《數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試與可測(cè)試性設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》結(jié)課論文

《數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試與可測(cè)性設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》結(jié)課論文基于測(cè)試向量重組的vlsi低功耗測(cè)試算法基于測(cè)試向量重組的 vlsi低功耗測(cè)試算法摘要：隨著集成電路集成度和時(shí)鐘頻率的大幅度提高， 測(cè)試功耗和測(cè)試時(shí)間急劇增加，這便成為集成電路測(cè)試中亟待解決的問(wèn)題。本文課本所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)前流行的幾種集成電路測(cè)試算法進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并著重探討了基于測(cè)試向量重組的低功耗測(cè)試算法。關(guān)鍵字：低功耗測(cè)試；漢明間距；重組算法abstract：withtherapid developmentofintegrated circuits increasedclockfrequency,thepowerconsumeandtesttimebecomeanurgent problemtosolve. basedontheknowledgelearnedinclass,thisarticleintroducesafewalgorithmsbriefly, andtalks aboutthelow-powertest algorithm basedtestvectorsreorderingindetail.key words: low test power；hammingdistance；reorderingalgorithm引言電路測(cè)試復(fù)雜度和測(cè)試功耗也越來(lái)越高。集成電路的測(cè)試功耗不僅會(huì)使系統(tǒng)可靠性降低，成品率下降，還會(huì)減少電路壽命。與此同時(shí)，集成電路的測(cè)試功耗會(huì)直接反映在其熱損耗上，而且需要昂貴的冷卻技術(shù)和負(fù)載與之匹配，從而極大地增加了電路的成本。所以，在集成電集成電路測(cè)試，就是生成一組被稱為測(cè)試向量的二進(jìn)制向量， 將其輸入到電路系統(tǒng)中，觀察由此產(chǎn)生的輸出響應(yīng)，并與預(yù)期的正確結(jié)果進(jìn)行比較，一致就表示系統(tǒng)正常，不一致則表示系統(tǒng)有故障。顯然測(cè)試電路的質(zhì)量依賴于測(cè)試矢量的精度。一組好的測(cè)試向量，即用最少的測(cè)試向量覆蓋最多的故障。目前流行的幾種測(cè)試算法主要有 d算法，pode算法，fa算法等。d算法是基于集合理論的多路徑算法，1966年由roth正式提出并解釋，這種算法已經(jīng)考慮了故障信號(hào)向原始輸出端傳播的所有可能的路徑，經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)，這種方法是可行的，并且一直沿用至今。pode算法則是一個(gè)程序，它吸收了窮舉法的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)激活的故合要求的即可作為測(cè)試圖形。fapode算法的向后追蹤概念，并且使得向后追蹤操作盡可能少，也就降低了測(cè)試生成時(shí)間。然而，以上幾種算法在測(cè)試功耗上有很大的局限性， 它們并不有效地降低測(cè)試功耗。理論表明，漢明間距（）與集成電路平均功耗之間的關(guān)系對(duì)優(yōu)化測(cè)試功耗有重要影響。所謂漢明間距，是指連續(xù)測(cè)試向量之間的距離。利用相鄰測(cè)試向量之間的漢明間距，按照特定的順序?qū)y(cè)試向量進(jìn)行排序，使得總漢明間距（total distance,thd）最小，從而達(dá)到優(yōu)化測(cè)試的目的。這種具有最小 thd的測(cè)試向量是通過(guò)相關(guān)的優(yōu)化技術(shù)獲得的。k.paramasivam功耗測(cè)試算法。這種算法通過(guò)減小連續(xù)測(cè)試向量之間的漢明間距（）來(lái)使得電路中的開關(guān)活動(dòng)達(dá)到最小，從而降低開關(guān)活動(dòng)比一般算法減少了。這本篇論文的第二部分中，我將著重介紹這種方法。測(cè)試向量重組算法集成電路測(cè)試功耗是通過(guò)減小電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換次數(shù)來(lái)達(dá)到最小的，而這可以通過(guò)減小相鄰測(cè)試向量之間的漢明間距來(lái)實(shí)現(xiàn)。 通常，測(cè)試向量是隨機(jī)的，因此，對(duì)測(cè)試向量的出現(xiàn)順序進(jìn)行重組，使得相鄰測(cè)試向量之間的漢明間距之和達(dá)到最小值，是十分必要的。一般而言，電路系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換功耗和輸入測(cè)試向量的漢明間距是成比例的。 以降低系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換功耗便可以通過(guò)使用具有最小漢明間距的測(cè)試向量組來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換最小功耗問(wèn)題可以通過(guò)圖論中的哈密頓回路法得以解決。由圖論相關(guān)理論可知，圖 g(v,e)是具有v個(gè)節(jié)點(diǎn)和e條的圖。在此，將測(cè)試向量設(shè)為節(jié)點(diǎn)，將漢明間距設(shè)為相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的邊,所謂的哈密頓回路就是經(jīng)過(guò)所有節(jié)點(diǎn)而且所經(jīng)過(guò)的邊之和最小的那一條路徑?；谥亟M算法的圖論將用于構(gòu)造哈密頓回路， 這樣，其產(chǎn)生的重組測(cè)試向量組就將具有最小的漢明間距。 從而，系統(tǒng)狀轉(zhuǎn)換次數(shù)減少，隨之產(chǎn)生的電路測(cè)試功耗也得以大大降低?？倽h明間距（totalhammingdistance,thd ）總漢明間距，即將連續(xù)測(cè)試向量之間的漢明間距順次相加所得的總和。設(shè)第i個(gè)和第j個(gè)測(cè)試向量之間的漢明間距為d[ti,tj],thd=其中，n代表該組測(cè)試向量的總數(shù)目。在測(cè)試過(guò)程中，減少狀態(tài)轉(zhuǎn)換次數(shù)的過(guò)程如下所示：設(shè)集成電路有pq個(gè)輸出；生成所有的測(cè)試向量，檢測(cè)電路中存在的故障；找到任意兩個(gè)測(cè)試向量之間的漢明間距，并將其作為元素建立nn矩陣hd[][] 其中，元素hd[i][j] 表示第i個(gè)和第個(gè)測(cè)試向量之間的漢明間距；應(yīng)用重組算法計(jì)算具有最小總漢明間距的測(cè)試向量；利用重組后的測(cè)試向量進(jìn)行電路故障模擬；選擇具有最小測(cè)試功耗的解。重組算法（reordering algorithm ）設(shè)t1,t2,, ,tn為n個(gè)具有位的測(cè)試向量t={1,2,, ,k,, ,n}, k表示在由生成測(cè)試向量中的第k個(gè)位置；集合r用于存儲(chǔ)重組后的測(cè)試向量解；集合q用于存儲(chǔ)t-r。該重組算法的過(guò)程如下所示：選擇這樣一個(gè)測(cè)試向量x，使得array[x min]是向量array[]中的最小值，并將其添加到集合r中。選擇這樣一個(gè)測(cè)試向量ymin，使得hd[x][y min]是矩陣中的小元素。將ymin添加到集合r中；q xmin ymin。在向量hd[xmin][y] 中，當(dāng)j在q中變化時(shí)，找到y(tǒng)min使hd[xmin][ymin]是矩陣中的最小元素。返回(c)。在(d)中，如果hd[xmin][y]于每一個(gè)xmin都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的重組解，這些解稱為局部最優(yōu)解。最終得到的集合r就是具有最小漢明間距的重組測(cè)試向量解，它能使電路測(cè)試過(guò)程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換功耗達(dá)到最小。重組算法舉例以上算法可以通過(guò)3輸入-2輸出全加器進(jìn)行闡述。用于檢測(cè)電路故障的測(cè)試向量組見表一，這組向量由最小漢明間距為 15的7向量組成。測(cè)試向量（n=7）編號(hào)000t1111t2001t3010t4101t5011t6100t7表一 全加器電路測(cè)試向量為方便起見，對(duì)這組向量按其出現(xiàn)的順序進(jìn)行排列?，F(xiàn)在，構(gòu)建nn的漢明間距矩陣hd[][]t1變換到t2需要改變3位，類似的，由t2t3需要改變2漢明間距矩陣中，元素hd[1][2]=3,hd[2][3]=2，以此類推。用這種方法構(gòu)建漢明間距矩陣，如下式所示。應(yīng)用這種重組算法構(gòu)建矩陣hd[][], 便生成了具有最小漢明間的重組測(cè)試向量。該問(wèn)題的解和 如下：無(wú)序解：t1-t2-t3-t4-t5-t6-t7相應(yīng)的th：；有序解：t3-t1-t4-t6-t2-t5-t7相應(yīng)的th：6?？梢钥闯觯亟M后得到的總漢明間距為 與無(wú)序解相比，這方法降低了的總漢明間距，從而也就降低了電路中的開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)結(jié)果理想，與現(xiàn)有方法相比得到很大的改善。結(jié)論本篇論文闡述了一種在集成電路測(cè)試中降低功耗的算法。 由于電路中，左右的功耗是在開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的，所以該算法通過(guò)減小連續(xù)測(cè)試向量之間的漢明間距達(dá)到減少開關(guān)轉(zhuǎn)換的目的。重組算法以圖論模型為基礎(chǔ)，用c語(yǔ)言和硬件描述語(yǔ)言hdl工具進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并在 基準(zhǔn)電路上測(cè)試通過(guò)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在測(cè)試階段應(yīng)用重組算法生成的測(cè)試向量可以使得開關(guān)轉(zhuǎn)換降低到平均水平的。這種重組算法可以從一定程度上滿足超大規(guī)模集成電路低功耗設(shè)計(jì)的需求，而且節(jié)省測(cè)試的時(shí)間，大大降低測(cè)試功耗，優(yōu)化系統(tǒng)電路。參考文獻(xiàn)超大規(guī)模集成電路測(cè)試2008.k.paramasivam. “reorderingalgorithmforminimizingtestpowerinvlsicircuits ”.patrickgirard. “l(fā)owpowertestingofvlsicircuits:problemsandsolutions ”.蔣敬旗，周旭，李文，范東睿方法《微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)》200210期..最新集成電路測(cè)試技術(shù).2009.超大規(guī)模集成電路測(cè)試技術(shù).《中國(guó)測(cè)試技術(shù)》326200611月.劉偉劉建軍. 數(shù)字集成電路測(cè)試中測(cè)試矢量的生成.《世界子元器件》2007年第02期.戴春翟李曉靜張侃諭.《電子測(cè)量技術(shù)》201033期.附：《數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試與可測(cè)性設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程學(xué)習(xí)心得八周的課程很快結(jié)束了。通過(guò)學(xué)習(xí)《數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試與可測(cè)性設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（以下簡(jiǎn)稱《vlsi測(cè)試》）這門專業(yè)選修課，我獲益匪淺。下面，我想通過(guò)自己的一些體會(huì)，簡(jiǎn)要談?wù)勎覍?duì)這門課學(xué)習(xí)后的一點(diǎn)感想和收獲。一、加深了我對(duì)數(shù)字電路、集成電路的理解和認(rèn)識(shí)，使之形成了一個(gè)知識(shí)體系。作為電子專業(yè)的學(xué)生，學(xué)習(xí)數(shù)字電路、集成電路，不僅僅是為了會(huì)做幾道題，應(yīng)付考試，關(guān)鍵是將其應(yīng)用于日后的工程實(shí)踐中。大二剛開始學(xué)習(xí)《數(shù)字電路》時(shí)，對(duì)這門課的認(rèn)識(shí)很膚淺；之后做完課程設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)字電路的理解便進(jìn)一步深化了， 而且漸漸地對(duì)小型電路系統(tǒng)的構(gòu)建及檢測(cè)等相關(guān)方面也有了自己的認(rèn)識(shí)。 上學(xué)期學(xué)完了《半體，這學(xué)期還在學(xué)習(xí)《專用集成電路設(shè)計(jì)》，再加上這門《vlsi測(cè)試，我對(duì)集成電路的理解和認(rèn)識(shí)便得到了逐步完善，電路系統(tǒng)方面從理論設(shè)計(jì)，到基礎(chǔ)制造，最后到制作完成后的測(cè)試，在頭腦里漸漸形成了一個(gè)相對(duì)完整的知識(shí)體系。二、課上學(xué)習(xí)的相關(guān)電路測(cè)試知識(shí)對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐具有指導(dǎo)作用。在學(xué)本門課程之前，我已經(jīng)做過(guò)數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)、模擬電路課程設(shè)計(jì)、高頻電子線路課程設(shè)計(jì)等有關(guān)電路系統(tǒng)。在做這些課程設(shè)計(jì)將所學(xué)知識(shí)很快應(yīng)用于實(shí)際中，但是課上學(xué)到的一些測(cè)試方法卻給我?guī)?lái)了很好的啟發(fā)，使我在以后的電路系統(tǒng)測(cè)試中“有法可依，有據(jù)三、最后，我想談?wù)勱P(guān)于寫這篇結(jié)課論文的感想。說(shuō)