Diagnostika počítačů DGP_02 Prof. Ing. Karel Vlček, CSc. Katedra Informatiky, FEI, VŠB - TUO

K. Vlček: Diagnostika počítačů2 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 počítačů3 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 počítačů4 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 počítačů5 Sestavte detekční test (1) Sestavte detekční test pro obvod A B C E A B C D E t0 t0 t0 t t1 t1 t1 t t1 t1 t1 t t0 t0 & 1 A B C D E

K. Vlček: Diagnostika počítačů6 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 počítačů7 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 počítačů8 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 počítačů9 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 počítačů10 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 počítačů11 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 počítačů12 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 počítačů13 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 počítačů14 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 počítačů15 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 počítačů16 Generování testů pomocí boolovské diference Označme funkci F(X), kde X je vektor vstupních hodnot X = (x 1, x 2,…, x n ) 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)/dx i = F(x 1, x 2,… x i, …, x n ) XOR F(x 1, x 2,… NOT(x i ),…, x n ) Tomuto výrazu se říká boolovská diference

K. Vlček: Diagnostika počítačů17 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 počítačů18 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 počítačů19 Literatura Hlavička J.: Diagnostika a spolehlivost, Vydavatelství ČVUT, Praha (1990), ISBN Musil, V., Vlček, K.: Diagnostika elektronických obvodů, TEMPUS Equator S_JEP , 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)