Tallinna Tehnikaülikool1

Raimund UbarTTÜ, ETA uurija-professor

raiub@pld.ttu.eewww.ttu.ee/ˇraiub/

Eesti Teaduste Akadeemia 16. dets. 2004

Digitaalsüsteemide defekt-orienteeritud hierarhiline diagnostika

Tallinna Tehnikaülikool2

Uurimisvaldkond

Diagnostikaülesanded ja tööriistad

Test

System

Fault dictionary

System model

Test generation

Test result

Fault diagnosis

Test eksperiment

Test

Süsteem

Riketeinfo

Süsteemimudel

Testide genereerimine

Rikete simuleerimine

Testi tulemus

Diagnostika

Süsteemi tehnilise oleku

diagnoos

Test

Tööriistad

Isetestimine

Tallinna Tehnikaülikool3

Uurimisteema

Spetsifikatsioon Disain Süsteem

Mudel

Rikked

Struktuur, funktsioonid

Testide süntees ja analüüsRe-disain

“Digitaalsüsteemide defekt-orienteeritud hierarhiline diagnostika”

Diagnostika

Defektid

Testitavuse parandamine

Isetestimine

Tallinna Tehnikaülikool4

Uurimisprobleemid ja seosed

Klassikaline Boole’i algebra

Graafiteooria

Keerukusekasv

Kõrg- taseme mudelid

Ebatäpsus veelgi

kasvab

Ebatäpsuse kasv

Madalama taseme mudelid

Keerukus veelgi

kasvab

Otsustus diagrammide

mudel

Ühtne rikkemudel

Uued hierarhilised meetodid

TestitavusTestide

süntees ja

analüüs

Ise-testimine

Tallinna Tehnikaülikool5

Teadustulemusi aastal 2004

• Ühtne rikkemudel– digitaalsüsteemide analüüsiks eri tasanditel

• Defekt-orienteeritud testigeneraator – sarnane maailmas hetkel puudub

• Digitaalsüsteemide hierarhiline modelleerimine – meetodite edasiarendused, suurendadamaks modelleerimise kiirust

• Süsteemide isetestimine– uute optimeerimisalgoritmide väljatöötamine – kriteeriumid: aeg , aparatuuri kulu , energiatarve , testimise kvaliteet

• Teadusuuringute keskkond – füüsikaliste defektide katsestend – e-õppe tarkvara

Tallinna Tehnikaülikool6

Teadustulemuste seosed

Ühtne rikete mudel

Defekt- orienteeritud

testigeneraatorHierarhiline diagnostika

Teadusuuringute ja e-õppe keskkond

Isetestivadsüsteemid

Funktsionaalne diagnostika

Isetestiv tuum

Süsteem

Tallinna Tehnikaülikool7

Defekt-orienteeritud testigeneraator

Liiaseid defekte Testide kvaliteet

Klassikaline test Objekt Defekte Elementide

tasemel Süsteemi tasemel Üldkate

Elementide liiasus

tõestatud

Kogu liiasus

tõestatud

Uus meetod

C432 1519 226 0 78,6 99,05 99,05 100,00

C880 3380 499 5 75,0 99,50 99,66 100,00

C2670 6090 703 61 79,1 97,97 99,44 100,00

C3540 7660 985 74 80,1 98,52 99,76 99,97

C5315 14794 1546 260 82,4 97,53 100,00 100,00

C6288 24433 4005 41 77,0 99,81 100,00 100,00

Katsete tulemusi:

Defektide liiasuse (mitteolulisuse) tõestamise meetodÜllatav tulemus: väga suur defektide liiasus

Koostöö: TU Darmstadt, TU Warsaw

Tallinna Tehnikaülikool8

Komponendi tase

dy

Defekti kujutis

Ühtne rikkemudel digitaalsüsteemides

x1

x2

x3

x4

x5

Süsteemi tase

Wd

dn dFFddxxFy ),,...,(** 1

Loogika tase

Viga

Defekt

1*

d

yW d

{Wd} dy Rikke mudel:

Hierarhiline diagnostika

y*

Tallinna Tehnikaülikool9

Ühtse rikkemudeli filosoofia

Transistoride võrk

FkiTest

Fk

WFki

WSki

F Test WSk

Moodulite võrk

Wdki

WFk interpretatsioon:

Test - madalamal tasemelRikke mudel - kõrgemal tasemel ehk

Liides hierarhiatasandite vahel

Rikke mudel

Funktsioonid Struktuur

Süsteem:

Moodul:

Komponent:

Komponentide võrk

Kõrgem tase

Moodul

kWFk

WSk

Moodulite võrkLühis

Süsteem

WFk

Test

Madalam tase

Tallinna Tehnikaülikool10

Hierarhiline modelleerimine

M=A.B.C.q

1

1

q

xA

0

q

Ai B’ + C’

#1

q

Bi B’ + C’

#2

0

q

Ai A’ + 1

#4

2

1

xB

q

Ci C’

#3

0

q

Ci A’ + B’

#5

3

1

xC

q

Ai B’ + C’

#5

0

q

Ci A’ + B’

#5

4

1

xC

q

Ci C’

#5

0

B

Ai A’ + B’+C’xA

0

q#5

B’

q

Bi B’

#5

x1

x2x3

x4x5

x6 x7

0

11

0

y

Komponent:Binaarotsustus-diagramm

Süsteem:Kõrgtaseme otsustusdiagramm

Kõrgtasemel simuleeritakse väikest osa mudelist (analüüsi kiirus on suur)

Madalamal tasemel simuleeritakse väga väikest osa mudelist

Põhjuslike seoste analüüs (otse- ja pöördülesanded) hästi formaliseeritavad

Koostöö: Tartu Ülikool

Tallinna Tehnikaülikool11

Digitaalsüsteemide enesetestimine

SoC

C3540

C1908 C880 C1355

Embedded Tester C2670

Test accessmechanismBIST BIST

BISTBISTBIST

Test Controller

TesterMemory

Paralleel-järjestikuline testprotsess:

6

19

40

136

13

25

4

86

48

21

50

46

73

123

169

190

203

205

Pseudorandom

Deterministic

c880

c6288

c5315

c1355

c499

c432

c1908 Total Test Length: 209

Optimeerimine:- testimise aeg - vajalik mälu - energiatarve - lisa-aparatuur - testimise kvaliteet

Mälu

Mälu

Aeg

Aeg

Mälu

Energia

Aeg

Koostöö: Linköpingi Ülikool

Tallinna Tehnikaülikool12

Funktsionaalne enesetestimineIseennast testiv süsteem

Registrite plokk

Andme- osa

SignatuuranalüsaatorAndmed

T

MUX

F

Juhitavus

EXOR

Jälgitavus

MUX

Mälu: Deterministlik test

Funktsionaalne test

Mälu

Aeg

Hind

Optimum

Hübriidtest

Tallinna Tehnikaülikool13

Teadusuuringute keskkond

Test Generation

BIST Simulation

Methods:DeterministicRandomGenetic

Methods:BILBOCSTPStore/Generate

Design Test

Levels:GateMacro

Fault Simulation

Methods:Single faultParallelDeductive

Fault Table

Fault models:Stuck-at-faultsFunctional faults

Test Optimization

Fault Diagnosis

Fault Location

TURBO-TESTER: Kasutatud >90 asutuses rohkem kui 30 riigis

Tallinna Tehnikaülikool14

E-õppe tarkvara

Loogikataseme diagnostika

Süsteemitaseme diagnostika

Java appletid tööks loengul, kodus, laboris ja eksamil:

Koostöö: TU Ilmenau Saksamaal

Muud appletid: Boundary Scan

Tallinna Tehnikaülikool15

USER

DEFSIM U S B

SERVER

INTERNET

DEFSIMDefektide uurimise katsestend

USER USER

DEFSIMKoostöö: Saksamaa, Poola, Slovakkia

Tallinna Tehnikaülikool16

Muid tulemusi aastal 2004• Publikatsioone 30

– CC – 4– IEEE digitaalraamatukogus – 6– Ülemaailmsed konv. – 9, Euroopa reg. konv. – 9, “Best paper” kategoorias – 3– Teoksil: 3 tellitud CC-artiklit 2 peatükki monograafias– Rahvusvaheline koostöö: 14 ühispublikatsiooni 15 teadlasega 5 riigist

• Kaks Framework V Europrojekti, 2 bilateraalset projekti Saksamaaga• Konverentside korraldamine:

– 2nd IEEE East-West Design & Test Workshop (2004) - aseesimehena – 9th IEEE European Test Symposium (2004) - aseesimehena – 10th IEEE European Test Symposium (2005) – peakorraldajana– 4th IEEE European Board Test Workshop (2005) – peakorraldajana– 3th IEEE East-West Design & Test Workshop (2005) - aseesimehena

• Juhendamine (kaitsmised)– 1 doktoritöö (A.Jutman), – 8 magistritööd

• Kutsed loengutele (9)– 3 tutoriali 3 konverentsil, – 1 kursus (36 t) ja 2 tutoriali 3 suvekoolis, – 1 kursus (36 t) ja 2 tutoriali ülikoolides