4 Модели неисправностей логических схем

Неисправность есть физический дефект, который происходит внутри аппаратуры, или брак программной компоненты. Примерами являются обрывы проводников, короткие замыкания между ними, повреждения полупроводниковых приборов, временные задержки элементов и др. В программном обеспечении – это неправильное написание символов программ программистом, зацикливание программ и т.п.

Модель неисправностей есть абстрактное представление некоторого множества физических дефектов, которые могут иметь место в аппаратуре.

Наиболее эффективной и простой является модель логической константной неисправности. Ее определяют три допущения:

1) дефект логического модуля эквивалентен по своему действию постоянному наличию на его входах и выходах логических сигналов 0 или 1 (такие неисправности называются соответственно «константа 0» и «константа 1»);

2) логическая функция, реализуемая модулем, не изменяется в результате возникновения неисправности;

3) неисправность является постоянной во времени.

Эффективность модели определяется покрытием неисправностей. Говорят, что данная модель покрывает данную физическую неисправность, если последняя обнаруживается тестом, построенным для данной модели. Тесты для константных моделей обладают высоким покрытием неисправностей. В зависимости от технологии изготовления логических схем это покрытие составляет 80–95%.

На схемах константные неисправности логических элементов (ЛЭ) обозначают в виде кружков, расположенных около соответствующих входов и выходов (рис. 1). Верхние кружки соответствуют неисправностям «константа 1» (К.1), а нижние – неисправностям «константа 0» (К.0).

Для ЛЭ можно выделить классы эквивалентных неисправностей, которые показаны на рис. 2 в виде графов, нанесенных на изображения элементов. Эквивалентные неисправности соединены прямыми линиями (ребрами). Рассмотрим, например, элемент ИЛИ.

Рис. 1

Рис. 2

В класс эквивалентных неисправностей входят неисправности 1, 3 и 5, соответствующие неисправностям вида К.1 входов и выхода элемента. Очевидно, что если на каком-либо входе зафиксировать сигнал 1, то такой же сигнал фиксируется и на выходе элемента. При этом по выходу элемента невозможно определить, где имеет место неисправность – на каком входе или выходе. Для этих неисправностей равны между собой как функции неисправности ( 1), так и проверяющие функции ( ). При построении проверяющего и диагностического тестов для схемы, в структуру которой входит элемент, от класса эквивалентных неисправностей рассматривается только один ее представитель.

ции к неисправности (обозначается: ), если на тех входных наборах, на которых равна единице проверяющая функция неисправности , также равна единице и проверяющая функция неисправности . Тогда . Отношения импликации указываются на изображениях элементов в виде стрелок (дугами), направленных от к . На рис. 3 показаны отношения импликации, существующие в ЛЭ простого базиса.

С

Рис. 3

реди константных неисправностей выделяются также импликантные неисправности. Неисправность находится в отношении имплика-

2

4

6

Рис. 3

Отношение импликации введено для упрощения процесса построения проверяющего теста. Если , то при вычислении можно рассматривать только , при этом обеспечиваетс

Рис. 3

я обнаружение и неисправности . Рассмотрим, например, элемент ИЛИ. Для него существуют два отношения импликации: 4 2 и 6 2. В табл. 7 приведены функции неисправности. Вычислим проверяющие функции:

;

;

.

Таблица 7

Входной набор		F	Функции неисправности
a	b
0	0	0	0	0	0
0	1	1	0	1	0
1	0	1	0	0	1
1	1	1	0	1	1

Имеют место соотношения и . Рассмотрим отношение 4 2. При построении по условию обнаружения неисправности 4 в тест включается набор . Так как , то этот набор входит в состав проверяющей функции для неисправности 2. Поэтому рассмотрение неисправности 4 обеспечивает обнаружение неисправности 2, и последнюю можно не учитывать в процессе вычисления теста.

Для константных неисправностей функция, реализуемая неисправным элементом, может быть получена из функции исправного элемента фиксацией в “0” или “1” ее переменных.