Метод инжектирования ошибок для оценки надежностных характеристик комбинационных схем

Введение

Суть метода заключается в том, что в процессе моделирования исследуемой логической схемы в один или несколько узлов схемы вносится ошибка. Необходимо определить: произошло ли искажение результата работы схемы, и была ли ошибка обнаружена.

Предлагаемый подход инжектирования ошибок при логическом моделировании подразумевает модификацию схемы таким образом, чтобы появилась возможность вносить ошибки в любой узел схемы. Для этого после каждого вентиля в схему необходимо добавить дополнительный элемент, называемый инжектором. Процесс модификации схемы на примере логической функции XOR в базисе И-ИЛИ-НЕ представлен на рисунке:

Первый вход инжектора соединяется с выходом вентиля, выход инжектора подается в соответствии с начальной коммутацией схемы. Второй входной сигнал инжектора определяется как входной сигнал основной схемы и интерпретируется как дополнительный вход. Логическая единица на любом дополнительном входе – означает ошибку в соответствующем ей вентиле. Инжектор выполняет бинарную логическую операцию, формируемую в зависимости от типа моделируемой ошибки.

Типы моделируемых ошибок

Чаще всего в литературе, связанной с помехоустойчивостью логических схем, рассматриваются только ошибки, связанные с инверсией сигнала. Однако, часто на практике приходится встречаться с ошибками, обусловленными технологическими несовершенствами микроэлектронных изделий, таких как замыкания. В этой работе мы будем рассматривать три основных типа ошибок:

• Замыкание на питание (stuck at VCC);

• Замыкание на землю (stuck on ground);

• Инверсия сигнала.

Структура модифицированной схемы, в зависимости от типа ошибок, существенно изменяться не будет, поменяются только двухвходовые логические элементы эмулирующие ошибку в вентиле. Типы элементов с таблицами истинности для каждого типа ошибки представлены в таблице:

Тип ошибки	Таблица истинности для инжектора	Название булевой функции инжектора
Замыкание на питание (stuck at VCC);	from_gate error out 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1	OR, Логическое ИЛИ
Замыкание на землю (stuck on ground);	from_gate error out 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0	Инверсия прямой импликации (больше, детектор 4
Инверсия сигнала	from_gate error out 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0	XOR, Сумма по модулю 2, Исключающее ИЛИ