基于指令的處理器時(shí)延測(cè)試產(chǎn)生方法.pdf

1、隨著半導(dǎo)體工藝向超深亞微米推進(jìn)，處理器的設(shè)計(jì)復(fù)雜度隨之提高。這使得處理器的測(cè)試面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，特別是處理器的時(shí)延測(cè)試已成為工程應(yīng)用的需要和測(cè)試研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。同時(shí)隨著基于知識(shí)產(chǎn)權(quán)(Intellectual　Property，IP)核的系統(tǒng)芯片(System-on-Chip，SOC)設(shè)計(jì)越來越普及，為了有效地測(cè)試深嵌在片內(nèi)的處理器核，基于指令的處理器測(cè)試是一個(gè)很有前景的研究方向。本文從時(shí)延測(cè)試和基于指令的處理器測(cè)試入手，綜述了這兩個(gè)

2、領(lǐng)域內(nèi)已有的研究成果和成熟技術(shù)，并分析了基于結(jié)構(gòu)的通路分類與基于功能的通路分類之間的聯(lián)系和區(qū)別。在此基礎(chǔ)上，本文針對(duì)處理器的數(shù)據(jù)通路部分的通路時(shí)延故障提出一種基于指令的處理器時(shí)延測(cè)試產(chǎn)生方法。它能在不增加任何硬件開銷的情況下，在處理器的正常操作模式運(yùn)行處理器自身的指令來進(jìn)行測(cè)試。本文的主要貢獻(xiàn)如下： 1．建立了一種以數(shù)據(jù)流-狀態(tài)矩陣表征的新指令集模型。從待測(cè)處理器(Processor Under Test，簡(jiǎn)稱PUT)的指令集結(jié)構(gòu)和寄

3、存器傳輸級(jí)(Register Transfer Level，簡(jiǎn)稱RTL)描述中，提取出每條指令的數(shù)據(jù)流-狀態(tài)矩陣，記錄指令執(zhí)行過程中狀態(tài)的轉(zhuǎn)換和寄存器間數(shù)據(jù)的傳輸。指令集的數(shù)據(jù)流-狀態(tài)矩陣模型很好地反映了執(zhí)行處理器指令時(shí)信號(hào)傳播所經(jīng)過的數(shù)據(jù)通路，基于這些矩陣可以很方便地在RTL，進(jìn)行通路分類。 2．提出了一種基于數(shù)據(jù)流-狀態(tài)矩陣的通路分類算法。在RTL將處理器數(shù)據(jù)通路部分寄存器間通路分成功能不可測(cè)通路(Functional Untes

4、table Paths，簡(jiǎn)稱FUPs)和潛在功能可測(cè)通路(PotentialFunctional Testable Paths，簡(jiǎn)稱PFTPs)。在RTL就將這些功能不可測(cè)通路識(shí)別出來，無(wú)疑為接下來的測(cè)試產(chǎn)生節(jié)省了很多計(jì)算開銷。另外，在通路分類時(shí)，就對(duì)PFTPs記錄下潛在測(cè)試指令(序列)，降低從門級(jí)測(cè)試向量對(duì)到測(cè)試指令序列轉(zhuǎn)換的復(fù)雜度。 3．研究并實(shí)現(xiàn)了約束提取及約束下的非強(qiáng)健通路時(shí)延測(cè)試產(chǎn)生算法。從PUT的RTL描述里提取出控制約束

5、和數(shù)據(jù)約束，并結(jié)合這些約束在門級(jí)進(jìn)行有約束的測(cè)試產(chǎn)生。為了提取控制約束，根據(jù)PUT的RTL描述創(chuàng)建一個(gè)instr-state-ctrlsig表，來記錄每條指令的每個(gè)狀態(tài)下值為高的那些控制信號(hào)名。數(shù)據(jù)約束的提取分為兩類：一類是某些寄存器的非法取值：另一類是控制約束下相應(yīng)寄存器的值，對(duì)這種情況我們提出了4種提取依據(jù)。最后，在一個(gè)門級(jí)非強(qiáng)健通路時(shí)延自動(dòng)測(cè)試生成(Automatic Test Pattem Generation，簡(jiǎn)稱ATPG)工

6、具中，將測(cè)試不同通路的寄存器取值約束分別施加到PUT的門級(jí)組合網(wǎng)絡(luò)中相應(yīng)的偽原始輸入上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有潛在功能可測(cè)通路的帶約束的非強(qiáng)健通路時(shí)延測(cè)試產(chǎn)生。 對(duì)Parwan處理器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明我們的通路分類和有約束的ATPG算法非常有效。在RTL的通路分類識(shí)別出70.93％的通路是功能不可測(cè)的。約束對(duì)ATPG的結(jié)果也產(chǎn)生了很大的影響。因?yàn)閼?yīng)用了約束，9.33％的通路被識(shí)別出用處理器指令不可測(cè)。帶約束的ATPG工具對(duì)Parwan處理器的測(cè)試有