基于符號模擬的電路中錯誤診斷方法研究

1 定 義
在此，將規范和實(shí)現分別表示為C1和C2，其中實(shí)現表示為一個(gè)組合的門(mén)級電路。規范和實(shí)現的主要輸入(PI)信號都表示為{x1，x2，…，xm)，其中m表示主要輸入的個(gè)數。規范和實(shí)現的主要輸出(PO)信號分別表示為{S1，S2，…，Sn}和{I1，I2，…In}，其中n表示主要輸出的個(gè)數。另外，假設預先生成的測試向量集合為T(mén)={v1，v2，…，vt}。
定義1 (Si，Ii)被稱(chēng)為一個(gè)輸出對，其中1≤i≤n。
定義2 如果存在一個(gè)輸入測試向量v，使得v對規范和實(shí)現電路分別進(jìn)行模擬時(shí)，實(shí)現電路的輸出Ii與規范中相對應的輸出Si的值不同，稱(chēng)Ii為錯誤輸出或不匹配輸出，(Si，Ii)為不匹配輸出對。
定義3 如果一個(gè)輸入向量能使任何輸出對之間產(chǎn)生不匹配現象，則稱(chēng)該輸入向量為錯誤輸入向量。
定義4 對一個(gè)不匹配輸出Ii的處理涉及到這樣一個(gè)機制，即對實(shí)現中某些信號注入二進(jìn)制值可以使Ii的響應同規范中與它相對應的輸出響應相同。
錯誤診斷是基于一個(gè)被稱(chēng)為可治愈性的概念進(jìn)行的。在搜索錯誤候選者的過(guò)程中，為了對每個(gè)信號的可疑度進(jìn)行等級排序，需要對每個(gè)信號進(jìn)行兩方面的測量：可治療的輸出數和可治療的向量數。
定義5 假設實(shí)現電路在錯誤輸入向量v，的模擬下，第i個(gè)主要輸出是不匹配輸出。令A是一個(gè)有著(zhù)k個(gè)輸出{a1，a2，…，ak}的區域。如果在主要輸出Ii處的不匹配可以通過(guò)在{a1，a2，…ak}的一個(gè)注入組合來(lái)修正，則稱(chēng)Ii足在v的模擬下區域A的一個(gè)可治療輸出，用符號表示為Ii∈region_curable_output(A，v)。
該定義說(shuō)明了可以通過(guò)對一個(gè)區域輸出進(jìn)行處理來(lái)糾正C2中出現的不匹配輸出。這里處理的方法是在區域輸出點(diǎn)注入某些二進(jìn)制值。由經(jīng)驗可知，一個(gè)區域的可治療輸出的個(gè)數越多，則它成為包含錯誤點(diǎn)區域的可能性越大，因為對這個(gè)區域輸出值的改變會(huì )影響到較多的不匹配輸出。另外，除了這個(gè)測量標準，可以利用一個(gè)被稱(chēng)為可治療向量的測量標準來(lái)進(jìn)一步有效地檢查錯誤點(diǎn)。
定義6 如果實(shí)現電路C2在一個(gè)錯誤輸入向量v的模擬下所產(chǎn)生的每個(gè)不匹配輸出可以同時(shí)通過(guò)在區域A的輸出{a1，a2，…，ak}處一個(gè)注入組合來(lái)糾正，并且不會(huì )產(chǎn)生新的不匹配輸出的話(huà)，則稱(chēng)這個(gè)錯誤輸入向量v為區域A的可治療向量，用符號表示為Ii∈region_curable_vector(A)。如果這樣一個(gè)注入存在，則稱(chēng)它為區域A的一個(gè)可治療注入。
基于這兩個(gè)測量標準，結合排序準則，對每個(gè)區域的可疑度進(jìn)行等級排序。排序準則如下：有較多可治療向量的區域，其成為錯誤候選者的可疑度就越大。對于有相同數目可治療向量的區域，考慮它們的可治療輸出數目，即把可治療向量作為第一層測量標準使用，把可治療輸出作為第二層測量標準考慮。

2 區域模型介紹
定義7電路中的任一門(mén)元件g與它的直接扇入門(mén)或者直接扇出門(mén)之間的距離稱(chēng)為一個(gè)結構距離。
定義8 給定d為一個(gè)固定化的結構距離，g為電路的任一門(mén)元件，則以g為中心，以d為半徑的區域是集合D(g)={h|dis(g，h)≤d}。
例如，門(mén)g周?chē)霃綖?的區域集合中包括g，g的直接扇出以及它的直接扇入。電路中的每個(gè)門(mén)都可以形成一個(gè)區域，因此電路中有多少個(gè)門(mén)就有多少個(gè)重疊區域。文獻[3]中介紹的基于區域模型的診斷方法是在模擬過(guò)程中，首先將區域中所有輸出結點(diǎn)設置為未知值X，以掩蓋發(fā)生在該區域中的任何錯誤。如果對于一個(gè)給定向量v，沒(méi)有X可以傳播到一個(gè)主要輸出，則可以判定向量v探測不出區域中的任何錯誤；否則說(shuō)明區域中存在錯誤并將該區域作為一個(gè)錯誤候選者。

3 符號模擬優(yōu)化過(guò)程
接下來(lái)介紹如何將符號模擬技術(shù)應用到區域模型上，并計算在錯誤輸入向量v同時(shí)，對規范和實(shí)現電路進(jìn)行模擬的情況下，v是否為區域A的一個(gè)可治療向量。另外，需要確定在v的模擬下該區域有多少個(gè)可治療輸出。計算分四個(gè)主要步驟：無(wú)錯誤邏輯模擬、符號注入、符號傳播及可治療性檢查。
無(wú)錯誤邏輯模擬簡(jiǎn)單確立了在輸入向量v的模擬下，每個(gè)信號線(xiàn)的無(wú)錯誤邏輯值。下面要討論的其他3個(gè)步驟是針對區域模型等級排序提出的。
3．1 符號注入
首先，將要考慮區域的輸出與區域之間的連接斷開(kāi)，接著(zhù)把這些輸出信號線(xiàn)抽出來(lái)，將其中每一個(gè)信號線(xiàn)都視為一個(gè)偽主要輸入，最后對每個(gè)輸出端aj注入一個(gè)符號變量xj，其中1≤j≤k，k是區域A的輸出數量。注意：A輸出的扇出區域中每個(gè)信號都會(huì )受到注入變量的影響。圖1給出了注入符號前及注入符號后電路的基本情況。

3．2 符號傳播
符號注入的作用是通過(guò)函數向主要輸出方向傳播來(lái)對區域A輸出的扇出區域中的信號進(jìn)行賦值。符號傳播的過(guò)程類(lèi)似于錯誤模擬過(guò)程，不同之處在于符號傳播中一個(gè)信號的值不再是邏輯值0／1，而是用所注入的布爾變量{x1，x2，…，xk}表示的一個(gè)布爾函數。圖2所示為符號傳播過(guò)程。