Последовательное и параллельное моделирование неисправностей

11.6 Параллельное по входным наборам моделирование неисправностей

В "Последовательное и параллельное моделирование неисправностей" мы рассмотрели метод последовательного моделирования неисправностей. Для комбинационных схем часто применяется параллельный по наборам метод моделирования неисправностей, где фактически комбинируется параллельный и последовательный метод моделирования. При этом подходе одна неисправная схема моделируется на многих наборах, то есть в каждом разряде машинного слова моделируется схема на своем входном наборе. Таким образом, в двоичном алфавите одна неисправная схема одновременно моделируется на входных наборах, где - разрядность машинного слова. В остальном техника вычислений идентична параллельному методу, изложенному в 11.3 и основана на использовании параллельных поразрядных логических операций. По сравнению с предыдущем методом выигрыш может быть достигнут за счёт того, что если неисправность проверяется на одном из входных наборов, входящих в текущую группу, то нет смысла моделировать эту неисправность на оставшихся входных наборах.

Отметим, что при таком подходе используется, в основном, сквозное, а не событийное моделирование, поскольку события могут случиться только в некотором из векторов, которые моделируются параллельно. Это ведет к тому, что значения элементов схемы вычисляются на каждом векторе в порядке уровней ранжирования. В этом случае целесообразно использовать компилятивный метод моделирования. Пусть означает среднюю активность моделирования в схеме, то есть долю элементов, на входах которых случаются события (изменения сигналов) на моделируемых входных наборах. Тогда при данном методе моделируется в больше элементов. чем в событийном методе. Однако, поскольку одновременно моделируется векторов, данный метод является эффективным при . Например, для он будет эффективным, начиная со значения . Общее ускорение этого метода равно . Очевидно, что большая разрядность инструментального компьютера дает большую эффективность. Авторы метода [11.5] использовали компьютер с . Отметим, что данный метод с успехом используется для моделирования больших схем (до миллиона вентилей) на случайных входных наборах.

Для повышения эффективности комбинационная схема предварительно разбивается на максимальные одновыходные подсхемы .

Определение11.1 Максимальная одновыходная подсхема - это комбинационная древовидная схема, не имеющая разветвлений, с одним выходом.

На схеме рис. 11.8 максимальные одновыходные подсхемы отмечены пунктиром. В связи с этим процедура моделирования неисправности на одном входном наборе имеет две фазы - прямую и обратную. В прямой фазе осуществляется выбор неисправности, связанной с выходом элемента, являющегося корневым для некоторой максимальной одновыходной подсхемы и выполняется распространение влияния неисправности. Если неисправность на выходе корневого элемента проверяется, то могут проверяться и неисправности, расположенные на линиях подсхемы. В этом случае выполняется обратная фаза, выявляющая проверяемые неисправности внутри подсхемы. При этом, очевидно, могут быть обнаружены только константные неисправности, инверсные значениям, установившимся при моделировании на линиях исправной подсхемы. Очевидно, что в случае непроверяемости неисправности на выходе корневого элемента неисправности поддерева заведомо не обнаруживаются.

Рис. 11.8. Выделение одновыходных подсхем

Очевидно, что в основе высокого быстродействия рассматриваемого метода лежит организация параллельных вычислений в процессе прямой и обратной фазы. Эффективность организации параллельных вычислений зависит от используемого алфавита и системы многозначных функций в нем. В различных работах применяются различные алфавиты: в большинстве случаев используются простейший двоичный алфавит или троичный алфавит , хотя известно и применение алфавитов большей значности [11.1].

В параллельном методе любая неисправность моделируется на всех входных наборах теста. В благоприятном случае входной набор проверяет эту неисправность, в противном случае моделирование выполнялось вхолостую. Поскольку при параллельном методе связь между неисправностями и входными наборами не устанавливается, то эффективность моделирования недостаточно велика. С целью ее повышения разработаны методы, в которых для заданного входного набора находятся все неисправности, проверяемые этим набором. Одним из таких методов является дедуктивный метод моделирования неисправных ДУ.

Ключевые термины:

Последовательное моделирование - процесс моделирования для каждой неисправности выполняется отдельно -последовательно.

Параллельное по неисправностям моделирование - процесс моделирования выполняется параллельно (одновременно) для группы неисправностей.

Параллельное по наборам моделирование - процесс моделирования выполняется параллельно (одновременно) для группы входных наборов.

Краткие итоги

В лекции рассмотрены основные последовательные и параллельные методы моделирования неисправностей.

В "Последовательное и параллельное моделирование неисправностей" определяются основные задачи моделирования неисправных логических схем в системах автоматизации проектирования ЦУ и связь с остальными компонентами САПР.

В "Последовательное и параллельное моделирование неисправностей" описан последовательный метод моделирования неисправностей, когда неисправности обрабатываются поселедовательно и независимо друг от друга.

"Последовательное и параллельное моделирование неисправностей" посвящен параллельному методу моделирования, где группа неисправностей обрабатываются одновременно в двоичном алфавите.

В "Последовательное и параллельное моделирование неисправностей" параллельный метод обобщается на троичный алфавит, что позволяет повысить адекватность.

В "Последовательное и параллельное моделирование неисправностей" параллельный по наборам метод моделирования неисправностей распространяется на многозначные алфавиты.

В "Последовательное и параллельное моделирование неисправностей" представлен параллельный по входным наборам метод моделирования, где для данной неисправности одновременно моделируется группа входных наборов.

Вопросы и упражнения

1. Где используется моделирование схем с неисправностями?
2. Что необходимо для моделирования неисправных схем?
3. Какие действия необходимо выполнить при моделировании неисправностей?
4. Какие преимущества имеет метод последовательного моделирования?
5. Какие недостатки имеет метод последовательного моделирования?
6. Сколько неисправностей одновременно моделируется в параллельном методе?
7. Как вносится влияние неисправностей в этом методе?
8. Выполните параллельное моделирование всех одиночных константных неисправностей для приведенной схемы рис. 11.9 на тестовом наборе (11111).
   

   
   Рис. 11.9. Схема для упражнения 8 (параллельное моделирование неисправностей).
9. Каким образом выполняется переход на троичный алфавит в параллельном алфавите?
10. Как при этом изменяются быстродействие и затраты памяти?
11. Приведите основной алгоритм параллельного по неисправностям.
12. Чем отличается параллельный по наборам метод от параллельного по неисправностям?
13. Какой вид моделирования, событийный или компилятивный, целесообразно использовать в параллельном по наборам методе?
14. Определите максимальную одновыходную подсхему.
15. Что дает структуризация схемы на максимальные одновыходные подсхемы?