автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка моделей и методов построения тестов для цифровых устройств электронной вычислительной аппаратуры

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

УДК 621.317.7:681.32.002

МАЛЬЦЕВ Виктор Николаевич

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ ТЕСТОЗ ДЛЯ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ

Специальность 05.13.01 -управление в технических системах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород, 1994

Работа выполнена в Научно-исследовательском институп технологии и организации производства

Научный руководитель - доктор технических наук,

с. н. с. Махалин Б. Н.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Сагуноз В. И. кандидат технических наук, доцент Басалин П. Д.

Ведущая организация - НПО "Электроника", г.Воронеж

Защита диссертации состоится марта 1994 г.

аудитории "/£¿>6 корпуса 2 в часов на заседанк

специализированного совета Д 063.85.02 Нижегородског государственного технического университета.

Заверенные отзывы просим направлять по адресу: 603600, ГСП-41, Нижний Новгород, ул.Минина, 24, Нижегородский государственный технический университет специализированный совет Д 063.85.02

С диссертацией можно ознакомиться в научно-техническо библиотеке университета.

Автореферат разослан " " февраля 1994 г.

Ученый секретарь специализированного

совета, кандидат технических наук ^иЛ&гА.ГШзаноп

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Создание новы* типов электронной вычислительной аппаратуры (ЭВА), электронизация технологических процессов и бборудования предполагают стремительный рост номенклатуры изделий электронной техники, в том числе и цифровых устройств (ЦУ), являющихся составной частью ЭВА: периферийных устройств, контрольно-измерительной, управляющей аппаратуры и т.д. При разработке и серийном производстве десятков тысяч разнотипных ЦУ необходимо решить вопрос автоматизации их производственного контроля, поиска дефектов и ремонта, что составляет по трудоемкости в среднем от 25 до 50% общей трудоемкости изготовления ЦУ. Значительная доля трудоемкости контроля ЦУ приходится на разработку тестов, что в совокупности может составлять до 9 месяцев труда высококвалифицированного специалиста на один тип изделия. Рост номенклатуры ЦУ и большая трудоемкость построения тестов определяют актуальность разработки методов автоматизации подготовки тестов для цифровых устройств.

Цель работы заключается в разработке моделей комбинаторных и последовательностных ЦУ, методов построения, оптимизации и верификации тестов для них, программно-аппаратной реализации методов.

Научная новизна. ' 1. Предложена математическая модель, позволяющая учитывать структурно-информационные особенности, степень сложности и насыщенности элементами современных ЦУ.

2. Разработана библиотека моделей элементов (микросхем), учитывающая особенности построения тестов для ЦУ.

3. Предложен и распространен на последовательностные ЦУ метод дедуктивного построения тестов, позволяющий определить входные воздействия для ЦУ, обеспечивающие заданные выходные реакции.

4. В развитие метода дедуктивного построения тестов разработан метод декомпозиции структуры ЦУ, основанный на поиске деревьев с корнем во внешнем выходе и определении межпересечений деревьев, что позволяет минимизировать процесс построения тестов и обеспечивать контролепригодность ЦУ.

5. Предложен метод оптимизации тестов, позволяющий уменьшить объем тестовой программы при . сохранении ее

полноты для конкретного типа контрольно-диагностического оборудования (КДО).

6. На основе предложенных моделей и методов разработано информационно-лингвистическое обеспечение построения тестов: языки, структуры данных, интерфейс с пользователем и программно-аппаратная среда систем диагностирования ИПЭ и СД-001.

Практическая ценность. Внедрение разработанных моделей и методов в процесс контроля ЦУ в условиях их производства позволяет:

-унифицировать процесс подготовки тестов для разнотипных ЦУ; . -сократить время подготовки тестов; -верифицировать тесты на КДО при их разработке; -документировать тесты в форме жесткого носителя. Результаты работы могут быть использованы на участках контроля ЦУ в условиях производства, а также при подготовке серийного производства ЦУ. Область применения моделей и методов, предложенных в работе, может быть распространена на дискретные изделия электронной техники, работающие под управлением микропроцессора.

Реализация результатов. Разработанные модели и методы, реализованные в виде пакета программ "Анализ топологии и синтез тестов" (ПП "АТИСТ"), внедрены в Центральном НИИ связи (г.Москва), в ОКБ завода "Процессор" (г.Воронеж), на ПО"Кварц" (г.Калининград), в НИИТОП (г.Нижний Новгород). Результаты работы докладывались:

-на Всесоюзном семинаре "Средства диагностирования и отладки микропроцессорных систем", гЛенинград, 1984 г.;

-на Всесоюзном семинаре "Контроль изделий микроэлектроники и применение МСВТ", г.Ереван, 1984 г.;

-на зональном семинаре "Контроль и диагностика РЭА и ЭВА", г.Пенза, 1984 г.;

-на семинаре "Передовой опыт проектирования, диагностики и применения микропроцессорных систем", г.Киев, 1985 г.;

-на семинаре "Автоматизация средств измерений и контроля с применением ЭВМ ", г. Псков, 1986 г.;

-на зональном семинаре "Контроль и диагностика РЭА и ЭВА", г.Пенза, 1988 г.;

-на совещании-семинаре главных инженеров в НПО ВТИ по совершенствованию системы КЦО в целях повышения эффективности использования СВТ в народном хозяйстве,

г.Конотоп, 1990 г.;

-на научно-техническом семинаре "Автоматизация контроля функциональных узлов в радио- и приборостроении", г.Челябинск, 1990 г.;

-на республиканской научно-технической конференции "Проблемы автоматизации контроля электронных устройств", гЛЗинница, 1990 г.;

-на республиканской научно-технической конференции "Проблемы автоматизации контроля и диагностирования сложных технических систем", г.Житомир, 1991 г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения, изложенных на 120 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц и рисунков, список литературы из 80 наименований .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, необходимость проведения исследования по ней, указываются цель и задачи работы.

В первой главе рассматриваются структурно-информационные особенности и математические модели ЦУ. Адекватность модели определяется структурно-информационными требованиями ЦУ, которое рассматривается как совокупность структурных (схемотехнических) и информационных требований. К структурным относятся требования к входным-выходным сигналам и их организации, к межсоединениям элементов ЦУ, структуре и принципам организации самих элементов. К информационным - значения сигналов и принципы функционирования элементов. Перечисленные требования должны найти свое однозначное отражение в модели и фактически определить ее.

Структурные требования к входным-выходным сигналам определяются направлением движения сигнала. и количеством приемников ^источников) сигнала. Различаются однонаправленные и двунаправленные входные-выходные сигналы. В первом случае сигнал работает только как вход или выход, во втором - как вход и выход одновременно. Количество приемников определяется нагрузочной способностью источников ЦУ и на практике ограничивается несколькими десятками. В этом случае наблюдается так

называемое расхождение сигнала. При нескольких источниках и одном приемнике имеет место монтажное "или" - схождение сигналов. Эти же требования относятся к межсоединениям элементов ЦУ. Количество межсоединений может достигать нескольких тысяч. Элементы (микросхемы) ЦУ ЭВА можно разделить на три группы: одноэлементные, многоэлементные и многоэлементные с общим управлением. К одноэлементным относятся микросхемы, в которых содержится один логический элемент, например, счетчик, сдвиговый регистр и т.д. Если в микросхеме содержится несколько независимых между собой элементов, то имеет место многоэлементная микросхема, например, шесть "не", четыре элемента "и-не" и т.д. Общее управление во многоэлементной микросхеме имеется, как правило, у синхронизируемых элементов, например, в селекторе-мультиплексоре из двух в один и т.п.

Анализируя* значения сигналов, необходимо определить значения прямого (инверсного) статического входа-выхода, прямого (инверсного) динамического входа, сигнала, не несущего логической информации, высокоимпедансного значения сигнала, положительного и отрицательного синхронизирующих импульсов.

В соответствии со структурно-информационными особенностями предлагается модель ЦУ в виде ориентированного графа О = С(У, О), где V - множество вершин, а <5 - множество ребер. Вершины соответствуют внешним входам X, элементам (микросхемам) О, монтажным "или" и точкам разветвления сигналов М, внешним выходам У. Таким образом V — У(Х,Б,М,У). Ребра (3 соответствуют межсоединениям элементов. Ориентация ребер определяется направлением прохождения сигнала и противоположна ему. Каждому ребру (Зх присваивается вес Вес содержит порядковый номер ребра О], соответствующий номеру вывода элемента (микросхемы) И, значение сигнала А}, присвоенное данному ребру У}, и временной приоритет Р} присвоенного сигнала , т.е. (N1 , А[ , Р£ ).

Временной приоритет определяет величину задержки присвоения конкретного сигнала весу ребра С$ относительно других ребер вершины V в тактах. В случае двунаправленного сигнала данному межсоединению ЦУ присваивается два ребра, ориентированных в прямом и обратном направлении. Расхождениям сигнала или монтажным "или" соответствуют вершины множества М. В

случае разветвления сигнала Mj имеет одно исходящее ребро и несколько входящих ребер. Если Qj - исходящее ребро, a Qi+i <,... с, Qi+j - входящие ребра вершины Mj, то должно выполняться требование Ai=Ai+i=...=Ai+j, Pj= шах (Pi+1,..., Pi+j ). При наличии монтажного "или'вершина Mi имеет одно входящее ребро и несколько исходящих. В этом случае Ai = - Ai+i V ...V Ai+j, Pi+i = ... = Pi+j=Pi, где V - операция "логическое или".

Во второй главе анализируются методы подготовки тестов- - регулярные, аналитические, вероятностные, алгоритмические.

Регулярные методы наиболее эффективны для ЦУ, К регулярным методам следует отнести метод активизаций одномерного пути и d - алгоритм Рота. Метод активизации одномерного пути позволяет синтезировать тесты требуемой полноты, но при этом должны быть реализованы две фазы метода - прямая и обратная, что многократно увеличивает вычислительные ресурсы при его использовании. Противоречия в прямой и обратной фазе также значительно снижают эффективность построения тестов. Часть этих противоречий позволяет избежать d-алгоритм Рота, но для его реализации вводится довольно сложный аппарат d-кубов, что затрудняет использование метода на практике.

Аналитические методы - эквивалентных нормальных форм и булево-дифференциальный - позволяют* строить оптимальные тесты, хотя используемый при &ТоЫ математический аппарат объемен, требует аналитического анализа для каждого конкретного типа элементов (микросхем) ЦУ, сложен при представлении модели ЦУ, ЧТО й значительной мере ограничивает его применение.

Вероятностные методы подготовки тестой

(псевдослучайный и статической идентификации) Наиболее просты с точки зрения получения входных воздействий, но сложны с точки зрения адаптации к конкретному ЦУ, т.к. требуют хорошего владения математическим аппаратом.

Алгоритмические методы безупречны для регулярных ЦУ (блоков ОЗУ, микропроцессоров и т.д.), но требуют полного представления о работе объекта контроля и наличия формализованной модели описания его функционирования.

Приведенный анализ методов подготовки тестов позволяет сформулировать основную задачу диссертационной работы; разработка метода подготовки тестов ЦУ, требующего минимальных вычислительных ресурсов. (например

персональной ЭВМ среднего класса) и не требующего адаптации входной информации для конкретного ЦУ, разработки процедуры подготовки тестов, рассчитанной на применение инженерным составом в условиях производства, апробация метода для разнотипных ЦУ.

Для описания процедуры подготовки тестов используется представление объекта контроля в виде ориентированного графа О = С(У,<3) и ряд понятий теории графов. Вершина VI ориентированного графа С называется корнем, если любая_ другая его вершина достижима из VI. Ребро называется ориентированным в направлении от к или выходящим из У{ и входящим в У^ При этом вершины У{ и V; называются соответственно начальной (началом) и конечной (концом) точкой ребра <21. Направленным путем Ь называется последовательность У0, <3ь V!, (32, ... , Уь, где -

ориентированное ребро, выходящее из вершины У1_1 и входящее в вершину VI (1=1, ..., Ь). Длина пути Б на единицу меньше числа входящих в направленный путь вершин, т.е. Б(У! Ух) = 0. Запись VI => ^ означает, что Vj достижимо из VI. С использованием понятий корня графа и достижимости определяются деревья с корнем в выходной вершине У;. Максимальная О (У1, VI) определяет ранг вершины VI относительно выходной вершины У1.

В соответствии с введенной моделью ЦУ основные этапы процедуры построения тестов могут быть представлены следующим образом:

1.Произвести декомпозицию структуры графа С.

1.1. Определить деревья с корнем У^Уь-.У^процедура 1).

1.2. Произвести ранжирование вершин деревьев с корнем в У относительно внешнего выхода У^ Ранг вершины У; относительно выхода Yj (У1<=Ур равен максимальному расстоянию 0(У^У1) ( процедура 2 ).

1.3. Определить минимальный набор вершин, деревья с корнями в которых достаточным образом позволяют покрыть граф, занести этот набор в стек Б ( процедура 3 ).

2. Подготовить библиотеку правил функционирования для вершин множества Е, М.

3. Построить тесты для деревьев с корнями из Б и весами Н, Ь для каждой исходящей дуги корня ( процедура 4 ).

4. Произвести оптимизацию тестов в соответствии с заданным критерием .

Под декомпозицией понимается разбиение графа на

деревья с корнями в вершинах, принадлежащих множеству У. При декомпозиции поочередно рассматриваются все вершины множества У. Для каждой вершины из У строится дерево с корнем в У!-

Для построения дерева с вершиной в У{ необходимы два стека и два массива. Стек вершин <У> и стек ребер <С}> используются для реализации алгоритма построения дерева. В массив вершин М^ и массив ребер будут занесены вершины и ребра дерева с корнем в У^.

Процедура 1 .

1. Занести У^ в <У> и в Му.

2. Если <У> не пуст, выбрать верхнюю вершину Уверх из <У>, определить и занести в <(2> и в исходящие из ^верх ребра.

3. Если «3> не пуст, выбрать верхнее ребро <3Верх из «3>, определить конечную вершину Укон ребра Рверх- Если Укон ранее не занесена в Му, занести Укон в <У> и Му.

4. Если <У> не пуст, перейти на 2.

В массивах Му и Мд содержатся вершины и ребра дерева с корнем в У}.

Для ранжирования вершин дерева относительно корня необходим стек Б вершин, которым присваивается ранг г.

Процедура 2.

1. Начальная установка: г=0, У{ присваивается нулевой ранг, Ух заносится в стек.

2. г=г+1.

3. Если нет непомеченных ребер в вершине, верхней в стеке, перейти на б.

4. Пометить одно исходящее ребро <3, определить для него конечную вершину V.

5. Если V нет в стеке Б, занести V в стек, присвоить V ранг г. В противном случае регистрируется обратная связь, перейти на 3.

6. Если ранее присвоенный ранг вершины, верхней в ртеке, меньше г, отменить метки во всех исходящих ребрах вершины, верхней в Б. Переход на 4.

7. Удалить верхнюю вершину из стека. г=г-1. Если стек не пуст, переход на 3.

Всем вершинам дерева с корнем в У£ присвоен ранг. Обратные связи в значительной мере снижают эффективность и увеличивают время построения тестов. Регистрация обратных связей при ранжировании позволяет вводить контрольные точки блокировки обратных связей, а

при возможности - их физический обрыв,что позволяет обеспечить контролепригодност ЦУ. Результаты декомпозиции и ранжирования представляются в веде матрицы М размерностью п на Ъ, где п - количество внешних выходов, Ь-количество вершин, соответствующих элементам. Значение элементов матрицы М равно рангу вершины относительно корня Ух- С использованием матрицы М производится поиск минимального набора деревьев, покрывающих схему ЦУ. Минимальный набор деревьев с корнем в вершинах, принадлежащих У, определяется с целью выбора минимального количества внешних выходов, деревья с корнем в которых достаточным образом покрывают схему ЦУ. Критерием достаточности, полученным на практике, является покрытие всех вершин ЦУ, ранг которых выше 3. Определение минимального набора вершин производится в соответствии с процедурой 3.

Процедура 3.

1. Определить строку i матрицы М, содержащую максимальное количество ненулевых элементов.

2. Номер строки 1 занести в стек Б.

3. Из всех строк матрицы вычесть ¡-ю строку.

4. Проверить полученные значения матрицы М. Если значение хотя бы одного элемента матрицы М больше 3, то перейти на 1.

В стеке в получены номера строк матрицы М. Деревья с корнями в вершинах, соответствующих Б, достаточным образом покрывают граф.

Если определен минимальный набор вершин, деревья с корнями в которых покрывают граф ЦУ, то отпадает необходимость построения тестов для всех вершин У. Таким образом выбирается последовательность подготовки тестов для ЦУ в целом.

Микросхемы, используемые в ЦУ и состоящие из нескольких элементов (триггеров, инверторов и т.д.), разбиваются на определенное количество элементов. Каждому элементу соответствует вершина в множестве Е, а каждой вершине из Е ставится в соответствие набор правил функционирования Р. Данные о функционировании элемента берутся из паспорта на микросхему.

Набор правил функционирования элементов задается таблицей истинности. Таблица истинности вводится в виде матрицы, число столбцов которой равно суммарному числу входящих и исходящих дуг вершины.

Количество строк таблицы зависит от функции элемента и может колебаться от единицы до нескольких сотен. Таблица истинности позволяет определить реакцию элемента на некоторое входное воздействие. Критерием полноты набора" правил в таблице является наличие правил, изменяющих значение веса для каждой входящей дуги вершины хотя бы один раз. Таблица истинности задается в алфавите А=А(Х,Н,Ь,!,1,П,и,2), где X - неопределенное (безразличное) состояние сигнала; Ь и Н - низкий и высокий уровни; I-переход из 0 в 1; ! - переход из 1 в 0; II и П - отрицательный и положительный перепады; 7л - высокоимпедансное состояние.

Для задания библиотеки каждой входящей и исходящей дуге вершины присваивается свой номер. Номер соответствует номеру вывода микросхемы, которой принадлежит элемент. Номера выводов микросхемы, на которые подаются управляющие сигналы, общие для всех элементов, повторяются для каждого элемента. Если в элементе есть незаде йствованные входы, то на них заводится сигнал Ь (земля) или Н (питание) в зависимости от использования элемента. Для последовательностных сигналов в таблице истинности дополнительно задается приоритет сигнала. Для элементов с памятью старое внутреннее состояние элемента в таблице истинности не задается, а задается входное воздействие, позволяющее установить данный элемент в конкретное состояние.

Подготовка тестов производится в соответствии с методом дедуктивного построения тестов для выходов из множества в. Достаточно построение тестов, устанавливающих в Ь и Н значение каждой вершины из Б. Результатом построения тестов являются наборы значений для множества X, устанавливающие значения У из Э в состояния Ь и Н, наборы правил, позволяющие достигнуть указанных установок, оценочный вектор для каждого библиотечного элемента, указывающий, сколько правил из таблицы истинности были использованы при построении тестов.

Исходной информацией для реализации метода является граф С, соответствующий схеме ЦУ, набор правил функционирования Р для вершин множества Е и множества М, стек в, содержащий минимальный набор вершин множества У, деревья с вершинами в которых достаточным образом покрывают граф, соответствующий схеме ЦУ. Этапом, предшествующим работе метода является

ранжирование.

Вводится понятие целевого вектора ранга ь Целевым вектором ранга I называется вектор, содержащий значения весов дуг, входящих в вершины и исходящих из вершин ранга ь

Определить вектор С{ означает найти зависимость С} = =С1(Сх-1 „С0). Доопределить вектор С[ означает определить зависимость = СЦР^Сх-! , ,С0), где Рх - набор правил, подобранный для вершин ранга 1 Подобрать означает найти правила для вершин ранга г так, чтобы удовлетворялась зависимость Рх от Сх-1, , Со- Зависимость Рх от Сх_1 ,... , С0 определяется значениями весов дуг, присвоенных на рангах, меньших 1. Если в ранге 1 имеются з элементов, то количество наборов правил в ранге 1 равно произведению числа правил всех элементов ранг, т.е. Ц = К1><К2Х...ХК). Основныё этапы дедуктивного метода описаны в процедуре 4.

Процедура 4.

1. Определить С0 для Ух={ Ь,Н }.

Ранг г = 0. Счетчик 3 = 0.

2. г = г+1.

3. Определить Сг — СГ(С0 ,..., Сг_1).

4. Определить число наборов правил 1г.

5. Если 1г — 0 , то перейти на 11.

6. Установить пг~ 1.

7. Определить набор правил Рщ-.

8. Доопределить Сг, т.е. найти Сг = Сг (С0,...,Сг_1,Рпг)-

Если Сг не доопределен, то перейти на 13.

9. Если г<11-1, то перейти на 2.

10. Запомнить значения входов Х6. Б — Б+1.

11. Если г<1, то перейти на 15.

12. г = г-1.

13. Если пг=1г, то перейти на 11.

14. пг= пг+1. Переход на 7.

15. Построен набор входных векторов Х° , XI, ,ХБ.

Одной из задач подготовки тестов является задача

ограничения перебора правил. Снизить объем перебора правил позволяют следующие утверждения.

Утверждение 1. Если в ранге 1 имеются правила со значениями X, то значения X не заносятся в целевой вектор

Утверждение 2. Если элементы ранга 1 не имеют монтажных "или" на входах, то отсутствие

удовлетворительного правила хотя бы для одного элемента означает отсутствие удовлетворительного набора правил для элементов всего ранга.

Следствие 1. Если элементы ранга 1 разбиваются на • подгруппы, имеющие монтажные "или" на входах, то отсутствие удовлетворительного набора правил хотя бы в одной группе означает его отсутствие для всех элементов ранга.

Следствие 2. При отсутствии удовлетворительного набора правил в ранге 1 необходимо изменить набор правил в ранге ь-1.

В результате построения тестов будут получены тестовые наборы Т = Т(Т1,...ТК), устанавливающие выход . У1 соответственно в высокое и низкое состояние.

Под оптимизацией тестов будем понимать уменьшение количества тестов и порядок организации тестовой процедуры с целью уменьшения объема тестовой программы, представление тестов тестовой программой КДО оптимальным образом.

Уменьшение количества тестов без изменения их информационной емкости предлагается производить, используя метод объединения тестов. Тест Т; = Тх(А1, ... , АП,У1), где А1 -значение алфавита, объединяется с тестом с учетом значений алфавита. Значения алфавита А=А(Ь,Н,Х,!,1,П,У^) можно упорядочить следующим образом: Х->Ь->!->П , Х->Н->1->и.

С применением приведенной упорядоченности метод объединения тестов можно сформулировать следующим образом: тест Т} может быть объединен с тестом Т], если для всех А[ и Ух выполняется требование упорядоченности алфавита. При этом П поглощает !, Ь, X; ! поглощает Ь, X; Ь поглощает X. Аналогично происходит со значениями алфавита и, I, Н, X. Значения А} векторов, одинаковые для Т^ и Т] , не меняют своего значения.

С целью минимизации представления тестов для КДО используется метод исключающего "или" при формировании тестовой программы. Первый тест Т1 заносится в тестовую программу полностью. Каждый следующий тест представляет собой разницу между предыдущим и последующим тестом, т.е. в тестовую программу заносятся только те значения теста Т^+Ь для которого Т^+Т^+х = 1, где операция + означает исключающее "или".

Таким образом достигается отсутствие повторения в

тестовой программе сигналов, не изменяющих своего состояния от теста к тесту.

В третьей главе рассматривается информационно-лингвистическое обеспечение процедуры построения тестов на базе дедуктивного метода. Под информационно-лингвистическим обеспечением понимается:

-синтаксис и семантика языков описания модели ЦУ; -модели элементов, формат представления данных анализа топологии;

-данные, определяющие порядок построения тестов; -режимы построения тестов, позволяющие отслеживать процесс построения, отрабатывать построенные тесты на КДО с эталонным (заведомо исправным ) ЦУ, определять ошибочно введенные в модель ЦУ данные, форматы и языки представления построенных тестов для оптимизации и отработки на КДО.

Язык описания схем (ЯОС) предназначен для описания топологии контролируемого ЦУ. ЯОС позволяет:

-описывать названия сигналов на схеме в соответствии с принятыми в схемотехнике обозначениями;

-подключать-отключать внешние входы-выходы ЦУ к КДО;

-описывать элементы (микросхемы), соединения между ними.

При создании модели элементов ЦУ выполняются следующие функции:

-ввод с терминала паспортных данных о микросхеме, с возможностью редактирования введенной строки ;

-анализ семантики и синтаксиса введенной информации; -преобразование данных во внутреннюю структуру модели;

-формирование модели в виде файла. на внешнем устройстве ;

-вывод диагностических сообщений.

После создания модели элемента в режиме редактирования необходима пунктуальная проверка введенной информации. Наличие ошибок в модели может привести к отрицательным результатам при построении тестов. В режиме трансляции производится перевод исходных данных во внутреннюю структуру, т.е. создается модель элемента. Входной информацией для построения тестов являются: модель, описывающая связи между микросхемами

ЦУ, и модели функционирования микросхем ЦУ. При подготовке тестов выполняются следующие функции:

-формируются тесты в одном из двух возможных форматов ;

-при необходимости каждый построенный тест отрабатывается на эталонном ЦУ;

-при отработке некорректно построенного теста устанавливается пошаговый режим в процессе ожидания введения команды отладки построенного теста;

-формируется файл протокола процедуры построения тестов;

-формируется файл списка используемых правил из таблиц функционирования моделей микросхем.

Язык задания тестов предназначен для подготовки тестовых программ для КДО. Основные характеристики языка:

-возможность задания необходимых тестовых воздействий на контролируемые ЦУ;

-возможность выравнивания фронтов входных воздействий;

-возможность оформления повторяющихся входных воздействий в виде подпрограмм;

-организация вывода диагностических сообщений оператору при обработке тестовой программы.

В четвертой главе дана программно-аппаратная реализация методов и процедур построения тестов на базе дедуктивного метода. Программная реализация предложенной процедуры подготовки тестов разработана в виде пакета программ "Анализ топологии и синтез тестов" (ПП "АТИСТ"). ПП "АТИСТ" реализован в составе операционной системы "ФОДОС-2" и может быть использован в различных версиях на ЭВМ семейства "Электроника". Производится-адаптация ПП "АТИСТ" для IBM - совместимых ЭВМ.

В состав пакета входят следующие программы: редактор текста, транслятор с языка описания схем TROTU, программа проверки соединений PPS, программа анализа топологии DEC, программа выбора оптимального покрытия MATR, программа-библиотекарь BIB, программа синтеза тестов TEST, программа получения листинга построенных тестов LIST; программа оптимизации тестов OPTIM.

Методы и процедуры построения тестов отрабатывались в составе КДО двух типов : системе ИПЭ и системе диагностирования СД-OOl. Результаты построения тестов

для конкретных ЦУ приведены в таблице :

Результаты построения тестов а составе ПП "АТИСГ .

Наимено - Количество Объем Количество Количество тестоЕ Вре- Пол-

ваниа ЦУ ИОЛОВ выходов элемент.

модели строк топов элемен покрыв, деревьев до оптимиа мя, мин нота %

Устройстве обмена 13 18 217 382 13 2 2304 1721 45 92

Много — функцио -нальный регистр 21 18 юз' 224 ■ 9 9 274 231 25 86

Регистр ввода -вывода 43 31 78 232 10 8 319 245 6 78

Контрол- 56 60 95 330 33 6 173 151 2 76

лер НГМД

Ячейка 30 25 ео 256 27 3 1082 632 100 90

ЦПРД2048

Ячейка 36 29 103 269 25 3 2214 1574 71 73

ЦПРМ2048

В заключении даны основные результаты работы.

В приложении даны материалы, иллюстрирующие процедуру построения тестов для многофункционального регистра, обобщенные данные построения тестов для ЦУ, документы, подтверждающие внедрение результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе решены следующие задачи, позволяющие автоматизировать процесс подготовки, оптимизации и верификации тестов.

1. Разработаны математическая модель и процедура подготовки тестов, не требующая адаптации для конкретного ЦУ.

2. Разработан метод декомпозиции ЦУ , основанный на поиске деревьев с корнем на внешнем выходе и определении межпересечений деревьев, позволяющий сократить объем вычислений при подготовке тестов.

3. Предложен и реализован метод дедуктивного построения тестов, позволяющий определить входные воздействия , изменяющие значения выходных сигналов ЦУ.

4. Рассмотрен и апробирован метод оптимизации тестов применительно к конкретному КДО, позволяющий уменьшить объем тестовой программы и сохранить полноту тестов.

5. Программно реализовано информационно-лингвистичес- • кое обеспечение процедуры построения тестов, отдельные компоненты которого находятся в длительной производственной эксплуатации.

6. Предложенные методы нашли свою программно-аппаратную реализацию в составе систем диагностирования ИПЭ и СД-001.

По данной работе опубликовано 17 трудов:

1. Автоматизированная система диагностирования /В.Н. Мальцев, Б.Н. Махалин, Д.А. Прилежаев, В.М. Хромов // Средства диагностирования и отладки микропроцессорных систем. Материалы семинара.- Л.:- ЛДНТП, 1984. С.16-19.

2. Дисковая операционная система диагностирования печатных узлов / В.Н. Мальцев, О.С. Федулова, О.И. Чайкина, Т.Ф. Чуланова// Электронная техника. Сер.7, ТОПО.- 1984.-Вып. 6(127). - С.73-75.

3. Мальцев В.Н., Зыкова Т.И. Тестирование аппаратных средств системы диагностирования// Электронная техника. Сер.7, ТОПО.- 1984.-Вып.0(127).- С.75-77.

4. Мальцев В.Н., Махалин Б.Н., Прилежаев Д.А. Структура и программное обеспечение системы диагностирования// Тез. докл. Всесоюзного семинара "Контроль изделий микроэлектроники и применение МСВТ". - Ереван, 1984.-С.27-30.

5. Мальцев В.Н., Махалин Б.Н. Об одном методе диагностирования цифровых устройств в условиях их серийного производства// Контроль и диагностика РЭА и ЭВА. Тезисы к зональному семинару.- Пенза: ПДНТП, 1984.-С.32.

6. A.c. 1379785 СССР, МКИ G 06 F 11.26. Устройство для формирования тестовых воздействий /Б.Н. Махалин, В.Н. Мальцев, В.В. Данилов, и др.-Опубл. 1988. Бюл. N 9.

7. Мальцев В.Н., Махалин Б.Н. Процедура дедуктивного построения тестов// Электронная техника. Сер.7, ТОПО.-1985.- Вып.6(133).- С.48-51.

8. Мальцев В.Н., Волкова И.Л., Махалин Б.Н. Декомпозиция структуры печатных узлов с целью построения тестов//

Электронная техника. Сер.7, ТОПО.-1985.- Вып.6 (133).-С.47-48.

9. Мальцев ВЛ., Махалин Б.Н. Методы и оборудование контроля печатных узлов: Обзоры по электронной технике. Сер.7, ТОПО.-М.: ЦНИИ "Электроника", 1986.- Вып.17(1237).-57с.

10. Совершенствование автоматизированного контроля -основа повышения качества средств вычислительной техники ВЛ. Мальцев, БЛ. Махалин, JI.C. Таланова, М.В. Решетов// Электронная промышленность.-! 987.-Вып. 4 (162).- С.37-39.

11. Малогабаритный тестер цифровых печатных узлов/ ВЛ. Мальцев, Д.А. Прилежаев, ГЛ Смирнов, CJ3. Соломин// Контроль и диагностика РЭА и ЭВА. Тезисы к зональному семинару.- Пенза: ПДНТП, 1988.- С. 15-17.

12. Мальцев ВЛ., Махалин Б.Н., Прилежаев Д-А. Система диагностирования цифровых печатных узлов// Межотраслевой научно-технический сборник. "Научно-технические достижения".- М., ВИМИ.-1988-Вып.З.- С.26-30.

13. Мальцев ВЛ, Смирнов Г.И. Малогабаритная система диагностирования цифровых печатных узлов// Тез. докл. научно-технического семинара "Автоматизация контроля функциональных узлов в радио- и приборостроении".-Челябинск, 1980.- С. 32-34.

14. Мальцев ВЛ. Методика подготовки тестов контроля функционирования цифровых узлов// Тез. докл. научно-технического семинара "Автоматизация контроля функциональных узлов в радио- и приборостроении".-Челябинск, 1990.- С.48-50.

15. Мальцев ВЛ. Методы подготовки тестов и характеристик системы диагностирования цифровых печатных узлов// Тез. докл. республиканской научно-технической конференции. -Винница, 1990. - С.9-10.

16. Мальцев В.Н. Система диагностирования цифровых печатных узлов и процедуры подготовки тестов// Измерительная техника.- 1991.- N 9.- С.16-17.

17. Мальцев В Л. Процедура подготовки тестов на системе диагностирования цифровых печатных узлов// Тез. докл. республиканской научно-технической конференции "Проблемы автоматизации контроля и диагностированных слоных технических систем^^Житомир, 1991.- С.40-41.