Testování a spolehlivost. 1. Laboratoř Poruchy v číslicových obvodech

Podobné dokumenty
Představení diagnostiky počítačů

Testování a spolehlivost. 4. Laboratoř Spolehlivostní modely 1

Testování a spolehlivost. 3. Laboratoř Program Atalanta, BIST, testování sekvenčních obvodů

Testování kombinačních obvodů Intuitivní zcitlivění cesty, D-algoritmus

Testování a spolehlivost. 6. Laboratoř Ostatní spolehlivostní modely

Prezentace do předmětu Architektury a použití programovatelných obvodů 2

Booleova algebra. ZákonyBooleovy algebry Vyjádření logických funkcí

Hardwarová realizace konečných automatů

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

1. 5. Minimalizace logické funkce a implementace do cílového programovatelného obvodu CPLD

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 4

PROGRAMOVATELNÉ LOGICKÉ OBVODY

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 3

LOGICKÉ OBVODY 2 kombinační obvody, minimalizace

Úplný systém m logických spojek. 3.přednáška

Název projektu: EU peníze školám. Základní škola, Hradec Králové, M. Horákové 258

Digitální obvody. Doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D.

Logické řízení. Náplň výuky

2.7 Binární sčítačka Úkol měření:

Y36SAP Y36SAP-2. Logické obvody kombinační Formy popisu Příklad návrhu Sčítačka Kubátová Y36SAP-Logické obvody 1.

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 10

Základy vytěžování dat

Projekt Pospolu. Poruchy elektronických zařízení. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Jiří Ulrych.

KOMBINAČNÍ LOGICKÉ OBVODY

Úvod Terminologie, typy defektů, poruch

Obsah DÍL 1. Předmluva 11

4. Elektronické logické členy. Elektronické obvody pro logické členy

k DUM 20. pdf ze šablony 1_šablona_automatizační_technika_I 01 tematický okruh sady: logické obvody

SČÍTAČKA, LOGICKÉ OBVODY ÚVOD TEORIE

TOPOLOGIE DATOVÝCH SÍTÍ

Úvod do diagnostiky číslicových systémů. studijní text frekventantů předmětu PV171/3

Booleovská algebra. Booleovské binární a unární funkce. Základní zákony.

Elektronika pro informační technologie (IEL)

Algebra blokových schémat Osnova kurzu

LOGICKÉ OBVODY X36LOB

2. LOGICKÉ OBVODY. Kombinační logické obvody

Architektura počítačů Logické obvody

Architektura počítačů Logické obvody

P4 LOGICKÉ OBVODY. I. Kombinační Logické obvody

Binární logika Osnova kurzu

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření parametrů logického obvodu část Teoretický rozbor

Způsoby realizace této funkce:

12. Booleova algebra, logická funkce určitá a neurčitá, realizace logických funkcí, binární kódy pro algebraické operace.

Algoritmus. Přesné znění definice algoritmu zní: Algoritmus je procedura proveditelná Turingovým strojem.

Algoritmizace. 1. Úvod. Algoritmus

OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ

MULTISIM VÝUKOVÝ ELEKTRONICKÝ MATERIÁL

Teorie informace a kódování (KMI/TIK) Reed-Mullerovy kódy

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Bratislavská 2166, Varnsdorf, IČO: tel Číslo projektu

Studium tranzistorového zesilovače

Nalezněte pracovní bod fotodiody pracující ve fotovoltaickem režimu. Zadáno R = 100 kω, φ = 5mW/cm 2.

Projekt Pospolu. Sekvenční logické obvody Klopné obvody. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Jiří Ulrych.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Základy algoritmizace a programování

A6M33SSL: Statistika a spolehlivost v lékařství Teorie spolehlivosti

20ZEKT: přednáška č. 3

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

3. Sekvenční logické obvody

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

LOGICKÉ ŘÍZENÍ. Matematický základ logického řízení

Cvičení z logiky II.

Základní vztahy v elektrických

Základy číslicové techniky z, zk

5. Sekvenční logické obvody

DIGITÁLN LNÍ OBVODY A MIKROPROCESORY 1. ZÁKLADNÍ POJMY DIGITÁLNÍ TECHNIKY

DUM 07 téma: pracovní listy KLO CMOS

U Úvod do modelování a simulace systémů

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Elektronika pro informační technologie (IEL)

RLC obvody sériový a paralelní rezonanční obvod

KOMBINAČNÍ LOGICKÉ OBVODY

BDIO - Digitální obvody

Číslicové obvody základní pojmy

Sylabus kurzu Elektronika

TÉMATICKÝ OKRUH Softwarové inženýrství

Technická kybernetika. Obsah. Klopné obvody: Použití klopných obvodů. Sekvenční funkční diagramy. Programovatelné logické automaty.

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1

Y36SAP 2007 Y36SAP-4. Logické obvody kombinační a sekvenční používané v číslicovém počítači Sčítačka, půlsčítačka, registr, čítač

Číselné vyjádření hodnoty. Kolik váží hrouda zlata?

7. Popis konečného automatu

BISTABILNÍ KLOPNÉ OBVODY, ČÍTAČE

teorie logických spojek chápaných jako pravdivostní funkce

4EK213 Lineární modely. 10. Celočíselné programování

Úvod do elektrotechniky

Neuronové sítě Minimalizace disjunktivní normální formy

DUM 06 téma: KLO hradla CMOS výklad

2. Pomocí Theveninova teorému zjednodušte zapojení na obrázku, vypočtěte hodnoty jeho prvků. U 1 =10 V, R 1 =1 kω, R 2 =2,2 kω.

Parametrické programování

Výroková logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Fyzikální praktikum 3 Operační zesilovač

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ MEII KOMBINAČNÍ LOGICKÉ OBVODY

VOLTAMPÉROVÉ CHARAKTERISTIKY DIOD

Modelování a simulace Lukáš Otte

Automaty a gramatiky(bi-aag) Motivace. 1. Základní pojmy. 2 domácí úkoly po 6 bodech 3 testy za bodů celkem 40 bodů

Algoritmizace a programování

Sekvenční logické obvody

Logické proměnné a logické funkce

Digitální obvody. Doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D.

2. ÚVOD DO OVLÁDACÍ TECHNIKY

Transkript:

Testování a spolehlivost ZS 2011/2012 1. Laboratoř Poruchy v číslicových obvodech Martin Daňhel Katedra číslicového návrhu Fakulta informačních technologií ČVUT v PRaze Příprava studijního programu Informatika je podporována projektem financovaným z Evropského sociálního fondu a rozpočtu hlavního města Prahy. Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Trocha teorie Poruchy jsou reprezentovány pomocí hodnot logických proměnných. To znamená, že ze všech možných poruch, tj. fyzikálních změn, způsobujících že výrobek nemůže dále vykonávat předepsanou funkci, vybereme pouze takové, které jsou pro daný systém v daných pracovních podmínkách nejpravděpodobnější. A zvolíme pro ně vhodnou reprezentaci právě pomocí hodnot logických proměnných. Model poruchy vždy představuje určité zjednodušení nelze dostatečně přesně popsat všechny fyzikální poruchy. Ale i pro logické poruchy nemusí existovat ve zvoleném systému jejich fyzikální interpretace. Budeme se zde zabývat nálesdujícími typy poruch: Porucha typu t porucha typu 0 a porucha typu 1 t 0 na vodič se přivede logická 0 t 1 na vodič se přivede logická 1 Porucha typu t je definována jako připojení zdroje poruchové úrovně v místě působení poruchy. Při takovéto poruše předpokládáme, že všechny logické členy pracují správně, ale signální vodič je odpojený od vstupu (výstupu) a na vstup je připojen zdroj poruchové úrovně napětí (zem či napájení). Porucha typu z zkraty Vykazuje chování fiktivního logického členu AND či OR Poruchy obvodů CMOS, přerušení Kromě poruch typu t je pro praxi významné modelování poruch obvodů CMOS. Při poruše může docházet k nastavení výstupu hradla do vysoké impedance. Pak se obvod s výstupovým hradlem chová jako paměťový člen. Tento typ poruch je nazván přerušení. Příklady Příklad 1 Na obrázku 1.1 je logický člen NAND, na jehož vstupu A je porucha t 0. Určete, jak se tato porucha projeví na výstupu C.

Obrázek 1.1: logický člen NAND s poruchou typu t 0 na vstupu A. Pro řešení si nejprve odvoďme tabulku chování pro člen NAND bez poruchy, viz tabulka 1.1: A B C 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Tabulka 1.1: pravdivostní tabulka pro NAND. Nyní si odvoďme tabulku chování pro člen NAND s poruchou, dle obrázku 1.1, viz tabulka 1.2: A B C 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Tabulka 1.2: pravdivostní tabulka pro NAND s poruchou. Jak to funguje? Do tabulky 1.2 se vždy zapíší všechny vstupní hodnoty podle tabulky 1.1, to že vodič A není schopen přenést hodnotu 1 (např. proto, že je zkratován na zem), je respektováno pouze hodnotami výstupu C. Příklad 2 Na vývodech součinového členu vznikl zkrat, který uzavírá zpětnou vazbu, viz obrázek 1.2. Nakreslete náhradní logické schéma a odvoďte chování obvodu pro případ, že zkrat je typu z 0.

Obrázek 1.2: Zkrat na součinovém členu. Obrázek 1.3: Náhradní schéma zapojení. Zkrat typu z 0 lze modelovat fiktivním logickým součinem, na jehož vstupy přivedeme zkratované vodiče. Tím vznikne náhradní zapojení dle obrázku 1.3. Obrázek 1.4: Výsledný obvod z náhradního zapojení. A B C 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 Tabulka 1.3: Tabulka stavů popisující chování tohoto obvodu.

Spojením obou součinových členů, které můžeme provést vyloučením vodiče D, vznikne výsledný obvod, který vidíme na obrázku 1.4. Jeho chování nelze popsat pravdivostní tabulkou, protože se jdná o sekvenční obvod s jednou vnitřní proměnnou C. Tabulka stavů, popisující chování tohoto obvodu je v tabulce 1.3. Z ní je zřejmé, že do stavu C = 1 se obvod může dostat jen bezprostředně po zapnutí sítě, byl-li vstupní vektor AB = (1, 1). Žádný z přechodů již do tohoto stavu nevede. Jestliže hledáme úplný test pro součinový člen, který by detekoval i popsanou poruchu z 0, můžeme použít minimální test ABC = (0, 1, 0), (1, 0, 0), (1, 1, 1), přičemž ze šesti možných pořadí kroků je nepřípustný každý takový, který začíná vstupním vektorem (1, 1). Trocha teorie - Zcitlivění cesty Intuitivní zcitlivění cesty je v podstatě opakování sekvence následujícího algoritmu, který popisuje jeden krok testu: 1. Volba poruchy, která má být detekována. 2. Přivedení hodnoty 0 do místa výskytu poruchy t 1, nebo hodnoty 1 do místa výskytu poruchy t 0. 3. Zcitlivění cesty z místa výskytu poruchy na primární výstup obvodu. 4. Odvození hodnot proměnných na primárních vstupech obvodu (operace konzistence) 5. Nalezení všech poruch, pokrytých sestaveným krokem testu. Metoda intuitivního zcitlivění cesty se počítá ručně (proto to slovo intuitivní). A výstup vypadá následovně: Sestavené kroky testu i poruchy, které jsou jimi pokryty, obvykle přehledně zapisujeme do tabulky. Každému vodiči, jehož porucha má být detekována je v ní vyhrazen jeden sloupec, každému kroku testu jeden řádek. Mezi následující příklady jsou namíchány obvody, které obsahují i redundantní součástky. (redundantní vodiče, logické členy). Redundantní a neredundantní obvody jsou vzájemně úmyslně promíchány, protože schopnost rozpoznat redundanci je nutná zejména při řešení praktických problémů diagnostiky. Při generování testů pro redundantní obvody se za správný výsledek považuje: Zjištění, že obvod obsahuje redundanci a výčet všech nedetekovatelných poruch. Sestavení testu, který je úplný vůči všem detekovatelným poruchám. Příklady Příklad 3 Metodou intuitiního zcitlivění cesty sestavte úplný test pro obvod dle obrázku 1.5.

Obázek 1.5: Jednoduchý obvod. Vyobrazený obvod obsahuje jeden bod větvení, takže kromě primárních vstupů A, B, C je třeba testovat též větve B1 a B2. Popsané větvení je rekonvergentní s různou paritou inverze ve větvích, takže při testování primárního vstupu B je třeba zamezit současnému zcitlivění cest B, B1, D, F a B, B2, E, F. Poruchy větví B1 a B2 je tedy třeba testovat odděleně. Postup odvození jedné varianty testu je společně s pokrytými poruchami zapsán do tabulky 1.4. Ve třetím a čtvrtém kroku jsou vstupní vektory voleny tak, aby byla zcitlivěna vždy jen jedna cesta z primárního vstupu B na výstup F. Tyto kroky tedy znovu detekují poruchy primárního vstupu. A B C F A B B1 B2 C 0 1 0 0 t1 t0 t0 1 0 1 0 t1 t1 t0 1 1 1 1 t0 t0 t0 0 0 0 1 t1 t1 t1 Tabulka 1.4: První varianta testu. Naproti tomu v druhé variantě testu, popsané v tabulce 1.5, jsou hodnotami C = 0 ve třetím kroku a A = 1 ve čtvrtém kroku zcitlivěny obě cesty z B na F. Protože tyto cesty jsou rekonvergentní s různou paritou inverze, nejsou v těchto krocích detekovány poruchy společné části obou cest, tedy vodiče B. Protože všeak tyto poruchy byly detekovány v prvních dvou krocích, není tato změna na závadu úplnosti testu. Vzhledem k tomu, že máme pro třetí i pro čtvrtý krok testu dvě alternativy, můžeme sestavit celkem čtyři testy s délkou 4. A B C F A B B1 B2 C 0 1 0 0 t1 t0 t0 1 0 1 0 t1 t1 t0

1 1 0 1 t0 t0 1 0 0 1 t1 t1 Tabulka 1.5: Druhá varianta testu. Úlohy Úloha 1 Metodou intuitivního zcitlivění cesty sestavte úplný test pro obvod na obrázku 1.6. Obrázek 1.6: Obvod pro zcitlivění cesty. Úloha 2 Metodou intuitivního zcitlivění cesty sestavte úplný test pro obvod na obrázku 1.7.

Obrázek 1.7: Obvod pro zcitlivění cesty. Úloha 3 Metodou intuitivního zcitlivění cesty sestavte úplný test pro obvod na obrázku 1.8. Obrázek 1.8: Obvod pro zcitlivění cesty.

Úloha 4 Metodou intuitivního zcitlivění cesty sestavte úplný test pro obvod na obrázku 1.9. Obrázek 1.9: Obvod pro zcitlivění cesty. Úloha 5 Metodou intuitivního zcitlivění cesty sestavte úplný test pro obvod na obrázku 1.10.

Obrázek 1.10: Obvod pro zcitlivění cesty. Úloha 6 Metodou intuitivního zcitlivění cesty sestavte úplný test pro obvod na obrázku 1.11.

Obrázek 1.11: Obvod pro zcitlivění cesty. Úloha 7 Metodou intuitivního zcitlivění cesty cesty sestavte úplný test pro obvod na obrázku 1.12. Obrázek 1.12: Obvod pro zcitlivění cesty.

Literatura Diagnostika a spolehlivost, J. Hlavička Diagnostika a spolehlivost cvičení, J. Hlavička