автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Исследование, разработка и применение методов расчета количественных оценок контролепригодности в САПР цифровых устройств

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

-Р-К_ОД__

На правах рукописи Ведоусова Ирина Валентиновна

ИССЛЕДОВАНИЕ. РАЗРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВЕННЫХ СЦЕНОК КОНТРОЛЕПРИГОДНОСТИ . В САПР ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

Специальность: 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1993

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государственно/! электротехническом университете

Научный руководитель -кандидат технических наук доцент АЗБЕЛЕВ П.П.

Официальные оппоненты: доктор технических .наук профессор СОЛЬВИЦЕВ Р.И. кандидат технических наук доцент РЯЕЦЕВ Ю.Н.

Ведущая организация - Российский институт

радионавигации и времени

Защита диссертации состоится " / /Г " 1993 г.

в IЦ час на заседании специализированного •совета К 063.36.04 Санкт-Петербургского Государственного электротехническою университета по адресу: 197376, Санкт-Петербург, Уа.Проф.Попова, Б.

С диссертацией полно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан " № " ¿¿и^Г-Э^рД 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

ЮРКОВ ю.в.

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Настоящий этап развития электронно-вычислительной аппаратур« (ЗВА) характеризуется постоянным повышением степени интеграции, резким усложнением выполняемых функций. Проекты реализуются в одном или нескольких кристаллах при отсутствии доступа к внутренним узлам устройства. Это приводит к значительному возрастанию затрат в целом на процесс проектирования цифрового устройства (ЦУ) и в частности на тестовое диагностирование. По 'оценкам некоторых фирм на учет требований и повышение контролепригодности устройств в ходе проектирования, генерацию тестов, планирование процесса контроля и его обеспечение в течение всего цикла производства приходится до 50% всех трудозатрат реализации проекта.

Такое положение объясняется в основном сложной природой задач тестового диагностирования, которые, как доказано, принадлежат к классу универсальных переборных NP-полных задач, трудоемкость которых оценивается 0(2П), где под "п" подразумевается размерность задачи, например, число узлов или вентилей в схеме.

Вопрос о необходимости'учета требований тестируемости схемы устройства еще на ранних стадиях ее проектирования, при выборе ее структуры был поднят уже в 70-х годах. Однако лишь в последние годы появились и стали активно развиваться новые подходы и методы с обобщенным названием контролепригодное проектирование. Контролепригодность определяется как свойство объекта, характеризующее его пригодность к проведению диагностирования (контроля) заданными средствами. На практике под контролепригодностью понимают оценку трудоемкости построения тестов для данной схемы.

В настоящее время развиваются три основных направления сокращения затрат на тестовое диагностирование путем проектирования контролепригодных схем.

1) Разработка перечня практических руководящих у!сазаний, облегчавших реализацию тестового диагностирования.

2) Методы структурного проектирования, которые основаны на принципе объединения всех запоминающих элементов схемы в единый сдвиговой регистр и выделении самостоятельной комбинационной части.

Кчин'-'ггвешш.; оц?нки покаэмыей, или характеристик,

- 2 - ' • контролепригодности, позволяющие оценивать меру контролепригодности схемы и сравнивать эффективность различных способов ее модификации.

Основным преимуществом этого направления является то. что на расчет количественных оценок затрачивается значительно меньше времени, чем на генерацию тестов или моделирование неисправностей. Количественные показатели контролепригодности помогают разработчику в обосновании целесообразности применения тсй или иной схемной модификации, в определении того, какие ив структурных методов лучше применить с целью упрощения тестирования. С другой стороны, рассчитанные количественные оценки могут использоваться для целенаправленного построения тестов в САПР.

Данная работа посвящена исследованию методов расчета количественных характеристик контролепригодности схем ЦУ, анализу точности оценок контролепригодности и дальнейшему совершенствованию способов расчета этих оценок с использованием средств автоматизированного проектирования.

Пель .работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование количественных показателей контролепригодности, модификация алгоритмов их расчета в направлении повышения достоверности вычислений с сохранением приемлемого быстродействия и разработка на основе полученных результатов подсистем^ на персональной ЭВМ.

Достижение указанной . цели предполагает решение следующих основных задач.

1. Исследование и сравнительный анализ существующих методов расчета количественных оценок контролепригодности ЦУ.

2. Создание новых подходов к построению моделей элементов для расчета управляемости и наблюдаемости.

3. Разработка структур данных и модификация алгоритмов расчета показателей контролепригодности.

А. Исследование и разработка эффективного способа создания базы данных, служащей информационной основой всей системы диагностики ЦУ.

5. Практическая реализация полученных результатов пр! создании подсистемы расчета количественных сценок контролепригодности.

Основные методы исследования. При решении поставленных задач были использованы понятия и методы системного и структурной

программирования, теории баз данных, аппарата булевой алгебры, понятия из теории вычислительной сложности и ив теории автоматического управления.

Новые научные результаты.

1. Разработаны модифицированные алгоритмы расчета оценок управляемости и наблюдаемости и структуры данных для них, позволяющие учитывать влияние сходящихся разветвлений в схеме ЦУ и выявлять возможные неуправляемые и ненаблюдаемые уылы.

2. Предложен подход к рассмотрению процесса расчета показателей контролепригодности с позиции алгебраической структуры, определенной на множестве целых неотрицательных чисел с операциями, установленными Голдстейном.

3. Предложена и обоснована методика построения модели элементов для расчета количественных оценок контролепригодности, в которой используется КНФ функции, описывающей элемент, для более полного учета'сходящихся разветвлений на уровне моделей, вместо использования ДНФ функции.

4. Разработана логическая и физическая организация базы данных, допускающая взаимодействие между системой диагностики ЦУ и системой конструкторского проектирования РСЛр.

Практическая ценность работы. Значение результатов диссертационной работы для практики заключается в следующем.

1. Предложенная методика проведения вычислительного эксперимента позволяет практически оценить степень достоверности рассчитываемых различными методами показателей.

2. Вывод в результирующую таблицу подсистемы расчета количественных сценок контролепригодности значений наблюдаемости не только для узлов схемы, но и для всех исходящих из них ветвей, а, также отметка возможных неуправляемых и ненаблюдаемых узлов схемы, расширяет предоставляемую пользователю информацию о схеме ЦУ с позиции ее способности к тестированию. .

3. Предложенная организация базы данных системы диагностики позволяет осуществлять взаимодействие между различными этапами процесса проектирования ЦУ, что отвечает современным требованиям к САПР.

4. Разработанная программа логического контроля описания схем ЦУ способствует выявлению некоторых грубых ошибок проектирование и пзибок использования входного языка системы, предотв-

ращая тем самым заведомо неверное моделйрование схемы.

Реализация результатов работы. Теоретические и практические результаты работы использованы в научно-исследовательских работах, выполненных на кафедре САПР ЛЭТИ по хоздоговорной тематике. Результаты внедрены и используются на промышленных предприятиях, что подтверждается соответствующими актами внедрения. '

Апробация работы. Результаты диссертационной работа докладывались и обсуддались на следующих конференциях и семинарах:

- Научно-техническом семинаре "Проектирование радиоэлектронного оборудования с применением САПР", Николаев, 1990;

- Всесоюзной школе-семинаре молодых ученых "Методы искусственного интеллекта в САПР", Гурзуф, 3960;

- Зональной научно-технической' конференции "Автоматизация проектирования РЭЛ и ЗВА", Пенза, 1990, 1992;

- Научно-технических .конференциях профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ им.В.Й.Ульянова(Ленина),- 1989-1993гг.

Публикации. По материалам диссёрташш опубликовано, 10 печатных работ, в том числе 6 научных статей, остальные - тезисы докладов.

Структура я о(п<еы работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, включающего 86 наименований.' Основная часть работа' изложена на 94 странодах машинописного текста. Работа содержит 23 рисунка и 7 таблиц.

П. ЕРАГЙС® С0ДЕР2АНИЕ РАБОТЫ.

В первой главе приведен Ьбзор известных в настоящее время методов расчета количественных оценок контролепригодности, рассмотрены методика проведения вычислительного эксперимента с оценками контролепригодности и анализ его результатов.

В качестве критерия контролепригодности схемы ЦУ используется ее управляемость к наблюдаемость. Понятия управляемости и наблюдаемости возникли в теории автоматического управления. Од-ннко математического аппарата, позволяющего определить числовые значения управляемости и наблюдаемости не существует. Поэтому на основе некоторых упрощении были разработаны методы расчета их количественных оценок, используемые при реиении задач технической диагностики.

Все известные методы расчета оценок контролзпригодности

можно разделить на детерминирозакные и вероятностные. Последние в настоящей работе не рассматриваются.

Одним из первых методов, пслоливиих начало количественным оценкам контролепригодности схем ДУ, является метод Беннеттса. Наряду с легкостью и быстротой расчета, он обладает значительным недостатком: возможностью вычисления лишь общей управляемости, из которой нельзя извлечь информацию о легкости получения а некотором узле либо единичного либо нулевого состояния.

В соответствии с методом Немолочнова О.Ф. схема предварительно ранжируется и представляется в виде ориентированного графа. Это вызывает неудобства при применении данного метода расчета количественных-оценок дль сложных схем с обратными связями.

Мерой контролепригодности по методу, предложенному группой Шейнаускаса Р.И., служит число еовмоккых- вариантов перебора среди строк' таблицы истинности элементов. Однако при вычислении наблюдаемости и тестируемости предусмотрено большое количество допущений и упрощений, что понижает адекватность расчета.

Наиболее предпочтительным видится использование и дальнейшее совершенствование метода Голдстейна, предусматривающего вычисление шести пожзателей, характеризующих свойства комбинационной и последователыюстной управляемости и . наблюдаемости в узлах схемы.

Показатели, рассчитываемые по любому из перечисленных методов, наиболее адекватно отражают "легкость" построения тестов лишь для схем со структурой типа дерево. Видится целесообразный усовершенствование выбранного метода, расчета количественных показателей в направлении повышения адекватности оценок для реальных схем ЦУ, имеющих сходящиеся разветвления.

С целью практического определения степени .достоверности рассчитываемых количественных оценок контрвденригодноети был поставлен вычислительный эксперимент. Он заключается в следующем. Для каждой анализируемой схемы ЦУ организуется процесс псевдослучайного тестирования. На з отрезках последовательности псевдослучайных чисел (ППСЧ) проводится моделирование с неисправностями с помощью соответствующей подсистемы САПР ЛИСП. В качестве экспериментальной величины, способной, по мнению автора, объективно отражать трудоемкость тестирования, выбрана минимальная длина 1. отрезка ПЛОЧ, выявляющая неисправность в заданном узле схемы.

- б -

На основании сопоставления экспериментальных данных и вычисленных оценок контролепригодности строятся зависимости в виде таблиц и для наглядности в виде графиков функций. В качестве аргумента этих функций служит один из показателей контролепригодности Т, а значением функции - усредненное значение минимальных длин L отрезков ППСЧ, на которых произошло обнаружение неисправностей в узлах схемы. Усреднение проводится для каждой исследуемой схемы ЦУ по количеству проведенных опытов s и по всем узлам, имеющих показатель Т, равным величине аргумента функции. По своему характеру полученные зависимости напоминают используемые в математической статистике линии регрессии L на Т.

По результатам эксперимента все исследованные схемы ЦУ можно разделить на три неравновеликие группы. Первая, наиболее многочисленная, группа схем характеризуется, достаточным приближением полученных результатов к ожидаемым. Tait, зависимость экспериментальной величины, отражающей трудоемкость тестирования, от значений управляемости не имеет монотонного характера. Но характер зависимости этой величины от значений наблюдаемости, а также от суммы значений управляемости и наблюдаемости, такой, что на координатной плоскости график ее заключен между возрастающими кривыми. Таким образом мсикно сказать, что показатели контролепригодности в определенной мере отражают способность схемы к тестирован™. Для второй и третьей групп схем это утверждение зкпериментально не подтверждается. Это связано со спецификой схемы, имеющей матричную cTpyirrypy, и спецификой элементов -сложение по модулю 2.

Вторая глава посвящена реиению вопросов, связанных с разработкой моделей элементов для расчета управляемости и наблюдаемости цифровых узлов, выявлению особенностей построения моделей для последовательности элементов.

При моделировании схем уровня СИО и БИС обычно используется как вентильный уровень представления схемы ЦУ, так и уровень функциональных блоков. Расчет показателей контролепригодности Tarase можно проводить при различных уровнях представления элементов. При этом возникает вопрос об адекватности моделей с различными уровнями описания элементов.

По результатам проведенного исследования выявлена целесообразность рассмотрения каждого сложного функционального элемента как единого блока с учетом выполняемых им логических функций при

разработке для него модели для расчета показателей контролепригодности.

Метод расчета количественных оценок, предложенный Голдетей-ном, Еыбранный и модифицируемый в данной работе, предполагает вычисление комбинационных и последовательностных оценок для всех узлов схемы, причем.процедуры их расчета аналогичны.

В основе построения модели для расчета показателей контролепригодности лежит определение элементной функции управляемости (ЭФУ) и элементной функции наблюдаемости (ЭШ) как аналитических зависимостей меаду оценками контролепригодности входных и зыход-ных контактов элемента. Исходной информацией для вычисления ЭЙУ и Э£Н служит описание элементов схем ЦУ в виде таблиц истинности или таблиц переходов и выходов. Для расчета оценок наблюдаемости вычисляются булевы производные фушщий выходов элемента по каждому из входов.

Традиционно логические функции элемента и их производные представляются в ДНФ. Переход от ДНФ ic выражению для вычисления управляемости или наблюдаемости в процессе расчета показателей контролепригодности осуществляется путем замены конъюнкции на £, дизъюнкции на min, переменных Xj (Xj) на значения единичной (нулевой) управляемости входов. В случае расчета ЭФН к полученному выражению прибавляется наблюдаемость выхода элемента.

Все тождественные преобразования логических функций, представленных в ДНФ или КНФ, основаны на законах булевой алгебры, или так называемой булевой структуры. В связи с этим быка исследована структура^ определенная на множестве целых неотрицательных чисел с операциями, установленными Голдстейном для вычисления показателей контролепригодности.т.е. операциями "min" И "+". Автором выявлено, что для нее справедливы коммутативный и ассоциативный законы булевой адгебры, правила де Моргана, дистрибутивный закон конъюнкции относительно дизъюнкции, однако не верен дуальный ему дистрибутивный закон дизъюнкции относительно конъюнкции.

В отличие от традиционной желательней минимизации ДНФ логической функции при реализации сложного функционального элемента, она нецелесообразна при расчете показателей контролепригодности. Более точные результаты получаются при расчете по сокращенной ДНФ, которая наиболее полно перечисляет 'все существ,тощие возмод-ности установки нулевых и единичных значений на выходе, которая

по теореме Нельсона может быть получена из произвольной КЩ путем раскрытия скобок, т.е. тгоименяя первый дистрибутивный вакон. Дуальное преобразование ДНФ-*■ СокрКИФ не является адекватным при условии дальнейшего его применения при расчетах количественных оценок, так как оно основано на использовании второго дистрибутивного закона.

На основании проведенного исследования обоснованы принятые значения нулевой и единичной управляемости для постоянных логических уровней 0 и 1: СО (LOGO) - 04 Cl(LÜGO) -оо, CO(LOGl) - СУО , Cl(LOßl) - 0.

Практичешсая трудность использования сокращенной ДНФ заключается в ее большом объеме, так как максимальная длина et? пропорциональна Зп, где п - число входов элемента. Трудность зта преодолима за счет использования КН2> логической функции элемента, которая по теореме Нельсона, неявно содержит всю информацию с сокращенной ДНФ.

На основании такого подхода предлагается следующий алгоритм разработки моделей элементов для вычисления оценок управляемости.

1) Записать систему функций от входных переменных и переменных состояния в виде произвольной ДНФ и ДНФ-НЕ:

Fi(XI.....Xn), Fi(XI, .... Хп).

2) Полученные ДНФ-НЕ преобразовать в КНФ, а ДНФ в КНФ-НЕ, применяя при этом правила де Ыоргака.

3) Осуществить переход от системы функций к выражениям для управляемости посредством подстановок: V на min, & на L , т.е. оценки контролепригодности в данном случае определяются 1сак сумма соответствующих минимальных значений.

- 4) К полученным выражениям прибавить соответствующее вначе нне комбинационной или последовательностнсй глубины элемента.

Вычисление оценок наблюдаемости производится аналогично.

При расчете по 1ШФ Функции по предложенному алгоритму возможны ситуации, когда минимальное значение покавателей контролепригодности в различных элементарных дизъюнкциях (ЭД) выпадет на одну и ту же переменную (случай повтора) или на инъерсные переменные (случай противоречия)

Ситуация повтора нейтрализуется путем запоминания номеров входнж переменных, на которые выпадает минимум при последовательном просмотре веех ЭД и учета оценок контролепригодности всех входных переменных только один раз.

Второй случай - противоречия - более сложный, поэтому для того, чтобы его обойти и пои этом избежать перебора по нескольким ЭД и нескольким переменным, применяется упрощение алгоритма: расчет по КНФ прерывается и осуществляется переход к вычислению количественных оценок традиционным способом по ДНФ.

Расчет количественных оценок контролепригодности для каждого базового элемента оформлен в виде Подпрограммы.

При разработке моделей последовательности элементов учитывается тот факт, что при их управлении по суги решается установочная задача по переводу автомата из неопределенного соотоянкя в заданное, поэтому его не должно Еависеть от внутреннего ■ состояния элемента. После составлений ДНФ фунглдии йоследовзтельностного элемента, конийнкции, характеризующие состояния хранения, отбрасываются.

Для расчета показателей контролепригодности любого тактируемого элемента вводится обобщенная переменная d, учитывающая наличие рабочего перепада на тактовом входе С. . При рассмотрении структурных схем синхронного и асинхронного счетчиков с целыо построения для них моделей для расчета показателей контролепригодности выявлено, что"при вычислении управляемости тактового входа по способу, предложенному Голдстейном, т.е.

CCl(d) - ССО(С) f СС1(С) получаются неадекватные результаты. Изменение модели динамических Фриггеров, на которых построены счетчики, таким образом, что единичная управляемость рассчитывается как CCl(d) - 2 * max СССО(С), СС1(С)3 приводит к цолученгд» более достоверных результатов расчета количественных оценок.

В третьей главе рассматривается информационное обеспечение подсистемы расчета показателей контролепригодности, которое' является информационной основой всей системы цифрового моделирования и диагностики в составе САПР ДИСП, is такке программная реализация алгоритмов расчета количественных оценок контролепригодности для схем ЦУ.

Одной иг тенденций развития САПР является взаимодействие между системами, применяющимися на различных этапах процесса проектирования ЦУ, посредством передачи данных через некоторое стандартизованные форматы данных. Информационное обеспечение САПР ЛИСП реачизовано ют один из возможных подходов к осущест-

влению стыковки цифрового моделирования в САПР ДИСП и конструкторского проектирования в системе PCAD.

Организация базы данных (БД) основана на построении двух уровней представления данных: логического и физического.

Иа логическом уровне данные представляются в виде, удобном для использования в прикладных программах или непосредственно, проектировщиком. Основным объектом БД является модель компонента цифровой схемы. Примерами могут служить модели элементов AND, OR и проч., а также единая модель DD для описания всех корпусов-интегральных микросхем.

В ЦЦ представлена информация о следующих основных атрибутах моделей компонентов: ИМЯ_МОДЕЛИ, ПАЗВАШ1Е_ЮДЕЛИ, ХАРАКТЕРИСТИКА .МОДЕЛИ. ИЫЯ.ТИПА, ИДЕНТИШКАТОРи_ПАРАМЕТРОВ, ПАРАМЕТРЫ_МОДЕЛИ.

Так, базовая модель DD занесена в БД, имея следующую структуру параметров:

- 100 нехранимых целых параметров для задания на входное языке узлов подключения микросхемы;

- 100 хранимых целых.параметров, содержащих информации о корпусе микросхемы, номерах контактов;

- 60 хранимых вещественных параметров для задания временных характеристик;

- 1 хранимый символьный параметр для вадащщ базовой функциональной модели,на которую отображается компонент данного типа.

Каждая микросхема рассматривается как тип модели DD, имеющий определенный, отличный от остальных,. набор хранимых параметров.

Описанная логическая структура БД САПР ДИСП естественным образом отображается на физическую структуру, представляющую собой систему взаимосвязанных . файлов и образующую двухуровнева Иерархическую структуру. На Еерхнем уровне иерархии находятся файл каталога моделей В.КАТ и файл каталога переменных-В.CON. Второй уровень иерархии физической структуры БД содержит файл идентификаторов, файлы параметров типов компонентов и файлы описаний схем для произвольных моделей.

Обеспечение согласованности' по данным между системой диагностики в CAI1P ДИСП и системой конструкторского проектирования PCAD осуществляется посредством использования особого формата PDIF, предназначенного для взаимообмена системы PCAD с другими системами моделирования.

Схема ЦУ прорисовывается в графическом редакторе PC-CAPS системы PCAD и записывается в двоичный файл <имя_схемы>.БСН. Далее применяется утилита PDIF-OUT, которая преобразует файл описания схемы с расширением . SCH в файл с расширением .PDF. В реБультате преобразования получается текстовый файл, состоящий йз нескольких секций, который модно просматривать и редактировать в любом тестовом редакторе. Для дальнейшей перекод1фовки полученного PDIF-файла разработана специальная программа NXD1SP. Которая извлекает из него определенную информацию:

- имя !«змпонента из подсекции DETAIL\SUBCOMP\I;

- имена узлсв подключения кбмпонекта в схеме из подсекции t)£TAlL\SUBCCMPMNCN;.

- тип компонента, совпадающий с именем .SYM-файла, в котором хранится описание графического образа данной микросхемы.

Для программной реализации расчета количественных оценок контролепригодности по методу Голдстейна для хранения шести вычисляемых показателей требуются соответствующие массивы:

г для значений управляемости СС0(), CC1Q, SC0(), SC1();

- для значений наблюдаемости С0(), SO().

Автором предложено вычислять оценки наблюдаемости ке только в узлах разветвления,. но и во всех исходящих ветвях, т.е. на входах всех элементов. Для этого формируются массивы COPRQ, SOPRQ.

Использование глобальных массивов в головном модуле и аналогичных локальных массивов в подпрограммах моделей позволяет один и тот же программный код использовать на одном этапе для вычисления комбинационных оценок, а на следующем этапе - для вычисления последовательностных оценок контролепригодности.

Стремление учесть сходящиеся разветвления приводит к 'необходимости использования дополнительных структур данных, которые должны быть динамическими. На этапе расчета управляемости каждому узлу схеш R, ставится з соответствие одномерный массив, в котором формируются списки узлов путей, по которым проводился расчет управляемости для узла R. В этом случае используются следующие массивы:

- SFOC - одномерной статический массив, размерностью равный числу узлов схемы и играющий роль секционирующего массива;

- REF0C0 •и RLF0C1 - два одномерных динамических массива, которые используются при вычислении о- и 1- управляемости соот-

азтстьенно.

В процессе расчета показателей контролепригодности .в массиве 1?ЕР0ГО формируются списки узлоа путей, по которым (Происходит расчет пулевой управляемости для узла а в массиве 1?ЕРбС1 -для единичной управляемости узла К. причем каждый узел, в зависимости от того, какое логическое значение он принимал - 0 или 1 - заносится в массивы ИТОС со знаком или *'+•• соответственно.

Для-расчета оценок наблюдаемости необходиш две ,динамические струютуры данных:

- одна используется при расчете наблюдаемости по .у&даы;

- другая используется при расчете наблюдаемости ¡по входа»! элементов.

При разработке цодсистемы расчета показателей.контролепригодности была осуществлена модификация общих алгоритмов с целью "емягчения" отрицательного влияния сходящихся разветвлений на результаты расчета на уровне модели схемы. ЦУ. Задача модификации алгоритма заключается в том, чтобы выявить и исключить описанные в главе 2 для моделей элементов ситуации повтора и противоречия.

Общий модифицированный алгоритм вычисления оценок управляемости увлов будет следующим.

1. Для 1-го активного элемента схемы описывающая его ДКФ заносится в двумерный массив МСШО, в котором .каддая строка соответствует терму ДНФ.

2. Отдельно для 0- и 1- управляемостей просматривается 3-я строка МСЖ®. Прослеживается путь от внешних входов схемы до входных контактов элемента 1, . по которому в узле N. выходе 1-го элемента, устанавливается значение 0 или 1 соответственно. Эти пути хранятся в массивах КИХЮ и 1?ЕгОС1. *

3. Проводится выявление вышеописанных случаев влияния сходящихся разветвлений. При обнаружении первой ситуации , для 3-строки МШЮ выставляется признак повтора и, наоборот, при выявлении второй ситуации - признак противоречия.

4. Вычисляется промежуточный показатель управляемости ССе(И) узла N как сумма управляемостей входов в соответствии с ,)-ы термом ДНФ.

5. В случае присутствия признаш повтора определяется уеед-предаественник X; затем значение управляемости ССг(Х), геЛО.1), которое учитывается повторно в промежуточном показателе, вычитается из значения управляемости СОе'М), ее<0,1).

б. Определяется значение управляемости узла N ¡сак минимальное из промежуточных показателей, вычисленных по каждсй ив строк массива УСМОО. Запоминается номер1дт1п - номер терма, давшего минимальный результат.

?. В случае присутствия признака противоречия для Зтш -герма этот признак переносится уже на само Значение управляемости ССе(М), что отражается; з результирующей таблице расчета количественных оценок контролепригодности.

8. Модифицируются массивы КЕЯОСО и КЕРОС1 таким образом. Что в них запоминается путь от внешних входов схемы до уала N. который при расчете показателей 'имел наименьший весовой коэффициент» т.о. требующий в соответствии с используемым методом управления наименьшим количеством узлов для виста?.. ¡ия в узле N значения "е". Эти данные - используются на следующих итерациях процесса расчета оценок управляемости.

Вычисление оценок наблюдаемости узлов схемы ЦУ происходит После:полного расчета соответствующих значений комбинационной аля йоследовательностной управляемости. Структура, сохраняющие информацию об учете сходящихся разветвлений на зталг определения управляемости, попользуются на этапе вычисления показателей наблюдаемости. Модкфмцированннй алгоритм расчета значений наблюдаемости аналогичен приведенному алгоритму расчета значений управляемости.

В четвертой главе рассмотрены реализация подснсте*м' расчета количественных оценок контролепригодности, : вопроси, связанные с се применением. Подсистема предназначена для быстрой оценки трудоемкости тестирования схем ЦУ. Она функционирует э составе система диагностики САПР ДйС(1 на перссналъкш ЭВМ типа 1БМ РС АТ 286/286/486.'

Расчет иокаеатедей контрогопригодности в подсистем® основан на методе Гоадстейка. При реализации подс/стеш были испояьзовэ-ни структуры данных и модифицированные алгоритмы, разработанные в главах 2 и 3.

Рекомендуемая последовательность действий■при работе в под системе межот быть следующей:

- составление описания схемы НУ на входном языке;

- вызов модуля расчета показателей контролепригодности. При этом сначала 'проводится трансляция описания схемы, далее автоматически вызывается модуль логического контроля, который сообщает

польвователя о наличии или отсутствии диагностических сообщений. При иелании можно прервать работу программы и просмотреть ре-вультатн логического контроля;

- вывод результатов расчета количественных оценок контролепригодности на sicpaii терминала или на печать.

Входной язык всей системы диагностики является диалектом входного языка системы Spice. Он допускает, в частности, бозмож-ность произвольного буквенно-цифрового именования узлов схемы ЦУ. В одном описании схема допускается ирисутствие элементов функциональных схем, элементов принципиальных схем, а также их совместное использование. В качестве базового принят язык ояиса-■ ния функциональных схем.

Описание исследуемой схемы ЦУ, для которой вычисляются количественные оценки контролепригодности в рассматриваемой подсистеме, должно содержать следующую информацию:

- список входных узлов схемы;

- список выходных узлов схемы;

- описание всех моделей компонентов, присутствующих в схеме.

Программа логического контроля, включенная в состав подсистемы, осуществляет перебор функциональных моделей и автоматический поиск ошибочных соединений е спроектированной цифровой схеме. Распознаванию программой логического контроля в САПР ДИСП подлежат наиболее часто встречающиеся и доступные проверке, ошибочные логические соединения схем из всего разнообразия возможных логических ошибок процесса разработки ЦУ.

Все соединения между элементами подвергаются общей и частным проверкам. Под общей понимается поиск таких ошибочных логических соединений, которые могут возникнуть в любом месте независимо от функциональных моделей. Частные ошибочные соединения связаны с конкретной функциональной моделью или некоторой группой моделей.

Результатом работы программы является файл с описанием схемы в форме, удобной для наглядной проверки, дополненный возможными диагностическими сообщениями программы логического контроля

В главе приведены примеры, иллюстрирующие работу подсистемы

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТУ РАБОТЫ

1. Сформированы требования к количественным оценкам конт-

ролепригодностн схем ЦУ. Приведено обоснование выбора метода расчета показателей контролепригодности исходя из теоретических предпосылок и результатов экспериментальных исследований.

2. Предложен подход к учету сходящихся разветвлений при разработке моделей элементов схем ЦУ для расчета количественных оценок контролепригодности,

3. Разработана внутренняя структура данных, позволяющая учитывать влияние сходящихся разветвлений как на уровне функциональных моделей, так и на уровне схем ЦУ.

4. Разработан модифицированный алгоритм вычисления показателей управляемости и наблюдаемости, позволяющий повысить достоверность результатов и выявить возможные неуправляемые и, ненаблюдаемые у алы схемы.

Б. Предложен способ организации БД системы диагностики, ее физическая и логическая структура, допускающая осуществление взаимодействия с системой конструкторского проектирования РСАЛ и служащая информационной основой всей системы диагностики.

6. Разработана программа логического контроля описания схем ЦУ, выявляющая некоторые грубые логические ошибки проектирования, а также ошибки использования входного явыка, которые не могут быть обнаружены при синтаксическом контроле на этапе трансляции описания, но делают невозможным дальнейшее моделирование схемы.

7. На основе полученных результатов разработана подсистема расчета контролепригодности ЦУ, которая в составе САПР ДИСП на ПЭВМ внедрена в инженерную практику.

Опубликованные работы по теме диссертации:.

1. Белоусова И.В., Кревский й.Г., Уксусников Ю.Г. Подсистема анализа цифровых устройств РЭА // Проектирование радиоэлектронного ооорудования с применением САПР: Тез. докл. науч.-техн. семинара. - Николаев, 1990. - С.12.

2. Белоусова И.В., Кревский И.Г., Уксусников Ю.Г. Функционально-логическое моделирование цифровых устройств на ПБВМ // Автоматизация проектирования РЭА и ЗВА: Тез. докл. науч.-техн. конференции 15-16 окт. 1990 г. - Пенза, 1990. - С.88-90.

3. Азбелев П.П., Белоусова И.В. Методы проверки схем и их описаний в САПР ЦУ // Автоматизированное проектирование в радиоэлектронике и приборостроении: Межвуэ. сб. науч. тр. /ЛЭТИ. -

Л.. 1890. - С.48 - р2.

4. Азбелев П.П., Велоусова И.В., Ежов С.Н. Анализ работоспособности цифровых устройств с применением логического моделирования // Изв. ЛЭТИ: Об, науч.тр./Ленилгр.алекгротехн. да-т км.

B.И.Ульянова(Ленина). - Л., 1990. i Вып.425.- С.29-33.

5. Велоусова И.В., Кревский И.Г. Организация моделирования устройств с микропроцессорами // Автоматизированное проектирование в радиоэлектронике и приборостроении: Иежвуз. сб. науч. тр. /ЛЭТИ. - Л.. 1991. - С.Зб - 39.

в. Велоусова И.В. Расчет контролепригодности в САПР ЦУ // Математическое и программное обеспечение интегрированных САПР электронных и электромеханических устройств: Сб. науч. тр. -Тверь: ТЛИ., 1992. - Ç.66 - 70.

7. Велоусова И.В., Уксусников Ю.Г. САПР ЦУ "Диагностика" // Автоматизация проектирования РЭА и 8ВА: Тез. докл. науч.-техн. конференции 12-13 окт. 1992 г. - Пенва, 1992. - С.Б9 - 60.

8. Велоусова И.В. Разработка модели элемента для расчета управляемости и наблюдаемости цифровых узлов // Автоматизированное проектирование в радиоэлектронике и приборостроении: Педвуз, сб. науч. тр. /СПбЗТИ. - С.Пб., 1992. - С.61-65.

9. Аэбелев П.П., Велоусова И.В., Еаов С.Н., Кревский И.Г., Уксусников Ю.Г. Информационное и лингвистическое обеспечение систем логического моделирования: Учеб.пособие/СПбЭТИ.-

C.-Пб.,1992. |

10. Велоусова И.В. Учет сходящихся разветвлений при расчете показателей контролепригодности // Автоматизированное проектирование в радиоэлектронике и приборостроении: Межвув. сб. науч. тр. /СПбГЭТУ. - С.Пб., 1993. - С.47-61.

Подп. к печ. 2.07-93 Формат 60 х 84 1/16.

Офсетная печать. Печ.л. 1,0; уч.-дед.д. 1,0. Тираж 100 экз. Эак N 136. Бесплатно

■ Ротадринт СПоГЭТУ 19737f., С.-Петербург, уз Проф. Попова, 5