RAM和DDR測(cè)試方法的原理與測(cè)試案例設(shè)計(jì).ppt

1、RAM test method,-Warrior Zhu 2006.5.29,目錄,RAM模塊基礎(chǔ)知識(shí) RAM測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn) Memtest86的思想 Memtest86的算法 測(cè)試項(xiàng)目的描述 測(cè)試程式的使用及注意點(diǎn),RAM模塊基礎(chǔ)知識(shí),在正式講RAM的測(cè)試方法之前，我們先了解一下RAM模塊的基礎(chǔ)知識(shí)，它對(duì)我們理解后面的測(cè)試原理部分非常有幫助。 當(dāng)然關(guān)于RAM的知識(shí)還有很多，限于篇幅和講課時(shí)間，我們只介紹對(duì)理解測(cè)試原理有用的部分，其余的可以到網(wǎng)上查找學(xué)習(xí)。,RAM模塊基礎(chǔ)知識(shí),在RAM的每一個(gè)基本存儲(chǔ)單位都只能存儲(chǔ)0或者1這樣的數(shù)據(jù)，而CPU存取數(shù)據(jù)的時(shí)候是按照字節(jié)（也就是8bit）來(lái)存儲(chǔ)的，那么

2、RAM究竟如何滿(mǎn)足CPU的這樣的要求呢？ 首先為了能存儲(chǔ)1字節(jié)(8 bit)的信息,就需要8個(gè)1bit RAM基本存儲(chǔ)單元堆疊在一起，這也意味著這8顆芯片被賦予了同樣的地址。下面的示意圖可以幫助你比較形象的了解這一點(diǎn)（下圖所示的圖例中僅僅畫(huà)了4個(gè)存儲(chǔ)單元，大家當(dāng)成8個(gè)來(lái)看就可以了）,RAM模塊基礎(chǔ)知識(shí),通常這8顆1bit芯片是通過(guò)地址總線和數(shù)據(jù)總線在PCB（印刷電路板）上連接而成的，對(duì)于CPU來(lái)說(shuō)它就是一顆8bit的RAM芯片，而不再是獨(dú)立的8個(gè)1 bit芯片。在上圖所示的地址總線位寬是22bit，這樣這個(gè)地址總線所能控制的存儲(chǔ)模塊的容量應(yīng)該是222=4194304bit,也就是4MB的容量；

3、數(shù)據(jù)總線的位寬是8bit，就是通過(guò)剛才提到的8個(gè)1bit的基本存儲(chǔ)單元的Dout并聯(lián)在一起實(shí)現(xiàn)的這樣也能夠滿(mǎn)足CPU的要求了。（對(duì)于這種存儲(chǔ)顆粒我們稱(chēng)之為4194304 x 8模塊或者4Mx8，注意這里的“M”不是“MByte”而是“Mbit”）。,RAM模塊基礎(chǔ)知識(shí),關(guān)于Bank的問(wèn)題 前面我們講述的都是8bit的內(nèi)存，現(xiàn)在這種東西我們基本上都接觸不到了，更常用的是32bit、64bit或者128bit。由于前面我們已經(jīng)講到了4Mx1bit模塊實(shí)現(xiàn)bit輸入輸出的方法，所以我們很容易想到我們把足夠多的芯片放在一個(gè)模塊中就可以了。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中，僅僅這樣做還是不行的，這里就需要引入bank的

4、概念，bank是由多個(gè)模塊組成的。請(qǐng)看右邊的示意圖：,RAM模塊基礎(chǔ)知識(shí),上面的示意圖顯示的是由4組8bit模塊組成的一個(gè)bank，如果構(gòu)成模塊的是4194304 x 1芯片，那么每個(gè)模塊的架構(gòu)應(yīng)該是4194304x8(4MB)，這樣4個(gè)模塊就能組成一個(gè)位寬為32bit的bank，容量為16MB。當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)候，第一模塊存儲(chǔ)字節(jié)1,第二個(gè)模塊存儲(chǔ)字節(jié)2，第三個(gè)模塊存儲(chǔ)字節(jié)3，第四個(gè)模塊存儲(chǔ)字節(jié)4，第五個(gè)模塊存儲(chǔ)字節(jié)5如此循環(huán)知道達(dá)到內(nèi)存所能達(dá)到的最高容量 到這里，我們應(yīng)該能知道，當(dāng)我們的系統(tǒng)使用這種類(lèi)型的內(nèi)存時(shí)，可以通過(guò)兩種方式來(lái)增加這種類(lèi)型內(nèi)存的容量。第一種就是通過(guò)增加每一個(gè)獨(dú)立模塊的容量

5、來(lái)增加bank的容量，另外一個(gè)方法就是增加bank的數(shù)目。這樣如果讓這種類(lèi)型的內(nèi)存的容量提升到32MB，可以把每個(gè)模塊的容量從4MB提升到8MB或者增加bank的數(shù)目。,RAM測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)RAM的測(cè)試，業(yè)界有兩大標(biāo)準(zhǔn)。 一、RST（RAM Stress Test），它由Ultra-X公司開(kāi)發(fā)，主要用于RAM制造廠商測(cè)試。 二、Memtest86，它是一個(gè)開(kāi)源組織GPL公布的。我們可以去它的網(wǎng)站(/)了解詳細(xì)信息。 其它的RAM測(cè)試程式或多或少的都帶有這兩者的印記。,RAM測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn),我們的RAM測(cè)試程式也是基于memtest86的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的，所以下面

6、我們著重介紹memtest86的標(biāo)準(zhǔn)。,Memtest86的思想,關(guān)于RAM測(cè)試的程式有很多，但大部分程式只是向RAM寫(xiě)入一個(gè)pattern再讀出來(lái)檢查而已，而沒(méi)有考慮RAM的結(jié)構(gòu)以及如何將錯(cuò)誤偵測(cè)出來(lái)。這些程式很難發(fā)現(xiàn)RAM的間歇性錯(cuò)誤（intermittent errors）。 基于RAM測(cè)試的BIOS功能，如果用來(lái)發(fā)現(xiàn)間歇性錯(cuò)誤也是無(wú)效的。,Memtest86的思想,RAM由大量的排列整齊的memory cell組成，這些基本的cell對(duì)應(yīng)著數(shù)據(jù)的bit位。 絕大多數(shù)的間歇性錯(cuò)誤（intermittent failures）都是由memory cell之間的的交互作用（interacti

7、on）引起的，溫度高的時(shí)候尤其明顯。 所以，當(dāng)向cell寫(xiě)入一個(gè)值時(shí)，鄰近的cell經(jīng)常被寫(xiě)成相同的值。,Memtest86的思想,一個(gè)有效的RAM測(cè)試應(yīng)該試著去測(cè)試這個(gè)條件。 所以一個(gè)理想的RAM測(cè)試策略應(yīng)該試著去下面的事情。 write a cell with a zero write all of the adjacent cells with a one, one or more times check that the first cell still has a zero,Memtest86的算法,為了達(dá)到上面講的理想的RAM測(cè)試策略，Memtest86設(shè)計(jì)了兩套算法。 Movin

8、g inversions Modulo-X,Memtest86的算法 - Moving inversions,1) Fill memory with a pattern 2) Starting at the lowest address 2a check that the pattern has not changed 2b write the patterns complement 2c increment the address repeat 2a - 2c 3) Starting at the highest address 3a check that the pattern has n

9、ot changed 3b write the patterns complement 3c decrement the address repeat 3a - 3c,Memtest86的算法 - Moving inversions,這個(gè)算法已經(jīng)很接近理想測(cè)試策略了，但它有一些局限性。 今天大部分的存儲(chǔ)chip可以存儲(chǔ)4-16bit的數(shù)據(jù)，這些chip不能一次只讀或?qū)懸粋€(gè)bit的數(shù)據(jù)，我們就不能保證所有鄰近c(diǎn)ell都測(cè)試到了interaction，我們只能設(shè)計(jì)特殊的pattern來(lái)鄰近的cell。,Memtest86的算法 - Moving inversions,還有caching，buffe

10、ring，以及指令的非順序執(zhí)行也會(huì)降低Moving inversions算法的有效性。 我們可以關(guān)閉cache，但高性能chip的buffer卻沒(méi)辦法關(guān)閉。 于是就有了下面的算法Modulo-X。,Memtest86的算法 - Modulo-X,1) For starting offsets of 0 - 20 do 1a write every 20th location with a pattern 1b write all other locations with the patterns complement repeat 1b one or more times 1c check e

11、very 20th location for the pattern,Memtest86的算法 - Modulo-X,這個(gè)算法和Moving inversions的鄰近測(cè)試的水準(zhǔn)很接近，但它不受cache和buffer的影響。 1a和1b分開(kāi)，1c完成時(shí)，我們可以確保所有cache和buffer被清空。 選擇20作為跳躍的點(diǎn)，是因?yàn)樗撬俣群屯暾灾g的一個(gè)折中點(diǎn)。,測(cè)試項(xiàng)目的描述,1. Address test, walking ones 2. Moving inversions, ones & zeros 3. Address test, own address 4. Moving inv

12、ersions, 8 bit pattern 5. Moving inversions, 32 bit pattern 6. Block move, 64 moves 7. Modulo 20, ones & zeros 8. Moving inversions, 0 & 1, uncached,測(cè)試項(xiàng)目的描述,1. Address test, walking ones 用填“1”的方式快速測(cè)試每一個(gè)bank中測(cè)試所有地址位，只用于報(bào)告錯(cuò)誤地址。 2. Moving inversions, ones & zeros Moving inversions算法的直接展示，分別全部填入“0”和“1”測(cè)

13、試兩次。這時(shí)cache是打開(kāi)的，用于快速檢查一些嚴(yán)重的錯(cuò)誤。,測(cè)試項(xiàng)目的描述,3. Address test, own address 向所有的地址位寫(xiě)入它自己的值，再讀出來(lái)檢查，用于檢查第一項(xiàng)不能檢查的尋址錯(cuò)誤。 4. Moving inversions, 8 bit pattern 是對(duì)第二項(xiàng)測(cè)試的補(bǔ)充，填入8bit寬的pattern（80h和7Fh），用于檢查一些狡猾的寬度引起的錯(cuò)誤。,測(cè)試項(xiàng)目的描述,5. Moving inversions, 32 bit pattern 對(duì)Moving inversions算法作了變更，寫(xiě)入每個(gè)連續(xù)的地址位中的pattern都會(huì)左移1位，每32位高低

14、位作轉(zhuǎn)換，同時(shí)每個(gè)循環(huán)pattern自己也在變化，這樣就能很有效的檢查每個(gè)cell的錯(cuò)誤，當(dāng)然這個(gè)測(cè)試耗的時(shí)間也很長(zhǎng)。 6. Block move, 64 moves 有點(diǎn)像RST，先用每8Byte倒置的pattern對(duì)RAM作初始化。然后以8MB為單位，將最下面的64bit（8B）移到最上面，剩余的8MB-8B數(shù)據(jù)整體向下移動(dòng)64bit。檢查兩通道的RAM錯(cuò)誤有奇效。這個(gè)項(xiàng)目完成后，RAM的溫度會(huì)升得很高。,測(cè)試項(xiàng)目的描述,7. Modulo 20, ones & zeros 就是用Modulo-X算法來(lái)檢查Moving inversions沒(méi)辦法發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，分別填入“00000000h”和

15、“FFFFFFFFh”，檢查兩次。 8. Moving inversions, 0 & 1, uncached 與第二項(xiàng)測(cè)試相同，只是將cache關(guān)了，但可以發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤大大增加了。,測(cè)試程式的使用及注意點(diǎn),DOS環(huán)境下鍵入memtest /?得到幫助信息： MemTest V2.10 (C)2006 Arima Computer Corp, Ltd. Author: Warrior Zhu Usage: MEMTEST /I= /L= /T= /F= 1. Address test, walking ones 2. Moving inversions, ones & zeros 3. Addr

16、ess test, own address 4. Moving inversions, 8 bit pattern 5. Moving inversions, 32 bit pattern 6. Block move, 64 moves 7. Modulo 20, ones & zeros 8. Moving inversions, 0 & 1, uncached Test the memory above 1M, the upper bound is 4G. Return 1 if any error found. /I= assign test item(1,2,3,4,5,6,7,8) /L= assign loops between 1.65535 /T= force process to exit