Математичне та програмне забезпечення, призначене для виявлення та усунення ризику збою, спричиненого змаганнями сигналів в цифрових схемах. Особливості взаємодії проектних та обслуговуючих модулів. Апроксимація амплітудної передавальної характеристики.
Аннотация к работе
АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Розробка математичних моделей та програмних засобів оцінки показників функціональної надійності цифрових пристроївПоказником 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). Блок 13 на основі даних, отриманих від блоків 4 та 5, оцінює імовірності появи збоїв q1 та q0 при однократному перемиканні ЛЕ і передає цю інформацію у модуль ЛОГАН (блок 16). Блок 19 виводить результати роботи модулів: а) у вигляді епюр часових діаграм сигналів у заданих вузлах схеми, а також розраховані показники ФН проектованого ЦП; б) графіки та таблиці значень параметрів аналізованих ММ у випадку проведення імітаційного експерименту; в) набори вхідних переходів, котрі приводять до появи збою, а також рекомендації щодо структурних змін комбінаційної схеми; г) коди внутрішніх станів ЦА при синтезі послідовнісного ЦП, стійкого до змагань сигналів на етапі кодування внутрішніх станів.