Transcript DGP_02 - Katedra informatiky FEI VŠB-TUO

Diagnostika počítačů
DGP_02
Prof. Ing. Karel Vlček, CSc.
[email protected]
Katedra Informatiky, FEI, VŠB - TUO
Generování strukturních testů
 Diagnostika má dva cíle: poruchu rozpoznat
(detekovat) a nalézt (lokalizovat)
 Zjištění místa působení (lokalizace) poruchy
je zajišťováno pomocí strukturních testů
 Metody strukturních testů jsou založeny na
principu citlivé cesty
 Strukturní testy se používají především při
testování kombinačních obvodů
 Při obtížné algoritmizaci řešení se hovoří o
intuitivním zcitlivění cesty
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
2
Princip citlivé cesty
 Cesta je název pro sled vodičů a logických
členů, které tvoří propojení
 Cesta je citlivá, je-li schopna přenášet změny
signálu ze začátku na konec cesty
 Citlivá cesta má přenášet signál o poruše z
místa jejího výskytu na primární výstup
 Pro průchod přes logické členy AND a NAND
musí být ostatní vstupy v logické jedničce
 U členů OR a NOR jsou vstupy, které netvoří
citlivou cestu v logické nule
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
3
Generování kroku testu
 Volíme poruchu, která má být testována
 Do místa výskytu poruchy přivedeme
opačnou hodnotu
 Z místa výskytu poruchy na primární výstup
sestavíme citlivou cestu
 Odvodíme chybějící hodnoty proměnných
na primárních vstupech
 Nalezneme všechny poruchy pokryté
sestaveným krokem testu
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
4
Sestavte detekční test (1)
 Sestavte detekční test pro obvod
A
B
&
D
1
E
C
A B C
1 1 0
0 0 0
1 0 0
1 1 0
K. Vlček:
E A B C D E
1 t0 t0
t0 t0
0 t1
t1 t1 t1
0
t1 t1 t1 t1
1
t0
t0
Diagnostika počítačů
5
Sestavte detekční test (2)
Odvození testu:
 Volíme poruchu A/0
 Pro detekci poruchy A/0 použijeme hodnotu
A=1
 Citlivou cestu nastavuje B=1 a C=0
 Všechny hodnoty jsou určeny, bod se
neprovádí
 Zároveň jsou cestou A-D-E detekovány
poruchy D/0 a E/0 a cestou B-D-E porucha
B/0
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
6
Podmínky úplnosti testu
 Test kombinačního logického obvodu ze
základních logických členů (AND, OR,
NAND, NOR, NOT) je úplný vůči všem
poruchám typu t, pokrývá-li poruchy typu t0 a
t1 na nevětvících se primárních vstupech a
na všech větvích za všemi body větvení
 Pro obvod bez větvení z této věty plyne, že
stačí testovat pouze primární vstupy
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
7
Testování redundantních obvodů
 Jako redundantní označujeme součástku,
kterou lze ze správně fungujícího obvodu
vyjmout a nahradit zdrojem konstantního
signálu 0 nebo 1, aniž by se tím změnila
výstupní funkce obvodu
 Test redundantního obvodu nikdy nemůže
být úplný
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
8
D-algoritmus
Autorem tohoto způsobu zcitlivění cesty je
pracovník firmy IBM J. P. Roth (1966):
 Účinky D-algoritmu lze označit jako způsob
pro odkrytí a vícenásobné zcitlivění cesty
 Skládá se ze singulárního pokrytí (zhuštěná
pravdivostní tabulka)
 Přenosové D-krychle
 Symbol D je změna z 1 na 0
 Symbol D´ je změna z 0 na 1
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
9
Šíření symbolu D
 Způsob vytváření D-krychlí umožňuje
respektovat zcela obecný typ poruchy,
který může chování součástky libovolně
měnit
 Popsán je i zkrat, záměna typu součástky,
zmenšení implikantu funkce v PLA apod.
 Citlivou cestu v testovaném obvodu
sestavíme tak, že pro logické členy, jenž za
sebou následují, najdeme zřetězení krychlí
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
10
Odvození kroku testu D-algoritmu
 Volba poruchy
 Odvození primitivní D-krychle zvolené
poruchy
 Šíření D z místa poruchy na primární výstup
 Odvození hodnot proměnných na všech
primárních vstupech operací konzistence
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
11
Strategie šíření D
 Systém postupně prohledává citlivé cesty a
jejich kombinace
 Šíření se provádí v cyklech
 Při provedení každého cyklu jsou vyzkoušeny
D-průniky s krychlemi následujících členů
 Ze seznamu členů se vybírá následující
člen, který má citlivou cestu prodloužit
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
12
Algoritmus PODEM
 Obě metody PODEM a FAN zdokonalují
konzistenci
 PODEM (Path Oriented DEcision Making) má
pravidla:
 Pro AND s poruchou v logické 0 a OR v
logické 1 zvolte k nastavování ten vstup, který
může být nejsnadněji nastaven
 Pro AND s poruchou v logické 1 a OR v
logické 0 zvolte k nastavování ten vstup, který
může být nejhůře nastaven
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
13
Algoritmus FAN
 PODEM používá pouze implikaci vzad
 Algoritmus FAN zahrnuje v každém kroku
implikaci vpřed i vzad
 Zpětné sledování signálu se provádí tedy
paralelně po několika cestách současně
 FAN je asi 3x rychlejší než PODEM a je také
6x rychlejší než jednoduchý D-algoritmus
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
14
Funkční testy
 Funkční testy jsou sestavovány bez znalosti
struktury obvodu, jen se znalostí funkce
testované jednotky
 Uplatňují se zpravidla u obvodů VLSI na
základě teoretických odvození
 Generování testů se provádí pomocí
Boolovských diferencí
 Rozdělením na diagnostické moduly
 Generováním náhodných a
pseudonáhodných sekvencí
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
15
Generování testů pomocí
boolovské diference
 Označme funkci F(X), kde X je vektor
vstupních hodnot X = (x1, x2,…, xn)
 Při hledání kroku testu je použita rozdílová
funkce, která nabývá hodnoty 1 při změně
výstupu způsobené poruchou a hodnoty 0 při
shodných výstupech
 Píšeme:
dF(X)/dxi = F(x1, x2,… xi, …, xn) XOR F(x1, x2,… NOT(xi),…, xn)
Tomuto výrazu se říká boolovská diference
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
16
Detekce poruch na vnitřních
vodičích obvodu
 Boolovské diference lze použít i pro odvození
strukturních testů, jejichž schéma zapojení
podrobně známe
 Kromě primárních vstupů pak musíme
testovat i vnitřní vodiče, které se větví
 Pro sestavení kroku testu, který detekuje
poruchu na určitém vnitřním vodiči, musíme
zavést pomocnou proměnnou
 Pak vypočteme boolovské diference podle
této proměnné
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
17
Kombinované testy
 Testovací strategie kombinují použití různých
typů testů, aby bylo dosaženo co největšího
pokrytí
 Testy prováděné vnitřním testerem jsou často
kombinací strukturních testů a testů funkce
 Při testování velkých logických sítí se uplatňují
testy pseudonáhodné i deterministické
 Testování sekvenčních obvodů vyžaduje
rozpojení smyček
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
18
Literatura
 Hlavička J.: Diagnostika a spolehlivost, Vydavatelství
ČVUT, Praha (1990), ISBN 80-01-01846-6
 Musil, V., Vlček, K.: Diagnostika elektronických
obvodů, TEMPUS Equator S_JEP-09468-95, ÚMEL,
FEI VUT v Brně (1998)
 Hlavička, J., Kottek, E., Zelený, J.: Diagnostika
Elektronických číslicových obvodů, Praha SNTL
(1982)
 Drábek, V.: Spolehlivost a diagnostika, VUT Brno,
(1983)
K. Vlček:
Diagnostika počítačů
19