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对于微机系统的模糊时间点兼容性推理,页数:26字数:19257提要:对于微机系统诊断的时间范围推理和模糊时间点推理已经被提出和实现。这些方法提出有效的时间限制推理,它基于两个原始机制:强迫补偿和强迫传播.通过这个推理过程,一个微机系统事件的发生时间根据以前发生的参考事件来决定。然而,在微...
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对于微机系统的模糊时间点兼容性推理


页数:26 字数:19257

对于微机系统的模糊时间点兼容性推理

提要:

对于微机系统诊断的时间范围推理和模糊时间点推理已经被提出和实现。这些方法提出有效的时间限制推理,它基于两个原始机制:强迫补偿和强迫传播.通过这个推理过程,一个微机系统事件的发生时间根据以前发生的参考事件来决定。然而,在微机系统领域,这两个原始机制在某些方面由其不足之处。在一些情况下,一个系统元件的定时参数强加一个暂时的强迫在一个事件上,这个事件是有关在这个情况下未知发生时间的未来事件。那么,参考一个未来事件来设置一个事件是很难的。特别对于MC6800微处理器的阅读周期,在CPU时钟状态S5下滑边缘之前,这个DTACK 信号至少在tASI必须被声明。当这个时钟被定义为周期信号,参数tASI就不能直接影响S5的发生时间。实际上,tASI强加一个兼容性制约在事件S5上。如果强制不满足,或者一个事件或者一系列事件可能别启动来解决这个强制违规或者操作错误。在我们的案例中,等待状态被插入。因此,要求有一个追加的推理机制来确定事件强制兼容性的种类。

1.绪论

最近几年,由于对安全临界应用和与产品制造错误有关的主要花费的正确设计的需求,正式的硬件认证吸引了很多的兴趣。通过功能正确性的正式认证,一个硬件设计的实现能被证实满足它的功能规范。复杂的微机系统常常包括许多的元件和一大套功能规范约束。考虑相互连接中的所有兼容性,这样的系统的诊断变成一个负担。当前,常规的仿真在设计过程早期的功能设计错误探测中是主要的工具。然而,随着设计复杂性的增加,一个占较小百分比的设计的可能行为将会被仿真。然后仿真也可能留下许多未被发现的错误。此外,功能错误的解释能力经常被漏掉。因此,就期望有逛一逛对设计过程有解释性功能的诊断系统。
在基于模型的推理『2-4』中,尤其是在错误诊断『5.6』和数字设计检查的范围内『7』,深层模型的的重要性得到很多注意。然而,大部分相关工作公平地考虑单个装置和逻辑电路。更多实际的和复杂的装置,比如:微处理器和多接口外围设备,很少被讨论。这可能由于缺乏因果模型和它们的功能行为的适当解释。对于一个微机系统设计的深层模型的结构要求对有关这个范围内知识表达的基本论点有一个决定性的调查。『8.9』
在微机系统诊断中,在不严密已知时间瞬间发生地一系列有原因地相关事件的瞬时推理是一个重要地问题。时间和瞬时联系是重要的知识元。在微机系统内,信号随着时间改变,为了对应这个系统的功能规范这些改变必须满足一定的瞬时的约束。这些瞬时约束是不精确的。它们被指定为与不同参考时间点相关的时间范围最小量和最大量。
为了为微机系统运行有效的瞬时推理,一个瞬时推理技术的带有良好定义时间结构和知识表达方案的框架变的必须。对于微机系统诊断的时间范围推理和模糊时间点推理已经被提出和实现。时间范围推理对微机系统事件的时间选择分析比较差,反之,模糊时间点推理为时间范围提供可能量的增加。在这些方法中,瞬时约束推理基于两个原始机制:强制补偿和强制传播技术。通过这个推理过程,描绘出一个微机系统事件序列。这个序列被用于运行时间分析和决定一个微机系统的与参考事件相关的事件的发生时间。这个参考事件总是事先发生的,它可能是一个被良好定义的CPU时钟信号,或者是能涉及到语言时变参数有关的时钟信号的任何信号。在这种情况下,这两个原始机制将会充分有效地运行瞬时强制推理。
然而,对于微机系统并不总是这种情况。在这种情况下,一个元件地时变参数将一个瞬时约束强加到一个与未来事件相关地事件上,如:一个将要发生地时钟信号。然而,这个参考事件没有发生。它地确切地发生时间在那种情况下仍旧未被定义。一个时间范围或者一个模糊时间点如何能够参考它呢?举个例子,在MC68000微处理器地阅读周期中,在CPU时钟状态S5下滑边缘之前,这个DTACK 信号至少在tASI必须被产生。你可以讨论DTACK信号可能被用作信号S5的参考来维持这两个事件的相同的瞬时关系。撤消CPU时钟被定义作一个周期信号。但是,简单地交换这两个事件地作用不能解决这个问题。与参考事件相关地参数不能直接地影响一个时钟信号地发生时间。如果强制不被满足,另一个事件或者一系列事件将会启动来满足这个强制。否则,操作失败。在这个情况下,等待状态被插入。被声明地事件DTACK涉及到一个抽象地时间值tASI。不像其他时变参量,它限制一个事件地发生时间,这个事件与一个当前地能涉及到一个良好定义地信号有关,tASI限制一个未来事件地发生时间,这个未来事件是一个被良好定义的参考信号。在这篇论文里,提出了一个追加的因果机制,它确定了瞬时强制兼容性的种类。

2.模糊时间点模型

在我们的讨论中,模糊时间点模型被采用作为时间结构。在讨论强制兼容性之前,我们先考虑模糊时间点模型。
在微机系统中,微处理器,随机数据存储器,和各种不同的逻辑装置是主要的系统元件。不幸的是,由元件制造商提供的数据表仅仅根据最大最小值范围给出了有关时间范围的信息。然而,适当的元件数据为这样的系统构造一个适当的不确定模型,这样是不可行的。事实上,一个事件发生的精确的时间选择常常依赖与许多复杂的和高度不可预知的因素,比如:温度和湿度。换句话说,一个事件的精确的发生时间是根本不可知的。而且很难决定在一个时间域R=[tmin,tmax]内的一个特定时间点一个事件发生的可能性。然而,以模糊数字理论为基础,用一个蕴含的时间范围去定义一个模糊时间点作为一个事件的可能模型是合理的。

2.1 模糊数的概念
模糊数的概念被定义为其他两个概念的结合:置信度的时间间隔和推测的水平『14.15』。置信度的时间间隔指定了一个模糊数被定义的范围。它在两个限制值的形式内,这个时间间隔的终点体现出这个范围。推测的水平则显示模糊数字域的每个点的可能性测量。每一个模糊数字与一个隶属函数有关。它指定了在置信度时间间隔内的时间点的推测水平。
举个例子:x是一个模糊数,定义域为[0,10]。如果x去中间值,最有可能的是5,诸如4或者6也由一定的可能性。那么,我们可以用图.1表示出模糊数x。 1 2

2.2 模糊时间点的定义
在时间范围内推理,每一个从元件说明书获得的时变参数或者由时变参数累积的时变数量被表达为一个时间域R=[tmin,tmax]。这个时间域R仅仅提供了置信度的时间间隔。R范围内的推测水平是缺少的。例如:参数tcyc=[125,250],指定MC68000时钟循环必须有一个125到250ns的周期,见图.2。在tcyc=[125,250]内插入的可能性测量没有被量化。假定tcyc是一个用模糊数表达的时间点,且在R内的所有情况都有平等的可能性测量。然后图.2可以用隶属函数μcyc简单地表达模糊数tcyc的定义,μcyc=fu(tmin)-fu(tmax)+δ(tmax) (1)
其中fu是一个阶跃函数,δ是一个脉冲函数。
脉冲函数地目的是显示隶属函数μcyc内的终点tmax的内含。因此,为了得到在时间发生中时间布严密地概念,一个事件发生地时间域表达R=[tmin,tmax]替换为由模糊时间点ftp表达,它域用适当地隶属函数表达推测水平有关。
一个ftp是一个用模糊数表达的时间值。一个ftp模糊度依赖于其相应时间范围R=[tmin,tmax]的宽度。然而,如图.2的带有矩阵隶属函数的一个ftp并不意味着它优于时间范围的表达方式。选择一个隶属函数来适当地量化可能性测量才是更有意义的。图.3中,一个ftp的隶属函数被定义在范围R=[tmin,tmax]内。这个隶属函数被选择作为一个梯形的PI类型函数。一个是为了减少由对各种不同复杂的和不可预知的外部因素导致的偏差,这些因素会改变精确的事件发生时间。另一个是为了简单有效的计算。由时间范围的暗示,模糊时间点模型的几个属性已经被定义:
在范围R=[tmin,tmax]内,应该存在一个
有穷非零可能性。2.能性测量的值必须
在0与1之间3.如果ftp的值超出了范
围R,发生的可能性为零。

2.3 半有界模糊时间点
一个ftp的结构依赖于相应元件参数的最小值和最大值的范围。然而,在元件数据表中,许多参数仅仅