Оптимізація послідовностей тест-векторів в процесі тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство промислової політики України

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ОПТИМІЗАЦІЯ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ ТЕСТ-ВЕКТОРІВ В ПРОЦЕСІ ТЕСТОВОГО КОМБІНОВАНОГО ДІАГНОСТУВАННЯ ЦИФРОВИХ МІКРОПРОЦЕСОРНИХ ПРИСТРОЇВ

05. 13. 05 - Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування

ЧЕШУН Віктор Миколайович

УДК 681. 518. 54

Київ - 1999

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі комп'ютерних систем Технологічного університету Поділля (м. Хмельницький).

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор ЛОКАЗЮК Віктор Миколайович, зав. кафедрою комп'ютерних систем Технологічного університету Поділля.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор САВЧЕНКО Юлій Григорович, професор кафедри звукотехніки і реєстрації інформації Національного технічного університету “Київський політехнічний інститут”; кандидат технічних наук РАБЧУК Віталій Львович, зав. відділом проектування ЗАТ Інфоком - Супутникові комунікації.

Провідна установа - Вінницький державний технічний університет.

Захист відбудеться 2 червня 1999 року о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26. 818. 01 НВК ”Київський інститут автоматики” за адресою: 254107, Київ-107, вул. Нагірна, 22.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці НВК ”Київський інститут автоматики”.

комбіноване діагностування цифровий мікропроцесорний пристрій

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Забезпечення високих показникiв якостi та надiйностi цифрових мікропроцесорних пристроїв та елементів обчислювальної техніки неможливе без застосування автоматизованих систем контролю та дiагностування як на етапах проектування та виробництва, так i на етапi експлуатацiї. Продуктивність та ефективність таких систем значною мірою залежить від використовуваних алгоритмів тестування об'єкта діагностування.

Складність структури сучасних цифрових мікропроцесорних пристроїв призводить до зниження ефективності ймовірнісних методів діагностування, що пояснює перехід до використання більш складних та вірогідних детермінованих алгоритмів діагностування.

Для діагностування цифрових пристроїв загальновизнаною є ефективність використання детермінованих умовних алгоритмів діагностування. В той же час проблема побудови цих алгоритмів для перевірки сучасних цифрових мікропроцесорних пристроїв досліджена недостатньо. Ще менш досліджене питання розробки умовних алгоритмів діагностування для пошуку несправностей динамічного типу, питома вага яких в сучасних цифрових мікропроцесорних пристроях зростає через підвищення робочих частот.

На сьогодні використовується такий підхід до реалізації умовних алгоритмів діагностування, при якому аналіз отриманих відповідних реакцій та вибір наступного блока тест-векторів для подання на об'єкт діагностування виконується на програмному рівні. Через значну тривалість процесу програмної обробки даних такий підхід має малу ефективність при відшуканні несправностей динамічного типу, для ідентифікації яких тест-вектори повинні подаватися на об'єкт діагностування на максимальній робочій частоті. Для досягнення необхідних умов запропоновано замінити програмну обробку даних на реалізацію відповідних операцій апаратними засобами. Ускладнення процесу апаратної реалізації умовних алгоритмів діагностування відбувається через зростання впливу несправностей динамічного типу як під час подання окремих блоків тест-векторів на об'єкт діагностування, так і під час зміни одного блока іншим.

На сьогодні вiдсутнi ефективнi методи розробки та оптимізації послідовностей тест-векторів, що враховують можливість виникнення перехідних процесів в результаті прояву несправностей динамічного типу під час зміни блоків тест-векторів, які подаються на об'єкт діагностування. Ігнорування зазначених перехідних процесів призводить до зниження ефективності та достовірності процесу діагностування.

Дисертацію присвячено питанням підвищення ефективності та достовірності тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв з пошуком несправностей статичного та динамічного типів шляхом розробки методик та алгоритмів оптимізації послідовностей тест-векторів, призначених для реалізації умовних алгоритмів діагностування на апаратному рівні.

Об'єктом дослідження є послідовності тест-векторів, призначені для реалізації процесу тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв з пошуком несправностей статичного та динамічного типів.

Предметом дослідження є методи і алгоритми побудови та оптимізації послідовностей тест-векторів в процесі тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв.

Мета роботи полягає у підвищенні ефективності та достовірності процесу тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв шляхом побудови методик та алгоритмів оптимізації послідовностей тест-векторів, що реалізують умовні алгоритми діагностування з урахуванням особливостей прояву несправностей динамічного типу.

Для реалізації програми досліджень було необхідно:

а) проаналізувати особливості сучасних цифрових мікропроцесорних пристроїв як об'єктів діагностування та дослідити позитивні і негативні сторони послідовностей тест-векторів, що використовуються для реалізації алгоритмів тестування, а також методів оптимізації цих послідовностей. На підставі визначених при проведенні аналізу недоліків обрати перспективні напрямки наукових досліджень;

б) розробити математичну модель для оптимізації послідовностей тест-векторів в процесі тестового комбінованого діагностування з пошуком несправностей статичного та динамічного типів;

в) розробити методики та алгоритми підготовки даних для оптимізації послідовностей тест-векторів з урахуванням особливостей прояву несправностей динамічного типу;

г) розробити методики та алгоритми оптимізації послідовностей тест-векторів в процесі тестового комбінованого діагностування з урахуванням перевіряючої здатності перехідних процесів, що виникають під час зміни блоків тест-векторів, які подаються на об'єкт діагностування. Основний критерій оптимізації - досягнення необхідної глибини діагностування, додатковий - зменшення собівартості процесу діагностування;

д) розробити та впровадити у виробництво спосіб апаратної реалізації умовних алгоритмів діагностування та технічні засоби тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв, які дозволять ефективно використовувати переваги послідовностей тест-векторів, що отримані в результаті проведення оптимізації на підставі запропонованих алгоритмів та методик;

є) випробувати ефективність запропонованих алгоритмів та методик оптимізації послідовностей тест-векторів.

Методи дослідження базуються на основних положеннях технічної діагностики, теорії тестового комбінованого діагностування, теорії графів, теорії цифрових автоматів, теорії ймовірностей, теорії множин.

Наукова новизна роботи полягає в розробці методів оптимізації послідовностей тест-векторів, призначених для реалізації умовних алгоритмів тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв з урахуванням особливостей прояву несправностей динамічного типу.

На захист виносяться наступні нові наукові результати:

Математична модель для оптимізації послідовностей тест-векторів в процесі тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв.

Результат полягає в побудові математичної моделі, яка дозволяє систематизувати вихідні дані та здійснити наочний опис поведінки об'єкта діагностування під час проведення тестових випробувань в динамічних режимах роботи.

Методики та алгоритми підготовки вихідних даних для оптимізації послідовностей тест-векторів.

Результат полягає в розробці методик визначення можливості побудови послідовностей тест-векторів, які дозволять провести тестування об'єкта діагностування до глибини, що вимагається, а також в розробці методик та алгоритмів підготовки вихідних даних для оптимізації послідовностей тест-векторів з урахуванням особливостей прояву несправностей динамічного типу.

Методики та алгоритми оптимізації послідовностей тест-векторів в процесі тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв.

Результат полягає в розробці методик та алгоритмів оптимізації послідовностей тест-векторів з урахуванням перевіряючої здатності перехідних процесів, що виникають внаслідок прояву впливу несправностей динамічного типу під час зміни блоків тест-векторів, які подаються послідовно на об'єкт діагностування.

Спосіб апаратної реалізації умовних алгоритмів діагностування цифрових пристроїв в динамічних режимах.

Результат полягає в розробці способу, який дозволив здійснювати на апаратному рівні реалізацію умовних алгоритмів тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв з аналізом відповідних реакцій та визначенням наступних тест-векторів для подання на об'єкт діагностування в динамічних режимах роботи. Це надало можливість максимальним чином використовувати переваги послідовностей тест-векторів, отриманих внаслідок проведення оптимізації. Результат реалізовано у вигляді структурних і функціональних рішень автоматизованої системи тестового контролю та діагностування цифрових мікропроцесорних блоків.

Достовірність результатів перевірялася за допомогою комп'ютерного моделювання та експериментальних випробувань.

Практична цінність та результати впровадження. Дослідження виконувалися з урахуванням наступної практичної реалізації. Результати досліджень складають основу об'єктно-орієнтованих засобів програмної підтримки тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв. Метод апаратної реалізації умовних алгоритмів діагностування цифрових пристроїв в динамічних режимах визначає структуру та принципи функціонування автоматизованої системи тестового контролю та діагностування цифрових мікропроцесорних блоків, яка використовується для технічної підтримки процесу тестового комбінованого діагностування. Розроблені засоби надають можливість забезпечити підвищення ефективності та достовірності процесу тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв з пошуком несправностей статичного та динамічного типів.

Результати дисертації впроваджені в держбюджетній темі НДР №6Б-96 Теорія тестового комбінованого діагностування структур з компонентами підвищеного ступеня інтеграції (1996-1998рр.), а також в учбовому процесі кафедри комп'ютерних систем Технологічного університету Поділля.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідались та репрезентувались на ІІІ-й, IV-й та V-й науково-технічних конференціях Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах та конверсії виробництва (м. Хмельницький, 1995р., 1997-1998рр.) ; науково-технічній конференції Технологічний університет в системі реформування освітньої та наукової діяльності Подільського регіону (м. Хмельницький, 1995р.) ; наукових конференціях молодих вчених та студентів (м. Київ, 1996-1998рр.) ; IV-й міжнародній науково-технічній конференції Контроль і управління в технічних системах (м. Вінниця, 1997р.) ; науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу Технологічного університету Поділля (м. Хмельницький, 1995-1998рр.).

Публікації. За матеріалами дисертації опублікована 21 робота, в тому числі 9 статей,, 11 тез доповідей, отримано 1 позитивне рішення по заявці на винахід.

Стуктура та об'єм роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох глав, висновку, списку літератури з 164 найменувань та чотирьох додатків. Основна частина викладена на 150 сторінках друкованого тексту. Робота включає 20 ілюстрацій та 19 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ до дисертації містить обгрунтування актуальності теми, окреслення об'єкта та предмету дослідження, опис основних наукових результатів, їх новизни, достовірності та практичної цінності, а також відомості про впровадження, апробацію та структуру роботи.

Перший розділ присвячений огляду стану питання та формулюванню задач наукового дослідження. Розглянуті особливості сучасних цифрових мікропроцесорних пристроїв як об'єктів діагностування, проаналізовані переваги та недоліки послідовностей тест-векторів, що використовуються для реалізації алгоритмів діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв, а також методів їх оптимізації, розглянуті характерні риси прояву несправностей статичного та динамічного типів.

Як показав аналіз, сучасні цифрові мікропроцесорні пристрої характеризуються значним ускладненням внутрішньої структури та підвищенням робочої частоти. Це призводить до збільшення питомої ваги несправностей динамічного типу та ускладнення процесу побудови послідовностей тест-векторів, що використовуються при вирішенні задач контролю та діагностування таких пристроїв.

Аналіз переваг та недоліків послідовностей тест-векторів, використовуваних на сьогоднішній день, дозволив дійти висновку, що найбільш ефективними при тестуванні сучасних цифрових мікропроцесорних пристроїв є послідовності тест-векторів для тестового комбінованого діагностування, які реалізують умовні алгоритми з умовною зупинкою в динамічних режимах перевірки об'єкта діагностування. Такі послідовності тест-векторів передбачають можливість гнучкого корегування в процесі діагностування на підставі аналізу отриманих від об'єкта відповідних реакцій.

Недоліком умовних алгоритмів діагностування є орієнтованість на ідентифікацію несправностей статичного типу, що в значнiй мiрi знижує достовірність процесу дiагностування під час пошуку несправностей динамічного типу. Крім того, технічні засоби, які використовуються для реалізації умовних алгоритмів діагностування, передбачають програмне виконання аналізу отриманих відповідних реакцій та визначення наступних тест-векторів для подання на об'єкт діагностування, що визначає значну тривалість процесу тестування та знижує його ефективнiсть.

Дослідження методів оптимізації послідовностей тест-векторів привело до висновку, що існуючі методи спрямовані на оптимізацію послідовностей, які призначаються для тестування об'єкта діагностування в статичних режимах роботи і не враховують особливостей прояву несправностей динамічного типу.

Серед особливостей прояву несправностей динамічного типу слід відзначити те, що вони визначаються не потенційними значеннями сигналів, які подаються на входи об'єкта діагностування під час тестових випробувань, а перехідними процесами, які виникають при зміні вказаних значень. Це пояснює можливість прояву впливу несправностей динамічного типу не лише при перевірці об'єкта діагностування за допомогою окремих блоків тест-векторів, але й під час зміни одного блока тест-векторів іншим.

Зазначений чинник не враховується на сьогоднішній день при побудові та оптимізації послідовностей тест-векторів, що призводить до зниження достовірності процесу діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв.

Другий розділ присвячений розробці математичної моделі, а також методик та алгоритмів підготовки вихідних даних і оптимізації послідовностей тест-векторів.

При розробці математичної моделі була визначена необхідність наявності засобів для опису та аналізу наступних множин:

M_{кт -} множина контрольних точок об'єкта діагностування;

L - множина станів об'єкта діагностування;

Т - множина блоків тест-векторів, розроблених для ідентифікації станів об'єкта діагностування.

Кожен блок тест-векторів t_iT, в свою чергу, складається з множини тест-векторів Тⁱ, яка характеризується певною кількістю тест-векторів та визначеним порядком їх слідування.

Зважаючи, що вплив несправностей динамічного типу може виявлятися під час зміни одного блока тест-векторів іншим, в роботі запропоновано враховувати перевіряючі здатності сукупностей блоків тест-векторів. Зазначені перевіряючі здатності визначаються шляхом аналізу можливості прояву несправностей динамічного типу для різноманітних попарних об'єднань блоків тест-векторів t_i-t_j (t_iT та t_jT) при умові їх послідовного подання на об'єкт діагностування.

З метою усунення неоднозначності були сформульовані визначення здатності блоків тест-векторів та сукупностей блоків тест-векторів розділяти стани об'єкта діагностування.

Визначення 1. Під здатністю блока тест-векторів t_iT розділяти стани об'єкта діагностування y_lL та y_kL будемо розуміти його здатність розділяти множину L на підмножини L (t_i) L та L (t_i) L, якщо виконуються умови y_lL (t_i) та y_kL (t_i), або y_lL (t_i) та y_kL (t_i).

Визначення 2. Під здатністю сукупності блоків тест-векторів t_i-t_j (t_iT та t_jT) розділяти стани об'єкта діагностування y_lL та y_kL будемо розуміти її здатність розділяти множину L на підмножини L (t_i) L та L (t_i) L, якщо виконуються умови y_lL (t_i) та y_kL (t_i), або y_lL (t_i) та y_kL (t_i).

Для опису процесу діагностування та оптимізації послідовностей тест-векторів в запропоновану математичну модель введені булеві змінні ознак, перерахованих нижче, та сформульовано правила їх визначення:

- ознака визначеності рівня сигналу для контрольної точки k_mM_кт під час подання тест-вектора при умові t_iT:

=1, якщо значення рівня сигналу визначене;

=0, якщо значення рівня сигналу може бути довільним;

- ознака рівня сигналу для контрольної точки k_mM_кт під час подання тест-вектора при умові t_iT:

=1, якщо сигнал визначається високим рівнем;

=0, якщо сигнал визначається високим рівнем або якщо=0;

- ознака визначеності характеру контрольної точки k_mM_кт під час подання тест-вектора при умові t_iT:

=1, якщо контрольна точка використовується як вхід або як вихід об'єкта діагностування;

=0, якщо контрольна точка може використовуватися як вхід або вихід об'єкта діагностування без зміни глибини діагностування;

- ознака направлення передавання даних для контрольної точки k_mM_кт під час подання тест-вектора при умові t_iT:

=1, якщо контрольна точка використовується як вхід об'єкта діагностування;

=0, якщо контрольна точка використовується як вихід об'єкта діагностування або якщо;

- ознака здатності блока тест-векторів t_iT розділяти стани об'єкта діагностування у_mL та у^NL (у^NL - справний стан об'єкта діагностування):

=1, якщо блок тест-векторів має здатність розділяти зазначені стани об'єкта діагностування;

=0, якщо блок тест-векторів не має здатності розділяти зазначені стани об'єкта діагностування;

- ознака здатності сукупності блоків тест-векторів t_i-t_j, t_iT та t_jT, розділяти стани об'єкта діагностування у_mL та у^NL:

=1, якщо сукупність блоків тест-векторів має здатність розділяти зазначені стани об'єкта діагностування;

=0, якщо сукупність блоків тест-векторів не має здатності розділяти зазначені стани об'єкта діагностування.

З метою проведення попередньої оцінки можливості вирішення поставленої задачі з бажаною точністю сформульовані та доведені умови, виконання яких необхідне для досягнення потрібної глибини діагностування.

При контролі за принципом “справний-несправний” такою умовою є:

Для можливості виконання діагностування з повною ідентифікацією станів об'єкта діагностування повинна виконуватись умова:

Невиконання умов (1) та (2) при вирішенні відповідних задач свідчить про наявність у множині L станів об'єкта діагностування y_mL та y_lL (ml), розрізнити які на підставі вихідних даних неможливо. Визначити такі стани можна за умови:

В роботі визначено засоби, які дозволяють досягнути потрібної глибини діагностування при невиконанні умови (1) або (2), найефективнішим серед яких є доповнення множини блоків тест-векторів елементами, що нададуть можливість розрізнити стани об'єкта, визначені за умови (3).

З метою порівняння ефективності подання блоків тест-векторів та їх сукупностей на об'єкт діагностування виведені формули розрахунку функції переваги Ф (t_i) та Ф (t_i-t_j) відповідно як основного критерію оптимізації, що враховує всі інші критерії у їх взаємозв'язку.

Для блока тест-векторів, який розпочинає послідовність тест-векторів:

,

де Р (y_к) - статистична ймовірність знаходження об'єкта діагностування в стані y_кL (може бути визначена за статистичними даними, що накопичені при проведенні попередніх випробувань або визначені під час випробувань аналогів об'єкта діагностування) ; С (t_i) - вартість подання блока тест-векторів t_iT на об'єкт діагностування.

Для блока тест-векторів, який продовжує послідовність тест-векторів:

.

Для сукупності блоків тест-векторів:

,

де С (t_j) -вартість подання блока тест-векторів t_jT на об'єкт діагностування.

Вартість подання послідовності тест-векторів та її елементів може визначатися кількістю тест-векторів, що їх складають, необхідними на подання витратами часу або іншими показниками.

В багатьох випадках вихідні дані, надані для побудови та оптимізації послідовностей тест-векторів, бувають надлишковими і їх обсяги можуть бути попередньо скорочені, що надасть можливість спростити процес розробки та оптимізації послідовностей тест-векторів. Дослідження вихідних даних дозволило сформулювати умови для визначення серед елементів множини Т ідентичних блоків тест-векторів, а також блоків тест-векторів, які можуть бути вилучені з множини Т на підставі аналізу перевіряючої здібності. Крім того, була сформульована умова можливості суміщення блоків тест-векторів для одночасного подання на об'єкт діагностування, що стає можливим при використанні методу тестового комбінованого діагностування. На підставі перерахованих умов розроблено узагальнений алгоритм підготовки вихідних даних для оптимізації послідовностей тест-векторів, наведений на рис. 1.

Згідно з узагальненим алгоритмом підготовки вихідних даних були розроблені часткові алгоритми, наведені в дисертаційній роботі, для реалізації окремих його етапів.

Третій розділ присвячений розробці алгоритмів та методик оптимізації послідовностей тест-векторів в процесі тестового комбінованого діагностування мікропроцесорних пристроїв з урахуванням особливостей прояву несправностей динамічного типу.

Для вирішення задач, метою яких є отримання оптимального варіанта послідовності тест-векторів при умові недостатньої достовірності статистичних даних про ймовірність знаходження об'єкта діагностування в різних станах, запропоновано використовувати алгоритми, що базуються на методах з побудовою повного дерева рішень. Виконання таких методів складається з двох етапів. На першому етапі будується повне дерево рішень, а на другому визначається рішення, яке задовольняє вимогам задачі. Це дозволяє знайти нове рішення при зміні статистичних даних без повторної побудови повного дерева рішень.

Для побудови повного дерева рішень був розроблений алгоритм, за яким виконується наступна послідовність дій:

як кореневі вершини в дерево рішень включаються блоки тест-векторів, які мають властивість розподіляти на дві непусті підмножини вихідну множину можливих станів об'єкта діагностування самостійно або в сукупності з іншими блоками тест-векторів;

отримані підмножини аналізуються на наявність підмножини, що складається більш, ніж з одного елемента;

якщо підмножини з зазначеними властивостями немає, то процес побудови повного дерева рішень завершується;

в продовження дерева рішень включаються блоки тест-векторів, які мають властивість розподіляти знайдену підмножину на дві непусті підмножини або розпочинати сукупність із зазначеними властивостями з іншими блоками тест-векторів;

виконується повернення до аналізу наявності підмножини, що складається більш, ніж з одного елемента.

Для порівняння ефективності послідовностей тест-векторів та їх фрагментів виведена формула розрахунку значення функції переваги послідовності тест-векторів Ф (L) відносно множини станів об'єкта L:

,

де T (y_i) - множина блоків тест-векторів, що складають послідовність, яку необхідно подати на об'єкт діагностування для ідентифікації стану y_i.

Умовою для визначення найбільш ефективного варианта послідовності тест-векторів є максимальне значення функції переваги Ф (L).

Для визначення оптимального варіанта послідовності тест-векторів на підставі повного дерева рішень розроблено алгоритм, який циклічно виконує наступну послідовність дій:

починаючи від найменших фрагментів і послідовно переходячи до повних послідовностей тест-векторів можливих станів, аналізується наявність в дереві рішень дублюючих фрагментів;

якщо дублюючих фрагментів немає, процес скорочення повного дерева рішень завершується;

за формулою (7) виконується розрахунок значення функції переваги для знайдених дублюючих варіантів;

з дерева рішень вилучається варіант, якому відповідає менше значення функції переваги.

Для вирішення задач, метою яких є отримання оптимального варіанта послідовності тест-векторів при умові наявності достовірних статистичних даних про ймовірність знаходження об'єкта діагностування в різних станах, запропоновано алгоритм, що базується на використанні методу гілок та меж. Запропонований алгоритм виконує наступну послідовність дій:

будується один варіант послідовності тест-векторів;

починаючи з кінцевих вершин, виконується аналіз можливості розподілу множини можливих станів об'єкта діагностування на підмножини, що складаються з одного елемента, в інший спосіб;

якщо аналіз вказує на відсутність можливості дублювання, процес формування послідовності тест-векторів завершується;

за формулою (7) виконується розрахунок значення межі функції переваги для вихідного варіанта фрагмента послідовності тест-векторів;

за формулою (7) виконується розрахунок значення функції переваги для знайденого іншого варіанта побудови фрагмента з аналогічними перевіряючими здатностями;

якщо значення межі функції переваги менше, ніж розраховане для нового варіанта, вихідний варіант фрагмента послідовності тест-векторів замінюється на новий.

Враховуючи, що методи побудови оптимальних послідовностей тест-векторів є різновидами методів перебору, які відзначаються великою трудомісткістю, в роботі запропоновано спрощений алгоритм побудови оптимізованих послідовностей тест-векторів, наведений на рис. 2.

Четвертий розділ присвячений розробці технічних засобів для реалізації умовних алгоритмів тестового комбінованого діагностування на апаратному рівні та апробації запропонованих алгоритмів оптимізації послідовностей тест-векторів за допомогою комп'ютерного моделювання і практичних випробувань.

Структурна схема розробленої для реалізації умовних алгоритмів тестового комбінованого діагностування системи наведена на рис. 3.

Можливість виконання умовних алгоритмів діагностування на апаратному рівні досягається за рахунок введення блока керування реалізацією умовних алгоритмів діагностування до складу системи. В процесі діагностування отримані відповідні реакції порівнюються у вузлі порівняння відповідних реакцій з еталонними значеннями, які зберігаються у вузлі пам'яті еталонів відповідних реакцій. При збіганні значень, що порівнюються, відбувається збільшення адреси у вузлі формування адреси на одиницю, що забезпечує послідовне подання тест-векторів. При розбіжності вказаних значень виконується умовний перехід до подання на об'єкт діагностування тест-вектора, що знаходиться у блоці пам'яті тестових впливів та відповідних реакцій за адресою, яка зберігається у вузлі пам'яті адрес переходів. Виконання зазначених операцій на протязі одного такту синхронізуючої частоти надає змогу виконувати умовні алгоритми діагностування на максимальних робочих частотах об'єкта діагностування.

Діагностування партії мікропроцесорних пристроїв в кількості 1000 одиниць з використанням послідовностей тест-векторів, оптимізованих за відомим методом побудови оптимізованих послідовностей тест-векторів та за запропонованим спрощеним алгоритмом побудови оптимізованих послідовностей тест-векторів, показало, що час тестування скоротився на 27%. Графічну залежність кількості об'єктів діагностування N, стан яких ідентифіковано, від витрат на процес діагностування С (визначається кількістю поданих тест-векторів) в обох випадках наведено на рис. 4.

Висновок містить формулювання, зміст, наукову новизну, достовірність та практичну цінність результатів.

Додатки містять дані, які використовувались під час комп'ютерного моделювання та практичних випробувань розроблених алгоритмів оптимізації послідовностей тест-векторів, а також документи про впровадження результатів роботи.

ВИСНОВКИ

В ході виконання досліджень був розроблений комплекс заходів, спрямованих на підвищення ефективності та достовірності тестового комбінованого діагностування мікропроцесорних пристроїв через розробку методик та алгоритмів оптимізації послідовностей тест-векторів з урахуванням особливостей прояву несправностей динамічного типу, а також через розробку способу та технічних засобів, які надали змогу виконувати реалізацію умовних алгоритмів діагностування на апаратному рівні. При цьому отримані наступні результати:

Розроблена математична модель для оптимізації послідовностей тест-векторів в процесі тестового комбінованого діагностування мікропроцесорних пристроїв. Результат надає можливість систематизувати вихідні дані та здійснити наочний опис поведінки об'єкта діагностування під час проведення тестових випробувань в динамічних режимах роботи.

Розроблені методики та алгоритми підготовки вихідних даних для оптимізації послідовностей тест-векторів. Результат надає можливість провести доповнення відсутніх та скорочення надлишкових даних до проведення оптимізації послідовностей тест-векторів, враховуючи особливості прояву несправностей динамічного типу.

Розроблені методики та алгоритми оптимізації послідовностей тест-векторів. Результат дозволяє підвищити ефективність та достовірність процесу тестового комбінованого діагностування шляхом формування оптимальних та оптимізованих послідовностей тест-векторів з урахуванням перевіряючої здатності перехідних процесів, що виникають внаслідок прояву впливу несправностей динамічного типу під час зміни блоків тест-векторів, які подаються послідовно на об'єкт діагностування.

Розроблений спосіб апаратної реалізації умовних алгоритмів діагностування цифрових пристроїв в динамічних режимах. Результат надає можливість максимальним чином використовувати переваги послідовностей тест-векторів, отриманих внаслідок проведення оптимізації, шляхом виконання реалізації умовних алгоритмів тестового комбінованого діагностування на апаратному рівні, що дозволяє значно скоротити тривалість процесу діагностування та підвищити його ефективність.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

Глущак С. В., Чешун В. М., Чорненький В. І. Метод їдентифікації динамічних несправностей класу перешкод у взаємодіючих лініях зв'язку // Вісник Технологічного університету Поділля. - 1997. -№1. -С. 70-75.

Чешун В. М. Реалізація умовних алгоритмів комбінованого діагностування апаратними засобами //Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 1997. - №1. -С. 133-135

Чешун В. М., Глущак С. В., Чорненький В. І. Оптимізація алгоритмів комбінованого діагностування методом гілок та меж //Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 1997. - №1. -С. 136-139.

Чешун В. М. Побудова повного поліхотономічного дерева рішень при оптимізації алгоритмів комбінованого діагностування // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 1997. - №2. -С. 145-146.

Чешун В. М., Глущак С. В., Чорненький В. І., Нич А. А. Розробка математичної моделі оптимізації алгоритмів комбінованого діагностування //Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 1997. - №2. -С. 161-162.

Чешун В. М. Оптимізація алгоритмів комбінованого діагностування з використанням поліхотономічного дерева рішень // Вісник Технологічного університету Поділля. - 1998. -№1-С. 156-160.

Локазюк В. М., Чешун В. М., Глущак С. В., Чорненький В. І. Система комбінованого діагностування “Текод - 2М” //Збірник наукових праць за матеріалами наукової конференції молодих вчених і студентів. - Київ: ДАЛПУ. -1998. -C. 17-18.

Чорненький В. І., Чешун В. М., Кльоц Ю. П. Блок керування поданням тест-векторів з урахуванням оперативного стану об'єкта діагностування //Збірник наукових праць за матеріалами наукової конференції молодих вчених і студентів. - Київ: ДАЛПУ, 1998. -C. 19-21.

Чорненький В. І., Чешун В. М., Нич А. А. Використання нейронних мереж при комбінованому діагностуванні цифрових структур //Збірник наукових праць за матеріалами наукової конференції молодих вчених і студентів. - Київ: ДАЛПУ, 1998. -C. 22-24.

Позитивне рішення по заявці на винахід N96083190. Автоматизована система контролю та діагностування цифрових мікропроцесорних блоків / В. М. Локазюк, Ю. В. Хмельницький, О. В. Огнєвий, В. М. Чешун, С. В. Глущак (Україна). - Заявл. 08. 08. 96; Дата прийняття рішення 04. 11. 97.

Чешун В. Н. Оптимизация алгоритмов работы систем комбинированного диагностирования цифровых структур //Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах і конверсії виробництва. Збірник матеріалів конференції. - Хмельницький: ТУП, 1995. - С. 177.

Чешун В. Н., Толстюк В. И. Алгоритм совмещения тест-векторов с неопределенными значениями отдельных разрядов //Актуальні проблеми техніки та суспільства: Збірник статей викладачів та наукових співробітників Технологічного університету Поділля. - Вип. 2. - Хмельницький: ТУП, 1996. - С. 185-194.

Глущак С. В., Чешун В. М. Структурний метод ідентифікації динамічних несправностей обчислювальних пристроїв //Контроль і управління в технічних системах. Книга за матеріалами четвертої міжнародної науково-технічної конференції. - Том 2. - Вінниця: ВДТУ, 1997- С. 174-176.

Особистий внесок. Всі основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно. В роботах, написаних у співавторстві, автору належать: методики пошуку несправностей [1], математичні моделі та алгоритми [6, 7, 11, 12, 13], структурні та функціональні рішення технічних засобів для діагностування мікропроцесорних пристроїв та систем [2, 8, 9, 10, 14].

АНОТАЦІЯ

Чешун В. М. Оптимізація послідовностей тест-векторів в процесі тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв. -Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 13. 05 - Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування. - Науково-виробнича корпорація “Київський інститут автоматики”, Київ, 1999.

Дисертацію присвячено питанням підвищення ефективності та достовірності тестового комбінованого діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв з пошуком несправностей статичного та динамічного типів шляхом розробки методик та алгоритмів оптимізації послідовностей тест-векторів, призначених для реалізації умовних алгоритмів діагностування на апаратному рівні. Розроблено математичну модель для оптимізації послідовностей тест-векторів, методики та алгоритми підготовки вихідних даних, а також методики та алгоритми оптимізації послідовностей тест-векторів в процесі тестового комбінованого діагностуванні цифрових мікропроцесорних пристроїв з урахуванням особливостей прояву несправностей динамічного типу. Розроблено спосіб реалізації умовних алгоритмів діагностування цифрових мікропроцесорних пристроїв на апаратному рівні. Наведені результати використання розроблених алгоритмів та технічних засобів.

Ключові слова: послідовності тест-векторів, оптимізація, тестове комбіноване діагностування, цифрові мікропроцесорні пристрої, несправності динамічного типу, умовні алгоритми діагностування.

АННОТАЦИЯ

Чешун В. Н. Оптимизация последовательностей тест-векторов в процессе тестового комбинированного диагностирования цифровых микропроцессорных устройств. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05. 13. 05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления. - Научно-производственная корпорация “Киевский институт автоматики”, Киев, 1999.

Диссертация посвящена вопросам повышения эффективности и достоверности тестового комбинированного диагностирования цифровых микропроцессорных устройств посредством разработки методик и алгоритмов оптимизации последовательностей тест-векторов, предназначенных для реализации условных алгоритмов диагностирования на аппаратном уровне.

Исследование современных цифровых микропроцессорных устройств как объекта диагностирования показало, что они характеризуются повышением сложности структуры и увеличением рабочих частот, приводящими к возрастанию удельного веса неисправностей динамического типа. Анализ применяемых на сегодняшний день алгоритмов диагностирования показал, что отличающиеся наибольшей эффективностью условные алгоритмы не обеспечивают необходимой производительности и достоверности процесса диагностирования цифровых микропроцессорных устройств при поиске неисправностей динамического типа. Это объясняется отсутствием эффективных методов оптимизации последовательностей тест-векторов, предназначенных для реализации условных алгоритмов диагностирования, с учетом особенностей проявления в процессе диагностирования неисправностей динамического типа.

Научная новизна работы заключается в разработке методов оптимизации последовательностей тест-векторов, предназначенных для реализации условных алгоритмов диагностирования на аппаратном уровне в динамических режимах работы и учитывающих возможность возникновения переходных процессов, которые обуславливаются проявлением неисправностей динамического типа в момент смены подаваемых на объект диагностирования блоков тест-векторов.

В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:

математическая модель для оптимизации последовательностей тест-векторов в процессе тестового комбинированного диагностирования цифровых микропроцессорных устройств. Результат состоит в разработке математической модели, позволяющей осуществить наглядное отображение поведения объекта диагностирования при проведении тестовых испытаний в динамических режимах работы;

алгоритмы и методики подготовки исходных данных для оптимизации последовательностей тест-векторов. Результат состоит в разработке методик определения возможности построения последовательностей тест-векторов, позволяющих провести тестирование объекта диагностирования до требуемой глубины, а также алгоритмов и методик подготовки исходных данных для оптимизации последовательностей тест-векторов с учетом особенностей проявления неисправностей динамического типа;

алгоритмы и методики оптимизации последовательностей тест-векторов в процессе тестового комбинированного диагностирования цифровых микропроцессорных устройств. Результат состоит в разработке алгоритмов и методик оптимизации последовательностей тест-векторов, учитывающих проверяющую способность переходных процессов, которые возникают как результат проявления неисправностей динамического типа в момент

смены блоков тест-векторов, подаваемых на объект диагностирования на высоких частотах;

способ аппаратной реализации условных алгоритмов диагностирования цифровых устройств в динамических режимах. Результат состоит в разработке способа, который позволил осуществлять на аппаратном уровне реализацию условных алгоритмов диагностирования цифровых микропроцессорных устройств с анализом ответных реакций и определением последующих тест-векторов для подачи на объект диагностирования в динамических режимах работы, что дало возможность максимальным образом использовать преимущества последовательностей тест-векторов, полученных в ходе проведения оптимизации. Результат реализован в виде структурных и функциональных решений автоматизированной системы тестового контроля и диагностирования цифровых микропроцессорных блоков.

Ключевые слова: последовательности тест-векторов, оптимизация, тестовое комбинированное диагностирование, цифровые микропроцессорные устройства, неисправности динамического типа, условные алгоритмы диагностирования.

SUMMARY

Cheshun V. N. Optimization of sequences the test - vector during the testing combined diagnosing of digital microprocessor devices. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of technik science by speciality 05. 13. 05 - Elements both devices of computer facilities and control systems. - Research-and-production corporation « The Kiev institute of automatics «, Kiev, 1999.

The thesis is devoted to questions of rise of efficiency and reliability of test combined diagnosing of digital microprocessor devices with search of faults of static and dynamic types by means of development of techniques and algorithms of optimization of sequences the test-vector intended for implementation of conditional algorithms of diagnosing at a hardware level. The mathematical model for optimization of sequences the test-vector, techniques and algorithms of preparation of input datas, and also technique and algorithms of optimization of sequences the test-vector is developed during combined diagnosing of digital microprocessor devices in view of features of display of faults of a dynamic type. The method of implementation of conditional algorithms of diagnosing of digital microprocessor devices at a hardware level is developed. The results of use of the developed algorithms and technical tools are given.

Key words: sequences the test-vector, optimization, test combined diagnosing, digital microprocessor devices, fault of a dynamic type, conditional algorithms of diagnosing.

Размещено на Allbest.ru

...