對(duì)于微機(jī)系統(tǒng)的模糊時(shí)間點(diǎn)兼容性推理


頁(yè)數(shù)：26 字?jǐn)?shù)：19257

對(duì)于微機(jī)系統(tǒng)的模糊時(shí)間點(diǎn)兼容性推理

提要：

對(duì)于微機(jī)系統(tǒng)診斷的時(shí)間范圍推理和模糊時(shí)間點(diǎn)推理已經(jīng)被提出和實(shí)現(xiàn)。這些方法提出有效的時(shí)間限制推理，它基于兩個(gè)原始機(jī)制：強(qiáng)迫補(bǔ)償和強(qiáng)迫傳播.通過(guò)這個(gè)推理過(guò)程，一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)事件的發(fā)生時(shí)間根據(jù)以前發(fā)生的參考事件來(lái)決定。然而，在微機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域，這兩個(gè)原始機(jī)制在某些方面由其不足之處。在一些情況下，一個(gè)系統(tǒng)元件的定時(shí)參數(shù)強(qiáng)加一個(gè)暫時(shí)的強(qiáng)迫在一個(gè)事件上，這個(gè)事件是有關(guān)在這個(gè)情況下未知發(fā)生時(shí)間的未來(lái)事件。那么，參考一個(gè)未來(lái)事件來(lái)設(shè)置一個(gè)事件是很難的。特別對(duì)于MC6800微處理器的閱讀周期，在CPU時(shí)鐘狀態(tài)S5下滑邊緣之前，這個(gè)DTACK 信號(hào)至少在tASI必須被聲明。當(dāng)這個(gè)時(shí)鐘被定義為周期信號(hào)，參數(shù)tASI就不能直接影響S5的發(fā)生時(shí)間。實(shí)際上，tASI強(qiáng)加一個(gè)兼容性制約在事件S5上。如果強(qiáng)制不滿足，或者一個(gè)事件或者一系列事件可能別啟動(dòng)來(lái)解決這個(gè)強(qiáng)制違規(guī)或者操作錯(cuò)誤。在我們的案例中，等待狀態(tài)被插入。因此，要求有一個(gè)追加的推理機(jī)制來(lái)確定事件強(qiáng)制兼容性的種類。

1．緒論

最近幾年，由于對(duì)安全臨界應(yīng)用和與產(chǎn)品制造錯(cuò)誤有關(guān)的主要花費(fèi)的正確設(shè)計(jì)的需求，正式的硬件認(rèn)證吸引了很多的興趣。通過(guò)功能正確性的正式認(rèn)證，一個(gè)硬件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)能被證實(shí)滿足它的功能規(guī)范。復(fù)雜的微機(jī)系統(tǒng)常常包括許多的元件和一大套功能規(guī)范約束?？紤]相互連接中的所有兼容性，這樣的系統(tǒng)的診斷變成一個(gè)負(fù)擔(dān)。當(dāng)前，常規(guī)的仿真在設(shè)計(jì)過(guò)程早期的功能設(shè)計(jì)錯(cuò)誤探測(cè)中是主要的工具。然而，隨著設(shè)計(jì)復(fù)雜性的增加，一個(gè)占較小百分比的設(shè)計(jì)的可能行為將會(huì)被仿真。然后仿真也可能留下許多未被發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。此外，功能錯(cuò)誤的解釋能力經(jīng)常被漏掉。因此，就期望有逛一逛對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程有解釋性功能的診斷系統(tǒng)。
在基于模型的推理『2－4』中，尤其是在錯(cuò)誤診斷『5.6』和數(shù)字設(shè)計(jì)檢查的范圍內(nèi)『7』，深層模型的的重要性得到很多注意。然而，大部分相關(guān)工作公平地考慮單個(gè)裝置和邏輯電路。更多實(shí)際的和復(fù)雜的裝置，比如：微處理器和多接口外圍設(shè)備，很少被討論。這可能由于缺乏因果模型和它們的功能行為的適當(dāng)解釋。對(duì)于一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的深層模型的結(jié)構(gòu)要求對(duì)有關(guān)這個(gè)范圍內(nèi)知識(shí)表達(dá)的基本論點(diǎn)有一個(gè)決定性的調(diào)查?！?.9』
在微機(jī)系統(tǒng)診斷中，在不嚴(yán)密已知時(shí)間瞬間發(fā)生地一系列有原因地相關(guān)事件的瞬時(shí)推理是一個(gè)重要地問(wèn)題。時(shí)間和瞬時(shí)聯(lián)系是重要的知識(shí)元。在微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，信號(hào)隨著時(shí)間改變，為了對(duì)應(yīng)這個(gè)系統(tǒng)的功能規(guī)范這些改變必須滿足一定的瞬時(shí)的約束。這些瞬時(shí)約束是不精確的。它們被指定為與不同參考時(shí)間點(diǎn)相關(guān)的時(shí)間范圍最小量和最大量。
為了為微機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行有效的瞬時(shí)推理，一個(gè)瞬時(shí)推理技術(shù)的帶有良好定義時(shí)間結(jié)構(gòu)和知識(shí)表達(dá)方案的框架變的必須。對(duì)于微機(jī)系統(tǒng)診斷的時(shí)間范圍推理和模糊時(shí)間點(diǎn)推理已經(jīng)被提出和實(shí)現(xiàn)。時(shí)間范圍推理對(duì)微機(jī)系統(tǒng)事件的時(shí)間選擇分析比較差，反之，模糊時(shí)間點(diǎn)推理為時(shí)間范圍提供可能量的增加。在這些方法中，瞬時(shí)約束推理基于兩個(gè)原始機(jī)制：強(qiáng)制補(bǔ)償和強(qiáng)制傳播技術(shù)。通過(guò)這個(gè)推理過(guò)程，描繪出一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)事件序列。這個(gè)序列被用于運(yùn)行時(shí)間分析和決定一個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的與參考事件相關(guān)的事件的發(fā)生時(shí)間。這個(gè)參考事件總是事先發(fā)生的，它可能是一個(gè)被良好定義的CPU時(shí)鐘信號(hào)，或者是能涉及到語(yǔ)言時(shí)變參數(shù)有關(guān)的時(shí)鐘信號(hào)的任何信號(hào)。在這種情況下，這兩個(gè)原始機(jī)制將會(huì)充分有效地運(yùn)行瞬時(shí)強(qiáng)制推理。
然而，對(duì)于微機(jī)系統(tǒng)并不總是這種情況。在這種情況下，一個(gè)元件地時(shí)變參數(shù)將一個(gè)瞬時(shí)約束強(qiáng)加到一個(gè)與未來(lái)事件相關(guān)地事件上，如：一個(gè)將要發(fā)生地時(shí)鐘信號(hào)。然而，這個(gè)參考事件沒(méi)有發(fā)生。它地確切地發(fā)生時(shí)間在那種情況下仍舊未被定義。一個(gè)時(shí)間范圍或者一個(gè)模糊時(shí)間點(diǎn)如何能夠參考它呢？舉個(gè)例子，在MC68000微處理器地閱讀周期中，在CPU時(shí)鐘狀態(tài)S5下滑邊緣之前，這個(gè)DTACK 信號(hào)至少在tASI必須被產(chǎn)生。你可以討論DTACK信號(hào)可能被用作信號(hào)S5的參考來(lái)維持這兩個(gè)事件的相同的瞬時(shí)關(guān)系。撤消CPU時(shí)鐘被定義作一個(gè)周期信號(hào)。但是，簡(jiǎn)單地交換這兩個(gè)事件地作用不能解決這個(gè)問(wèn)題。與參考事件相關(guān)地參數(shù)不能直接地影響一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)地發(fā)生時(shí)間。如果強(qiáng)制不被滿足，另一個(gè)事件或者一系列事件將會(huì)啟動(dòng)來(lái)滿足這個(gè)強(qiáng)制。否則，操作失敗。在這個(gè)情況下，等待狀態(tài)被插入。被聲明地事件DTACK涉及到一個(gè)抽象地時(shí)間值tASI。不像其他時(shí)變參量，它限制一個(gè)事件地發(fā)生時(shí)間，這個(gè)事件與一個(gè)當(dāng)前地能涉及到一個(gè)良好定義地信號(hào)有關(guān)，tASI限制一個(gè)未來(lái)事件地發(fā)生時(shí)間，這個(gè)未來(lái)事件是一個(gè)被良好定義的參考信號(hào)。在這篇論文里，提出了一個(gè)追加的因果機(jī)制，它確定了瞬時(shí)強(qiáng)制兼容性的種類。

2.模糊時(shí)間點(diǎn)模型

在我們的討論中，模糊時(shí)間點(diǎn)模型被采用作為時(shí)間結(jié)構(gòu)。在討論強(qiáng)制兼容性之前，我們先考慮模糊時(shí)間點(diǎn)模型。
在微機(jī)系統(tǒng)中，微處理器，隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，和各種不同的邏輯裝置是主要的系統(tǒng)元件。不幸的是，由元件制造商提供的數(shù)據(jù)表僅僅根據(jù)最大最小值范圍給出了有關(guān)時(shí)間范圍的信息。然而，適當(dāng)?shù)脑?shù)據(jù)為這樣的系統(tǒng)構(gòu)造一個(gè)適當(dāng)?shù)牟淮_定模型，這樣是不可行的。事實(shí)上，一個(gè)事件發(fā)生的精確的時(shí)間選擇常常依賴與許多復(fù)雜的和高度不可預(yù)知的因素，比如：溫度和濕度。換句話說(shuō)，一個(gè)事件的精確的發(fā)生時(shí)間是根本不可知的。而且很難決定在一個(gè)時(shí)間域R＝[tmin,tmax]內(nèi)的一個(gè)特定時(shí)間點(diǎn)一個(gè)事件發(fā)生的可能性。然而，以模糊數(shù)字理論為基礎(chǔ)，用一個(gè)蘊(yùn)含的時(shí)間范圍去定義一個(gè)模糊時(shí)間點(diǎn)作為一個(gè)事件的可能模型是合理的。

2.1 模糊數(shù)的概念
模糊數(shù)的概念被定義為其他兩個(gè)概念的結(jié)合：置信度的時(shí)間間隔和推測(cè)的水平『14.15』。置信度的時(shí)間間隔指定了一個(gè)模糊數(shù)被定義的范圍。它在兩個(gè)限制值的形式內(nèi)，這個(gè)時(shí)間間隔的終點(diǎn)體現(xiàn)出這個(gè)范圍。推測(cè)的水平則顯示模糊數(shù)字域的每個(gè)點(diǎn)的可能性測(cè)量。每一個(gè)模糊數(shù)字與一個(gè)隸屬函數(shù)有關(guān)。它指定了在置信度時(shí)間間隔內(nèi)的時(shí)間點(diǎn)的推測(cè)水平。
舉個(gè)例子：x是一個(gè)模糊數(shù)，定義域?yàn)閇0,10]。如果x去中間值，最有可能的是5，諸如4或者6也由一定的可能性。那么，我們可以用圖.1表示出模糊數(shù)x。 1 2

2.2 模糊時(shí)間點(diǎn)的定義
在時(shí)間范圍內(nèi)推理，每一個(gè)從元件說(shuō)明書(shū)獲得的時(shí)變參數(shù)或者由時(shí)變參數(shù)累積的時(shí)變數(shù)量被表達(dá)為一個(gè)時(shí)間域R=[tmin,tmax]。這個(gè)時(shí)間域R僅僅提供了置信度的時(shí)間間隔。R范圍內(nèi)的推測(cè)水平是缺少的。例如：參數(shù)tcyc=[125,250]，指定MC68000時(shí)鐘循環(huán)必須有一個(gè)125到250ns的周期，見(jiàn)圖.2。在tcyc=[125,250]內(nèi)插入的可能性測(cè)量沒(méi)有被量化。假定tcyc是一個(gè)用模糊數(shù)表達(dá)的時(shí)間點(diǎn)，且在R內(nèi)的所有情況都有平等的可能性測(cè)量。然后圖.2可以用隸屬函數(shù)μcyc簡(jiǎn)單地表達(dá)模糊數(shù)tcyc的定義，μcyc＝fu(tmin)-fu(tmax)+δ(tmax) （1）
其中fu是一個(gè)階躍函數(shù)，δ是一個(gè)脈沖函數(shù)。
脈沖函數(shù)地目的是顯示隸屬函數(shù)μcyc內(nèi)的終點(diǎn)tmax的內(nèi)含。因此，為了得到在時(shí)間發(fā)生中時(shí)間布嚴(yán)密地概念，一個(gè)事件發(fā)生地時(shí)間域表達(dá)R=[tmin,tmax]替換為由模糊時(shí)間點(diǎn)ftp表達(dá)，它域用適當(dāng)?shù)仉`屬函數(shù)表達(dá)推測(cè)水平有關(guān)。
一個(gè)ftp是一個(gè)用模糊數(shù)表達(dá)的時(shí)間值。一個(gè)ftp模糊度依賴于其相應(yīng)時(shí)間范圍R=[tmin,tmax]的寬度。然而，如圖.2的帶有矩陣隸屬函數(shù)的一個(gè)ftp并不意味著它優(yōu)于時(shí)間范圍的表達(dá)方式。選擇一個(gè)隸屬函數(shù)來(lái)適當(dāng)?shù)亓炕赡苄詼y(cè)量才是更有意義的。圖.3中，一個(gè)ftp的隸屬函數(shù)被定義在范圍R=[tmin,tmax]內(nèi)。這個(gè)隸屬函數(shù)被選擇作為一個(gè)梯形的PI類型函數(shù)。一個(gè)是為了減少由對(duì)各種不同復(fù)雜的和不可預(yù)知的外部因素導(dǎo)致的偏差，這些因素會(huì)改變精確的事件發(fā)生時(shí)間。另一個(gè)是為了簡(jiǎn)單有效的計(jì)算。由時(shí)間范圍的暗示，模糊時(shí)間點(diǎn)模型的幾個(gè)屬性已經(jīng)被定義：
在范圍R=[tmin,tmax]內(nèi)，應(yīng)該存在一個(gè)
有窮非零可能性。2.能性測(cè)量的值必須
在0與1之間3.如果ftp的值超出了范
圍R，發(fā)生的可能性為零。

2.3 半有界模糊時(shí)間點(diǎn)
一個(gè)ftp的結(jié)構(gòu)依賴于相應(yīng)元件參數(shù)的最小值和最大值的范圍。然而，在元件數(shù)據(jù)表中，許多參數(shù)僅僅