Введение к работе
Актуальность. Широкое применение вычислительной техники на современном этапе развития производства предопределило значительное повышение требований к ее надежности: Невозможность создания идеально надежного цифрового устройства требует использования испытательного оборудования - автоматизированных систем контроля и испытаний САСКЮ. Вопросам разработки средств испытании посвящен ряд теоретических и практических работ советских ученых А. П. Го-ряшко, В.А.Гуляева , А. Е. Леусенко, И. П. Литикова, А. Н. Морозевича, П.П.Пархоменко, Е. С. Согомоняна, В. Н. Ярмолика В.Н. , и др., а также ведущих специалистов зарубежных фирм Hewlett Packard, Tracor Northeen, Datarest СС1ІЮ, Derritron, Ling (Великобритания), Bruel & Kjaer (Дания), Instrument Co Ltd, Shinken (Япония).
Перспективным методом, используемым для синтеза испытательных воздействий в АСК, является аппаратурный метод их получения с использованием генераторов псевдослучайных.чисел (ГПСЧ).
Изучению ГПСЧ посвящены труды ряда отечественных и зарубежных авторов, которые в своих .работах указьшают, что способ формирования испытательных воздействий с использованием ГПСЧ обеспечивает простоту его реализации, автоматизацию получения тестовых наборов, формирование последовательностей символов с известными свойствами;
Одной из основных проблем, с которыми приходится сталкиваться при проектировании, изготовлении и эксплуатации испытательных систем является обеспечение повторяемости испытательных воздействий для одинаковых объектов контроля. Особенно остро эта проблема встает при тестировании цифровой аппаратуры, где отказы элементов устройств, формирующих испытательные воздействия, нарушают свойства испытательных воздействий и делают, во многих случаях, невозможным их дальнейшее использование.
В известных работах в качестве основных требований, обеспечивающих эффективность практического использования ГПСЧ, выдвинуты требования их устойчивости к отказам различного типа и необходимости контроля формируемых последовательностей.
Впервые задача контроля ГПСЧ м концепция ее решения сформулирована А. Н. Морозевичем совместно с А.Е. Леусенко и опубликована в 1983г. С тех пор появились публикации - авторские свидетельства на изобретения, в которых предлагались частные решения задачи контроля работы ГПСЧ. Однако до сих пор отсутствует ре-
зультаты, посвященные оценке эффективности функционирования ГПСЧ в реальных условиях эксплуатации, выработке инженерных рекомендаций и систематизации знаний по организации контроля функционирования ГПСЧ.
Таким образом, изучение влияния отказов на функционирование ГПСЧ в реальных условиях эксплуатации и разработка аппаратно -ориентированных методов их контроля являются актуальными задачами, вызывающими интерес как в теоретическом, так и в практическом плане.
Цель работы - разработка" аппаратно-ориентйрованных методов контроля генераторов псевдослучайных чисел, обеспечивающих повышение эффективности их использования в автоматизированных системах контроля и испытаний.
Цель работы достигается решением следующих задач;
разработкой методов оценки влияния отказов элементов генераторов псевдослучайных чисел на формирование выходных последовательностей;
разработкой эффективных методов контроля генераторов псевдослучайных чисел;
применением разработанных методов контроля генераторов псевдослучайных чисел в автоматизированных системах контроля и испытаний.
Метод исследования базируется на теории вероятностей и математической статистике, аппарате алгебры логики, теории цепей Маркова. Для подтверждения достоверности результатов теоретических исследований используются методы машинного моделирования и натурный эксперимент.
Научная новизна. Разработаны методы оценки влияния отказов элементов генераторов псевдослучайных чисел на формирование вы-выходных последовательностей на основе описаний генератора конечным автоматом и логическими выражениями.
Разработаны методы контроля псевдослучайных последовательностей, основанные на контроле статистических характеристик и на динамическом прогнозировании символов на заданное число тактов и сравнении реальных символов с прогнозом.
Разработаны методы контроля состояний разрядов генераторов псевдослучайных чисел, основанные на комбинации дублирования с дешифрацией запрещенного состояния и базирующийся на статическом прогнозе.
Разработаны оригинальные схемотехнические рсяаоний .рэдггв
контроля генераторов псевдослучайных чисел.
Практическая ценность полученных результатов заключается в том, что они позволяют:
обеспечить повторяемость испытательных воздействий за счет контроля проявлений отказов генераторов псевдослучайных чисел;
устранить отказ автоматизированной системы контроля и испытаний, возникающий из-за вырождения генератора псевдослучайных чисел в генератор нулей/единиц.
Диссертационная работа выполнялась в рамках госбюджетных научно-исследовательских работ ГБ-42-9101, ГБ-65-8701; межотраслевой программы "Персей-12" N 293/60/234; договора N 3/92/42 о творческом содружестве.
Результаты внедрения. Результаты исследований внедрены в НИИ "Агат"(Минск), НИИ СА (Минск), в Институте физики АН Беларуси, на Оршанском инструментальном заводе. Генератор псевдослучайных чисел с контролем включен в состав автоматизированной системы управления вибрационными и ударными испытаниями С"Персей-12"). Основные разработки защищены авторскими свидетельствами на изобретения.
Апробация работы. Материалы в полном объеме обсуждены на совместном заседании Кафедр радиэлектроники и вычислительной техники минского высшего военного инженерного училища, на совместном заседании лабораторий электрических и магнитных измерений и физических и химических основ микроэлектроники Института электроники, а основные результаты диссертационной работы обсуждены на XX научно-технической конференции молодых ученых и специалистов НПО "Агат" "Проблемы создания систем управления и средств автоматизации" (Минск, 1989), на семинаре "Практика автоматизации настроеч-но-регулировочных и контрольно-испытательных работ в производстве изделий радиоэлектроники, приборостроения и связи" (Ленинград, 1991), на XXV Юбилейной научно - технической конференции Минского высшего военного инженерного училища "Проблемы совершенстования и эксплуатации радиоэлектронного и радиотехнического вооружения и автоматизированных систем управления" (Минск, 1993).
Публикации. По материалам проведенных исследований опублико-но 12 работ, в том числе 2 статьи в республиканских и всесоюзных изданиях, 3 авторских свидетельства СССР на изобретения. Получено 1 решение о выдаче авторского свидетельства на изобретение.
Структура и сбьем работы. Диссертация состоит из введения,
четырех глав и заключения, включает список литературы из 94 наименований С 9 страниц) и приложения с результатами экспериментальных исследований и актами внедрения основных результатов диссертационной работы (17 страниц 3. Основное содержание работы изложено на 158 страницах машинописного текста и иллюстрировано 37 рисунками С39 страниц) и 9 таблицами С 9 страниц). Автор защищает:
-
Методы оценки влияния отказов элементов генераторов псевдослучайных чисел на формирование выходных последовательностей на основе описаний генератора конечным автоматом и логическими выра-ражениями.
-
Методы контроля ГПСЧ, основанные на сравнении контролируемых параметров с их эталонными значениями и динамическим прогнозом.
3.. Оригинальные схемотехнические решения средств контроля ГПСЧ. ' .
