Разработка основ теории параллельного диагностирования дискретных объектов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, доктор технических наук Никифоров, Сергей Николаевич

• Никифоров, Сергей Николаевич
• доктор технических наук
• 2007

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Никифоров, Сергей Николаевич

Выход 1

Рассмотренные в табл.5.1 и 5.2 варианты ФЛС, а также определения 24 и 26 составляют суть пятого классификационного признака - вид (характер) связи. В соответствии с этим классификационным признаком замыкания могут быть следующих видов: на шину "+"; на шину "-"; кроме того применительно к ФЛС: выход элемента - на вход элемента; вход элемента -на вход элемента; выход элемента - на выход элемента.

Причем три последних указанных вида замыканий могут иметь место как для разных элементов ОД, так и для одного, за исключением последнего вида.

Используя данные определения, можно рассмотреть последствия дефектов в виде замыканий более подробно.

202

Определение 27. Одиночные замыкания - непредусмотренное соединение двух простых ФЛС или двух простых питающих связей и простой ФЛС.

В табл.5.1 показаны примеры одиночного замыкания вида "простая ФЛС с простой питающей связью (шина "+" или шина "-")". Примеры одиночных замыканий вида "простая ФЛС на простую ФЛС" приведены в табл.5.3.

Продолжение табл.5.6

1 2 3 4

10 "выход элемента - входы элементов" "вход ОД - вход элемента", для разных элементов X сложная ФЛС и простая ФЛС

11 "выход элемента - входы элементов" —>■ "вход ОД - вход элемента", для одного элемента X и

12 "выход элемента - входы элементов" -> "выход элемента -вход элемента", для разных элементов X и

13 "выход элемента - входы элементов" —> "выход элемента -вход элемента", для одного элемента X н

14 "выход элемента - входы элементов" —» "выход элемента -выход ОД", для разных элементов X п

15 "выход элемента - входы элементов" —» "выход элемента -выход ОД", для одного элемента X и

16 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» "вход ОД - вход элемента", для разных элементов X п

17 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» "вход ОД - вход элемента", для одного элемента X 11

18 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» "выход элемента - вход элемента", для разных элементов X 11

19 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —>■ "выход элемента - вход элемента", для одного элемента X 11

Продолжение табл.5.6

1 2 3 4

20 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» "выход элемента - вход ОД", для разных элементов X сложная ФЛС и простая ФЛС

21 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" -» "выход элемента - выход ОД", для одного элемента X г/

22 " вход ОД - входы элементов" -> "вход ОД - вход элемента", для разных элементов X п

23 "вход ОД - входы элементов" —> "вход ОД - вход элемента", для одного элемента X п

24 "вход ОД - входы элементов" -> "выход элемента - вход элемента", для разных элементов X и

25 "вход ОД - входы элементов" —» "выход элемента - вход элемента", для одного элемента X п

26 "вход ОД - входы элементов" -> "выход элемента - выход ОД", для разных элементов X п

27 "вход ОД - входы элементов" —» "выход элемента - выход ОД", для одного элемента X п

28 "выход элемента - входы элементов" —» простая "+" const 1 сложная ФЛС и простая питающая

29 "выход элемента - входы элементов" —» простая "-" const 0 п

Продолжение табл.5.6

1 2 3 4

30 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» простая const 1 сложная ФЛС и простая питающая

31 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» простая 44 55 const 0 и

32 "вход ОД - входы элементов" -> простая "+" const 1 а

33 "вход ОД - входы элементов" —» простая "-" const 0 и

34 "выход элемента - входы элементов" —» сложная "+" const 1 сложная ФЛС и сложная питающая

35 "выход элемента - входы элементов" -» сложная "-" const 0 п

36 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —» сложная 44|55 const 1 н

37 "выход элемента - входы элементов - выход ОД" —> сложная и 55 const 0 п

38 "вход ОД - входы элементов" —» сложная "+" const 1 II

39 "вход ОД - входы элементов" —» сложная "-" const 0 II

Продолжение табл.5.6

1 2 3 4

40 "вход ОД - вход элемента" —» сложная "+" const 1 простая ФЛС и сложная питающая

41 "вход ОД - вход элемента" —>• сложная "-" const 0 п

42 "выход элемента - вход элемента" —> сложная "+" const 1 п

43 "выход элемента - вход элемента" -> сложная "-" const 0 п

44 "выход элемента - выход ОД" —» сложная "+" const 1 н

45 "выход элемента - выход ОД" —> сложная "-" const 0 а

46 сложная "+" -> сложная "-" const 1 v 0 две сложных питающих

47 сложная "+" -> простая "+" const 1 v 0 сложная питающая и простая питающая

48 сложная "-" -» простая "+" const 1 v 0 н

208

Среди всех одиночных замыканий можно выделить три подмножества вариантов:

1) одиночная (простая) ФЛС на одиночную питающую связь:

2) одиночная (простая) ФЛС на одиночную ФЛС;

3) одиночная питающая связь на одиночную питающую связь.

Мощность первого подмножества равна 6 (табл. 5.1с учетом вариантов на шину "+" и шину "-"), мощность второго подмножества - 11 (табл. 5.3 при допущении о существовании только одного выхода у элементов ОД). Третье подмножество есть одноэлементное, т.е. включает всего одно событие - замыкание шины "+" на шину "-". Объединения трех этих подмножеств событий составляют полную группу событий 18.

В табл.5. 4 приведено все множество одиночных замыканий и указаны их эквивалентные модели. Для подмножества замыканий "одиночная ФЛС на одиночную питающую связь" моделями являются известные разновидности "const 1" и "const 0" [75] (пп. 1-6 табл. 5.4). Замыкание питающих связей, т. е. шины "+" на шину "-" в общем случае может быть сведено к моделям "const 1" или "const 0" (п.7 табл. 5.4). Значительно сложнее обстоит дело с замыканиями из подмножества "одиночная ФЛС на одиночную ФЛС". В результате замыканий этой группы создаются дополнительные связи в ОД, не эквивалентные генератору "нулей" или "единиц" в схеме. Характер вырождений функций ОД зависит как от типа элементов (реализуемой функции), так и от того, какие именно входы элемента замкнуты. Рассмотрим, например, замыкание ФЛС "вход ОД - вход элемента" —> "вход элемента - вход ОД" (п. 8 табл. 5.4) одного и того же элемента. При трех и более входах в элементе "И"; "ИЛИ" имеет место сокращение числа входов, при двухвходовом элементе "И-НЕ" моделью является вырождение функции элемента в операцию инвертирования (НЕ) [75]. Если замкнуты информационные, разделенные по схеме, входы j-k триггера, то вместо

209 элемента памяти получается счетчик со счетным входом. Аналогичные примеры можно привести и для остальных замыканий этого подмножества. Таким образом, имеет место неопределенность с точки зрения модели, которая отображается как "X" [75].

На основании анализа табл. 5.4 можно заключить, что из 18 возможных одиночных замыканий только 7 соответствуют общепринятым моделям "const 1" и "const 0". Остальные же, хотя и являются с классической точки зрения "одиночными дефектами", скорее подпадают под понятие "перемежающийся отказ", так как уровни логических сигналов, действующих во вновь образованных связях, неопределенны. Кроме того, ^ такие одиночные дефекты могут иметь кратные проявления по нескольким цепям. В результате одиночное замыкание вызывает такое состояние ОД, такую неисправность, которая соответствует как одиночным неисправностям - для замыканий первого подмножества, так и многократным - для замыканий второго подмножества.

Рассмотрим групповые, или сложные, замыкания в ОД. Определение 28. Групповое замыкание - это непредусмотренное соединение сложной ФЛС со сложной ФЛС, сложной ФЛС с групповой питающей связью, сложной ФЛС с одиночной ФЛС или одиночной ФЛС с групповой питающей связью.

Варианты групповых замыканий типа "сложная ФЛС на сложную ФЛС" и "сложная ФЛС на простую ФЛС" показаны в табл. 5.5. В табл. 5.6 приведено множество всех групповых замыканий.

Среди групповых замыканий можно выделить следующие подмножества: сложная ФЛС на сложную ФЛС; сложная ФЛС на простую ФЛС; сложная ФЛС на групповую питающую связь;

210 простая ФЛС на сложную питающую связь; групповая питающая связь на групповую питающую связь; групповая питающая связь на простую питающую связь.

Мощности указанных подмножеств 9, 18, 6, 6, 6, 1,2 соответственно. Введение замыканий типа "групповая питающая связь на простую питающую связь" (пп. 47, 47 табл. 5.6) сделано с учетом различного V напряжения питания элементов ЭМ, например +5 В и +27 В. Приведенный (аналогично табл.5.4) анализ относительно моделей групповых замыканий (табл.5.6) показал, что 21 вид замыканий может быть представлен моделями "const 0" и "const 1", а остальные 27 - моделью "X", то есть неопределенностью^ причем моделями "const 0" и "const 1" описываются v такие виды замыканий, в которых участвует хотя бы одна питающая связь. Кроме того, кратные последствия, которые могут быть интерпретированы как кратные неисправности, имеют 42 вида групповых замыканий (пп. 1-39, 46-48 табл.5.6). Одиночные последствия у 6 видов замыканий (пп. 40-45 табл. 5.6). Для одиночных замыканий одиночными последствиями обладают И видов замыканий (пп. 1-6, 9, 11,13, 14, 17 табл. 5.4).

Обобщая результаты анализа возможных замыканий, можно сделать следующие выводы:

1. В цифровых ЭМ в результате одиночных дефектов (определение 16) могут возникнуть 66 видов замыканий (табл.5.4, 5.6).

2. Из 66 возможных видов замыканий одиночные последствия характерны для 17 видов (25.8 %), кратные - для 49 видов (74.2 %).

3. Из 66 возможных видов замыканий 28 могут быть представлены моделями "const 1" или "const 0", а остальные 38 - моделями "X" (неопределенность), то есть 42.4 % и 57,6 % соответственно.

Определение 29. Одиночный (простой) обрыв - непредусмотренное размыкание простой питающей связи или простой ФЛС.

В тех случаях, когда последствиями дефектов являются обрывы, то имеет место по определению 14 размыкание связей. По типу связей (рис. 5.1) одиночные обрывы возникают либо в простых питающих связях, либо в простых ФЛС. Примеры возможных характерных вариантов одиночных обрывов показаны в табл. 5.1. Возможны всего 5 вариантов (табл. 5.7), из них два в простых питающих связях и три в простых ФЛС. Если исследуется ОД, построенный на ИС, обрыв цепей которых эквивалентен генерации 1 (например ИС 134 серии), то из 5 возможных типов обрывов четыре описываются моделью "const 1" (табл.5.7). При других типах ИС возможна модель "const 0". Только один обрыв в простой ФЛС типа "выход элемента -выход ОД" (п. 3 табл. 5.1, п. 5 табл. 5.7) моделируется как неопределенность. Строго говоря, такой обрыв, точнее модель такого обрыва, зависит от технических средств диагностирования (ТСД), от комплекса ИС этих средств. Фактически ничего не подключается к входу ТСД, так как контакт ОД вследствие обрыва ни с чем не связан, и поэтому поведение ТСД не может быть определено заранее.

Заключение

Основными научными результатами работы являются: Сформулированы основные принципы теории параллельного диагностирования дискретных объектов

- одновременное диагностирование множества ДО, мощность множества N;

- замена множества ДО одним виртуальным, содержащим все дефекты всего множества дефектов всех N ДО; доказана теорема о равнозначности замены множества диагностируемых объектов одним виртуальным объектом;

273

- сокращение мощности множества дефектов виртуального ДО за счет "поглощение" идентичных дефектов разных объектов, то есть замена суммарного времени их поиска временем поиска всего одного дефекта;

- распараллеливание процессов тестирования однотипных объектов,

- распараллеливание процессов тестирования одних объектов (или групп) и вспомогательных операций, то есть процессов установки-снятия других объектов;

- сокращение мощности множества дефектов виртуального ДО (при использовании у-процедур) за счет "поглощение" одинаковых по порядку обнаружения дефектов в различных ДО, то есть замена в виртуальном объекте суммарного времени поиска "первых", "вторых" и т.д. дефектов только одним значением - максимальным среди "первых", "вторых" и т.д. дефектов; доказана теорема о превосходстве у-процедуры по сравнению с последовательной и параллельной процедурами поиска дефектов; сокращение временной избыточности тестирования при использовании процедур с неполным реверсом теста и замена суммарного времени поиска всех дефектов величиной, не превышающей две длины теста;

- разбиение множества диагностируемых объектов на группы для одновременного диагностирования разнотипных объектов при использовании конвейерно-параллельной и поточной организации; Практическая значимость проведенных исследований заключается в следующем:

1. Создан новый подход к представлению диагностического комплекса, как единого пространства параллельного диагностирования и восстановления одновременно множества разнотипных дискретных объектов.

274

2. Разработано алгоритмическое обеспечение диагностического комплекса в виде параллельных, v-пpoцeдyp, конвейерного и поточного диагностирования.

3. Разработаны модели предложенных и проанализированных процедур в виде графов и аналитических выражений.

4. Формализовано представление процесса обработки реакций дискретных объектов на базе булевых матриц и их возможных вырождений, что позволило предложить метод суммарного вектора и метод суммарных векторов для проверки работоспособности ОД и поиска одиночных дефектов,

5. Для поиска кратных дефектов предложен метод сравнения неисправных объектов.

6. Разработаны принципы организации пространства коммутаций на базе параллельного подключения, что позволило сократить число коммутаций и повысить надежность коммутатора в целом.

7. Исследована эффективность параллельных процедур в зависимости от законов распределения моментов обнаружения всего множества возможных дефектов по длине используемого теста.

8. Показана принципиальная возможность формализовано управлять стратегией диагностирования дискретных объектов конкретного типа в зависимости от законов распределения дефектов по длине теста с целью сокращении суммарных временных затрат.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Никифоров, Сергей Николаевич, 2007 год

1. Авах Ю.А. Универсальные машины автоматического контроля. М., Энергия, 1976.

2. Автоматический контроль радиоэлектронного и электротехнического оборудования. Под общ. ред. В.М. Шляндина, А.И. Мартяшина, М., Энергия, 1972.-264 с.275

3. Валъковский В. А. Распараллеливание алгоритмов и программ. Структурный подход. М.: Радио и связь, 1989. - 176 с.

4. Василеску Ю. Прикладное программирование на языке Ада: Пер. с англ. -М.: Мир, 1990.-348 с.

5. Джехани Н. Язык Ада: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. - 552 с.

6. Джоунз Г. Программирование на языке Оккам: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 208 с.

7. Добролюбов Л.Н., Енин C.B. Контроль и диагностика дискретных схем управления. Минск. Наука и техника, 1973.

8. Дуарова А.Е. О построении тестов, выявляющих кратные неисправности для одного класса комбинационных устройств. Труды I всесоюзного совещания по технической диагностике. М., Наука, 1972.

9. Калявин В.П., Кизуб В.А., Никифоров С.Н. Организация параллельного поиска дефектов в N объектах. Материалы краткосрочного семинара276

10. Методы контроля в комплексной системе управления качеством", Л., ЛДНТП, 1978, с. 25 29.

11. Калявин В,П., Кизуб В.А., Никифоров С.Н. Технические средства поиска одиночных и кратных дефектов в логических блоках ЦВМ в условиях производства. Л., ЛДНТП, 1978, 31 с.

12. Калявин В.II., Мозгалевский A.B., Никифоров С.Н. Обнаружение одиночных неисправностей в дискретных устройствах. Ш всесоюзное совещание по технической диагностике, М., Наука, 1975, с. 30 - 32.

13. Калявин В.П., Мозгалевский A.B., Никифоров С.Н. Устройство для контроля логических блоков. Авт. свид. СССР N 558266, Бюллетень N 18,1977,4 с.

14. Калявин В.П., Никифоров С.Н. Выбор объема памяти технических средств диагностирования. Известия ЛЭТИ, вып. 262, Л., 1979, с. 8286.

15. Калявин В.П., Никифоров С.Н. Способ повышения достоверности средств поиска дефектов в одновыходных дискретных объектах. -Известия ЛЭТИ, вып. 258, Л., 1979, с. 87 90.

16. Калявин В.П., Никифоров С.Н., Шахматов Л.А. Использование сдвигающего регистра для поиска неисправностей в дискретных объектах. Известия ЛЭТИ, вып. 83 А, Л., 1972, с.

17. Кизуб В.А., Криволуцкий А.Г., Никифоров С.Н., Скворцов И.В. Устройство для нахождения кратных неисправностей в схемах ЦВМ. Авт. свид. СССР N 533894, Бюллетень N 40, 1976, 4 с.

18. Кизуб В.А., Науменко В.П., Никифоров С.Н., Щербаков А.Ю. Устройство для диагностирования групп однотипных логических блоков, Авт. свид. СССР N 1196878, Бюллетень N 45, 1985, 3 с.

19. Кизуб В. А., Никифоров С.Н. Адаптивные системы группового диагностирования. Тезисы докладов научно-технической конференции "Техническое диагностирование - 94", СПб., 1994, с. 5458.

20. Кизуб В.А., Никифоров С.Н. Диагностирование в режиме разделения времени. Тезисы докладов научно-технической конференции "Диагностическое обеспечение РЭА на этапах проектирования и производства", JL, Судостроение, 1990, с. 41 -43.

21. Кизуб В.А., Никифоров С.Н. Организация поиска дефектов в типовых элементах замены судовой РЭА. Вопросы судостроения, Выпуск 30, 1980, с. 33-40.

22. Кизуб В.А., Никифоров С.Н. Оценка достоверности поиска дефектов при использовании метода сравнения с неисправным объектом. В кн.: Повышение надежности промышленных изделий, Материалы У11 Ленинградской конференции, Л., ЛДНТП, 1978, с. 71.

23. ЗЗ.Кня'б В.Л., Никифоров СЛ. Процедур 1.1 поиска дефектов в однотипных объектах РЭА при неполном реверсировании теста. В кн.: Вопросы кораблестроения, серия Вычш1 ипильная техника, вып. 17. 1980, 9 с.

24. Кондратьев В.В., Махалин Б.Н. Автоматизация контроля цифровых функциональных модулей. М.: Радио и связь, 1990. - 152 с.

25. Кофман А. Введение в прикладную комбинаторику. М., Наука, 1975.

26. Милютин Е.Р., Никифоров С.Н. Комбинированная процедура поиска дефектов в дискретных объектах. Труды учебных заведений связи, N 173, 2005, с. 149- 160.

27. ЬЪ.Милютин Е.Р., Никифоров С.Н. Поиск дефектов в дискретных объектах с использованием у-процедуры при неполном реверсировании теста. -Труды учебных заведений связи, N 174, 2006, с. 227 234.28154МинкХ. Перманенты. М., Мир, 1982. 214 с.

28. Миренков H.H. Параллельное программирование для многомодульных вычислительных систем. М.: Радио и связь, 1989. - 320 с.

29. Мозгалевский A.B., Никифоров С.Н. Процедуры группового поиска дефектов в типовых элементах замены. Судоремонт, вып. N 323, JL, Судостроение, 1980, с. 25 - 33.

30. Никифоров С.Н. Параллельная процедура поиска дефектов в дискретных объектах при неполном реверсировании теста. Ползуновский вестник N 2-2/2006, с. 257 261.282

31. Никифоров С.Н., Щербаков А.Ю. Устройство для поиска кратных дефектов в группе объектов, Авт. свид. СССР N 1233157, Бюллетень N 10, 1986, \ с.

32. Никифоров С.Н., Щербаков А.Ю. Поиск дефектов в цифровых ТЭЗ по v процедуре с прогоном теста. - Тезисы докладов научно-технического семинара "Обеспечение надежности и качества систем методами технической диагностики", Челябинск, 1979, с. 55 - 57.

33. Х.Никифоров С.Н., Щербаков А.Ю. Устройство для контроля типовых элементов замены ЦВМ. Авт. свид. СССР N 1146678, Бюллетень N 11, 1985,4 с.

34. Основы технической диагностики. Под ред. П.П. Пархоменко, т. 1, М.: Энергия, 1976.1Ъ.Пархоменко П.П. О технической диагностике. М. Наука, 1969.2831А.Сердаков A.C. Автоматический контроль и техническая диагностика.

35. Шейнина Т.А. Диагностика комбинационных схем с кратными неисправностями методом перепадов. II всесоюзное совещание по технической диагностике, Известия ЛЭТИ, Л., 1972, вып. 118, ч. 1.1 2 3 4 5

36. Параллельная с неполным повторением теста и скачкообразным возвратом ТШ) д/- Му тах^'Ч I Е Г^+Г

37. Параллельная с полным повторением теста и последовательным возвратом 1 пар. г мм1 . ым1 ым. . . 12Х0) +1 Иь? + ^ +т у=1/=0 7=1/=0 7=1/=0 При * 0') * * 0')

38. Параллельная с неполным повторением теста и последовательным возвратом г N М) N Му та+ + <Л+Г ' 7=1г'=0 у"=1г=0 При / 0') * / С/)

39. Параллельная с полным повторением теста и прогоном 1 пар. прог. ЛГ 7=1 у=1/=0

40. Параллельная с полным повторением теста и оптимальным реверсированием тию 1 пар. опт. 7=1/=0 N + I + -П.)т+ Е +т 7=1»=0 7=1 7'=«=0 * (Л Ф , и) «7 число дефектов у'-го ДО, для которых <Т!2 г г1 2 3 4 5

41. Параллельная с неполным повторением теста и оптимальным реверсированием Т1(Л0 1 пар. г. прог. max t^ + щ nMJ-1 (П 4/1 nMj in 7=1 i=0 1 Pi 7=1 i=0 1 2t ^ — это тот реверс, Pi который и заменяется на прогон tSP >772 г1

42. V процедура с полным повторением теста и скачкообразным возвратом тЛт 1v Mj N Mj Smax^ + EI^+r i=0 y'=b'=0 При равном числе дефектов в N ОД, то есть Mi= М2 = . = = MN

43. V процедура с неполным повторением теста и скачкообразным возвратом rlW Vr iV M j Mj S + 2>ax *яр> - min tn\j) . + T 7=iz=o /=o

44. V процедура с полным повторением теста и последовательным возвратом TT(N) ^посл. Mj ( Л Mj N MJ , л Imax^+ Ztp.+ H Tty)J)+T i=0 i=0 7=1 ¿=0 При tp

45. V процедура с неполным повторением теста и последовательным возвратом vr поел. Mj N Mj 2 £ max *йр> - min . + X + T i=о y=i/=o При tPi = max tn{p -- min1 2 3 4 5

46. V процедура с полным повторением теста и прогоном rlW 1 V поел. прог. T(Mj+\) iW, - максимальное число дефектов в каком-то у-м ДО

47. V процедура с неполным повторением теста и прогоном ТШ) 1 V г прог. T(Mj +1)

48. V- процедура с полным повторением теста и оптимальным реверсированием TIW 1 V поел. прог. rij nj ¿maх*ир) + 2*Л + /=0 1=0 N N Mj 7=1 7=1г=0 Hj число циклов, заканчивающихся реверсом. Mj - общее число циклов

49. V- процедура с неполным повторением теста и оптимальным реверсированием тШЮ xv, г, поел, прог. , .ч г -л M ЗЦтах^ -min^).+ Yd{Mj-nJ)T + /=0 7=1 7=lz=0 1. tp. max tj^ - min 2. rij - число дефектов (циклов), для которых min^P <772288