Анализ на безопасность платы ТС2 ЦП ДЦ "Минск"

Характеристика основных компонентов для исследования цифровых схем. Порядок работы с системой моделирования. Особенности структуры компонентов моделирования цифровых схем, исследование платы на безопасность, разработка интерфейсной части и алгоритмов.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Оглавление

• Оглавление 1
• Введение 2
• 1. Структура системы моделирования 4
• 1.1 Основные компоненты для исследования цифровых схем 4
• 1.2 Порядок работы с системой моделирования 10
• 2. Разработка новых компонентов 16
• 2.1 Структура компонентов моделирования цифровых схем 16
• 2.2 Разработка интерфейсной части компонента 17
• 2.3 Разработка алгоритмов функционирования компонентов 17
• 3. Исследование на безопасность платы ТС ЦП ДЦ Минск 18
• 3.1 Назначение и принципы функционирования платы ТС2 19
• 3.2 Разработка модели 20
• 4. Разработка функции загрузки реальных параметров 21
• Приложение А 22
• Приложение В 27
• Приложение С 40

Введение

цифровая схема моделирование интерфейсный

Одним из эффективных инструментов проверки безопасности системы (элементов) является физическое и (или) логическое (имитационное) моделирование. При физическом моделировании исследованию подвергается существующая система, что предопределяет отсутствие вопросов об адекватности и соответствии результатов моделирования истинным данным. Полученные результаты имеют ограниченное применение из-за малых возможностей физических экспериментов по изменению системы. Анализ процессов, происходящих в микроэлектронных устройствах, показывает, что реализация логической структуры, полученной непосредственно по результатам синтеза, не позволяет проверить работоспособное устройство из-за наличия состязаний, возникающих, например, из-за отсутствия строгой синхронизации входных сигналов или вследствие разброса временных параметров и порога чувствительности логических элементов. В этом случае целесообразно для исследования свойств разрабатываемых устройств применять логическое моделирование, представляющее собой процедуру реализации работы логической схемы с использованием ПЭВМ.

Испытания на машинных моделях по сравнению с другими видами испытаний позволяют:

обеспечивать ускоренные испытания в машинном времени;

создать во время испытаний все множество возможных технологических ситуаций;

имитировать большое число отказов аппаратных и программных средств, что неосуществимо при испытаниях физических моделей;

организовать процедуры верификации ППО; откорректировать списки опасных отказов; собрать статистические данные по влиянию сбоев на безопасность;

организовать вероятностные эксперименты с машинными моделями систем большой размерности.

Испытания устройств на безопасность включают в себя экспертизу документации, имитационные испытания и стендовые испытания опытного образца.

Имитационные испытания на машинных моделях, делятся на три вида:

испытания технологических алгоритмов;

моделирование работы аппаратных средств при сбоях и отказах;

испытания имитационной модели программно-технических средств.

Целью настоящего курсового проекта является расширение уже существующего приложения, включающего в себя набор микроэлектронных элементов, комплекс тестовых компонентов, позволяющих осуществлять испытания микроэлектронных схем.

Необходимо сделать возможным загрузку реальных параметров элементов ТТЛ и КМОП, для того чтобы имитационные испытания были наиболее приближены к реальным процессам, происходящим в микроэлектронных элементах.

Также необходимо сделать анализ на безопасность платы ТС2 ЦП ДЦ «Минск» в данном приложении, что станет возможным по выполнении вышеперечисленных задач.

1. Структура системы моделирования

1.1 Основные компоненты для исследования цифровых схем

Система моделирования состоит из библиотеки компонентов, в которую входят логические элементы, триггеры, счетчики, регистры, дешифраторы, мультиплексор и мультивибратор, тестовые компоненты (генератор импульсов, регистратор импульсов), а также компоненты, позволяющие создавать связные логические структуры - линия и точка, сервисные программы, позволяющие проводить тестовые испытания и поддерживать диалог с пользователем. В связи с тем, что все логические компоненты должны обладать сходными свойствами, они должны наследоваться от одного класса.

Элементы обладают такими общими характеристиками, как входной и выходной алфавит, набор внутренних состояний. Также все микроэлектронные элементы должны обладать возможностью вычислять значения выходов по определенному закону в зависимости от входов и внутренних состояний. Для реализации возможностей введения неисправностей в элементы, последние должны вычислять при необходимости функцию выходов в зависимости от входов и внутренних состояний по особому алгоритму, моделирующему работу неисправного элемента.

Базовый класс должен включать в себя описания всех электрических и временных параметров элементов. Это необходимо для единообразия внутренней структуры любого элемента, порожденного от класса, входящего в иерархию.

Абстрактный базовый класс TGraphicControl1 (рисунок 1.2) обладает всеми перечисленными свойствами. В этом классе имеют реализацию только некоторые свойства (property), позволяющие устанавливать значения параметров элементов. Остальные свойства и методы присутствуют в описании только как полностью виртуальные функции (pure virtual functions), или «заглушки».

Для того, чтобы все элементы иерархии унаследовали способность отображать свое условное обозначение на форме, а также возможность взаимодействия с Инспектором Объектов (Object Inspector) C++ Builder, базовый абстрактный класс TGraphicControl1 нследуется от класса TGraphicControl. Этот класс является одним из ключевых базовых классов иерархии VCL (Visual Component Library). Графические компоненты, являющиеся наследниками класса TGraphicControl представляют собой видимые элементы управления, которые не могут принять фокус ввода, т.к. не являются оконными. Они не могут служить контейнерами для других элементов управления, т.е. не могут владеть другими компонентами. Графические компоненты обеспечивают отображение объектов без использования системных ресурсов, они требуют меньших «накладных расходов», нежели стандартные (находящиеся на вкладке Standard в C++ Builder) или адаптированные (наследники компонента TWinControl) компоненты. Таким образом, все элементы, являющиеся наследниками класса TGraphicControl1 получают возможность реагировать на сообщения Windows (такие как OnPaint, OnMouseMove) простым перекрытием соответствующих функций базового класса.

Отдельно от общей иерархии стоит компонент TExperimentManager (рисунок 1.2). Он является наследником одного из ключевых базовых классов иерархии VCL TWinControl. Использование в качестве родителя оконного компонента приведет к некоторому увеличению затрат ресурсов ЭВМ, так как компонентами данного типа используются системные ресурсы. Но такие меры оправданы, так как оконные (адаптированные) компоненты способны принимать фокус ввода и могут служить контейнерами, т.е. являться родителями других элементов управления. А это необходимо для взаимодействия с пользователем.

Компонент TExperimentManager выполняет функции блока управления экспериментом, а также интерфейсного блока, взаимодействующего с пользователем. Такой компонент может быть на форме только в единственном экземпляре. Этот элемент выполняет следующие функции:

чтение файла сценария посредством взаимодействия с объектом класса TTestFile (рисунок 1.2);

генерация комбинаций сбоев и отказов в зависимости от настроек, полученных из файла сценария;

введение неисправностей в элементы схемы;

подсчет тестового времени;

запуск в работу поочередно всех элементов схемы в каждом цикле работы;

протоколирование результатов работы модели схемы посредством взаимодействия с объектом вспомогательного класса TLogFile (рисунок 1.2).

Блок управления экспериментом содержит такие компоненты управления, как TEditBox, TLabel и TButton (рисунок 1.1). Эти компоненты управления позволяют изменять интервал дискретизации по времени, а также количество циклов тестирования.

Рисунок 1.1 - Интерфейс компонента «Блок управления экспериментом»

Длительность такта задается в тысячных долях наносекунды. Такой запас позволит при необходимости варьировать точность измерений в широких пределах.

Приращение внутреннего времени во время тестирования будет производиться на величину интервала дискретизации. Таким образом, модель повторит работу реального устройства за время:

(1.1)

где N - число тактов;

t_{дискрет.} - длительность такта (величина интервала дискретизации).

Если производится автоматическая генерация входных комбинаций и комбинац...