автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Исследование и разработка подсистемы автоматизированного контроля БИС.

ОБЩ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ.

ВВЕДЕНИЕ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОДСИСТЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕСТОВ ДШ ШС.

1. Задача построения тестов для цифровых схем. Тенденции изменения процесса проектирования.

2. Требования, предъявляемые к подсистеме построения тестов.''

3. Методы построения контролирующих тестов.

4. Расширение класса контролируемых неисправностей. Дополнительные задачи, возлагаемые на подсистему построения тестов.

Выводы.

ГЛАВА I. ПОСТРОЕНИЕ ТЕСТОВ ДШ КОНТРОЛЯ ОДИНОЧНЫХ КОНСТАНТНЫХ НЕИСПРАВНОСТЕЙ.

1.1. Формы представления модели тестируемой схемы в памяти инструментальной ЦВМ, и связанные с ними принципы построения тестов.

1.2. Метод случайного построения тестов.

1.3. Метод построения теста по кубическим покрытиям,

1.4. Подход к интерактивному построению теста,

1.5. Моделирование неисправностей цифровых схем.

Выводы.

ГЛАВА 2. ПОДСИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ КОНТРОЛИРУЮЩИХ

ТЕСТОВ ДШ ШС.

2.1. Краткое описание АСП "Компас-82",

2.2. Состав и организационные особенности подсистемы построения тестов.

2.3. Описание подсистемы. Работа с объектами тестирования. Синтез и анализ тестов.

2.3.1. Объект тестирования.

2.3.2. Контролирующие тесты. Структура тестового набора.

2.3.3. Работа с тестами и их анализ.

2.3.4. Способы построения контролирующего теста.

2.4. Интерактивное построение тестов.

2.4.1. Формирование входного набора.

2.4.2. Анализ результатов шага моделирования,

2.4.3. Определение режимов моделирования,

2.4.4. Запись результатов моделирования.

2.4.5. Анализ состава приказов интерактивного построения тестов.

Выводы,

ГЛАВА 3. ПОДГОТОВКА ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ ДШ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ШС, И ВЫПУСК

СОПРОВОЖДАЮЩЕЙ! ДОКУМЕНТАЦИИ. 74 3,1. Принципы подготовки испытательных программ.

3.2. Формирование испытательной программы проверки БИС на устройстве контроля "Вахта-1А".

3.3. Формирование испытательной программы проверки БИС на устройстве контроля "Лада-бй".

3.4. Подготовка документации контроля для проектируемых БИС.

Выводы.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СИНТЕЗА ТЕСТОВ И АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИНТЕРАКТИВНОЙ ПОДСИСТЕМЫ.

4.1. Экспериментальные оценки использования алгоритмов построения тестов.

4.2. Оценка результатов трассировки с точки зрения вероятности появления ошибок монтажа. Рекомендации по построению тестов.

4.3. Исследование возможностей, предоставляемых пользователю блоком синтеза испытательных программ.

4.4. Общие оценки результатов реализации подсистемы построения тестов для БИС.

4.5. Результаты эксплуатации подсистемы. 114 Выводы.

Автоматизированное решение задачи формирования, анализа и преобразования тестов для современной элементной базы цифровых устройств, какой являются БИС, представляет собой актуальную проблему, так как позволяет значительно сократить трудоёмкость этого процесса и избежать ошибок. Кроме того, актуальность решаемой в данной работе проблемы определяется тем, что процессы формирования, анализа и преобразования тестов выполняются комплексно в рамках существующей автоматизированной системы проектирования.

Целью данной работы является разработка автоматизированной подсистемы формирования, анализа и преобразования контролирующих тестов БИС в рамках существующей развитой автоматизированной системы проектирования "Пульс" СбЗ , обеспечивающей в АСП выполнение сквозного цикла проектирования БИС широкой номенклатуры в сжатые сроки.

Разнообразие объектов проектирования в системе налагает на все её подсистемы требование гибкости и простоты настройки на новые качественные и количественные характеристики разрабатываемых схем. Это обеспечивается интерактивным подходом к построению подсистем, где пользователю предоставлен набор автоматических и автоматизированных средств работы с моделями объектов проектирования.

Таким образом, разрабатываемая подсистема представляет собой звено в единой цепи средств проектирования цифровых схем. Основными и наиболее жесткими ограничениями для подсистемы являются рамки средств и структур автоматизированной системы проектирования.

Основные задачи, решаемые в диссертационной работе:

1. Разработка принципов организации подсистемы, позволяющих эффективно решать задачи формирования, анализа и преобразования тестов, развивать подсистем без нарушения её работоспособности, проводить с помощью подсистемы исследования модели с внесёнными в неё неисправностями различного характера,

2. Разработка методов анализа и преобразования тестов в соответствии с требованиями задач контроля и требованиями различного контролирующего оборудования.

3. Разработка методов подготовки сопровождающей тесты документации, и создания на основе тестов испытательных программ для автоматического контроля ШС.

4. Анализ результатов трассировки ШС с точки зрения контроля неисправностей, вносимых конструкторским проектированием, и неисправностей, появляющихся из-за нарушения технологии изготовления.

5. Исследование и разработка методов реализации простых, пригодных для интерактивного режима работы, алгоритмов формирования тестов для одиночных константных неисправностей.

Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:

1. Разработан интерактивный подход к анализу количественных характеристик тестов не требующий моделирования.

2. Разработан интерактивный подход к моделированию схем с внесёнными неисправностями, позволяющий выполнять на модели как экспериментальные работы, так и построение контролирующих тестов.

3. Разработан метод автоматической блочной трансляции тестов в испытательные программы стандартного назначения для оборудования, обеспечивающего контроль БИС.

4. Разработан подход к автоматизированной трансляции испытательных программ произвольной структуры и назначения.

Практическая значимость работы заключается в том, что предложен единый подход к формированию, анализу и преобразованию, в зависимости от конкретных требований, тестов для матричных БИС и цифровых схем объёмом до нескольких тысяч эквивалентных вентилей, в рамках комплексной системы автоматизированного проектирования. Обоснован состав и перспективные направления дальнейшего развития подсистемы. Выполнен анализ вносимого конструкторским проектированием риска появления'неисправностей типа "короткое замыкание", который осуществляется путём проведения экспериментов над моделями спроектированных БИС.

С помощью подсистемы подготовлены функциональные тесты и программы испытаний для серии матричных БИС -новой элементной базы МВК "Эльбрус-2".

Реализация результатов работы. Разработка подсистемы и связанные с этим исследования проводились в рамках госбюджетной и хоздоговорной тематики. В целом, разработка комплексной АСП элементной базы МВК "Эльбрус-2" выполнялась по решению Комиссии Президиума Совета Министров

СССР от 30.12.80 г. Создание названной подсистемы формирования тестов для матричных БИС является частью работ по подготовке к проектированию элементной базы МВК.

Подсистема реализована на ЩВМ БЗСМ-6 и проходит опытную эксплуатацию в Институте точной механики и вычислительной техники АН СССР. Результаты исследований, а I также результаты работы в подсистеме используются на ряде предприятий электронной промышленности.

Апробация работы. Результаты разработки доложены на научно-технических семинарах "Автоматизация проектирования" в ИТМ и ВТ, на семинарах факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ, на конференциях молодых учёных и специалистов ИТМ и ВТ в 1981 и 1983 г.г., на межвузовской конференции по САПР в г. Пенза /1979/ и на республиканской конференции по машинным методам проектирования в Каунасе /1983/.

Публикации по работе. Основные положения диссертационной работы освещены в 5 опубликованных печатных работах.

Структура и объём работы. Работа состоит из введения, четырёх глав и заключения. Список литературы включает в себя 76 наименований. Общий объём работы составляет 136 страниц машинописного текста, включая 21 страницу рисунков и иллюстраций.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения. Ряд материалов, связанных с описываемой работой, представлен в приложениях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Проектирование элементной базы высокопроизводительных ЦВМ является сложной задачей. Использование автоматизированных систем проектирования позволяет обеспечить сквозной цикл проектирования в сжатые сроки. Комплексный подход к решению задачи разработки БИС широкой номенклатуры предполагает автоматизированное решение задачи построения контролирующих тестов и испытательных программ, способных обеспечить качественный контроль выпускаемой продукции.

Вопросы, рассмотренные в данной диссертационной работе, связанные с построением автоматизированной подсистемы формирования, анализа и преобразования контролирующих тестов для матричных ШС, представляет собой актуальную проблему. Разработка подчинена основной цели - обеспечению в рамках комплексной АСП полного цикла проектирования новой элементной базы /матричных ШС/ для МВК "Эльбрус--2". Решение задачи подготовки контролирующей информации для ШС осуществляется в подсистеме в комплексе с другими работами, выполняемыми в АСП.

В работе получены следующие научные и практические результаты:

I. Разработан единый подход к задаче автоматизированного построения, анализа и преобразования тестов для матричных ШС разных серий. Показана целесообразность интерактивного режима работ в рамках подсистемы, не исключающая

возможность автоматического решения задачи в пакетном режиме.

2. Предложена структура построения подсистемы, обеспечивающая не только независимость её в рамках системы проектирования, но и обеспечивающая независимость основных блоков подсистемы, что в определённых пределах способствует распараллеливанию работ, проводимых с помощью подсистемы, и позволяет менять их последовательность.

3. Предложен и проверен экспериментально выбор методов синтеза тестов для цифровых схем. Предложен и проверен экспериментально подход к интерактивному построению тестов с использованием функционально-логической модели БИС. Показана возможность использования интерактивного моделирования неисправностей для исследовательской работы, проводимой на модели проектируемой схемы,

4. Выявлены особенности, отличающие процесс трансляции тестов в тексты испытательных программ для контроля ШС. Предложена схема построения транслятора для формирования испытательных программ в кодах контролирующего оборудования. Рассмотрено построение транслятора тестов в испытательные программы на специализированном алгоритмическом языке. Обоснована многопроходная схема трансляции и, на основании экспериментов, предложена методика автоматизированного формирования испытательных программ произвольной структуры.

5. Получены экспериментальные оценки возможности возникновения коротких замыканий, и рассмотрено использова-

ние этих оценок для определения качества трассировки и для контроля данного вида неисправностей с использованием аппарата моделирования в интерактивном режиме.

6. При решении задачи построения тестов и выпуска сопровождающей их документации для Еерии матричных ШС подучены экспериментальные оценки затрат времени на выполнение полного цикла подготовки контролирующей информации для разрабатываемых схем. Приведены некоторые статистические данные использования средств подсистемы в сравнении с общим объёмом работ, выполняемых в АСП.

7. Рассмотрены дальнейшие возможности развития основных блоков подсистемы. Выводы о путях развития подсистемы основываются на анализе результатов конкретной реализации подсистемы, ориентированной на построение тестов статического и функционального контроля для матричных ШС

МВК "Эльбрус-2", эксплуатируемой в ИТМ и ВТ АН СССР.