE02-. 3ST1- и 5БТ2-схем:

w - ^vvv'w'kx'v^v^w'^bo *

' C14r,nBx,W/I«>ltrV1P013<VW,P0,/fc*

* (L_,*n_ -П. -n.-n-JT/f *

т2 сх вых 13 4 с

[4-Г^-п3-«уi ♦ J ♦ Г^/lJ -2т] tr

+

~пе rij - число разрядов генератора псевдослучайных тестовых наборов;

В1иВ01

. 02ГаГ^/е!/^!♦Гь^/в! Гв/1^1] ^ ♦

♦ [1 ♦ 2 Гв Гц^/81 /1^1+Гь^/в! Гв/хто1] [аГц^аТч^/^

♦ [2*2 ГвГь^/в!/1^1 ♦ Гц^/в! Гв/1^1]^ ♦ мот,,

где Тц - длительность цикла синхронизатора;

V

РО

ПР

Примечание, Формула (4).получена в предположении соединения всех эп в один РС. причен все рабочие эп (включая входо-выходные), дополнительные входные эп и дополнительные выходные эп образуют свои подгруппы, являющиеся объектами преобразования в е-битные элементы В ПВО,

Продолжительность диагностирования звт-схеи составляет

Б5Т2

РО -1

+ Г

РО

. Цч^^-у»»«]'

1 ХРО ^

^ ♦ Т/£ п? с

Определены отношения рассмотренных способов по времени выполнения тестов для частного случая: п =п.. п„ ,„=пг и г>. )!=(.).

13 г* " Выл

»казак алгоритм нахождения отношений способов самотестирований по данному параметру для общего случая. 18

Исследованы зависимости Аппаратурной избыточности и времени выполнения тестов сзнотестируемых схем от характеристик схены, конструкторско-элементной базы и доступа (см. рис. 3). вид функции 431(с) ( I, И или III) зависит от соотношения исходных параметров. для всех рассмотренных самотестируемых схем получены диапазоны оптимальных- значений длины регистра обмена, обеспечивавших минимальное значение времени выполнения тестов.

На основе аналитических моделей методов самотестирования разработана методика выбора метода самотестирования, учитывающая:

постановки задач "Еыбрать метод самотестирования с учетом ограничений" или "вкбРать из множества моделируеных нетодов оптимальный":

возможность выбора с учетом переменного числа ограничений;

ограничения на вероятность обнаружения дефекта, аппаратурную избыточность и время выполнения тестов.

В качестве исходных данных используются параметры конструкторско- элементной базы, схеиы. доступа, синхронизации, генератора, анализатора, ограничения: источник их получения - техническое описание или экспертные оценки.

Показано применение аналитической модели средств псевдослучайного самотестирования на основе 'регистра сдвига с обратными связями для определения структуры аппаратуры самотестирования блока обработки данных микропроцессора и получения слояшостных параметров логических элементов, необходимых для проектирования принципиальной схемы средств самотестирования микропроцессора.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Рассмотрены принципы оганиэации стд ЭБП. состояние и тенденции развития компонентов системы: показана необходимость разработки ЭВМ на бис, сбис с учетом приспособленности к диагностированию. Установлена необходимость совершенствования инструментально-ного и методического обеспечения проектирования стд тестопригодной ЭВН.

2. Получены аналитические выражения для расчета единичных и интегральных показателей диагностирования СТД ЭВМ, уточняющие а дополняющие существующие модели эффективности СТД.

3. Выведены формулы для расчета аппаратурной избыточности и времени выполнения тестов схем, проектируемых с учетом граничного сканирования и методов ТП с различным типом доступа к триггерам (последовательным, параллельным, последовательно-параллельный), а также самотестируемых по методам LOCST, BILBO. SST схен.

éS¿,% \

/1

■ZI.

A*mBff£,%

л$еи.во, %

г4>

с, _i—.

¿гмт

6LÛCSTfC

Lr¿

3?

i *nf»x

I ¿ +c¿r '

*íOCS.T>c

КОнт. SíMm.

ha. 0

tausoi

min

• ¿rg»

í¡/fr

isiL&O-C

tßiisa.

tsiT,c

max

s Л

-bu

CPOonm

■&II&Q . fntf!

~£po, a

Sum

T-Г

! I

-J-\~+ePo,

Чад $utr>

PmC.S, 3aôucuMûS/n& na,o¿x /-tiinpaé Сйно'п£С'пмр0£амия ÛW характерие*?*** еяемь/,

¿?sf¿.* -¡/."Ü ÄW

(¿'t-íPCST; i*i-SUSC1¡ ¿*3-ST¿.Sú¿; ¿~b'&$rf;¿tj-ssr¿>

4. определены отношения нетодов граничного сканирования, тп и самотестирования по параметрам аппаратурной избыточности, времени выполнения тестов, и получены аналитические выражения для установлении Указанных отношений.

5. Исследованы зависимости аппаратурной избыточности и времени проверки тестопригодных и санотестируекых схем от характеристик :хены, конструкторско-элементной базы и доступа; получены формулы гпя расчета оптимального значения длины регистра обмена, при котором достигг-^тся минимальное врем,, выполнения тестов всех указанных :хен.

6. Разработаны методика выбора структурного метода ТП с доступом к ЭП схекы и методика выбора метода самотестирования,

7. Предложенные модели и методики верифицированы на известных технических рвениях.

8. Разработанные аналитические модели структурных нетодов >б8спэчевия тестспригодности, а такие выражения для расчета еди-шчных и интегральных показателей диагностирования СТД ЭВМ. уточните и дополняющие существующие модели эффективности СТД. ис-юльзованы при исследовании направлений развития отказоустойчивой ШН с принципами работы "Ряпа-4" и разработке средств самотестиро-13Ш1Я *лока обработки данных 32-разрядного микропроцессора.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Поляков В. В.. торикашэили В. в. вариант организации диаг-юстирования технических средств в модульной ЭВН// Проблемы создала и совершенствования технических и программных средств ЭВН широкого применения: тез. докл. Респ. науч. -техн. конф. 20-29 апреля 962 Г. -Минск. 1962. -С. 82.

2. Поляков в. S. Требования к проектированию технических сред-тв ЭВН для обеспечения тестопригодности/хвопросы радиоэлектрони-И. Серия ЭВТ. -1983. -ВЫП. 13. -С.61-65.

3. Поляков В. В. Об одном подходе к организации диагностирова-ия высокопроизводительных эзн//Высокопроизводителыше системы об-аботки информации: тез. докл. Респ. семинара 1-2 октября 1984 г. ужгород. 1984. -с. 45-16.

4. Поляков в. В. , Флеров А. Б. Состояние и основные направления азвития системы тестового диагностирования ЭВН//Г1Р0блены развития

использования ЭВН осшего назначения: Тез. докл. Респ. науч. -техн. онф. 13-14 декабря 1984 г. -нинск. 1984. -С. 7-8.

5. Поляков в. в. ■ Шерстов А. Н. Диагностирование ЭВМ с предва-ительным анализом логаута// Проблемы развития и использования гвн

общего назначении: Тез. докл. Респ. нлуч. -техн. кон«. 13-14 декабря 1964 Г. -минск. 1984. -С. 33.

6. коротаев a.b., поляков в. в., солонович г. г.. торикашви-ли В. В., Флеров А. Б. особенности использования метода сдвиговых регистров при проектировании и диагностировании логических схен цифровых вычислительных систен//Вопросы радиоэлектроники. Серия ЭВТ. -1984. -ВЫП. 15. -С. 54-59.

7. Поляков В. В.. Солонович г. Г., Торикашвили В. В. Выбор метода диагностирования при построении системы тестового диагностиро-вания//задачи исследования и обеспечения надежности ЭВМ:Тез. докл. науч.-техн. семинара 7-8 Февраля 1985 г. -Минск, 1985. С. 55-55.

8. поляков В. В. Системы технического диагностирования эбн. Состояние и тенденции развития//Разраоотка и применение в народном хозяйстве ЕС ЭВМ (ес эвн-85): Тез. докл. Всесоюз. школы-семинара 25 септ. -1 ОКТ. 1985 Г, Часть 2. -Кишинев, 1985. -с. 222-225.

9. Кузнецов А. А.. Поляков В. D.. Толнач Г. Ю.. Чистяков А. н. Разработка средств диагностирования блока связи пульта оператора с процессором универсальной ЭВМ// Разработка и применение в народной хозяйстве ЕС ЭВМ (ЕС ЭВМ-85): Тез. докл. Всесоюз. школы-семинара 25 сент.-I окт. 1985 г. Часть 2. -Кишинев. 1985. -С. 231 -234.

10. Вейинан И. н., Поляков В. В.. Флеров а. б. Эффективность применения модификаций контролепригодных элементов памяти при проектировании дискретных устройств с учетом метода L5SD// Методы и средства борьбы с помехани в цифровой технике, секция "Применение ЭВМ в проектировании электронной аппаратуры": Тез. докл. всесоюз. науч. -техн. конф. 2-3 июня 1986. -Каунас, 1986. -С. 92-93.

11. Поляков В. В., Солонович Г. Г.. Торикашвили В. В. Автоматизация разработки тестов системы диагностирования универсальной ЭВН//Разравотка и внедрение в народное хозяйство систем автоматизированного проектирования Эвн и БИС (САПР ЭВМ и БИС-86): Тез. докл. Всесоюз. школы-семинара 20-25 окт. 1986 г. -Ереван. 1986. -С. 97-100.

12. Поляков В. В. . Солонович Г. Г. Поиск дефектов в микропрограммной ЭВН//перспективы применения микропрограммирования при проектировании ЭВМ и систем: Тез. докл. Peen, конф. 4-5 деглвря 1986 г. -Ереван. 1986. -С. 42-43.

13. Поляков В. В.. Солонович Г. Г.. Торикашвили в. и.. Флеров А. Б. Система микропрограммного диагностирования тестопригодио-го процессора ЭВМ//Техническая диагностика: Тез. докл. V! всесоюз. совещания 26-28 мая 1987 г. -Ростов-на-Дону. 1987. -г. 49.

22

14. клочкова и. н.. поляков в. в. о диагностическом аспекте применения ПЗУ при проектировании дискретных Устройств//перспекти-вы развития и проблемы эффективного использования ЭВМ обшего назначения и персональных зон: тез. докл. Респ. нэуч, -техн. конф. 22- 23 окт. 1907 г. -минск. 1987. -с. 142- 1 43.

15. Поляков В. В. Устранение дефектов технических средств ЗВН// XIV науч. -техн. кои«, молодых ученых и специалистов: тез. юкл, -Ереван, 1967. с. 25- 26.

16. Поляков В. В. Оценка Эффективности структурных методов гестопригодного проектирования перспективных ЭВМ// Разработка и знедрение в народное хозяйство ЕС ЭВМ (ЕС ЭВМ-89): Тез. докл. Всо-:оюэ. школы-семинара 13-19 сент. 1989 г. -Киев. 1969. -С. 60-63.

17. Поляков в. В. Система поддержки принятия решений тестопри-'охшого проектирования свис//Раэраоотка интеллектуальных САПР СБИС 1 электронных средств: Тез. докл. Всесоюз. науч. -техн. семинара ¡3-14 сент. 1990 г. -Геленджик, 1990. -С. 82. .

18. поляков В.в. Оценка аппаратурной избыточности и продолни-гельности диагностирования санотестируемых дискретных устройств// (опросы радиоэлектроники, серия ЗВТ. -1990.

19. поляков В. В. функциональные схемы средств самотестирова-1ия микропрограммной памяти// Исследование и разработка АЛУ и де-шфратора команд для 32-разрядного микропроцессора НП-32. Этап 4 Разработка Функциональных схем АЛУ и дешифратора команд": Отчет о [ИР (промеяуточ. ). -Ы ГР У60262: Инв. N Г18360. -Минск, 1990. -:. 82-86.

20. Поляков В. В. Тестопригодное проектирование логических хем и система тестового диагностирования ЭВН// Перспективы разви-мя 65С31. Часть 2: Отчет о НИР (итоговый). -Н Г18322. -Минск, 990. 111 с.

!кв. » ЗУ-У.ЧЗ, т и. Ш.да. ¡¿•л. рязмн. (¡0 якэ. О з/н * 1/С&

т 251