Борисевич Олексій Валерійович. Методи синтезу структурних тестів для цифрових синхронних схем на основі апаратних засобів, що реконфігуруються

Краткое описание

Борисевич Олексій Валерійович. Методи синтезу структурних тестів для цифрових синхронних схем на основі апаратних засобів, що реконфігуруються : Дис... канд. наук: 05.13.05 2009

Борисевич А.В. Методи синтезу тестів для цифрових синхронних схем на основі апаратних засобів, що реконфігуруються. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 Комп'ютерні системи та компоненти. Севастопольський національний технічний університет, Севастополь, 2008.
В дисертації розглядаються методи синтезу тестів для цифрових синхронних схем з пам'яттю. Запропоновано ряд методів, що використовують структурну декомпозицію об'єкта тестування, символьний аналіз фрагментів схеми, а також апаратну підтримку процесу синтезу тестів і моделювання несправностей. Розв'язана задача ефективного використання апаратного прискорення еволюційного пошуку тестових послідовностей. Запропоновано алгебру, яка описує керованість сигналів у цифровій схемі з пам'яттю і алгоритм оцінки довжини тестових послідовностей. Отримано нові цільові функції для рішення задачі синтезу тестів еволюційними методами, що мають властивості ін'єктивності та унімодальності, і економічно реалізовані апаратно. Розроблено архітектуру апаратного засобу для рішення задачі синтезу тесту, заснована на спільній апаратній реалізації пошукового алгоритму і підсистеми моделювання несправностей. Використання запропонованих методів і алгоритмів дозволяє значно збільшити швидкодію систем синтезу тестів, для цифрових синхронних схем і ефективно вирішити задачу зовнішньої діагностики, що виникає при виробництві цифрової електронної техніки та її експлуатаційному обслуговуванні.

У дисертаційній роботі розв'язана актуальна задача підвищення швидкодії систем генерації тестів для зовнішньої діагностики цифрових синхронних схем з пам'яттю за рахунок застосування декомпозиції і засобів апаратного прискорення.
1. Вдосконалювання еволюційних методів синтезу тестів для контролю і діагностики цифрових синхронних схем з пам'яттю є актуальним і важливим науково-технічним завданням. Скорочення часу побудови тестових послідовностей і збільшення кількості несправностей, що тестуються, досягається за рахунок застосування декомпозиції і засобів апаратного прискорення.
2. Узагальнено метод топологічно-орієнтованого прийняття рішень (Path Oriented DEcision Making PODEM) для побудови тестів комбінаційних схем, що складаються з функціональних елементів довільної структури. Розроблено генетичний алгоритм для побудови тестів, що перевіряють, і діагностичних тестів, заснований на декомпозиції схеми на підсхеми, які описані в символьному виді системою булевих функцій.
3. Доведено доказ збіжність генетичного алгоритму Compact-GA до глобального оптимуму цільової функції. Отримано послідовно-паралельну апаратну реалізацію алгоритму Compact-GA, що оптимально використовує ресурси ПЛІС. Експериментальні результати показують, що апаратна реалізація алгоритму в ПЛІС перевершує за швидкістю у 2,5 6 разів програмну реалізацію Compact-GA на різних функціях, що оптимізуються.
4. Запропоновано цільову функцію, яка враховує декомпозицію схеми на підсхеми без розгалужень, глобальний оптимум якої в просторі вхідних послідовностей відповідає тестовій послідовності для заданої несправності в цифровій схемі з пам'яттю. Розроблено апаратний засіб для обчислення значення цільової функції на основі різниці стану справної і несправної схем з пам'яттю.
5. Запропоновано комплексний метод рішення задачі синтезу тестів, який поєднує застосування апаратних засобів для прискорення комбінаторного перебору, декомпозицію схеми і використання еволюційних алгоритмів, що дозволяє скоротити час синтезу тестових послідовностей в 1,5 4 рази в порівнянні із традиційними методами, заснованими на генетичних алгоритмах.
6. Вперше в єдиному логічному середовищі, що реконфігурується, апаратно реалізовані підсистеми моделювання несправностей, оцінки різниці стану несправної і справної схеми, і засобу оптимізації цільової функції, що дозволило значно зменшити час синтезу тестових послідовностей за рахунок апаратного прискорення обчислень і скорочення програмно-апаратного обміну.
7. Розроблено матричну алгебру, яка описує керованість сигналів у цифровій схемі з пам'яттю. На основі алгебраїчного представлення сигналів запропонований новий метод оцінки довжини тестових послідовностей, який дозволяє також оцінювати час рішення задачі, що є необхідним для вибору між апаратним і програмним засобами синтезу тесту.
8. Основні положення дисертації реалізовані у вигляді апаратних структур, методів і алгоритмів синтезу тестів, що перевіряють, для цифрових синхронних схем з пам'яттю. Результати досліджень впроваджені в підприємствах, які спеціалізуються на ремонті та діагностиці спеціалізованої електронної обчислювальної техніки.
9. Результати дослідження рекомендуються до використання в області виробничого контролю якості виробів мікроелектроніки (цифрових інтегральних мікросхем) при створенні програмних і програмно-апаратних засобів для синтезу тестів, що перевіряють, цифрових схем, а також у діагностичних комплексах при експлуатаційному обслуговуванні електронної техніки.