Diagnostika počítačů DGP_07

Diagnostika počítačů DGP_07

Prof. Ing. Karel Vlček, [email protected]

Katedra Informatiky, FEI, VŠB - TUO

K. Vlček: Diagnostika počítačů 2

Testování obvodů LSI a VLSI

Testování integrovaných obvodů je efektivní při použití vestavěných diagnostických prostředků

Pokud testování provádí samotný výrobce, je časté použití vnějšího testeru – důvodem je testování speciálních parametrů

Testování v aplikačním zapojení se provádí zejména u pamětí

Speciální testovací postupy jsou používané při testování mikroprocesorů


Testování mikroprocesorů

Testování je obtížné proto, že mikroprocesory mají velmi složitou funkci a strukturu a velmi malý počet vývodů

Testováním mikroprocesorů se zabývají zpravidla jejich výrobci, protože ti mají potřebné informace o jejich architektuře

Výrobci testují velká množství mikroprocesorů a mohou tedy investovat do nákladných testerů a speciálních přípravků pro testování


Výrobní testy mikroprocesorů

Testy probíhají ve třech fázích: Testování čipů, které je prováděno před

zapouzdřením, jsou to test statický, test dynamický, test vybraných mezních parametrů

Třídicí testy pouzder – parametrické testování, dynamické testování

Testování spolehlivosti: napěťové namáhání, dynamické zahořování, testování životnosti


Uživatelské testy mikroprocesorů (1)

Uživatel testuje pouze malá množství obvodů – zkoušeče jsou cenově náročné

Při generování testů uživatel obvykle převezme (koupí) část testu výrobce, na který stačí jeho zkoušeč

Proto uživatel provádí zpravidla pouze testování funkce mikroprocesoru, ne testování strukturní, které je mnohem náročnější

Publikované schéma je vždy zjednodušené



Uživatelský test mikroprocesoru obsahuje: Reset Test čítače instrukcí Test adresace registrů Přesuny dat mezi registry Řízení zásobníkové paměti Funkce ALU (aritmetické – logické jednotky) Test střádače Test zbývajících funkcí dekodéru instrukcí



Uživatelské testy se provádějí jako: Přejímací testy (za účelem reklamace) Periodické testy (za účelem profylaktickým) Náhrada testu aplikační úlohou je nejméně

vhodnou metodou testování, protože je testována pouze velmi malá část funkčních jednotek mikroprocesoru

Vhodnější je provádět test dostatečně dlouhou pseudonáhodnou posloupností



Vzhledem k ceně zkoušečů je možné vnější test provádět náhradním způsobem:

Emulací funkce ze záznamu odezev v paměti Emulací v reálném čase – při běhu

(nákladné testování), je nutné zakoupit emulátor, který je zapouzdřený do speciálního pouzdra

Komparací se záznamem odezev Plně komparační test podle etalonu (levné

testování), nese však s sebou obtíže při získávání a údržbě etalonu


Testování pamětí

Při testování pamětí je nezbytné pracovat s podrobným modelem poruchy, který respektuje technologické vlastnosti vysoké integrace (pronikání náboje tenkou izolací)

Test musí být testem funkčním, ale současně

Test paměti musí být testem struktury Testy jsou málo závislé na typu paměti

(RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, …)


Typy testů pamětí – poruchy mimo matici paměťových buněk

Jiné jsou testy pro detekci poruchy mimo paměťovou matici, testují:

Poruchy adresových dekodérů Chybějící adresu „Zkrat“ adres – adresy se překrývají Průrazy a svody na vstupech Hromadění náboje na budičích nebo

sběrnicích (dlouhá vybavovací doba) Setrvačnost čtecích zesilovačů (čtení

vzorků)


Typy testů pamětí – poruchy uvnitř matice paměťových buněk (1)

Jiné jsou testy pro detekci poruchy uvnitř paměťové matice:

Pasivní poruchy (v ustáleném stavu) Bez vlivu okolí (model poruch t0, t1, …) Vliv sousedících buněk – „prosakování“

náboje do sousedních buněk


Typy testů pamětí – poruchy uvnitř matice paměťových buněk (2) Aktivní poruchy (zjišťuje se tak, že se

zapisuje a čte jinou adresou) Dlouhá doba zotavení po zápisu Krátká doba obnovení informace (dyn.

paměti) Nestálá porucha (po zásahu buňky částicí

alfa)


Vzorky pro testy pamětí RAM

Vzorek typu N – počet kroků je lineárně závislý na počtu bitů

Vzorek typu N2 – počet kroků je úměrný druhé mocnině počtu bitů

Vzorek typu N3/2 – počet kroků je úměrný součinu N•N1/2


Vzorek typu N (1)

Nejjednodušší způsob testování paměti je zápis určité hodnoty na všechna paměťová místa a opětovné přečtení této hodnoty

Je to velmi nedokonalý test, pokud by dekodér nefungoval vůbec, mohl by test proběhnout správně, protože všechny hodnoty byly zapisovány na stejné adresy a pak z ní byly opět čteny

Je lépe používat střídající se hodnoty, test se nazývá šachovnice


Vzorek typu N (2)

Jiným testem s počtem kroků úměrným počtu bitů v paměťové matici je zápis hodnoty bitu parity adresy paměťové buňky

Vzorkem testu N je také zápis „diagonála“, který zapisuje jednu odlišnou hodnotu v každém řádku a v každém sloupci

Každý z těchto vzorků as zapisuje v obou binárních hodnotách a následuje čtení celé matice

Délka testů typu N je tedy vždy 4N


Vzorek typu N (3)

Postupující jedničky a postupující nuly patří k nejčastějším vzorkům typu N:

Zápis pozadí (0) Čtení i-té buňky a zápis inverzní hodnoty od

i=1 do i=N Čtení i-té buňky a zápis inverzní hodnoty od

i=N do i=1 Zápis pozadí (1) Opakování předcházejících dvou kroků –

délka testu je 10N


Vzorek typu N2 (1)

K nejdůležitějším vzorkům typu N2 patří putující jednička (nula) a GALPAT

Putující jednička: Zápis pozadí (0) Zápis inverzní hodnoty do i-té buňky, čtení i-

té buňky a zápis původní hodnoty do i-té buňky (pro i=1 až N)

Zápis pozadí (1) Opakování druhého kroku Délka testu je 2(N2 + N)


Vzorek typu N2 (2)

Galpat (Galloping Pattern): Zápis pozadí (0) Zápis inverzní hodnoty do i-té buňky, čtení i-

té, i+1, i, i+2, …, i+N-1, i buňky a zápis původní hodnoty do i-té buňky (pro i=1 až N)

Zápis pozadí (1) Opakování druhého kroku Délka testu je 2(2N2 + N)


Vzorek typu N3/2 (1)

Vzorky jsou: posouvaná diagonála

Délka posloupnosti adresovaných buněk je vždy stejná: N3/2

Zápis pozadí (0) Zápis inverzní hodnoty, čtení všech buněk

diagonály paměti začínající v i-tém prvku Zápis pozadí (1) Opakování zápisu a čtení z 2. kroku Délka testu je 2(N3/2+2N)



Redukovaný GALPAT Vychází z testu GALPAT s tím rozdílem se

čte pouze sloupec a řádek, ve kterém se buňka nachází

Detekční schopnost je jako u GALPAT Netestuje se interakce mezi buňkami Celková délka testu je 2(4N3/2+8N)



Diagonální GALPAT Čtené buňky jsou rozložené po diagonále Zápis pozadí (0) Čtení buněk s adresou i-1a i Zápis inverzní hodnoty, čtení všech buněk

diagonály paměti začínající v i-tém prvku Zápis pozadí (1) Opakování zápisu a čtení z 2. kroku Délka testu je 2(3N3/2+5N)


Parametrické testy (1)

Mezi parametrické testy pamětí patří například test doby obnovení u dynamických pamětí

Test spočívá v zápisu informace do paměti a čtení zapsané informace za dobu, která je zaručována technickými podmínkami

Zapisuje se obvykle celý řádek a čte se po sloupcích

Nejjednodušší realizací podmínek testu je zastavení zdroje synchronizace


Parametrické testy (2)

Výsledkem testu je zpravidla dvojrozměrné pole hodnot tzv. „Shmoo plot“ (viz příklad)


Testování permanentních pamětí

Testování pevných pamětí, přestože se jedná o kombinační obvody, vyžaduje podobné testy, jako paměti pro zápis a čtení

Test obsahuje části, které prověřují dekodéry, čtecí zesilovače a paměťovou matici zvlášť

Aby mohl test podle těchto kriterií proběhnout, musí být u pamětí programovaných u zákazníka zajištěno čtení tzv. přídavných řádků a sloupců, ve kterých je informace, která umožní test výstupních proudů

Přídavný vstup (vstup +9V) aktivuje dekodér


Literatura

Hlavička J.: Diagnostika a spolehlivost, Vydavatelství ČVUT, Praha (1990), ISBN 80-01-01846-6

Musil, V., Vlček, K.: Diagnostika elektronických obvodů, TEMPUS Equator S_JEP-09468-95, ÚMEL, FEI VUT v Brně (1998)

Hlavička, J., Kottek, E., Zelený, J.: Diagnostika Elektronických číslicových obvodů, Praha SNTL (1982)

Drábek, V.: Spolehlivost a diagnostika, VUT Brno, (1983)

Hławiczka, A.: P1149, Warszawa (1993), ISBN 83-204-1518-7

Documents

Diagnostika počítačů DGP_07