Квантові моделі та методи аналізу логічних Х-функцій - Любарський, М. М. (ХНУРЕ, 2019)
Мета дослідження – зменшення часу верифікації цифрових систем на кристалах шляхом використання memory-driven архітектур і кубітних структур даних для компактного опису логічних Х-функцій та істотного підвищення продуктивності методів тестування і дедуктивного моделювання несправностей за рахунок паралельного комп'ютингу алгоритмів. Основні результати, що визначають наукову новизну: 1) Вперше запропоновано структурну модель метричних властивостей X-функцій, яка орієнтована на виконання паралельних операцій на кубітних структурах даних у цілях отримання лінійного часу генерації тестів і моделювання цифрових систем. 2) Вперше запропоновано аналітичну модель синтезу кубітних покриттів X-функцій від кінцевого числа змінних, яка характеризується можливістю створення логічних схем, що не потребують експоненційних витрат на генерування і аналіз тестів перевірки несправностей. 3) Вперше запропоновано паралельний метод синтезу тестів для несправностей X- функцій від кінцевого числа змінних, який характеризується взяттям булевих похідних по кубітних покриттях, що дає можливість отримувати перевіряючі тести мінімальної довжини. 4) Вперше запропоновано паралельний метод синтезу дедуктивних кубітних покриттів для моделювання Х-функцій, який характеризується отриманням одиничної матриці похідних, що дає можливість створювати секвенсор моделювання дефектів, інваріантний до вхідних тестових наборів. 5) Удосконалено memory-driven архітектури та алгоритми для реалізації методів тестування та верифікації цифрових систем на кристалах, які відрізняються паралельним виконанням логічних операцій над кубітними структурами даних. 6) Удосконалено квантові методи генерації тестів і дедуктивного моделювання несправностей логічних функцій, які відрізняються від аналогів синтезом матриць булевих похідних за їхнім кубітним покриттям. Практичне значення одержаних результатів досліджень полягає у розробці моделей, структур даних, методів синтезу та аналізу логічних схем, включаючи Х-функції, які дають можливість суттєво зменшити час синтезу тестів і моделювання несправностей, завдяки кубітному опису цифрових схем, що дає можливість паралельно виконувати обчислювальні процедури, характерні квантовому комп'ютингу. Окремі сервіси синтезу та аналізу кубітних моделей цифрових пристроїв і компонентів реалізовані у вигляді програмних додатків і пройшли вичерпну апробацію у навчальному процесі. Середовище проектування: SWIFT, С ++, Verilog, Java і платформи: Microsoft Windows, X Window і Macintosh OS X. The purpose of the research is reducing the verification time of digital systemson-chips by using memory-driven architectures and qubit data structures to compactly describe logical X-functions and significantly improve the performance of methods for testing and deductive fault simulation through parallel computing of algorithms. The research tasks: 1) Develop memory-driven architectures and algorithms for parallel execution of logical operations on qubit data structures when implementing methods for testing and verification of digital systems-on-chips. 2) Improve the quantum methods of test generation and deductive fault simulation of logical functions by synthesizing matrices of Boolean derivatives with respect to their qubit coverage. 3) Develop a structural model of the metric properties of Xfunctions, focused on the implementation of parallel operations, in order to provide the linear time of test generation and simulation of digital systems. 4) Develop an analytical model for defining qubit coverages of X-functions of a finite number of variables in order to create logic circuits, which do not require exponential costs for the synthesis and analysis of tests. 5) Develop a parallel test generation method for the faults of X-functions of a finite number of variables based on taking the derivatives with respect to qubit coverages, which define tests of minimal length. 6) Develop a parallel method for the synthesis of deductive qubit coverages for the simulation of X-functions based on obtaining a unit matrix of derivatives in order to create a sequencer for fault simulation. The object of the research is architectures and technologies of parallel computing of logic operations for solving problems of designing, verifying and testing digital systems-on-chips. The subject of the research is models, methods, algorithms and procedures for parallel synthesis and analysis of specialized logic circuits to create test and verification tools based on qubit data structures. The scientific and practical task is verification of specialized digital systemson- chips by using memory-driven architectures and qubit data structures to compactly describe logical X-functions and significantly improve the performance of methods for testing and deductive fault simulation through parallel computing of algorithms. The essence of the research is quantum models and methods for test synthesis and fault analysis of logical X-functions based on the use of qubit data structures and memory-driven architectures for parallel computing of algorithms in order to significantly improve the performance of testing and deductive simulation of digital systems-on-chips.
Keywords: квантові моделі; квантові методи; логічні Х-функції; цифрові системи на кристалах; memory-driven архитектура; кубітні структури даних; quantum models; quantum methods; logical X-functions; digital system-on-chip; memory-driven architecture; qubit data structures