Московский государственный университет путей сообщения
Опубликован: 06.09.2012 | Доступ: свободный | Студентов: 953 / 56 | Оценка: 5.00 / 5.00 | Длительность: 35:22:00
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 23:

Структурное построение тестов для устройств с памятью

< Лекция 22 || Лекция 23: 123 || Лекция 24 >
Аннотация: В лекции рассматривается задача построения проверяющих тестов для цифровых устройств с памятью на структурном уровне, то есть для последовательностных логических схем. Рассматриваются основы структурного подхода к решению задачи на основе применения преобразования последовательностной логической схемы к модели итеративной комбинационной схемы.

Наиболее распространённым на практике подходом к построению тестов для последовательностных схем является преобразование их в итеративные комбинационные схемы (ИКС), элементом которых является так называемый комбинационный эквивалент (КЭ), и обобщение для них рассмотренных в "Синтез тестов для комбинационных схем" - "Построение тестов с использованием алфавитов большой значности" методов для комбинационных схем.

23.1 Итеративные комбинационные схемы

Преобразование последовательностной логической схемы в комбинационный логический эквивалент

Рис. 23.1. Преобразование последовательностной логической схемы в комбинационный логический эквивалент

Согласно каноническому представлению последовательностное устройство можно представить в виде комбинационного блока и блока памяти, которые соединены линиями обратной связи Y=(y_1,y_2,\ldots,y_n) (рис. 23.1- а, "Модели цифровых устройств" ). Комбинационный эквивалент получается из исходного устройства с памятью путём условного обрыва обратных связей. При этом вектор обратных связей Y=(y_1,y_2,\ldots,y_n) разбивается на вектор Y=(y_1,y_2,\ldots,y_n) так называемых псевдовходов и вектор псевдовыходов \tilde{Y}=(\tilde{y}_1,\tilde{y}_2,\ldots,\tilde{y}_n) (рис. 23.1 - б) [23.1-23.3].

Если рассматривается поведение последовательностной схемы в течение t тактов, то t комбинационных эквивалентов соединяются последовательно в итеративную комбинационную схему, как показано на рис. 23.2. Здесь произвольная jитерация I_j итеративной комбинационной схемы соответствует состоянию исходной последовательностной схемы на j-м такте времени. При этом компоненты векторов X_j, Z_j соответствуют линиям первичных входов и выходов соответственно, Y_j, \tilde{Y}_j - псевдовходам и псевдовыходам соответственно на j-м такте. Также очевидно, что Y_j, \tilde{Y}_j - это линии, определяющие состояние последовательностного ЦУ в начале и в конце j-го такта соответственно.

Структура комбинационной итеративной схемы из t КЭ

Рис. 23.2. Структура комбинационной итеративной схемы из t КЭ

Далее при генерации тестов можно применять один из методов, разработанных для комбинационных схем, с учётом специфики последовательностных. В качестве примера рассмотрим простейший триггер, представленный на рис. 23.3, и его комбинационный эквивалент на рис. 23.4.

Триггер

Рис. 23.3. Триггер
Комбинационный эквивалент триггера

Рис. 23.4. Комбинационный эквивалент триггера

Рассмотрим построение теста, который проверяет константную неисправность const1 - V\equiv 1 на нижнем плече триггера на основе методов с использованием шестизначного алфавита T_{6}, рассмотренных в "Многомерная активизация путей в шестизначном алфавите" , 19.. Процесс построения теста начинается с внесения значения V_{1}=D', соответствующего неисправности const 1, в итеративной схеме из одного комбинационного эквивалента, как это показано на рис. 23.5.

Построение тестовой последовательности - 1 КЭ

Рис. 23.5. Построение тестовой последовательности - 1 КЭ

Из примера видно, что в итеративной комбинационной схеме, как и ранее, надо выполнить распространение критического значения, в данном случае D', от места неисправности до внешних выходов схемы при условии неопределенности начального состояния ЦУ, т.е. неопределённых значениях на псевдовходах первого комбинационного эквивалента итеративной комбинационной схемы. Поскольку в процессе доопределения мы получаем для псевдовхода y_{1}=1 вместо неопределенного значения y=u, то это говорит о невозможности построения теста для итеративной схемы из одного эквивалента (единичной длины). Отметим, что мы строим тест, исходя из предположения, что начальное состояние ЦУ не известно.

 Построение тестовой последовательности - 2 КЭ

Рис. 23.6. Построение тестовой последовательности - 2 КЭ

Поэтому для нашего примера выполняем распространение критического значения D' на первичный выход z_2 для итеративной схемы, содержащей два комбинационных эквивалента (рис. 23.6). В результате этой процедуры и после доопределения значений прямого распространения получаем тестовую последовательность, состоящую из двух наборов:


x_{11}=0, x_{12}=u;\\
x_{21}=1, x_{22}=1

Таким образом, для итеративной комбинационной схемы мы строим не один проверяющий набор, а последовательность входных наборов - тест.

Очевидно, что каждый комбинационный эквивалент в итеративной комбинационной схеме соответствует своему такту или моменту времени. При этом распространение критического значения может произойти как в рамках одного КЭ (т.е. за один такт), так и нескольких КЭ (т.е. за несколько тактов).. Кроме этого, необходимо выполнить, также как и для комбинационных схем, подтверждение значений, полученных в процессе распространения критического значения на первичные выходы. При этом мы получаем значения внешних входов схемы, то есть тестовые наборы.

При внешней простоте и логичности такого подхода существуют принципиальные различия построения тестов для последовательностных и комбинационных ЦУ.

Отметим, что итеративная комбинационная схема в общем случае неадекватно отражает поведение асинхронных последовательностных схем. Строго говоря, эта модель соответствует синхронной последовательностной схеме с синхронизацией в точках обрыва обратных связей. Поэтому полученные при таком подходе результаты для асинхронных схем подлежат дальнейшей проверке, в первую очередь, на предмет отсутствия состязаний сигналов (например, методом Эйхельбергера, изложенным в "Анализ состязаний " ).

Кроме того, при разворачивании последовательностной схемы в итеративную комбинационную неисправности "размножаются". Так, в приведенном примере одиночная константная неисправность на нижнем плече триггера в итеративной комбинационной схеме соответствует двум константным неисправностям V_{1}\equiv 1 и V_{2}\equiv 1. Поэтому методы генерации тестов для последовательностных схем должны учитывать этот эффект.

При построении тестов производится активизация путей в многозначных алфавитах от неисправных линий до одного из выходов последней t-й копии итеративной комбинационной схемы. При этом число копий КЭ k определяется условием появления неопределённых значений на псевдовходах (t-k)-й копии.

При невозможности установить неопределенное значение на псевдовходах возникает проблема установки схемы в заданное начальное состояние. В общем случае надо использовать установочную последовательность, переводящую схему с памятью из неизвестного начального состояния в некоторое известное. Причём эта последовательность должна устанавливать в определённое состояние исправную и неисправную схему.

< Лекция 22 || Лекция 23: 123 || Лекция 24 >
Дмитрий Медведевских
Дмитрий Медведевских

Добрый день  можно поинтересоваться где брать литературу предложенную в курсе ?Большинство книг я не могу найти  в известных источниках

Дмитрий Кифель
Дмитрий Кифель
Казахстан, Темиртау
Ирина Лысенко
Ирина Лысенко
Россия, Ленинград, ЛПИ, 1985