Анотація до роботи:

Борисевич А.В. Методи синтезу тестів для цифрових синхронних схем на основі апаратних засобів, що реконфігуруються. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – Комп'ютерні системи та компоненти. – Севастопольський національний технічний університет, Севастополь, 2008.

В дисертації розглядаються методи синтезу тестів для цифрових синхронних схем з пам'яттю. Запропоновано ряд методів, що використовують структурну декомпозицію об'єкта тестування, символьний аналіз фрагментів схеми, а також апаратну підтримку процесу синтезу тестів і моделювання несправностей. Розв'язана задача ефективного використання апаратного прискорення еволюційного пошуку тестових послідовностей. Запропоновано алгебру, яка описує керованість сигналів у цифровій схемі з пам'яттю і алгоритм оцінки довжини тестових послідовностей. Отримано нові цільові функції для рішення задачі синтезу тестів еволюційними методами, що мають властивості ін'єктивності та унімодальності, і економічно реалізовані апаратно. Розроблено архітектуру апаратного засобу для рішення задачі синтезу тесту, заснована на спільній апаратній реалізації пошукового алгоритму і підсистеми моделювання несправностей. Використання запропонованих методів і алгоритмів дозволяє значно збільшити швидкодію систем синтезу тестів, для цифрових синхронних схем і ефективно вирішити задачу зовнішньої діагностики, що виникає при виробництві цифрової електронної техніки та її експлуатаційному обслуговуванні.

У дисертаційній роботі розв'язана актуальна задача підвищення швидкодії систем генерації тестів для зовнішньої діагностики цифрових синхронних схем з пам'яттю за рахунок застосування декомпозиції і засобів апаратного прискорення.

1. Вдосконалювання еволюційних методів синтезу тестів для контролю і діагностики цифрових синхронних схем з пам'яттю є актуальним і важливим науково-технічним завданням. Скорочення часу побудови тестових послідовностей і збільшення кількості несправностей, що тестуються, досягається за рахунок застосування декомпозиції і засобів апаратного прискорення.

2. Узагальнено метод топологічно-орієнтованого прийняття рішень (Path Oriented DEcision Making – PODEM) для побудови тестів комбінаційних схем, що складаються з функціональних елементів довільної структури. Розроблено генетичний алгоритм для побудови тестів, що перевіряють, і діагностичних тестів, заснований на декомпозиції схеми на підсхеми, які описані в символьному виді системою булевих функцій.

3. Доведено доказ збіжність генетичного алгоритму Compact-GA до глобального оптимуму цільової функції. Отримано послідовно-паралельну апаратну реалізацію алгоритму Compact-GA, що оптимально використовує ресурси ПЛІС. Експериментальні результати показують, що апаратна реалізація алгоритму в ПЛІС перевершує за швидкістю у 2,5 – 6 разів програмну реалізацію Compact-GA на різних функціях, що оптимізуються.

4. Запропоновано цільову функцію, яка враховує декомпозицію схеми на підсхеми без розгалужень, глобальний оптимум якої в просторі вхідних послідовностей відповідає тестовій послідовності для заданої несправності в цифровій схемі з пам'яттю. Розроблено апаратний засіб для обчислення значення цільової функції на основі різниці стану справної і несправної схем з пам'яттю.

5. Запропоновано комплексний метод рішення задачі синтезу тестів, який поєднує застосування апаратних засобів для прискорення комбінаторного перебору, декомпозицію схеми і використання еволюційних алгоритмів, що дозволяє скоротити час синтезу тестових послідовностей в 1,5 – 4 рази в порівнянні із традиційними методами, заснованими на генетичних алгоритмах.

6. Вперше в єдиному логічному середовищі, що реконфігурується, апаратно реалізовані підсистеми моделювання несправностей, оцінки різниці стану несправної і справної схеми, і засобу оптимізації цільової функції, що дозволило значно зменшити час синтезу тестових послідовностей за рахунок апаратного прискорення обчислень і скорочення програмно-апаратного обміну.

7. Розроблено матричну алгебру, яка описує керованість сигналів у цифровій схемі з пам'яттю. На основі алгебраїчного представлення сигналів запропонований новий метод оцінки довжини тестових послідовностей, який дозволяє також оцінювати час рішення задачі, що є необхідним для вибору між апаратним і програмним засобами синтезу тесту.

8. Основні положення дисертації реалізовані у вигляді апаратних структур, методів і алгоритмів синтезу тестів, що перевіряють, для цифрових синхронних схем з пам'яттю. Результати досліджень впроваджені в підприємствах, які спеціалізуються на ремонті та діагностиці спеціалізованої електронної обчислювальної техніки.

9. Результати дослідження рекомендуються до використання в області виробничого контролю якості виробів мікроелектроніки (цифрових інтегральних мікросхем) при створенні програмних і програмно-апаратних засобів для синтезу тестів, що перевіряють, цифрових схем, а також у діагностичних комплексах при експлуатаційному обслуговуванні електронної техніки.

Публікації автора:

1. Новоселов В.Г. Декомпозиционный метод построения проверяющего теста для цифровых схем, реализованных на ПЛИС типа CPLD и FPGA / В.Г. Новоселов, А.В. Борисевич // Вестник СевГТУ. Сер. Информатика, электроника, связь: Сб. научн. трудов. – Севастополь: изд-во СевНТУ, 2007. – Вып. 82. – С. 56-63.

2. Борисевич А.В. Генетический алгоритм для построения диагностического теста сложных цифровых схем / А.В. Борисевич, Р.О. Берзин // Вестник СевГТУ: "Информатика, электроника, связь", вып. 74. – Севастополь: изд-во СевНТУ, 2006. — С. 91-96.

3. Скатков А.В. Система аппаратного моделирования цифровых схем для построения проверяющих тестов эволюционными методами. / А.В. Скатков, А.В. Борисевич // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2/6 (26) 2007. – Харьков, 2007. – С. 9-20.

4. Борисевич А.В. Эффективная аппаратная реализация генетического алгоритма COMPACT-GA для поиска экстремума функций / А.В. Борисевич // Оптимизация производственных процессов : сб. науч. тр. Севастоп. нац. техн. ун-т. – Севастополь: изд-во СевНТУ, 2007. – С. 189-195.

5. Борисевич А.В. Система построения тестов цифровых схем на основе аппаратной реализации генетического алгоритма и моделирования неисправностей / А.В. Борисевич // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 5/2 (29) 2007. – Харьков, 2007. – С. 36-42.

6. Борисевич А.В. Генетический алгоритм для построения проверяющих тестов цифровых схем с памятью на основе символьного представления функциональных элементов // Материалы международной научной конференции «Интеллектуальные системы принятия решений и прикладные аспекты информационных технологий ISDMIT’2007», г. Евпатория, 15–18 мая 2007 г. – Херсон: Изд-во ХМИ, 2007. – Т. 3. – С. 30-33.

7. Борисевич А.В. Об алгебраической структуре NP-трудных задач / А.В. Борисевич // «Автоматизация: идеи, проблемы, решения» : материалы международной научно-технической конференции, г. Севастополь, 8-12 сентября 2008 г. – Севастополь, 2008. – С. 199-201.

8. Новоселов В.Г. Об одном декомпозиционном методе построения проверяющего теста для цифровых схем / В.Г. Новоселов, А.В. Борисевич // Материалы IX международной научно-технической конференции «Системный анализ и информационные технологии» (15 – 19 мая 2007 г., г. Киев). – К.: НТУУ "КПИ", 2007. – С. 158

9. Скатков А.В. Аппаратный подход к ускорению моделирования цифровых схем для построения диагностических тестов / А.В. Скатков, А.В. Борисевич // «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2007», г. Севастополь, 16-21 апреля 2007 г. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2007. – С. 186.

10. Борисевич А.В. Об оптимальной аппаратной реализации генетического алгоритма поиска экстремума функций / А.В. Борисевич // Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы математического моделирования», г. Днепродзержинск, 23-25 мая 2007 г. – Днепродзержинск: изд. ДГТУ, 2007. – С. 21-23.

11. Скатков А.В. Аппаратное ускорение решения задач выполнимости для построения тестов цифровых схем / А.В. Скатков, А.В. Борисевич // Вестник СевГТУ. Сер. Информатика, электроника, связь: Сб. научн. трудов. – Вып. 91. – Севастополь: изд-во СевНТУ, 2008. – С. 47-57.

12. Борисевич А.В. Аппаратный подход к синтезу диагностических тестов цифровых схем с памятью / А.В. Борисевич // Информационные технологии и информационная безопасность в науке, технике и образовании “ИНФОТЕХ-2007”. Материалы международной научно-практической конференции, 10-16 сентября 2007 г. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2007. – С. 44-48.

13. Новоселов В.Г. Некоторые вопросы эффективного построения проверяющего теста для ПЛИС / В.Г. Новоселов, А.В. Борисевич // Системы автоматики и автоматическое управление : материалы Всеукраинской научно-технической конференции, г. Севастополь, 16-18 мая 2006 г. – Севастополь, 2006. – С. 14-17.

14. Новоселов В.Г. Cмешанный аналитико-генетический подход к построению тестов для цифровых схем / В.Г. Новоселов, А.В. Борисевич // Computer-aided design of discrete devices CAD DD'2007. Материалы VI международной конференции 14 - 15 ноября 2007 г., г. Минск. НАН Беларуси, Институт технической кибернетики. – Минск, 2007. – Т.2. – С. 221-228.

15. Борисевич А.В. Аппаратное ускорение вычисления дизъюнкций в методе решения задач выполнимости WalkSAT / А.В. Борисевич, А.В. Скатков // Материалы XII Международного молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке», г. Харьков, 1-3 апреля 2008 г. – Харьков: изд-во ХНУРЭ, 2008. – С. 85.

16. Скатков А.В. Выбор целевых функций для решения задач синтеза тестов цифровых схем эволюционными методами / А.В. Скатков, А.В. Борисевич // «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2008», г. Севастополь, 15-19 апреля 2008 г. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2008. – С. 201.