Введение к работе
.Актуальность темы. Разработка и использование мате-атйческих моделей сложных технических систем," а также метс-ов анализа, синтеза и распознавания составляют теорётичес-ую основу приложения математики в техническом диагностиро-акии, теории управления;-проектировании и т.п.
Развитие технической база,- изменение требований к ехническим "системам и условий их эксплуатации приводят к змикнозонию новых задач технического диагностирования. Ма* оматический аппарат стал необходимым средстзом теётирова-ия, разработки конт'релепригодных схем и повышения . контро-. епригсдности технических систем.
3' созданий математического аппарата технического йагност'ирования, в направлении, которому - соответствует те-а диссертации работает большое число отечественных и зару-ежных ученых, в той числе СВ. Яблснский, 3.Б. Кудрявцев, .П. Пархоменко, В.П.- Казначеев, Е.С. Согошнян. В.А. Твер-зхлебов, Д. В. Сперанский, А. Д. Фридман, X: Постхоф, Дл.П. эйес, р. Убар. см. Редди, м. Шульц и др.
С ростом сложности цифровых устройств ч систем обес-
вчение их контролепригодности становится одной из важнейших:
ада1*-процесса проектирования и производства этих устройств
систем. В настоящее время существуют два-альтернативных
эдхеда к проблеме улучшения показатолей контролепригодности:
-
организация .контрольных точек и LSSQ - цепей, а зтовых проектах схем, а такие их модификация ; :
-
обеспечение контролепоигодности. на ранних этапах '
проектирования ( синтез контролепркгодных схем ).
В общем случае второй подход является более предпоч тительным, поскольку он позволяет изначально задавать такие важнейшие показатели контролепригодности, как длина конт рольного теста и полнота контроля этим тестой. Однако интен сивное развитие данного подхода невозможно без эффективных точных математических моделей и методов построения контре лепригойных схем, адекватных этому подходу. Поэтому разрг ботка математических моделей и методов построения контроле пригодных схем для ранних стадий проектирования является аь туальной научно - теоретической задачей.
Среди различных концепций второго подхода сидне место занимает концепция синтеза С - контролепригодных схе ( т.е. схем, обладающих проверяющий тестом постоянной длинь не зависящей от их сложности ). Данную концепцию порода/ работы А.. Л- Фридмана и М- И. Хеиеса . В дальнейшей она бш развита в работах К.К. Салуіги и СМ. Редди ( Saluja I -К., Reddy S. М. On.minimally testable logic networks // IEEE Trans, on computers, 1974, N 5, pp. 552 - 554 ), X. Злхуі А. Вергиса и Л. Кинкей (" Elhuni Н., Vergis A., Kinney L. С testability of two- dimensional iterative arrays I/ IEEi Trans, on cbmput. aided design, 1986, vol. CAD - 5; N pp. 573- 581 )., Ф. Ломбарди и В. К. Хуанга ( Lombard і' F Huang W.K. Fault detection and design complexity in C- tes .able VLSI arrays /I IEEE Trans, on computers, 1990, v.3 N 12, pp. 1477 - 1481; Huang W.K., Lombardi F. On the con tant diagnosabi1ity of baseline interconnection networks IEEE Trans, on computers, 1990, v. 39» К 12, pp. 1485- 148
3 работах С. шенга и 0. Джейни ( Sheng С.С, Jeuny O.S. Testability cr.har.cenent in digital system design // IEEE Intercom Cor.:.. New Ycrk, 1375 ), А.П. Горяшко ( Горяшко А.П. Некоторые результаты теории синтеза легко тестируемых схем // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. - 1982. - N 2. --с. 139 - 15С ;, З.И. Пезченкс ( Шевченко В. И. Синтез схем с минимальной трудоемкостью тестирования // VII Всесогазн. конф. " Проблемы теоретической кибернетики. " Тез. докл. Ч. 1, Иркутск, 1935. - с. 202 - 203- ). В. А. Варданяна ( Варданян 3. А. С5 одксм методе синтеза легко тестируемых схем // Автоматика и телемеханика^ - 1587. - N 7.-е. 136 - 139 ) рассматривается задача построения схем, обладающих проверяющим тестом длины 2 относительно константных неисправностей на сигнальных линиях. Однакс эти исследователи ограничиваются рассмотрением, ряда достаточных условий существования проверяющего теста длины. 2 для функциональных элементов и логических схем. Методы синтеза логических схем, обладающих про-оеряадим тестом длины 2 относительно константных неисправностей на сигнальных линиях, у отмеченных исследователей базируются на нежелательной для практики процедуре диагностического расширения входных и выходных алфавитов..
В настоящей диссертации найдены необходииые и достаточные условия существования проверяющих тестов длины 2 для функциональных элементов, древовидных логических схем относительно константных, неисправностей на сигнальных линиях, а также разоаботан ряд методов синтеза контролепригодных логических схем не требующих процедуры расширения входных и. выходных алфавитов исходных функций.-
-. 6 -
Объект и предмет, исследований. В диссертационной работе исследуются такие объекты как многовыходные функциональные элементы, функциональные элементы двухканальной логики, логические схемы и конечные автоматы. Предмет исследований составляют свойства булевых функций и функций двухканальной логики, структура логических схем, а также модели контролепригодных схем.
Цель работы. Целью диссертационной работы .является разработка математических моделей и методов построения конт-ролепригодных схем для ранних стадий проектирования цифровых систем.
Методы и средства исследований. При разработке пред^ латаемых моделей и методов.автор использовал математический аппарат теории функциональных систем, теории множеств и отно шений, алгебраических систем, теории автоматов, а также мето ды теории графов.
. Научная новизна результатов. Предложены новые матема тические модели кокгролшригодных схем ; математические, моде ли 2 - проверяемых схем, реализующих линейные булевы Функции существенным образом, зависящие от всех своих переменных, ма тематические модели 2 - проверяемых двухканальных древовидны схем. Предложен метод построения . контролепригодной функцио нально - логической схемы п - разрядного (f'< &<« ) сумма тора. Разработан новый метод построения контролепригодных двухканальных древовидных. схем. Разработаны математические модели 2 - проверяемых RS - триггеров двухканальной логики Предложены способы построения 2 - проверяемых асинхронных ав томатов Мили и Кура. В работе развивается системный подход
к проблеме разработки эффективных математических моделей и методов синтеза кантролепригодных схем.
, Практическая ч теоретическая ценность. Полученные результаты будут использованы в дальнейших исследованиях по теории синтеза кантролепригодных' и самопроверяемых схем из функциональных элементов и в учебного процессе. Возможными областями применения предлагаемы* математических моделей и методов построения контрслепригодных логических схем являются : '!) разработка базовых матричных кристаллов нового поколения 2! разработка базспасных и легко диагностируемых цифровых систем различного назначения.
Апробация работы и публикации. Результаты, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на научных семинарах в Днепропетровском CKS автоматизации проектирования ( 1990 - 1995 г.г.), з Таганрогском НИИ Многопроцессорных вычислительных систем ( 1995. г.), в Ростовском НИИ Радиосвязи ( 1995г.), в Ростовском государственном университете ( 1995 г.) и- в Саратовском государственном университете ( 1994 - 1995 г.г.).
По теме диссертации опубликовано в работ. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы ("109 наименований ) и 2-х приложений. Общий обьем диссертации - 184 страницы машинописного текста.