13、逻辑与故障仿真算法解析

逻辑与故障仿真算法解析

1. 真值模拟算法

1.1 编译代码模拟器的问题

编译代码模拟器存在一些局限性。首先，诸如毛刺、竞争条件等情况在编译代码模拟器中无法被建模。虽然当迭代不收敛时，模拟器能够检测到振荡，但除非有未知（X）状态，否则很难处理这种情况。其次，当只有少数信号可能发生变化时，评估整个代码会导致效率低下。在数字电路中，通常任何时候只有 1 - 10% 的信号会发生变化。因此，事件驱动模拟器在门级模拟时速度要快得多。最后，任何详细的时序（如多延迟或最小 - 最大延迟）几乎不可能在编译代码中进行模拟。由于这些原因，编译代码模拟器的使用通常仅限于高级设计验证。

1.2 事件驱动模拟

事件驱动模拟是一种非常有效的离散事件模拟方法。它基于这样的认识：任何信号变化（事件）都必有其原因，而这个原因也是一个事件。因此，一个事件会引发新的事件，新事件又可能引发更多事件。事件驱动模拟器会跟踪事件的路径。

考虑一个门级电路。假设在向主输入施加新向量时，所有信号都处于稳态。一些输入发生变化，从而在这些输入信号上产生事件。输入出现事件的门被称为活动门，并被放入活动列表。模拟过程是从活动列表中移除一个门并对其进行评估，以确定其输出是否有事件。如果输出发生变化，则会使所有扇出门变为活动状态，并将它们添加到活动列表中。当活动列表为空时，评估过程停止。

事件驱动模拟器只进行必要的工作。对于逻辑电路，通常一次只有极少数信号发生变化，这可以显著节省计算工作量。然而，这种技术的最大优势在于它能够模拟任何任意延迟，这通过事件调度来实现。

假设对一个活动门的评估在其输出端产生了一个事件。如果该门的开关延迟为 (d) 个单位，那