Еволюційне зростання складності цифрових пристроїв (що досягається впровадженням сучасних технологій виготовлення і розміщення елементів як у базових кристалах, так і мікросхем на площині друкованих плат) призводить до збільшення розмірностей відповідних моделей діагностування, що суттєво ускладнює виробничі задачі пошуку несправностей з відповідною точністю за прийнятний час. Така тенденція в достатній мірі входить у протиріччя з фізичними можливостями сучасних апаратно-програмних засобів тестування цифрових об’єктів, залишаючи місця пошуку нестандартних методів і підходів до їх діагностування. У дисертації наведено нове рішення науково-технічної проблеми, що полягає у створенні методів та машинних алгоритмів композиційно-декомпозиційного представлення структур ЦП, яке спрямоване на підвищення ефективності застосування засобів покомпонентного діагностування за умов серійного та крупносерійного виробництва, що забезпечується формуванням оптимальних структур розбиття, а також скороченням часу виявлення і пошуку несправностей в об’єктах, що тестуються. Основні наукові і практичні результати дисертаційної роботи є такими: 1. Розроблено методи та алгоритми представлення компонентних структур ЦП, що базуються на властивостях і обмеженнях моделей принципових схем пристроїв, описаних мовою графів. Знайдено формальні залежності характеристик декомпозиційного представлення цифрових об'єктів від глибини діагностування, що дозволяють оптимізувати процес формування компонентних структур в умовах теплофізичних та конструктивних обмежень. Вперше описано і проаналізовано типові структури компонентних множин: складні, прості, повні, неповні, ізольовані, термінальні фрагменти схем, а також їх різновиди. Встановлено характеристики відносин складних фрагментів схем та їх зв’язки з ланцюжковими підструктурами, що визначають особливості сформованих підмножин розбиття пристроїв. 2. Розроблено і проаналізовано математичні моделі різних типів компонентних структур: радіальні (Р), ланцюжкові (Л), кільцеві (К), “сильнозв’язані” фрагменти (типу s, s і s*), радіально-ланцюжкові (РЛ), а також типу Dр- підмножини. Знайдено правила і характеристики їх покрокового формування, що лягли в основу розробки відповідних алгоритмів декомпозиційного тестування цифрових об’єктів. Особливістю алгоритмів комутації подібних структур є тимчасова реструктуризація пристроїв за рахунок уведення з боку засобів діагностування до об'єкту додаткових каналів передавання тестової інформації між внутрішніми вузлами схем тільки на період проведення діагностичних експериментів. Вперше розроблено метод моделювання процесу формування компонентними структурами, який дозволяє фіксувати перспективні, “безперспективні” або усувати некоректні варіанти формування фрагментів. 3. Розроблено методи композиційного формування компонентних структур ЦП, які засновано на штучному об'єднанні елементів у фрагменти схем за рахунок тимчасової зміни внутрішніх зв'язків у об'єктах. Створення електричним способом множини вузлів рівного потенціалу дозволяє за рахунок засобів програмної комутації формувати різні паралельні або послідовні фрагменти зв'язаних елементів схем. Вперше розроблено алгоритми формування штучних компонентів, які дозволяють використовувати властивість самогенерації сигналів у підсхемах, що представляють собою контури зворотних зв'язків. Запропонований підхід дозволяє спростити, прискорити та знизити трудомісткість підготовки програм діагностування. Реалізація принципу формування паралельних структур дозволяє скоротити загальний час виконання програм діагностування пристроїв апаратними засобами у цілому. 4. Вперше розроблено методи тестового покомпонентного діагностування цифрових пристроїв, які засновано на встановленому порядку опитування сформованих підсхем. З метою прискорення процесів діагностування запропонований підхід реалізує попереднє розбиття сформованої множини компонентів на дві підмножини, які не перетинаються. Безпосередній порядок опитування компонентів при виборі їх із сформованих підмножин доцільно формувати з урахуванням часу реалізації програм тестування, а також встановлення початкових умов проведення тестових експериментів: у першу чергу тестуються компоненти з меншим сумарним часом реалізації програм тестування, які мають порівняно більшу структурну складність. 5. Розроблено метод і машинний алгоритм пошуку векторів установчих сигналів, реалізація яких забезпечує достовірність проведення діагностичних експериментів, а також неушкоджуючий характер реалізації тестових впливів. Алгоритм реалізує пошук у глибину з поверненням серед множини можливих векторів тестових сигналів. Ефект досягається знаходженням множини найближчих для досліджуваного компонента внутрішніх контрольних точок, куди будуть подаватися тестові сигнали установчих векторів. Якщо у процесі пошуку не вдається знайти умови проведення незалежного тестового експерименту для будь-якого компонента, то він структурно поєднується з іншими елементами пристрою, входячи при цьому до складу більш складного фрагмента схеми, початкові умови діагностування якого визначені і можуть бути реалізованими. 6. З метою підвищення глибини діагностування компонентів і скорочення загального часу тестування ЦП в умовах температурних перевантажень розроблено метод, який базується на упорядковуванні векторів тестових матриць фрагментів схем. Такий підхід забезпечує зниження загального числа змушених зупинок, необхідних для охолодження внутрішніх структур корпусів мікросхем під час подавання тестових сигналів у внутрішні вузли зв'язаних між собою підсхем. Теплофізичні процеси розігрівання та охолодження корпусів мікросхем під час реалізації тестових сигналів вважаються сумісно збалансованими, якщо існує такий вибір послідовності чергування сигналів лог. ’1’ і лог. ‘0’ по кожній координаті тестових матриць компонентів, для якої будь-який період припустимого підвищення температури змінюється достатнім інтервалом охолодження. 7. Запропоновано структурну схему засобів покомпонентного діагностування цифрових пристроїв, яка має удосконалену архітектуру і зорієнтована на конструктивні, електричні і теплофізичні особливості проведення діагностичних експериментів з компонентами. Технічне рішення включає можливість прискореного подавання тестових сигналів на входи компонентів через канали прямого доступу. Запропоновано структурну схему блоку контролю цифрових інтегральних схем (ЦІС), що реалізує можливість забезпечення початкових умов діагностування компонентів, а також вперше введено до складу програмних засобів СПД бібліотеку мікросхем, які можуть брати сумісну участь з елементами ЦП у створенні штучних компонентних структур. Для зручного моделювання процесами діагностування ЦП розроблено мову описування програм тестування компонентів схем, синтаксис якої дозволяє компактно представляти послідовності векторів тестових матриць, враховуючи при цьому як особливості топології включення фрагментів схем, так і пам’ять попередньо поданих значень тестових векторів. Застосування мови полегшує написання програм і оперативне коригування процесом тестових перевірок компонентних структур пристроїв в умовах їх швидкозмінної номенклатури. 8. Вперше розроблені програмні продукти покомпонентного діагностування ЦП впроваджено у виробництво сучасної цифрової апаратури. При цьому практичне застосування отриманих результатів сприяло підвищенню продуктивності апаратно-програмних засобів. Це здійснюється за рахунок оптимізації процедур тестування, скорочення загального часу їх реалізацій, а також підвищення достовірності і глибини покомпонентного пошуку несправностей в об’єктах тестувань, про що свідчать акти впровадження відповідної алгоритмічної і програмної продукції на: НВК “Приладобудівний завод” (м. Вінниця), ВАТ Науково-дослідний інститут відео-термінальної техніки (м. Вінниця), ВАТ “Укртелеком” (м. Хмельницький) згідно науковим планам про творчу співдружность з підприємствами України. Розроблене програмне забезпечення можна застосовувати на всіх підприємствах, що випускають радіоелектронну апаратуру. Крім того, розроблено теоретичні положення та практичні рекомендації, які використовуються для організації навчального процесу на кафедрі обчислювальної техніки Вінницького національного технічного університету. |
