CC BY
20
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №07/2017 ISSN 2410-6070_
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 004.021
И.В. Жукова
Студентка 1 курса магистратуры кафедры «Компьютерные системы и сети»
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана А.В. Родионов
к.т.н., доцент кафедры «Компьютерные системы и сети»
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана г. Калуга, Российская Федерация
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ТЕСТОВОГО ОКРУЖЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОСБОРКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБЛАЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ НА ОСНОВЕ REST-СЕРВИСА
Аннотация
Рассмотрены вопросы создания методологии функциональной верификации системы на кристалле на этапе разработки с применением средств формального тестирования, предложена концепция облачной технологии на основе REST-сервиса и локальной сети предприятия в качестве средства повышения эффективности работы тестировщиков, получен алгоритм разработки методики создания системы тестового окружения и моделирования микросборки.
Ключевые слова
Система на кристалле, функциональная верификация, формальная верификация, REST-сервис, тестирование.
Обеспечение корректности работы системы на кристалле составляет около 70% от всех трудозатрат на проектирование [1]. Тестированием называется проверка соответствия результатов работы системы техническому заданию. Существует два вида тестирования:
• Функциональная верификация
• Тестирование на физическом уровне
Задачи функциональной верификации - проверка функциональной корректности устройства на всех этапах проектирования, осуществляется на виртуальных моделях устройства. Тестирование на физическом уровне обеспечивает проверку работы устройства в заданных условиях (температурных и прочих) и проводится на физической модели микросборки [2].
В настоящее время на промышленных предприятиях страны разрабатываются микросборки для использования в устройствах связи. Существуют две проблемы, связанные с тестированием подобных проектов:
1. Отсутствие методики проведения функциональной верификации и самой системы тестирования.
2. Проблема доступа к ресурсам проекта, поскольку над проектом работают несколько инженеров, исходные файлы проекта хранятся на компьютере разработчика, передача данных на флеш-накопителях запрещена.
Разработка системы тестового окружения и моделирования системы на кристалле включает в себя следующие составляющие:
1. Разработка методики проведения функциональной верификации проекта.
2. Решение проблемы доступа к ресурсам.
Традиционный маршрут проектирования интегральных схем специального назначения начинается с разработки спецификации на проектируемую ИС. Для сложных СБИС (например, устройства обработки графической информации), в состав спецификации включается алгоритм обработки информации, который затем используется разработчиками для написания RTL-кода. После функциональной верификации происходит синтез СБИС на вентильном уровне в виде списка цепей. Здесь же выполняется верификация временных требований. Как только временные требования удовлетворены, список цепей передается на физический синтез: размещение элементов и трассировка цепей [3].
На данный момент наиболее эффективным способом верификации является сквозная верификация,
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №07/2017 ISSN 2410-6070_
осуществляющая проверку, начиная с ранних этапов проектирования [4]. В данном случае проектирование выполняется одновременно по четырем направлениям: разработка ПО, разработка RTL-кода, логический и физический синтез (в статье не рассматривается). Поскольку система на кристалле, с которой ведется работа, находится в стадии разработки, сквозная верификация является единственным приемлемым способом контроля функциональных особенностей устройства, так как так как применима на любой стадии разработки. Таким образом, требуется интеграция процесса создания программно-аппаратных средств тестирования с разработкой методологии сквозной верификации проекта на всех этапах.
Принято решение выделить следующие уровни тестирования:
1. Имитационная верификация на модульном уровне - проверка работы функциональных модулей устройства, например, прошивка ПЛИС, работа кодека и т.д. Моделирование на этом этапе будет осуществляться для каждого компонента микросборки (сигнальный процессор, ПЛИС, память процессора, память ПЛИС, кодек).
2. Имитационная верификация на системном уровне) - проверка всей работы системы после соединения моделей всех модулей в одну общую.
3. Экспертиза (инспекция кода) - систематическая проверка исходного кода программы с целью обнаружения и исправления ошибок, которые остались незамеченными в начальной фазе разработки. Принято решение провести экспертизу не только путем умозрительного анализа кода, но и с помощью автоматизированных средств, например, CodeCollaborator.
4. Формальная верификация - анализ математических (формальных) моделей систем, модулей и протоколов их взаимодействия. Заключается в проверке, обладают ли алгоритмы работы устройства свойствами достижимости, безопасности [4].
Для создания RTL-моделей будет использоваться язык программирования Verilog, поскольку на предприятии используется только лицензионная среда разработки Xilinx ISE.
Для решения проблемы доступа к ресурсам проекта принято решение создать облачную технологию хранения файлов с использованием REST-сервиса и локальной сети предприятия. REST-сервис (Representational State Transfer — «передача состояния представления») может использовать в качестве транспорта любой сетевой протокол, наиболее популярны реализации на основе HTTP. В данном случае уникальным идентификатором ресурса становится его URL [5 - 7]. Пользовательский интерфейс будет представлять собой окно браузера с соответствующими командами по добавлению файлов проекта, получению тестовых отчетов и сведений об изменениях в проекте. Файлы проекта расположены в хранилище данных, связанном с сервером базы данных. Тестовый эмулятор позволяет добавить в проект изменения, вызвать функции, составить отчеты. Пользовательский интерфейс будет создаваться на языке HTML в среде Adobe Dreamweaver, REST-сервис - на языке программирования Go, связь между компонентами облака будет осуществляться с помощью методов GET и POST. Структурная схема комплекса технических средств облачной технологии изображена на рисунке 1.
ПК ад?.:иш-:стратора
пользователей пользователей
Рисунок 1 - Структурная схема комплекса технических средств Систематизированные данные по методам и средствам тестирования приведены в таблице 1.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №07/2017 ISSN 2410-6070
Таблица 1
Методы и средства тестирования проекта
Этап верификации Метод верификации Средства разработки Полученные на выходе данные
Имитационная верификация (модульный уровень) Проверка работы отдельных модулей проекта Языки Verilog, System Verilog, среда Xilinx ISE RTL-модели модулей проекта, отчеты
Имитационная верификация (системный уровень) Соединение модулей проекта, проверка работы всей системы Языки Verilog, System Verilog, среда Xilinx ISE Симулятор системы на кристалле
Экспертиза (инспекция кода) Умозрительный и автоматизированный анализ кода Среда CodeCollaborator Отчеты о логических ошибках кода
Формальная верификация Абстрактная математическая модель алгоритмов Сети Петри Проверка достижимости и безопасности алгоритмов
Алгоритм создания системы тестового окружения и моделирования системы на кристалле с использованием REST-сервиса изображен на рисунке 2.
Рисунок 2 - Алгоритм создания системы тестирования
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №07/2017 ISSN 2410-6070_
Таким образом, были определены этапы функциональной верификации проекта, систематизированы данные по методам, средствам и инструментам тестирования, разработан алгоритм создания методики системы тестирования микросборки, который позволяет интегрировать процесс разработки устройства и процесс тестирования устройства, разработана концепция облачной технологии, позволяющей решить проблему доступа нескольких инженеров к ресурсам проекта и повысить эффективность их работы, определены средства разработки облачной технологии. Список использованной литературы
1. Р.А. Баратов, А.С. Камкин, В.М. Майорова, А.Н. Мешков, А.А. Сортов, М.А. Якушева. Трудности модульной верификации аппаратуры на примере буфера команд микропроцессора «Эльбрус-2S». // Вопросы радиоэлектроники, № 3, 2013. С. 84- 96.
2. Тарасов И.Е., Певцов Е.Ф. Программируемые логические схемы и их применение в схемотехнических решениях. - М.:МГТУ МИРЭА. - 2012.
3. Тарасов И.Е. Разработка цифровых устройств на основе ПЛИС Xilinx с применением языка VHDL, Горячая линия - Телеком,2005.
4. Мосин С.Г. Подход к выбору метода тестирования сложных интегральных схем на основе стоимостной модели. - Управление большими системами: сборник трудов, выпуск №41, 2013г., с. 344-355.
5. Канашкин В.В., Миронов В.В. Иерархические виджеты: опыт применения в веб-приложении на основе ситуационно-ориентированной базы данных // Вестник УГАТУ. 2013. Т.18, №2 (63). С. 185-196.
6. Макарова Е.С., Миронов В.В. Проектирование концептуальной модели данных для задач WEB-OLAP на основе ситуационно-ориентированной базы данных // Вестник УГАТУ. 2015. Т.16. №6 (51). С. 177-188.
7. Миронов В.В., Гусаренко А.С., Дмитриев Р.Р., Сарваров М.Р. Создание персонализованных документов на основе ситуационно-ориентированной базы данных // Вестник УГАТУ. 2016. Т.18. №4 (65). С. 191-197.
© Жукова И.В., Родионов А.В., 2017
УДК 669.018.9
Ю.А. Лопатина
Сотрудница лаборатории
«Неметаллические и композиционные материалы» МГТУ им. Н.Э. Баумана
Ю.А. Курганова Д.т.н., профессор, руководитель лаборатории «Неметаллические и композиционные материалы» МГТУ им. Н.Э. Баумана
В.К. Гаазе
Студент 3 курса МГТУ им. Н.Э. Баумана г. Москва, Российская Федерация
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛОМАТРИЧНОГО ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИЛА
Аннотация
В данной работе проводится анализ технологии механического замешивания частиц карбида кремния в матричный расплав, описывается установка, созданная на базе лаборатории неметаллических и композиционных материалов, а также представлены результаты опытов по получению композиционного материала системы Al-SiC, проведенных с использованием данной установки.
Ключевые слова
Дисперсно-упрочненный композиционный материал, металломатричный композиционный материал, карбид кремния, система Al-SiC, метод механического замешивания
