Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине




НазваниеМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине
страница1/5
Дата публикации21.03.2013
Размер0.62 Mb.
ТипМетодические указания
odtdocs.ru > Право > Методические указания
  1   2   3   4   5

Московский государственный институт электроники и математики (Технический университет)

Кафедра “Электронно- вычислительная аппаратура”

ЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕСТОВ ДЛЯ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине

МОДЕЛИРОВАНИЕ

Москва 2005
1. ЦЕЛЬ КУРСОВОЙ РАБОТЫ. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ

    1. Целью курсовой работы является закрепление студентами по­лученных знаний при изучении раздела дисциплины по логическому моделированию и разработке тестов для обнаружения неисправностей в цифровых устройствах (ЦУ), а также освоение и приобретение прак­тических навыков работы с современной автоматизированной систе­мой логического моделирования «Мозаика-М».

    2. Рабочее задание для выполнения курсовой работы выдается преподавателем индивидуально каждому студенту и включает в себя следующие основные этапы:

  • проведение логического моделирования цифрового устройства с последующим анализом правильности его функционирования. На этом этапе выявляются ошибки в первоначально заданной схеме или временной диаграмме, производится доработка и отладка схемы ЦУ;

  • разработка обнаруживающего теста для проверки неисправнос­тей в реализуемом ЦУ. На этом этапе определяется полнота первона­чально разработанного теста и производится доработка теста до требуе­мого качества.

После выполнения курсовой работы студент представляет препо­давателю отчет о проделанной работе. Форма отчета приведена в конце методических указаний.

2.^ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В настоящее время логическое моделирование широко применяет­ся в системах автоматизированного проектирования сложных цифро­вых устройств. Логическое моделирование заключается в построении математической модели, описывающей поведение этого устройства с заданной точностью, и последующем анализе поведения этой модели по ее реакции на входные воздействия. Процесс логического моделиро­вания состоит в подаче на вход системы некоторого входного слова и в последовательном вычислении логических сигналов на выходах всех элементов схемы.

Целью логического моделирования является получение картины логико-временного поведения ЦУ посредством исследования матема­тической модели. Аппарат логического моделирования работает со сле­дующими объектами: условными представлениями логических элемен­тов и межсоединений, наборами булевых выражений и описаниями временных характеристик элементов.

Моделирование ЦУ на ЭВМ дает возможность проводить полную и автоматическую проверку логики работы схемы, позволяя при этом:

  • просматривать выходные сигналы всех внутренних логических элементов;

  • наблюдать переходные процессы и особенности их функциони­рования в пределах отдельных тактов синхронизации;

  • выявлять состязания сигналов и логическую неоднозначность, возникающие в схемах, которые трудно было бы обнаружить при поиске ошибок проектирования в реальной аппаратуре.

Кроме того, логическое моделирование является средством пост­роения обнаруживающих тестов и тестов поиска неисправностей, поз­воляет эффективно определять полноту тестового контроля.

Идеальные полнота обнаружения и глубина поиска неисправнос­тей сложных устройств не всегда достижимы (либо принципиально из- за невозможности получения необходимой информации, либо по тех­нико-экономическим соображениям). Однако особенно нежелательна бесконтрольная неполнота обнаружения, когда неизвестно, какие воз­можные неисправности не обнаруживаются. Поэтому, когда отсутству­ют или не применяются формализованные алгоритмы диагностирова­ния, необходимо максимально стремиться к формальной проверке сте­пени полноты обнаружения неисправностей и глубины поиска.

Радикальным и эффективным средством такой формальной про­верки является моделирование поведения устройства как в исправном состоянии, так и при наличии в нем неисправностей. Такое моделиро­вание называют диагностическим. Диагностическое моделирование ус­пешно используется не только для проверки полноты (качества) тес­тов, построенных с помощью различных алгоритмов, но и как самосто­ятельный метод для разработки тестов.

Для решения задач технической диагностики обычно бывает необ­ходимо моделировать не только исправное ЦУ, но и его модификации, соответствующие каждой из рассматриваемых неисправностей. Если эти неисправности не выводят ЦУ за пределы заданного класса уст­ройств, принципиально нетрудно представить модель каждой неис­правной модификации в том же виде, что и модель исправного ЦУ. Со­вокупность моделей исправного и всех неисправных ЦУ называется явной моделью объекта диагностирования. Однако на практике явные модели не используются из-за чрезвычайно большого объема и, соот­ветственно, сильно возрастающего времени моделирования. Вместо этого применяют неявные модели объектов диагностирования, кото­рые обычно представляют собой совокупность модели исправного ЦУ класса неисправностей, подлежащих рассмотрению, и правил перехода от модели исправного ЦУ к модели каждой модификации с неисправ­ностью из заданного класса. Преимущество неявных моделей обуслов­лено тем, что на практике обычно представляют интерес классы неис­правностей, «слабо» изменяющих модель исправного устройства.

Чаще всего в качестве модели неисправностей рассматривается класс одиночных константных неисправностей =1, =0 на входах и вы­ходах элементов и внешних контактах ЦУ, так как большинство реаль­ных неисправностей, возникающих в устройствах, очень хорошо опи­сывается этой моделью.

Время моделирования неисправных схем пропорционально числу рассматриваемых неисправностей. Для уменьшения времени модели­рования разработаны методы, позволяющие сократить исходное мно­жество одиночных константных неисправностей, т.е. другими словами уменьшить количество модификаций в неявной модели. Наибольшее применение нашел метод, основанный на выделении групп эквивалент­ных неисправностей. Две неисправности называются эквивалентными, если они обнаруживаются на выходе схемы одними и теми же входны­ми наборами.

С помощью логического моделирования в САПР ЦУ решаются следующие основные задачи:

  • проверка правильности логического функционирования ЦУ;

  • анализ временных диаграмм ЦУ;

  • проверка функционирования цепей установки ЦУ в начальное состояние;

  • анализ состояний сигналов;

  • разработка обнаруживающих тестов и тестов поиска неисправ­ностей (диагностических тестов);

  • определение полноты тестов;

  • определение диагностических свойств тестов.

В общем случае процесс моделирования состоит из двух этапов: обработки логического описания устройства и собственно моделирова­ния. На рис. 1 представлена блок-схема процесса моделирования.


Рис. 1. Блок-схема






Входные данные, описывающие логику работы ЦУ, преобразуются и совмещаются с заранее записанными данными с целью построения модели логической схемы. При этом происходит обращение к справоч­ному каталогу (библиотеке), в котором содержатся математические мо­дели логических элементов. С помощью команд выбирается часть ло­гической схемы, подвергающейся моделированию.

Программа моделирования на основании заданных входных сигна­лов вычисляет значения сигналов на входных, внутренних и выходных контактах схемы.

При этом на экран выводятся временные диаграммы, показываю­щие состояния логических элементов в моделируемые моменты времени.

Форма входных сигналов может меняться в широких пределах. В качестве входных данных поступают также сведения о начальном логи­ческом состоянии схемы и специальные условия (например, сведения о неисправностях), необходимые для описания реальной ситуации.

Существует много различных методов и алгоритмов моделирова­ния. Адекватность моделирования зависит в основном от принятой мо­дели ЦУ, моделей элементов и сигналов, а также от способа учета вре­менных соотношений между сигналами.

Как правило, повышение степени адекватности связано со сниже­нием быстродействия и увеличением требуемого объема памяти, по­скольку усложнение модели ведет к увеличению ее объема и времени обработки. Наиболее быстрыми являются алгоритмы двоичного моде­лирования без учета задержек элементов. Существенно ниже быстро­действие алгоритмов двоичного моделирования с учетом номинальных задержек элементов. Во многих случаях необходимо принимать во вни­мание не только номинальные значения задержек элементов, но и их разброс. Быстродействие таких алгоритмов, как правило, еще ниже. Та­ким образом, выбор алгоритма моделирования в первую очередь зави­сит от вида решаемой задачи и класса рассматриваемых ЦУ.

Модели ЦУ

Различают функциональные и структурные модели. В функцио­нальных моделях отсутствуют сведения о внутренней структуре уст­ройства, т. е. оно представляется в виде «черного ящика». Функцио­нальной моделью комбинационного ЦУ может служить, например, таб­лица истинности. Функциональной моделью последовательностного ЦУ обычно служит конечный автомат (абстрактный или структур­ный). Функциональные модели ЦУ полезны при решении теоретичес­ких задач, однако из-за сложности их получения, большого объема и отсутствия в них информации о внутренней структуре устройства на практике используются структурные модели.

Структурной моделью ЦУ служит, как правило, логическая схема, которая задается перечислением входов, выходов и элементов ЦУ, а также связей между ними. Благодаря своей компактности и удобству обработки структурные модели нашли самое широкое применение при реализации различных алгоритмов моделирования.

б

Модели сигналов

При моделировании входным, внутренним и выходным перемен­ным приписываются определенные значения, которые называются символами. Совокупность различных символов, используемых при мо­делировании, называется алфавитом моделирования. Моделью сигна­лов называется соответствие между реальными сигналами и символа­ми принятого алфавита.

Простейшим алфавитом моделирования является двоичный алфа­вит, в котором сигналы могут принимать только два значения {0, 1}.

Для учета неоднозначности поведения ЦУ и выявления состяза­ний сигналов широко используется троичный алфавит {О,*, 1}, где символ х обозначает неизвестное, неопределенное, а также в ряде слу­чаев безразличное значение сигнала. Другими словами, если некото­рой переменной приписан символ х, сигнал на соответствующем кон­такте устройства может быть либо 0, либо 1.

Для троичного алфавита справедливы следующие соотношения: х л \ =хлх = х\/0 = х\/х = хФ0 = х®х = х®1 = х; х л 0 = 0; х v 1 = 1; х - х.

Справедливость этих соотношений легко проверить, исходя из смысла символах: «возможно 0, возможно 1».

Из приведенных соотношений легко получить троичные таблицы истинности для логических элементов И, ИЛИ, НЕ, ® (таблицы 1, 2, 3, 4 соответственно):

Таблица! Таблица 2 Таблица 3 Таблица 4



л

0

X

t

0

0

0

0

X

0

X

X

1

0

X

1




V

0

X

1

0

0

X

1

X

X

X

1

1

1

1

1




1

0 х 1




1 х 0




Ф

0

X

1

0

0

X

1

X

X

X

X

1

1

X

0



Если при анализе состязаний сиг­налов требуется уточнить характер пе­реходных процессов, то используется алфавит моделирования с большим ко­личеством символов. На рис. 2 для при­мера показан пятизначный алфавит

{0,1 ,Е,Е,х}, где символ Е (Е) опи­сывает «гладкую» смену сигнала из 0 в 1 (из 1 в 0).


0

1













L




Е ^







X

1

I

1

Рис. 2.



Предложены и другие, в том числе бесконечнозначные алфавиты. Следует отметить, что с ростом значности алфавита быстро увеличива­ется время моделирования, а также требуемый объем памяти ЭВМ.
  1   2   3   4   5

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания к выполнению лабораторной работы Барнаул 2012
Измерение температур оптическими методами: методические указания к выполнению лабораторной работы по курсам «Тепломассообмен», «Теплофизика»...

Методические указания к выполнению расчетно- графической работы №1...
...

Методические указания к выполнению расчетно- графической работы №1...
...

Методические указания к выполнению расчетно- графической работы №1...
...

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине iconМетодические рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине...
Курсовая работа по дисциплине «Разработка эффективности технологических решений» выполняется студентами с целью закрепления теоретических...

Методические указания к лабораторной работе Барнаул 2007 Удк 532....
Определение коэффициента конвективной теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном движении теплоносителя: Методические указания...

Методические указания к лабораторной работе Барнаул 2007 определение...
Определение коэффициента конвективной теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном движении теплоносителя: Методические указания...

Курсовой проект состоит из следующих разделов
Настоящие методические указания являются руководством к выполнению студентами 3 курса курсового проекта по экономике отрасли

Методические указания к выполнению эскизов и рабочих чертежей деталей
Методические указания предназначены для студентов технических специальностей, выполняющих эскизы и рабочие чертежи деталей

Методические указания к расчетно-графической работе №2 по дисциплине...
Методические указания предназначены для аудиторной и самостоятельной работ студентов технических специальностей

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
odtdocs.ru
Главная страница