автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Диагностирование микропроцессорных устройств методом векторного сигнатурного анализа

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НИЖЕГОРОДСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ГУДКОВ Владимир Кльевич

УДК 681.518.54

ДИАГНОСТИРОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ. УСТРОЙСТВ МЕТОДОМ ВЕКТОРНОГО СИГНАТУРНОГО АНАЛИЗА Специальность 05.13.01 Управление в технических системах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгошд - 1992

Работа зыполнена в Челябинском государственном техническом 5ерситете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

В.И, Сагунов

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

A.И. Туркин,

кандидат технических наук

B.В. Гоачев.

Ведущее предпшятие - научно-производственное ^ъединение

"Электромеханика", г. Миасс

Защита диссертации состоится " декабря 1992г. з 15 часов удктории 1258 на заседании спеш'.ализитюванного Совета 53.85.02 Нижегородского политехнического института пп ааоесу: 500, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

шссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

^реферат оазослан 30 ноября 1992г.

ны? секретарь специализированного

эта Д 063.85.02 ¿^¿р^^ /А.П.Иванов/

...г 1 .4 н » ~ vi yrttrjtfv^l- » r-i» «л—■»

u'w-lvv» / itwj.^ i.wii^o глц*-'¿си

¿к'/уальмостьтемы. 3*"«ли техническое диагкестьхн дискретных устройств меет Соль":. народнохозяйственное гначенне. Традациснкий тсстсвий подход з • регенкк указания: задач предполагает построение регулярных контродаруюлих т: диагностических тестов. В литературе списано i-гнсго методов построения тестоз. Большинство из mix, особенно -в случае комбинационных устройств, достаточно хорошо исследованы л изложены в работах А.П. Горяпко, H.H. Литвикенко, Е. Ненинга, Г. 'Летца, Г.Х. Новика, П.П. Пархоменко, Л.В. Поспелова, H.H. Позарова, В.II. Сагунова, Г. Чжена, В.Н. Ярмолика, J.P. Roth, D.B. Armthrong, F.F. Sellers и других.

Вместе с тем продолжается рост сложности дискретны; устройств. Появление больших :i езерхболылпе интегральных схе: затрудняет широкое применение традиционного подхода в ссновно по двум причинам. Во-первых, из-за большого объем вычислительной работы. Во-зторых, ::з-за сравнительно больше ' громоздкости диагностической аппаратуры и невысок* интеллектуальных возможностей традиционного подхода. Э: ::~с?гтляет искать 1:021:2 метода контроля технического состоят дискретных устройств (А.П. Горязко, 1985).

В последнее время в навей стране и за рубехом интенсив проводятся работы та развитию методов компактного тестирован (Г.Б. Уильяме, 1S38), одним из которых является мет сигнатурного анализа. Эти метода позволяют сократить либо сбг вычислительной работы, либо аппаратные затраты ка построен тестируются устройств, либо и то, п другое вместе. Однако настоящему времени вопросы применения иетодоз компакт®

тестирования исследованы недостаточно. Б' особенности для мшфаяроцессорнцх устройств (МПУ). Кроме того, истода компактного тестирования ориентированы ка проверку устройств либо в одной контрольной точке, что требует большого количества тестовых процедур для сложных объектов диагностирования (ОД), либо на одногрезленкуа проверку группы контрольных точек, ко при этом не позволят" выделить конкретные контрольные точки, в которых проявилась езибка, из группы контрольных точек.

Цель работы. ' Целью работы является развитие метода сигнатурного анализа, что достигается разработкой метода векторного сигнатурного анализа и метода векторного кода, а также разработкой специализированного анализатора и методов диагностирования, основанных на методе векторного сигнатурного анализа. ...

Метода исследований. Проводимые в работе исследования базируются на использовании аппарата линейной алгебры, теории вероятностей, математической статистики, алгебры логики, теории кодирования и теории надежности автоматических систем травления. Корректность математических моделей и достоверность юлученных. аналитически . основных результатов проверена :татистическим моделированием ОД и экспериментальными работами.

Научная новизна работы."

1. Предложено математическое описание метода векторного ода и метода векторного сигнатурного анализа.

2. Исследованы контролирующие свойства векторного кода, зложенные в пяти теоремах. •

3. Получены статистические характеристики метода гкторного кода с метода . векторного сигнатурного анализа, формулированные в четырех теоремах.

4. На основа метода секторного сигнатурного анализа редлоасен метод даагпостировсаи'л по следу алгоритма, метод яагностпровагаш отдельЕсй гсЕфос;>3:-ог, иетод защити устройства га:,'лти, .метод генерации семопрозеряомиг- ~ программ, метсд кездослучайпсго тестирования !Ш7,

5. Разработал:.! структурные схе:.гьг ' кодера, декодера векторного кода п ззктсрного сигнатурного анализатора.

6. Разработки запзщекх дзумд авторс-акш свидетельствами.

•Практйческая ценность. Гезультатя диссертационной работы.

разработанный и отлаженный т програж, а так-се

разработанные, собранные к отлаженные цифровые модули позволяй? проектировать системы диагностирования МП7 к клолнять следушнз ряде работ.

1. Контролировать с исправлением слибок устройства памяти одним контрольны;,; битом на слсзо при передаче массивов данных.

2. Тестировать отдельные микросхемы с точность» до выгода иикросхеш при одновременной обработке группу контрольных -точек одним анализатором.

3. Тестировать 1,'ЛУ с требуемой вероятностью обнаружения неисправности к с есзмсжкостью локализации неисправности.

4. Оперативно контролировать работоспособность НПУ.

5. Разрабатывать специализированные анализаторы для сценки технического состояния цифровых устройств.

Реализация результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, пакет програьз.1, реадизукакл разработанные алгоритмы, а та: еже цифровые модули поддерх:-:: программного обеспечения использовались при проектирован::; системы автоматизированного контроля спецоборудования (догего; N43/1106 от 30.11.8? между п/я Г-4725 и ЧГТУ, тома: "Разрабстк

- о -

средств 'САПР сис теки гвтоматкзпровашюго контрой спецоборудовакхя к методов диагностирования типовых злеызнти замены (ТЗЗ)")» прк разработке ко:.ялегха для диагностирована* ТЗЗов (договор ПРв от • 23.07.89 СП "СовиндеПта" п ВС

"УралаЗ"» теиа: . Тасрсботка i:o;a::.ei-xa для диагностировался ТЗЗэз4). Спстема .сх'тоуахпзировадного коытрсля скецобсрудоБанкя ЕЕздрска ка д/я Г-4725, ь комплекс для диагностирования ТЗЗов внедрен на ПО "УралаЗ" для диагностирования • плат стоек управления роботов т. станиов с ЧПУ с условней годовш экономически эффектом 20 ТУС. рублей. • .

¿пробащя работа. ОснсЕнаг ro^oxsi'iir: :: результата диссертационной работ:: д0:;д£д!дь£:п-.съ е обсузздшгсь ■ sa Еаутао-техннчес::о£ коа'юрокцк!' йппского государств энного технического унЕвзрсцтега. по гп-хропроцгссорны:-» спстеиаа ооработкл днйорыацаа к управления {Челябинск, 198?), ка II Бсесог>2:юИ каучЕО-тегкхч&скоа конференция по мнкропроцессорнш i (Челябинск, 1SS8). на Всесоюзных уральских лотних сколах тформацнонпах технологий (Пиасс, 1903-1991), на Нэ2дукародно1; ш:оле по базам данных в петрологии (1'иасс, 1991), ка научной СЕМ.чкаре кафедры ЗВН Челябинского государственного технического университета ( Челябинск, 1951), на се:,пшаре "Опыт применения и перспективы развития персональных ЭВМ" (Самара, 1932). '

Основные положения, выноскша на зациту.

1. Векторный сигнатурный анализ является, новым методом диагностирования цифровых устройств п позволяет указать -:експравяые контрольные точки при одновременной проверке одним анализатором группы контрольных точек на основе единственной ¡кгнатуры.

2. Отличительная способность Еекторкого сигнатурного анализа восстанавливать ошибочные данные позволяет нейтрализовать влияние кратковременных'сбоев н перемежзвзппсся неисправностей на результаты диагностирования.

3. Векторный сигнатурный анализ позволяет .проектировать .отказоустойчивые МПУ к программы.

Публикации. Автором по материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, из которых 5 печатных работ опубликовано баз соавторов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 5 глав, включающих введение и заключение, и 6 приложений, содержит 213 машинописных страниц текста, из них 125 мап-шописных страниц основного текста, иллюстрирована 42 рисункшя и 4 таблицами. Библиографический указатель содержит 104 наименования, из них 78 отечественных и'25 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе обосновывается актуальность темы

исследования, новизна содержащихся в работе результатов.

Во второй главе проводится краткий обзор методов тестового диагностирования в технических системах. Тестовое диагностирование предполагает, как правило, формальную . модель ОД. Несовершенство формальной модели ОД привело к дзу;.1 направлениям дальнейших исследований: к ревизии проблеш проектирования схем и к ревизии проблеш генерации теста. Авто] исследует второе направление и занимается одним из методе компактного тестирования - методом векторного сигнатурног анализа.

В кратком обзоре характеризуются традиционные метод! генерации теста, детерминированные методы компактногс тестирования, статистические методы компактного тестирования, автономное тестирование дискретных устройств, модульные метода тестироваия, методы, основанные на теории графов и микропрограммные методы тестирования.

Традиционный подход в проверке работоспособности изделя заключается в построении минимального " эксперимента, обнаруживающего все неисправности из заданного класса неисправностей. Применение этих методов диагностики практически ограничено из-за большой размерности задач, так как велико число всех возможных неисправностей и велико число входных воздействий. Трудности увеличиваются при построении тестов для последовательностпых схем.

При детерминированном компактном тестировании используются различные функции счета каких-либо признаков выходной последовательности. Здесь решается проблема хранения эталонной реакции ОД, однако достоверность зависит от сложности ОД и есть трудности при анализе последовательностпых схем.

В статистических методах компактного тестирования на входы ОД подаются случайные или псевдослучайные последовательности и решаются задачи выбора закона распределения входных сигналов, выбора статистических характеристик входных сигналов, Еыбора способа, принятия решения об исправности ОД. Здесь нет необходимости заранее вычислять тестовые наборы, однако статистические методы не эффективны для диагностирования МПУ.

Автономное тестирование дискретных устройств предполагает тестовый генератор к устройство принятия решения в составе оборудования ОД. Тестовые наборы формируются из входных и

внутренних сигналов ОД и особенно эффективны при обнаружении одиночных неисправностей программируемых логических матриц. Такое тестирование сочетает шункпул! тестового генератора и схем сжатия данных, проверка осуществляется в рабочем режиме, однако при проектировании оборудоЕглсгл необходимо предусматривать возможность преобразования устройства в автономный генератор, а такхе 'возможность начальной установки' генератора. В общем случае затруднен анализ полноты автономного тестирования.

Модульные методы тестирования чаще всего применяются для диагностирования МП7 и предполагают генерацию частных тестов для проверки функционально законченных модулей: регистров, счетчиков, мультиплексоров и т.д.. Однако в модульных методах тестирования требуется знать структуру ОД, модель которого не с: ..малнзована п не всегда ясна, а модель неисправностей либо не Сэрмулируется, либо носит структурный характер:

".'етод функционального тестирования Ш1У, основанный на теория графов, использует тот ¡гиннмум информации, который доступен разработчикам: система команд и совокупность регистров. Процесс функционирования ЫПУ представляется в виде последовательности выполнения ряда функций, а задача построения тестов в"некоторых работах сводится к задаче построения теста методом активизации одномерного пути. Однако здесь неясен Сормализм построения функциональной модели н алгоритм построения- тестовой программы.

'!икропрограммные метода тестирования используют модель неисправностей на уровне микрокоманд МПУ, команды которогс выполняются неполностью или выполняются команды, не входящие I систему команд исправного 1,317. Такой подход позволяет увеличит] число тестируемых неисправностей, однако он неприемлем для ук

существующих Ш1У.

Наиболее широкое распространение получил метод сигнатурного анализа, который является одним из методов компактного тестирования. Простота и экономичность этого метода делают его практически непревзойденным. Здесь выходные последовательности ОД любой длины преобразуются в ш-разркдные слова, называемые сигнатура!,01. Однако метод сигнатурного анализа не приспособлен к локализации и исправлению ошибок, автоматизации поиска неисправности.

В заключении- краткого обзора на основании проведенного анализа сформулированы конкретные задачи, решаемые в диссертационной работе.

В третьей главе предлагается метод векторного кода, который является развитием метода контроля по четности, его математическое описание, расчет его " статистических характеристик, алгоритм поиска примитивной характеристики (ПХ) для векторного кода и два метода синтеза вектора ПХ, метод косстанозлония кадров кодового слова, метод расчета количества синдронных многочленов и их величин.

Истод векторного кода возник на основе существовавших ранее способов кодирования и предполагает контролирование ошибок несколькими векторами- которые выбирают направление в прямоугольной матрице битов - основы кодера. Поток входящих информационных символов разбивается на кадры информационных слов, которые содержат к символов. На выходе кодера формируются кадры кодового слова, которые содержат п символов. В кодере может храниться т кадров. Так формируется (п,к) векторный код, скорость которого И - к/п и который является отображением на себя множества полубесконечиих последовательностей элементов

из СР(2) таких, что если для любого Ы первые 1'У. компонент двух по .ту б е с коне ч; ¡их последовательностей совпадают, то первые Мл компонент отображений этих последовательностей тоже совпадают.

Кодер мокло построить па основе КПб-фндьтров [£ (х)], j-l.ii, которые формируют ПХ, состоящую из 11 векторов. Используя Кйй-фильтры, строится порождающая матрица

IODO.. .0

0100.. .0

DOIO.. .0

ОООО..Л q (х) к

где многочлены q (х), i--l,k, определяются КИО-фильтрами. Пусть ■

d(x) и с(х) есть некоторые вектора многочленов, тогда кодирование описывается с(х) «= dfx)G(x). Проверочная матрица

г

Н(х) удовлетворяет условию G(x)H (х) - 0. Если е(х) еств вектор

г

многочленов ошибок, то синдромный многочлен s(x) ■= е(х)Н (х).

С целью определения контролирующих способностей векторногс кода формулируются.и доказываются 5 теорем.

Теорема 1. Матрица многочленов Н(х) является проверочно) матрицей векторного кода-

Теорема 2. Бес А для i-й ошибки в пакете ошибок ,весо »

z < h, определяется выражением

Ь-z+l < А < h.

Теорема 3. Минимальный вес А синдромного многочлена п]

min

z h равен

к - z(h+l)-z

/гйл

и при z > h

A - h.

mm

Теорема 4. Векторный код над Сг(2) с Ь векторами гарантированно исправляет вектор многочленов овкбок е{х) веса Ь-1. '

Теорема 5. Каждому вектору многочленов ошибок веса меньше, чем Ъ, соответствует единственный сиидромяый многочлен.

Ках единица измерения сложности векторного кода предлагается длина кодового ограничения, задаваемая порождающей матрицей из многочленов |£ (х)|

а

V - ) deg g (х),

т~Г / J-1

кнформационная длина кодового слова

и- - k max[deg g (х)+1] i i

кодовая длина блока

V - n maxtdeg g (х)+1].

На основе ПХ можно построить матрицу В, столбцы которой нечаст контрольные биты BIT (х) для любой i-й ошибки.

I ' (т-1)

ндромный многочлен i-й ошибки находится s (х) - х BIT (-х).

i i счет количества М синдромных многочленов основывается на

представлена! матрицы В к выражается равенством через число сочетаний

Ь-1

•г--.4-1+1

М - > аС . (2)

* ' н 1-1

Для поиска" ИХ предлагается алгоритм, задрограмирозанный на 1Ш РС/ХТ/АТ. Результаты работы программы сведены в таблицу. На основе найденных ПХ можно синтезировать новые ПХ перестановкой строк или столбцов матрицы Б. '

Проблема восстановления кадров кодового слова связана с проблемой наложения синдромных многочленов друг на друга от отдельных ошибок, что устраняется методом преобразования ПХ.

Аналогичные соображения используются при синтезе вектора ПХ, для реализации которого вводятся понятия опоры ИХ и ПХ с прореживанием. В первом методе вектор'рассматривается как пакет из п ошибок. Если опибкя расположить в прямоугольной матрице

hn

битов так, что вес s(x) равен А - 2 -1, a s(x) разместить на расстоянии m от опоры ПХ, то образуется новая ПХ. Аналогично- во втором методе, если след ПХ с прореживанием представить числом

т-1

D, а вес s(x) числом S, то новая ПХ образуется при D+5 = 2 -1.

При расчете статистических характеристик предлагается оценка вероятности обнаружения ошибки P(h) и вероятности восстановления ошибки R(h), на основе которой вводится фунхют вероятности исправления в смежном классе z ошибок

Pr(z) -'|U * 1 [R(h)]t

О < z < h,

Z-A + i

Ь. < z < zet.

где set - min(m/2,n), и формулируются следующие теоремы.

Если вероятность правильного ' декодирования ест

вероятность того, что принятый вектор многочленов \'(х) корректируется ь кодовый вектор многочленов с(х), вероятность ошибочного декодирования есть вероятность того, что принятый вектор многочленов \'(х) корректируется в кодов^ вектор многочленов с'(х), с'(а) * с(х), а вероятность неудачного декодирования есть вероятность того, что принятый вектор многочленов у(х) не корректируется в кодовый вектор многочленов, то сумма зт;п: трех вероятностей равна 1. Следовательно достаточно найти формул;; лишь для двух из них.

Теорема Б. Вероятность правильного декодирования равна

2е1

Р -У"сРг(2}27?. (3)

с --' Л

2=0

Теорема 7. Вероятность ошибочного декодирования равна

Р -У~С?гЫ2. (4)

с - я

г-0

Сформулированные теоремы позволяют определить вероятность неудачного декодирования

Р - 1 - Р - Р . (5)

/ с с

В конце главы приводятся основные результаты исследования этого метода.

В четвертой главе предлагается развитие метода сигнатурного анализа на основе метода векторного сигнатурного анализа, для которого предлагается метод расчета статистических характеристик и способ нейтрализации влияния перемежающихся яеисправностей, способы повышения достоверности ■и метод

диагностирования МПУ по следу алгоритма, метод тестирования

отдельных микросхем, метод контроля устройств памяти, метод

генерации самопроверемых программ и метод псевдослучайного

тестирования МПУ. Предлагается метод проверки работоспособности

векторного сигнатурного анализатора (ВСА).

Векторный сигнатурный ака.г«.ч основан на операции

кодирования и декодирования векторного кода, а также операции

деления многочленов над полем GF(2). При использовании операции

кодирования векторного кода примитивный неприводимый многочлен

р(х) сигнатурного анализатора (СА) строится на основе

многочлена g (х) кодера наибольшей степени р(х) = g (х) +1,

- i - /

j-l,n. На вход такого СА поступает последовательность битов,

полученная как результат сжатия по модули два данных с выходов

КИХ-фильтров [g (х)], i«l,k (рис. 1). .

• I

При использовании операции декодирования векторного кода декодер охватывается обратной связью, которая образует СА с примитивным неприводимым многочленом

m(h-2)

р(х) - 1 + х р(х) (6)

на основе некоторого многочлена ?(х), который подбирается. Содержимое СА есть синдромний многочлен s(x), который на каждом уровне декодирования корректируется вычитанием синдромногс многочлена для i-й ошибки s (х) из s(x) (рис. 2), гд«

I

v(x) - с(х) + е(х).

Для расчета статистических характеристик метода векторног сигнатурного анализа формулируются и 'доказываются две теоремы базирующиеся на методе расчета статистических характеристи векторного кода (3-5).

,(х> -О

Лх) -{}

а5(х) -Ц-

I

{НИ

{ННО

и

{ННННО-О-

параллельная регистровая матрица

ВЧ}ШШШНЬ {Ь&-0Ш {ИННННШ

5И

СР(2). ' г(х)

с^(х)

ШШЬО- *<*>

С

БЫ СР(2) СА

- С (х) 5

' Рис. 1. ВСА на основе кодера. Вероятность необнаружения ошибки для последовательности из 1023 символов. (4 бита в зимволе) Р - 0,0003;

/(х)-£<х)-

^ (х)-ЬЫ-

Регистровая матоица (Ь-2)

-О—г-СНЬО-О-У г—

кь -0-

-м-м

ньм

кнш

-ОтШ

т

!}Н

Н}

'и

БМ СР{2)

Коррекция

г>орре

Г(х) Адрес от регистра

синдромного многочлена

БМ

Я1

5«

с (х) 1

с (х) 2

с (х)

3

с (х)

4

с (х)

Постоянное запоминавшее устройство

а

Б.М п Я,! П5М п 2.4

ЯЛ

а!

Коррекция з(х) .012)

Регистр синдрошюго многочлена

Регистр СА

■моо

СА

х)

Рис. 2. ВСА на основе декодера (5,4)-векторного кода. Исправляется одна ошибка, некоторые двойные и тройные ошибки, а вероятность необнаружения ошибки 0,187 < Р < 0,286.

м

Теорема 8. Вероятность неабнаругепия ошибки пр кодировании ■ в методе векторного сигнатурного анализа равна

-ta+l

' Р •= 2 . (?

■ н

- Теорема Э. Вероятность необкаружения оанбки " npi декодировании в методе векторного сигнатурного анализа равна

•m(h~}}-6

F - Р ч Р 2 . (6)

• И Г f

где б - deg[>(x)] (6). .

Предлагается 4 способа повышения достоверности метода векторного сигнатурного анализа, основанные на увеличении количества векторов ПХ, выполнении требования самотестируемости с помощь» трех идентичных СА, выполнении требования защищенности с помощью БЧХ-кодов, для которого примитивный многочлен р(х) СА является порождающим многочленом БЧХ-кода, к преобразовании сжимаемой последовательности данных f(x).

Так как метод векторного сигнатурного анализа ориентирован на тестировании программируемых ОД, предлагается метод нейтрализации перемежающихся . неисправностей, оснований за повторении операции тестирования. Если ■ тестирование ОД прекращается при Ъ совпадениях величин первичных сигнатур, то математическое ожидание количества реализаций• тестовой последовательности представляет собой производную сходящегося степенного ряда '

ъ ьь dQ

Здесь Q---1-P, ■ случайная величина количества реализаций тестовой последовательности, а ? - вероятность наблюдения конкретной первичной сигнатуры.

На основе метода векторного сигнатурного анализа предлагается метод диагностирован-^:« МПУ, основанный на контроле следа алгоритма, в качестве которого может выступать программный код. Использование дополнительного контрольного бита на байт кода позволяет сбкаругпвать и исправлять ошибки в коде программы, что позволяет защитить програна от дефектов в памяти, повысить нздсхность Ж-' при минимальном объеме дополнительных аппаратурных затрат, уменьшить время поиска неисправности за счет определения места возникновения ощибкя в потоке команд МПУ. Для исключения влияния команд условного и безусловного перехода, прорываний .и вызова подпрограмм . предлагается алгоритм управления работой ВСА.

Как развитие метода диагностирования МПУ предлагается алгоритм преобразования кода программы к коктролепригодному виду с" помощью цепочек команд с нейтральным вхождением, результатом работы которого является программа, проверяемая с помощью ВСА. Достоинство такого преобразования заключается в том, что не требуется дополнительный объем памяти для размещения контрольных битов,. а цель достигается введение!, фиктивных команд в' тело программы, подобранных специальным, легко формализируемым образом.

Следующий шаг для построения тестов МПУ базируется н комбинации метода преобразования программы к контролепркгодном виду и метода псевдослучайного тестирования МПУ. Здес предлагается алгоритм формирования порождающей граматн:'.и д/ генерации тестовых подпрогрзш ШУ. Из г, тестовых подпрсгрс:

строится тестовая программа, для которой вероятность Р' обнаружения ошибки равна

Р' - 1-Р (1-Р ), (10)

« 7Т

где Р - вероятность обнаружения Функциональной неисправности

тг

тестовой программой.

Лля локализации неисправностей периферийных микросхем ЩУ предлагается метод диагностирования отдельных микросхем. При тестировании отдельной микросхемы на эталонном ОД определяется эталонная реакция микросхемы, для которой с помощью кодера строится эталонная последовательность контрольных битов. При проверке микросхемы на неисправном ОД реакция микросхемы вместе с эталонной последовательностьв контрольных битов направляется в ВСЛ, где определяется неисправность с точность» до вывода при одновременной: обработке группы контрольных точек БСА-оы.

- Метод векторного сигнатурного анализа предлагается для контроля устройства памяти, входяцего в состав Ш1У. Если v -кодовая длина блока, а работоспособность устройства памяти обеспечивается отсутствием искажения информации в s линейках, на которые условно могло разбить устройство памяти, то средняя наработка на отказ при обмене массивами данных повышается

2

V \— 1

T(s)--i->- —: (И)

А е-— Tj-i i-0

Так как работа выше указанных методов и алгоритмов зависит от работоспособности ВСА, то для контроля ВСА предлагается алгоритм генерации тестовой последовательности, основанный на -характере передаточной функции БСА. Если q - степень многочлена

знаменателя БИХ-фильтра, которым описывается работа ВСА, то длина тестовой последовательности не превышает величины q + 2.

В конце главы пригодятся с.сноышз результаты исследования метода векторногс сигнатурного анализа.

В пятой главе освещаются вопросы реализации метода векторного сигнатурного анализа. Комплекс програта к аппаратные средства, реализирусдие разработанные методы диагностирования ОД, использовались при проектировании системы автоматизированного контроле спзцоборудованкя, которая внедрена на предприятии п/я Г-4725, и при разработке комплекса для диагностирования ТЗЗзв, который внедрен па ПО "УралаЗ" с условным годовым экономически .эффектом 20 тыс. рублей. Экспериментальная проверка метода векторного сигнатурного анализа проведена на МПУ тииа микроДАТ-(580 'серия).

Диагностирование !ШУ проводится путем подключения вместо микросхемы микропроцессора комплекса для диагностирования ТЭЗов, эмуляции временных диаграмм записи, • считывания и прерываний, одновременного воздействия на контрольные точки ШУ, предусмотренные для облегчения задачи диагностирования, и обработки считываемой диагностической информации ВСА. Комплекс состоит из ПК IBM PC/XT/AT и микропроцессорного модуля (МИ), собранного на 530 серии и стыкующегося с ПК через разъе;. интерфейса. Пакет прогрей,im включает - программу DIAG, функционирующую в операционной системе US-DOS, и программ; монитора ЖШТ, прошитую в памяти ММ. Пакет программ к И разработаны с участием автора.

При диагностировании трех неисправных ШУ типа микроДАТ использованием эталонной базы данных неисправностей необнаруженных ВСА, построенном па основе кодера, обнаружено н

было. Подтверждена возможность локализации неисправного вывода микросхемы при одновременной проверке группы контрольных точек с использованием БСА, построенном на основе декодера, и высокая достоверность контроля ОД с исг. _*>зое;лйсм ЕСА, построенного на ochoes кодера. Такта образе:,? практические результаты не противоречат теоретаческнга.

За счет ссобонкостей метода векторного сигнатурного анализа прн тестировании «317 тина мккроДАТ уменьшено обуее количество контро.'1ь:-:ых точек, сплзепо влияние случайных сбоеЕ ка результаты тестирования МНУ.

Статкстнческое пэделнроьаппз проводилось для ЕСА, построенного на основе кодера, п дтя ВСА, построенного па основе декодера. Програг.гш написаны па языке программирования CI п моделируют работу анализаторов. Полученные результаты статистического моделирования но противоречат результата теоретических исследований.

Б конце пятой главы приводятся основные результаты практических испытаний н ciатистлческого моделирования метода векторного сигнатурного анализа.

В шестой главе, которая является заключением, приводятся основные результаты диссертационной работы, полученные при разработке метода векторного кода и метода векторного сигнатурного анализа. ■

В приложении 1 приводятся рисунки, поясняющие метод векторного кода.

В приложении 2 приводятся рисунки, поясняющие ■ метод векторного сигнатурного анализа.

.В приложении 3 приводятся рисунки, раскрывающие состав ■ практически испытаний метода векторного сигнатурного анализа и

программно-кокструкторскуп часть комплекса для диагностирования ТсзЗоз •

В прнлохепня 4 приводятся таблкцн, содерхадке список ПХ и примеру просиЕКП постоянных запсминапцнх устройств для ВСА а декодера векторного кода.

В прплохешш 5 приведены акты ' о внедрении результатов диссертационной работы.

3 приложения 6 прззедеш: распечатки ' "программ статистического моделирования ВСА на сспсве кодера и декодера с результатами работы програга :: распечатки основных прогр^зЕшх иЛо::ов г:с:п1лекса для диагностирования ТЗЗсз.

ССНСЕ-ПЗ РЕЗУЛЬТАТУ

1. У.отсд векторного сигнатурного анализа является нови/. ;:етодсм сценки технического состояния цифровых устройств.

2. "зтод векторного кода, математическое списание которого предлагается, лежит в основе метода векторного сигнатурногс анализа.

3. Метод векторного сигнатурного анализа лежит з основ« предлагаемого метода диагностирования отдельных микросхем ; составе !Л1У, метода контроля работы устройства памяти, метод проверки работоспособности !ШУ по следу алгоритма, метод генерации самопроверяемых программ, метода псездослучайног тестирования !ШУ.

4. Разработан пригодный для практического применения глете оценки статистических характеристик метода векторног сигнатурного анализа, основанный на методе расче: статистических характеристик векторного кода. Для повышен

достоверности метода векторного сигнатурного анализа предлагается 4 метода, основанные на свойствах векторного кода, использовании инверсных последовательностей данных, свойств БЧХ-кодов, предварительном преобразовании последовательности данных с выходов ОД.

5. Разработан и внедрен векторный сигнатурный анализатор, ~ ссетаз которого входит кодер или декодер Еекторного кода, для построения которых используется математическое описание метода векторного кода, эвристический метод восстановления стертых кадров кодовых'слов, два эвристических метода синтеза ПХ, метод расчета количества эталонных синдромных многочленов и их величин.

Б. Разработан, собран • и отлажен комплекс ' для диагностирования ТЭЗов, с помощью которого экспериментально проверена робота, теоретические положения и практическая применимость метода векторного сигнатурного анализа. Результаты практических испытаний и статистического моделирования метода векторного сигнатурного анализа не противоречат теоретическим положениям. Основные результаты исследований используются в разработках и внедрены на предприятии п/я Г-4725 и ПО "УралаЗ".

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1- A.c. 143524ч. СССР, УКИ С 05 Г 11/00. Сигнатурный шализатор/ В.Ю Гудков, Т.Н.Гудкова {СССР}.- N4336509; заявлено ,2.10.87.

2. A.c. 255872 СССР, МКЙ G 06 F 11/00. Саыопроверяемый '.нгнатурный анализатор/ Боков A.C., Гудков В.Ю. (СССР).-'3147205; заявлено 14.07.86.

3. Гудков B.D. Диагностирование микропроцессоров на основе олиноминальной интерпретации следа алгооитма/

ssB. унгт.- .Челябинск, ISSi .-. ZQc.i га.- библиогр. 8 назв.-еп. в ВИНИТИ, 1Î30S4-ES1, 1551.

4. Гудксз B.D. Выбор ве {'.торного кода/ Челяб. гос. техн. •ц-т.- Челябинск, 1931.- 10а..: гл.- бпблкогр. 4 яазз.- Дел. _в ЯШИН, 1ГЗС53-В31, 1901.

5. Гудкоз D.S. Построение сзгглатурпогз анализатора/' Челяб. гос. тсхп. ун-т.- Челябинск, 1501.- 2с.- бкблисгр. 6 назз.-Деп. в ВИНИТИ С5.С5.91, SiSiS-BSl, 1391.

6. Гудков B.D. Об одной оценке ззда^- диагностирования/ Челяб. гос. тех::, уз-т. - Челябинск, 1331.-- 6с,- библиогр. 2 назв.- Деп. з ВИНИТИ 06.05.91, N1845-391, 1291.

7. 'Гудков В.Ю., Буркни Д.П., Елисеев З.П. Система отладки микропроцессоров/ Челяб. гос. ts:îh. ун-т.- Челябинск, 1591.-13с.: ил.- библиогр. 5 назв.- Деп. s ЕШШТП 06.05.51, N1S47-B91, 1991.

8. Гудков B.S., Гудкоза Т.Н. Построение тестов микропроцессоров// Деп. в ЦНТИ Поиск, П025--"532.- ПТО.- вып. 2. 1990.

9. . Гудков В.Ю., Гудкова Т.Н. Некоторые особенности использования знаний в экспертных системах,7/ Деп. в ЦНТй Поиск, N035-4531.-ПТО.- вып.2,'1990.

10. Гудков В.Ю. Экспертная система: для диагностирования микропроцессорных устройств// В сб.: Микропроцессорные системы. Тезисы докладов.- Челябинск: ЧПЙ, 1988,- 147с.

11. Боков A.C., Грешнев И.К., Гудков В.Ю. Спектральные методы тестирования цифровых схем// 3 сб. : Микропроцессор:-:^ системы обработки информации и управления. Тезисы докладов.-Челябинск: ЧПИ, 1987,- 69с.

12. Еокоз A.C., Гудков В.Ю. Спсссби по^ыльн-й

Б сб

укравлеки

гугкоз Благикир ^П^ЕЕИЧ

(гвюре£ерат)

Псдписано к печати 2Л,'!ОЛ2. Тираг 11С Эггз. бормат 61гх9С'/16. Соьеи 1,75 п.п. Бумага писчая. Отпечатана на ксероксе Рб'.Ш ■ СП "Ссвиягейи", 455363, rмzz, Чепя£инск. обл., уп. В "лпя, 10.

достоверности сигнатурного анализатора// Мпкронроцз с ссрные системы обработка' информации н Тезисы докладов.- Челябинск: ЧПЕ, 198?,- Б9с.