РОЗДІЛ 2
КОНЦЕПЦІЯ СЛОВНИКОВОГО ТА БЕЗСЛОВНИКОВОГО ПІДХОДІВ ТЕСТУВАННЯ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ.
МОДЕЛЮВАННЯ НЕСПРАВНОСТЕЙ ЦИФРОВИХ СИСТЕМ
2.1. Концепція словникового підходу тестування цифрових пристроїв та систем
Відшукування несправностей ЦС ґрунтується в основному на базі двох підходів - словникового та безсловникового [80, 87 - 92].
Словниковий підхід здійснюється в три етапи [87, 93 - 95]:
1) моделювання несправності (наприклад, несправність вентиля ?1 чи ?0);
2) визначення вхідного вектора, котрий дав би можливість проявитися цій несправності на виході несправного елемента;
3) трансляція несправності, що проявилась на виході елемента, на вихід схеми. Для цього необхідно створити відповідні умови усунення впливу інших елементів схеми для прояву несправності елемента на виході схеми. Такі умови задаються відповідним вхідним тест-вектором.
Ідентифікація несправності пристрою здійснюється за алгоритмом, показаним на рис. 2.1.
Таким чином, загальний (об'єднаний) вхідний тест-вектор складатиметься з двох частин - перша (одна) частина моделює (задає) несправність елемента, друга (інша) задає тест для трансляції цієї змодельованої несправності на вихід схеми.
Після реєстрації сигналу на виході схеми, який має відповідати змодельованій несправності, його значення порівнюється з тим значенням у словнику несправностей, що відповідає цій несправності, і у разі рівності значень (а це має бути або "1", або "0") констатують, що така несправність наявна.
Зазначений підхід може мати різні модифікації, наприклад, за перебором відповідних тестів і порівнянні реакцій на них із словниковими тест-векторами можна визначитись з типом та місцем прояву несправності.
Рис. 2. 1. Алгоритм ідентифікації несправностей за словниковим підходом
Виходячи з суті методу, для ідентифікації несправностей - констатації їх наявності, розпізнавання типу несправності і виявлення місця її прояву, необхідні описи цих несправностей у вигляді тест-векторів, які моделюють ці несправності та генерують умови для їх трансляції на виходи структури для їх реєстрації. Ці описи і складають словник (словники) несправностей. Тому зазначений підхід до ідентифікації несправностей називають словником, а відповідні прийоми і методики - словниковим методом пошуку несправностей цифрових структур [80]
Визначення 2.1. Під словниковим підходом до тестування цифрових систем будемо розуміти такий підхід, при якому у тесті містяться описи тест-векторів, котрі відповідають стимульованим сигналам, що моделюють несправності ОД і транслюють їх на виходи схеми.
Теоретично у словнику мають бути описи (тест-векторні) всіх можливих несправностей, що відповідають всім можливим несправним станам ОД.
Розглядатимемо ЦС, які виступають в ролі об'єктів діагнозу ОД. ЦС складаються із більш простих частин (блоків, плат, модулів, ІС, компонентів, елементів тощо). Прикладом ЦС можуть слугувати прилади промислової автоматики, цифрове телекомунікаційне обладнання, материнські плати комп'ютерів і таке інше. Графічно, як це прийнято, ЦС будемо зображати у вигляді логічних, структурних або функційних схем (рис.2.2).
Рис. 2.2. Графічне зображення ЦС
ЦС ділять на два класи: комбінаційні та схеми з пам'яттю. Схема називається комбінаційною, якщо її вихідні сигнали залежать тільки від вхідних наборів, і цю залежність можна представити залежністю [96]:
, (2.1)
де - двійковий сигнал на -му виході ЦП, - кількість виходів, а - розрядність вхідних слів (наборів).
Для схем з пам'яттю функційна залежність [96]:
(2.2)
або
(2.3)
Система рівнянь (2) відповідає автоматній моделі Мілі, а система рівнянь (2.3) - Мура [96]. Узагальнена функційна схема автомату з пам'яттю представлена на рис.2.3.
Рис.2.3. Узагальнена функційна схема автомату з пам'яттю
В залежності від реалізації пам'яті ЦС може бути синхронною або асинхронною (аперіодичною). В синхронних схемах переходи автомата з стану в інший стан відбуваються в заздалегідь визначені моменти часу, які задаються спеціальними тактовими імпульсами, в асинхронних - по закінченні перехідних процесів в електронних компонентах. З точки зору відшуковування несправностей асинхронні схеми є суттєво складнішими, особливо по відношенню до динамічних несправностей.
2.2. Загальні підходи та концепція безсловникового тестування цифрових систем
Сучасні цифрові (мікропроцесорні) системи можуть знову ж таки теоретично мати мільйони і десятки мільйонів несправностей, тобто несправних станів. Справний же стан має бути один. Тому постає питання - чи не краще мати опис (тест-вектор) одного справного стану при виконанні заданих функцій, тобто правильних контрольованих сигналів (відповідних реакцій) на стимульовані сигнали - сигнали, які подають на вхід об'єкта з метою отримання інформації про його технічний стан (тестові впливи) [ДСТУ 2389]. У такому разі має зберігатися один опис для цифрової системи з "жорсткою" логікою чи кількість описів, що відповідає кількості виконуваних функцій програмно-керованою системою.
Головна суть зазначеного підходу полягає у тому, що відпадає необхідність у складанні тест-векторів, котрі моделюють несправності, і тест-векторів, що задають трансляцію несправностей на вихід схеми. А тому і відпадає необхідність у словниках несправностей. Такий метод виявлення несправностей цифрових пристроїв за описом справних станів, які заздалегідь відомі, у кожному мінімальному проміжку часу (такті) не передбачає наявності словників описів несправностей.
Ідентифікація несправності системи здійснюється за алгоритмом [93, 94, 97], показаним на рис. 2.4.
Рис. 2.4. Алгоритм ідентифікації несправностей цифрової системи
за безсловниковим підходом
Визначення 2.2. Під безсловниковим підх