高信頼化VLSI設計B
藤原秀雄
講義テーマ・概要
�システムの高信頼化を実現するための概念として 「フォールトトレランス(fault tolerance)」 「ディペンダビリティ(dependability)」 「テスト容易性(testability)」
などがあります
本講義では、そのうちの一つの概念、テスト容易性を取り上げ、 それに関連するテスト技術、テスト生成、故障シミュレーション、 テスト容易化設計、組込み自己テスト、などの基礎知識、ならび に専門知識を習得することを目的としています
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3
教科書
藤原秀雄著: タ 設計
工学図書, 2004年 , 円�
講義スケジュール（授業計画）
月� 日��� ィ タ ムの設計� 月 日���ゲー 論理 �
月 日���ゲー 論理 � 月 日��� ータパ の設計 � 月 日�� ータパ の設計 �
月 日��� ィ タ ムの �
月 日��� ィ タ ムの �
月 日���� 休講 � 月 日��� 休講 �
����月�����日��� 補講 生成 �
����月�����日� � 補講 生成 � 月 日 生成 � 月 日 生成 �
月 日��� 容易化設計 �
月 日��� 容易化設計 � 月 日��� 容易化設計 �
5
学会
IEEE I i E i a a E i E i , I . �
�会員数�約 万人�
����ソサエ ィ数� �
����最大のソサエ ィ�C S i y�約 万人�
��
電子情報通信学会��約 万人�
�ソサエ ィ�
� �基礎境界�
� �通信�
� �エ ク ニク �
� �情報 ム�
��
�
情報処理学会��約 万人�
第１章 ディジタルシステムの設計
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1.1 ディジタルシステム
タ 散的 限値 信号 タ 信
号 処理 素子 相互 接続さ 構成さ 装置
代表的 し タ ン ュータ
科学技術や 工業 商業 使わ 大型 ン ュータ
個人用 パー ン ュータ
家電 自動車 携帯電話 電子機器 組 込
ＬＳＩ ンチップ)
1.1 ディジタルシステム
パー ン ュータ う 汎用 ン ュータ
異 家電 自動車 携帯電話 各種 電子機器 組 込
制御用 ン ュータ う 特定用途向 ン
ュータ 組 込 組込 。emけeここeこ sとsっem)
う 組込 チップ １SI 大規模集積回路 し 実現さ 多く １SI あ い
ンチップ 。So（野 sとsっem-on-げhiた) 呼
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1.1 ディジタルシステム
１SI ンチップ
そ 用途 う 内蔵さ ン ュータ
実現さ 安価 要求さ
動作環境 様々 使わ 温度 電圧
動作条件 厳しく 消費電力 要求さ
さ 人間 直接関係 高い信頼性 タ
性 欠 い
費用 性能 消費電力 信頼性 制約 考慮し 最適
い 短期間 設計 要
1.1 ディジタルシステム
半導体技術 進歩 設計さ １SI 規模や複雑度 飛躍 的 増大
低orこon 分. ２oore 発見し 法則 ー 法則 示 通 半導体 集積度 そ ８ヶ 倍 年 倍 勢い 拡大
技術進歩 今後当 続く 予測さ い
設計さ １SI 急 大規模化し 設計 益々困
解決 設計生産性 向上さ 必
要 あ 設計 生産性 向上さ いく 対策
考え
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1.1 ディジタルシステム
設計 生産性 向上さ 対策 ：
ン ュータ援用設計。（A）野 げomたつっer-aiこeこ こesign) 設計自動化。）A野 こesign aつっomaっion)
ン ュータ 活用し 設計自動化 設計 様々 工程 自動化し 最適 設計 高 求
人手 行う設計 ベ 抽象度 高い上 設計 ベ 引
上 大規模 容易 人手 設計
う
上 設計 ベ 設計自動化
1.1 ディジタルシステム
設計 生産性 向上さ 対策 ：
設計 再利用
全体 設計 く 既 設計さ 部
品 再利用し 新 設計 部 少 くし 全
体 し 設計 高 化 設計生産性 向上さ
１SI う 部品 設計資産。IP野 inっeせせeげっつaせ たroたerっと) 呼
部品 く ーキ クチャ 枠組 含 再利用し う プ ッ ー ベー 設計
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1.2 設計の流れと設計自動化
システム設計
設計：
設計 ーキ クチャ設計 いう
様
ハー 実現 部
実現 部
ハー ／ 協調設計
ハー う 動作 要求 決
そ 必要 構成 決定
動作 や
大 ーキ クチャ 決定
動作 （言語 記述
動作記述
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機能設計
動作 実現
タ転送 ベ 。RT１)回路 設計
レジスタ転送レベル回路
タや演算器等 成
演算部 ータパ
演算部 制御
制御部 ン ー
限状態機械。切S２) 記述
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entity gcd is port ( clk : in bit;
din : in bit; xin : in integer; yin : in integer; dout : out bit; zout : out integer ); end gcd;
GCD システムの設計
最大公約数 (GCD, greatest common divisor) を計算するシ テム
インタフ ー をハード ア記述言語VHDLで記述
GCD システムの設計
最大公約数を計算する ア ゴ ム
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GCD システムの設計
動作記述をVHDLで記述
architecture behavior of gcd is begin
process
variable x, y : integer; begin
calculation : loop
wait until ((din ='1') and (clk = '1' and clk'event)); dout <= '0';
x := xin; y := yin;
while (x /= y ) loop if ( x < y ) then y := y - x; else x := x - y; end if;
end loop;
wait until ((din = '0') and (clk = '1' and clk'event)); dout <= '1';
zout <= x; end loop; end process; end behavior;
GCD システムの設計
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GCD システムの設計
GCD システムの設計
23
GCD システムの設計
GCD システムの設計
25
GCD システムの設計
GCD システムの設計
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機能設計、高位合成
動作 実現
タ転送 ベ 。RT１)回路 設計
機能設計 行う設計自動化
高 合成。機能合成 動作合成 いう) 呼
動作記述 タ転送 ベ 回路記述
自動変換
タ転送 ベ 回路 VH）１ や Veriせog-H）１等
ハー 記述言語 記述
論理設計、論理合成
論理設計
ータパ や ン ー
A３）や４R等 論理素子 ー や ップ ップ等 記憶素子
成 論理回路 変換
論理設計 行う設計自動化 論理合成 呼
タ転送 ベ 回路記述 ー ベ 回路記述
自動変換
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レイアウト設計、自動配置配線
設計 １SI 実現
そ 製 プ い 必要
クパターン 設計
部品 １SI 配置 プ ン
部品 構成 各 ー 配置 そ 間 配線 決定
設計 設計自動化
自動配置配線 呼
設計検証
ュ ータ
ハー ／ 協調 ュ ータ
機能 ュ ータ
論理 ュ ータ 設計検証
