более существенным, чем отказы других устройств. Поэтому задача своевременного обнаружения и устранения влияния дефектов в ЗУ является важным условием обеспечения отказоустойчивости микропроцессорной системы. В практике применения ЗУ больших объемов для повышения достоверности данных, хранимых и считываемых из ЗУ, наибольшее распространение получили различные способы введения информационной и аппаратурной избыточности и контроль ЗУ как в процессе функционирования, так и в автономном режиме проверки.

Введение избыточности осуществляется обычно применением избыточного кодирования (например, с использованием кодов Хемминга) и введением дополнительных корректирующих ЗУ меньшего объема по сравнению с исходным ЗУ. Введение корректирующих ЗУ наиболее целесообразно использовать для контроля и корректировки постоянных ЗУ, поскольку в процессе функционирования отказы происходят лишь в наибольшем по удельному весу количестве элементов ЗУ.

Применение постоянных и оперативных ЗУ требует решения вопросов их контроля и диагностирования. С увеличением степени интеграции ЗУ, представляющих БИС и СБИС, возрастает сложность их проверки. Выявление произвольных комбинаций отказов элементов в ЗУ сложно и нецелесообразно исходя из практических соображений. Обычно считается, что в ЗУ происходят отказы нескольких смежных элементов - групповые отказы. Это соответствует дефектам технологии изготовления этих устройств (например, ошибки в шаблонах или некачественное травление, напыление), а также отказам в процессе эксплуатации (например, пережигание отдельных участков кристалла и, как следствие, разрушение части ячеек ЗУ в локальной пространственной области кристалла).

В ряде работ [20, 2П используются модели для двухразмер-ных ЗУ. Рассмотрим одну из таких моделей для оперативных ЗУ и основанные на ней процедуры контроля и диагностирования. Предположим, что при чтении из одного элемента памяти содержимое других элементов не меняется. Окрестностью каждого элемента будем называть сам элемент и смежные с ним слева, справа, сверху и снизу запоминающие элементы.

В каждый цикл обращения к элементу памяти возможно запоминание в нем информации: О или 1, или динамическое переключение из нулевого состояния в единичное (обозначим это О*) или из единичного в нулевое (обозначим это 1*). Назовем активным смежным набором ячейки, смежные некоторому элементу памяти и влияющие на ее состояние. Если ячейки С, изменяют свое значение вследствие определенного сочета-

ния состояний смежных с ним элеметов, то ЗУ называют чувствительным к неисправностям активных смежных наборов элементов, а сами смежные элементы образуют активные смежные неисправности.

Обозначим через Са, С в, Сс, Со соответственно элементы сверху, снизу, слева и справа от элемента Се- Тогда, если, например, состояние набора [Сд, Св, Сс, Со) =(0 0*01) влияет на состояние элемента Се, то активные смежные наборы состояний будут {Са, Св, Сс, Со) = {0 0 О 1) и {Са, Св, Сс, Со) = (010 1). При диагностировании элементов памяти проверяется установка его в состояние О или 1.

В достаточно общем случае можно рассматривать изменение состояния контролируемого элемента памяти при изменении состояния одного из смежных с ним элементов (переход из О в 1 или из 1 в 0) и фиксированном значении других смежных элементов. Тогда в пределах каждого цикла общее количество состояний элементов памяти, смежных с рассматриваемым, равно 64. Общее число тестов для проверки элемента с учетом того, что он может быть в одном из двух фиксированных состояниях-О или 1, равно 128.

Для контроля неисправностей активных смежных элементов необходимо 32 операции записи и 65 операций чтения, а минимальное количество операций на проверке каждого элемента памяти равно 97 [53]. Таким образом, контроль и диагностирование оперативных ЗУ требует достаточно больших тестовых наборов.

Хранение больших массивов тестовых наборов может существенно снизить эффект от диагностирования и контроля, поскольку в памяти, где хранятся эти массивы, возможны дефекты. Поэтому более предпочтительным является программная реализация тестовых наборов.

Предложенные в работе [53] алгоритмы диагностирования для ЗУ, состоящих изm столбцов и «строк, основаны на присвоении смежным элементам индексов, определенных их положением на пересечении столбцов и строчек ЗУ.

Обозначим .5ч(.5„) множество элементов ЗУ, сумма индексов строк и столбцов которых четна (нечетна). Очевидно, что элеметы из и являются смежными.

Алгоритм для выявления всех активных смежных неисправностей:

1. Записать нули в элементы S, затем нули в элементы из .S„. Прочитать нули из каждого элемента S.

2.1. Установить i = 1.

2.2. Выполнить операцию i в Sq и прочитать все элементы из S„.

2.3. L = i+ 1.

2.4. Если i = 65, то перейти к 2,5 в противном случае - к 2.2.

2.5. t = 1.

2.6. Выполнить операцию / в S„ и прочитать все элементы из 5ч.

2.7. I = / + 1.

2.8. Если i = 65, то перейти к шагу 3. В противном случае - к шагу 2.6.

3. Записать единицы в каждый элемент из Sq.

4.1. i = 1.

4.2. Выполнить операцию / в S„.

4.3. г = / + 1.

4.4 Если i = 13, то перейти к 4.5, в противном случае -- к 4.2.

4.5. Прочитать единицу из каждого элемента в Sy.

4.6. Выполнить операцию i в Sq.

4.7. I = / + 1.

4.8. Если i = 65, то I = 1 и перейти к 4.6.

Если i = 13, то перейти к 4.9, в противном случае - к 4.6.

4.9. Прочитать единицу из каждого элемента 5н.

4.10. Выполнить операцию! над каждым элементом из 5н.

4.12. Если i = 65, то перейти к 4.13, в противном случае - к 4.10.

4.13. Прочитать единицу из каждого элемента в S.

Таким образом, для реализации диагностирования неисправностей в ЗУ необходимо лишь хранение массивов 5ч и Sh, а также самой программы диагностирования.

5. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗБИТИЯ ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫХ СИСТЕМ

Дальнейшее развитие теории и практики создания отказоустойчивых систем тесно связано с совершенствованием элементной базы. Единая целевая комплексная программа использования микропроцессоров предусматривает создание, освоение в производстве и ввод в эксплуатацию систем и комплексов на базе микропроцессорных средств, в частности:

автоматизированных технологических комплексов;

систем и устройств автоматического управления и регулирования;

информационных систем;

предприятий, гибких переналаживаемых производств и систем управления для них;

систем для научных исследований, проектно-конструктор ских работ, обучения и отладки микропроцессорной техники