Розробка математичних моделей та програмних засобів оцінки показників функціональної надійності цифрових пристроїв - Автореферат

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”Захист відбудеться “3”березня 1999 року о 14 год. на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д35.052.05 при Державному університеті “Львівська політехніка” за адресою : 290000, Україна, м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Державного університету “Львівська політехніка”. Дисертацію присвячено питанням надійнісного аспекту проектування мікроелектронних цифрових пристроїв. В дисертації показано, що базуючись на розрахунковому підході можна побудувати методику та програмні засоби оцінки показників функціональної надійності мікроелектронних цифрових пристроїв. Розроблено архітектуру та створено прикладне програмне забезпечення для надійнісного проектування на етапі функціонально-логічного проектування мікроелектронних цифрових пристроїв.Показником надійності, який характеризує імовірність беззбійної роботи ЦП є функціональна надійність, під якою розуміємо імовірність коректної реалізації заданого алгоритму за певний час, яка визначається безпомилковістю, завершеністю, точністю та своєчасністю за умови, що ЦП перебуває у працездатному стані, тобто за умови відсутності стабільних відмов. Для досягнення поставленої мети необхідно розвязати такі задачі: На підставі аналізу та узагальнення опублікованих даних про відомі підходи до оцінки функціональної надійності ЦП розробити методологічні основи побудови математичних моделей функціональних відмов та оцінки показників функціональної надійності ЦП. Розробити методику оцінки показників функціональної надійності логічних елементів (ЛЕ) та типових функціональних вузлів ЦП, які утворюють інформаційну базу даних для оцінки показників функціональної надійності алгоритмічного забезпечення ЦП; Наукова новизна роботи полягає у наступних теоретичних та практичних результатах: Розвинуто розрахунковий підхід до оцінки показників функціональної надійності ЦП, який на відміну від відомих підходів дозволяє повязати кількісні показники функціональної надійності із змістом реалізованих логічних функцій і надійнісними характеристиками логічних елементів та уникнути проведення довготривалих і дорогих експериментів. Розроблена формалізована методика оцінки показників функціональної надійності логічних елементів інтегральних мікросхем та типових функціональних вузлів ЦП, яка базується на використанні запропонованих математичних моделей функціональних відмов і дозволяє створити ієрархічну базу надійнісних моделей елементів алгоритмічного забезпечення ЦП.У першому розділі показано, що результуючий показник надійності ЦП є комплексним і містить в собі складові, які характеризують, з одного боку, його технічний стан з погляду працездатності і з другого боку - з погляду правильності функціонування (функціональний стан) за умови забезпечення працездатності: , (1) де КГ(t0) - коефіцієнт готовності у довільний момент часу t0; РБ(тз) - імовірність безвідмовної роботи протягом часу тз розвязання обчислювальної задачі; РФ(тз) - імовірність беззбійної роботи за час тз. Показник РФ(тз) характеризує імовірність правильного функціонування (функціональну надійність) ЦП і залежить від показників надійності елементної бази стосовно збоїв та від змісту реалізованих алгоритмів. В багатьох випадках при надійнісному аналізі вважають апріорно заданими інтенсивності збоїв, чи задаються імовірностями правильного виконання певних операторів алгоритму, або ж пропонується отримати в лабораторних умовах експериментальні дані про збої, і основну увагу приділяють питанням надійнісного аспекту проектування на функціонально-логічному та системному рівнях. У дисертаційній роботі прийнято за основу розрахунковий підхід до побудови ММ збоїв в мікроелектронних компонентах ЦП на схемотехнічному рівні, який дозволяє з високою достовірністю врахувати вплив на імовірність появи збою електричних параметрів та режимів роботи вибраної елементної бази, характеристик інформаційних сигналів, параметрів завад та умов експлуатації. Запропонована методика побудови ММ збою ЛЕ передбачає розвязання наступних задач: а) визначення показників завадостійкості ЛЕ; б) побудова моделей та оцінка параметрів внутрішніх завад, що виникають при перемиканнях ЛЕ; в) побудова моделі збою при одноразовому перемиканні ЛЕ та оцінка імовірності його виникнення.Блок 6 формує алгебраїчні рівняння аналізованої структури у випадку аналізу комбінаційної схеми стосовно виникнення ризику збою внаслідок змагань сигналів. Дані про умови експлуатації обробляються в блоці 4, котрий взаємодіє з бібліотекою математичних моделей АПХ ЛЕ (блок 7) і розраховує значення запасу завадостійкості для завад додатної та відємної полярностей. Блок 5 обробляє інформацію про конструктивно-технологічні параметри мікросхем та про електричні параметри інформаційних сигналів, взаємодіючи із бібліотекою ММ еквівалентних розрахункових схем завад (блок 8), та з бібліотекою ММ компонувального простору (блок 9).

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ