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C. Trenkwalder:
"Effekte von Stuck-At Faults in Delay-Insensitiver Logik";
Supervisor: A. Steininger; Technische Informatik, 2014.

Asynchronous-quasi-delay-insensitive (QDI) logic is more tolerant to transientand
permanent faults than synchronous logic. This results from a delay independent
encoding. The occurrence of permanent faults causes a deadlock in the protocol
of the considered class of delay-insensitive circuits and therefore they will stop
operation. This raises the question whether, after correction of the defect, the circuit
can continue to work without errors, or their internal state needs to be reset. After
the occurrence of a stuck-at fault deadlock, late detection and premature fire are
identified as possible behaviours.
To analyse the behaviour of complex circuits with reasonable effort, we must
take a compromise between complexity and level of detail. In this work, an abstract
model is developed, which without loss of generality, is applicable to all circuits.
A circuit is divided into several blocks at the logical level, which will be analysed
independently of each other. The results of the individual analyses are used on the
next higher level of abstraction to determine the behaviour of the complete circuit.
To verify the created model it is then compared to a behavioural simulation.
We are going to prove the correctness and applicability of the model on a common
circuit template, which is then applied on null convention logic, level-encoded-dualrail
and code-alternating logic. At the end we obtain a prediction for the probability
of the circuit creating an undesirable output or a faulty internal state.

Asynchrone Quasi Delay-Insensitive (QDI) Logik ist im Vergleich zu synchroner
Logik toleranter gegenüber transienten Fehlern und permanenten Defekten. Dies
ist das Resultat einer delay-unabhängigen Kodierung. Das Auftreten eines permanenten
Defektes führt bei der betrachteten Klasse von delay-insensitiven Schaltungen
immer zu einem Deadlock im Protokoll und damit zum Anhalten der Operation.
Es stellt sich die Frage, ob nach Korrektur des Defekts die Schaltung unmittelbar
fehlerfrei in ihrer Operation fortfahren kann, oder ob ihr interner Status als Folge
des Defekts fehlerhaft sein kann, zudem stellt sich die Frage, von welchen Faktoren
dies abhängt. Diese Fragen sollen in der vorliegenden Arbeit beantwortet werden.
Als mögliches Verhalten der Schaltung nach dem Auftreten eines Defektes werden
Deadlock, Late Detection und Premature Fire identifiziert. Um das Verhalten
von komplexen Schaltungen mit vertretbaren Aufwand zu analysieren, muss ein
Kompromiss aus Komplexität und Detailreichtum geschlossen werden. In dieser
Arbeit wird ein abstraktes Modell entwickelt, welches ohne Verlust der Generalität
auf alle Schaltungen anwendbar ist. Eine Schaltung wird auf ihrem logischen Level
in mehrere Blöcke unterteilt, welche unabhängig voneinander analysiert werden.
Die Ergebnisse der Einzelanalysen werden, auf der nächsthöheren Abstraktionsebene
verwendet, um auf das Verhalten der Gesamtschaltung zu schließen.
Zur Verifikation des erstellten Modells wird dessen Ergebnis mit dem einer
Behavioral-Simulation verglichen. Es wird die Anwendbarkeit und Korrektheit des
Modells für ein verbreitetes Template für asynchrone Schaltungen bewiesen. Das
Template wird auf Null-Convention-Logic, Level-Encoded-Dual-Rail und Code-
Alternating-Logic angewandt. Das Resultat ist eine Vorhersage mit welcher Wahrscheinlichkeit
eine Schaltung nach einem Defektes ein unerwünschtes Ergebnis liefert
bzw. einen fehlerhaften internen Zustand aufweist.