Введение к работе
Актуальность темы. Для анализа выходных последовательностей БИС при встроенном псевдослучайном тестировании (ВПТ) используются способы скатия их в сигнатуру с последующим сравнением ее с эталонным значением, полученном на заведомо исправной схеме. При ВПТ БИС, реализованных на базовых матричных кристаллах с интеграцией не более 5-6 тыс. вентилей, устройства, осуществляющие сжатие выходных реакций, содержат, как правило, малое количество триггеров, что обусловлено ограниченностью площади кристалла. В этих условиях потери достоверности при сжатии информации становятся соизмеримыми с недостоверностью тестирования самого объекта. Поэтому при оценке достоверности контроля традиционным методом - с помощью моделирования неисправностей - каддая из них должна быть промоделирована на всей тестовой последовательности, а не только до момента ее проявления на выходных контактах с хеш. Это приводит к резкому увеличению затрат времени, так как подавляючеє большинство неисправностей проявляется на относительно коротких отрезках тестовой последовательности.
Цель работы. Целью настоящей работы является создание методов и алгоритмов оценки достоверности ВПТ БИС при различных способах анализа выходных реакций, позволяющих в простых случаях избежать имитационного моделирования неисправностей, а в сложных - сократить его объем.
Методы исследований. В работе используются теория конечных автоматов, высшая алгебра, теория вероятностей, математическая статистика, а также метода математического моделирования дискретных устройств при экспериментальной проверке результатов исследований .
Научная новизна. При решении поставленной задачи подучены следующие теоретические результаты.
Дано вероятностное обоснование использования в качестве критерия достоверности псевдослучайного тестирования взвешенпой суммы вероятностей обнаружения всех возможных неисправностей. При этом весами являются вероятности возникновения неисправностей.
Впервые исследованы вопросы достоверности псевдослучайного компактного тестирования при реальных статистических характерне-
тиках выходных последовательностей дискретных устройств, не являющихся в общем случае бернуллиевскиш. Марковская модель процесса псевдослучайного тестирования обобщена на случай компактного анализа выходных реакций; доказан ряд ее свойств, позволяющих использовать для оценки достоверности ВПТ аппарат теории эр-годических цепей Маркова.
На основе данной теории получены аналитические зависимости вероятности обнарукения заданной неисправности от длины псевдослучайной тестовой последовательности при различных способах сжатия выходных реакций для синхронных последовательноетных схем с цепями начальной установки (в дальнейшем - Р^-завнсимости).
Предложен новый способ контроля выходной последовательности для устройств с памятью по последнему выходному набору и получены аналитические соотношения для вероятностей обнарукения неисправностей.
Описанная в зарубежной литературе методика PREDICT обобщена на случай многовыходных устройств и развита для оценки параметров Р1"-зависимостей схем комбинационного типа.
Разработан аналитический метод оценки достоверности ВПТ комбинационных устройств в классе произвольных логических неисправностей в предположении о независимости и равновероятности искажения всех клеток таблицы истинности.
Предложена имитационно-статистическая методика оценки параметров Р^занисимостей и прогнозирования достоверности ВПТ по результатам моделирования неисправностей БИС на.небольших выборках тестовых векторов после их проявления на выходных контактах схемы.
Практическая ценность работы заключается в следующем.
Предложенный метод оценки достоверности ВПТ на основе PREDICT позволяет оценивать достоверность встроенного псевдослучайного тестирования БИС со сканирующими путями в классе одиночных константных неисправностей. При этом время расчетов линейно зависит от размерности схемы, тогда как временная сложность алгоритмов наиболее распространенного параллельного моделирования является квадратичной по числу вентилей схемы.
Оценка достоверности ВПТ комбинационных устройств в классе произвольных логических неисправностей предназначена для БИС со сканирующими путями, выполненных на базе ПЛМ, и комбинационных
устройств, реализованных в впде БИС ПЗУ. Затраты времена на ее получение линейны по числу входов тестируемой комбинационной схемы.
Предложенная аяалитико-имитационная методика оценка достоверности ВПТ позволяет оценивать достоверность тестирования как комбинационных, так и последовательностных дискретных устройств при налички любых неисправностей, которые когут быть смоделированы программно. Затраты машинного времени для схем, на которых проводилось экспериментальное исследование данной методики, оказалось в 1,5-3 раза меньше, чем при моделировании всех неисправностей на полной тестовой последовательности.
Применение всех разработанных методов оценки достоверности встроенного псевдослучайного тестирования целесообразно для БИС, реализуемых на базовых матричных кристаллах с интеграцией не более 5-6 тыс. логических вентилей. Необходимая для расчетов производительность обеспечивается ЭВМ ЕС-І045 и старшими моделями.
Реализация и внедрение результатов работы. Все предлояенные в диссертационной работе методы доведены до практических алгоритмов и реализованы на алгоритмическом языке ПД/І ЕС ЭВМ. Метод оценки достоверности ВПТ на основе PREDICT и акалитико-имнта-ционная методика реализованы в составе системы САНТИМ (синтез, анализ тестов и моделирование), разработанной на кафедре математического моделирования МЭИ. Объем программных комплексов без системы САНТИМ составляет соответственно 1470 и 1330 операторов языка ПЛ/І. Создана отдельная программа оценки достоверности ВПТ в классе произвольных логических неисправностей для БИС со сканирующими путями, использующая соответствующий метод (около 100 операторов ПЛ/І).
На базе предложенного способа контроля БИС по последнему выходному набору разработана система встроенного псевдослучайного тестирования для БКС накапливающего сумматора. Произведены теоретические и экспериментальные оценки достоверности контроля. Доля одиночных константных неисправностей, обнаруживаемых ВПТ, составляет около 99,6^.
Результаты диссертации использованы при выполнении двух госбюджетных и одной хоздоговорной НИР, внедрены на предприятиях городов Москвы и Саратова. Общий ожидаемый годовой экономический эффект составляет порядка 37 тыс. руб. Практическое использование
результатов диссертации подтверждается соответствующими актами о внедрении.
Аггообаипя работы. Результаты работы докладывались на 2-ом Всесоюзном совещании-семинаре по методам синтеза и планирования развития структур крупномасштабных систем (Саратов, 1986г.), семинаре "Вероятностные методы тестирования цифровой аппаратуры" (Минск, 1987г.), 1-ой зимней иколе-семинаре "Методы и системы управления вычислительными и контрольно-измерительными комплексами" (Саратов, 1988г.), 6-ой конференции молодых ученых и специалистов МЭИ в 1987г.
В полном объеме материалы диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку в Институте прикладной математики и механики АН УССР (Донецк, 1988 г.).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, 6-ти приложений и списка литературы, включающего 107 наименований. Основная часть содераит 140 страниц машинописного текста, 54 рисунка и 13 таблиц.
