CN102142281A - 一种利用奇偶校验码进行故障在线检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用奇偶校验码进行故障在线检测装置及方法，属于在线测试领域，本发明为解决现有利用纠错码对嵌入式存储器进行在线测试时，带来的冗余开销过于庞大的问题。本发明将读写控制信号和地址信号发送给信号分析器，控制器输出读写标识信号和故障标识信号给故障标志位存储器，控制器还输出存储器读写控制信号给RAM存储器，新输入数据同时发送给RAM存储器和新输入数据编码器，新输入数据编码器输出编码后的新输入数据信号给校验码存储器，校验码存储器输出新输入数据校验码给校验码比较器；RAM存储器输出存储数据信号给存储数据编码器；存储数据编码器输出存储数据校验码给校验码比较器；校验码比较器的比较结果信号反馈给控制器。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用奇偶校验码进行故障在线检测装置及方法，属于在线测试领域。
背景技术
集成电路自问世以来，一直遵循着摩尔定律以惊人的地速度发展。目前，集成电路已经进入超深亚微米时代，集成电路电子器件越来越小，芯片规模越来越大。伴随着集成电路工艺水平的飞速提高，集成电路的设计工具也有了大幅飞跃。在这些技术背景下，单一硅片上能够集成上亿个晶体管，这样就使原来有多个芯片协作才能实现的复杂系统，通过单一芯片就可实现。这种以单一硅片替代原有多个芯片组成复杂系统的芯片即系统芯片(SoC，System-on-a-Chip)，又称片上系统。随着SoC的出现，传统的电路测试方法已经难以满足需求，电路测试的难度越来越大，测试时间和成本日趋提高，测试维修保障费用在产品“全寿命周期成本”中所占比重增大，甚至出现测试成本与研制成本倒挂的局面。因此，人们越来越认识到研究测试方法以及进行可测性设计的迫切性和重要性。
在现代的SoC中，存储器占据了最大部分的片上空间。目前在芯片中，存储器已占到50％～60％，而在常用微处理器中，嵌入的高速缓存(cache)所占用的面积也超过30％，混合信号电路几乎占不到芯片面积的5％，据ITRS预测，到2014年，系统芯片中存储器所占比例将达到94％。因此，芯片的可靠性在很大程度上取决于存储器的可靠性。
为了提高存储器的可靠性，除了首先提高其的设计和生产的质量外，另一个极其重要的措施就是在存储器工作过程中，周期性的进行测试，它包括启动测试以及在线测试。启动测试类似于离线测试，使用的是传统的嵌入式存储器测试方法。而在线测试一般用于检测特殊用途或高可靠性应用存储器中，在系统无法停机的情况下进行测试，其目的是检测出故障并采取合适的措施。它是在不影响存储器正常工作的前提下，测试嵌入式存储器功能正确性的一种方法。
嵌入式存储器在线测试的几个关键性问题是：在保障存储单元内所存储的数据不改变的前提下，对嵌入式存储器施加测试；在尽可能低的硬件开销下，提高在线测试的故障覆盖率，这也是所要研究的重点。
对于嵌入式存储器的在线测试，由于待测存储器处于工作过程中，存储器中的数据不可丢失，所以对其施加测试向量受到了很大的限制，利用传统的内建自测试(BIS T，Built-in Self-Test)方法就不再奏效。最常见的解决办法就是利用纠错码(ECC，error correcting code)。纠错码可以实现存储器在线检测以及纠错功能，但是该方法带来的硬件冗余十分庞大。
发明内容
本发明目的是为了解决现有利用纠错码对嵌入式存储器进行在线测试时，带来的冗余开销过于庞大的问题，提供了一种利用奇偶校验码进行故障在线检测装置及方法。
本发明一种利用奇偶校验码进行故障在线检测装置，它包括信号分析器、控制器、RAM存储器、校验码存储器、新输入数据编码器、存储数据编码器、校验码比较器和故障标志位存储器，
读写控制信号和地址信号发送给信号分析器，所述读写控制信号同时发送给控制器，所述地址信号同时发送给RAM存储器、校验码存储器和故障标志位存储器，
信号分析器将新信号输入标识输出给控制器，控制器输出读写标识信号和故障标识信号给故障标志位存储器，控制器还输出存储器读写控制信号给RAM存储器，
新输入数据同时发送给RAM存储器和新输入数据编码器，新输入数据编码器输出编码后的新输入数据信号给校验码存储器，校验码存储器输出新输入数据校验码给校验码比较器；
RAM存储器输出存储数据信号给存储数据编码器；存储数据编码器输出存储数据校验码给校验码比较器；
校验码比较器的比较结果信号反馈给控制器。
基于上述装置的在线检测方法分为读、写两部分操作，
写操作时检测方法包括以下步骤：
步骤一、信号分析器检测分析是否有新的写信号输入，
如果检测到有新的写信号输入，信号分析器将其输出的将新信号输入标识signal_new置，然后执行步骤二；如果检测没有新的写信号输入，信号分析器将其输出的新信号输入标识signal_new置0，继续检测；
步骤二、控制器接收新信号输入标识signal_new＝1，控制器2输出存储器读写控制信号给RAM存储器，RAM存储器根据输入的地址信号将输入数据写入该地址对应的存储单元中，
同时，新输入数据编码器根据控制器发送的使能信号对新输入数据进行编码，输出新输入数据校验码，然后再由校验码存储器进行存储，校验码存储器与RAM存储器使用相同的输入地址；
步骤三、根据控制器发送的使能信号将RAM存储器中的数据读出，送入存储数据编码器进行编码，同时输出已存数据校验码；
步骤四、将已存数据校验码和校验码存储器4存储的新输入数据校验码在校验码比较器中比较，并将比较结果反馈给控制器；
步骤五、控制器根据步骤三获取的比较结果输出故障标志位给故障标志位存储器中。
读操作时检测方法包括以下步骤：
步骤一、信号分析器检测分析是否有新的读信号输入，
如果检测到有新的读信号输入，信号分析器将其输出的将新信号输入标识signal_new置1，然后执行步骤二；如果检测没有新的读信号输入，信号分析器1就其输出的将新信号输入标识signal_new置0，返回执行步骤一，继续检测；
步骤二、控制器接收将新信号输入标识signal_new＝1，控制器输出读写标识信号给故障标志位存储器，控制故障标志位存储器根据输入地址信号读取该地址已存储的故障标志位，并将该故障标志位送给控制器，；
步骤三、判断所述故障标识位是否为1，
如果故障标识位为1，标志该地址对应存储单元在写数据过程中存在故障，执行步骤四；如果故障标识位为0，则该地址对应存储单元在写数据的过程中无故障，执行步骤五；
步骤四、控制器输出存储器读写控制信号给RAM存储器，读出已存储数据，并且利用故障标志位表示该数据存在故障，结束；
步骤五、判断存储数据的正确性，控制器输出存储器读写控制信号给RAM存储器，将RAM存储器中该地址的数据读出，送入存储数据编码器进行编码，得到已存数据校验码；
步骤六、同时，读出校验码存储器中已存储校验码，与步骤五获取的已存数据校验码同时输出给校验码比较器，比较结果作为故障标志位输出给故障标志位存储器，并保存。
本发明的优点：本发明可直接应用于嵌入式存储器在线测试领域，可以在不影响嵌入式存储器正常工作状态下，检测出嵌入式存储器内所有的单一位故障。这种方法所产生的信息冗余远小于应用汉明码以及其他纠错码产生的冗余。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图；
图2是控制器写状态图；
图3是控制器读状态图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式一种利用奇偶校验码进行故障在线检测装置，它包括信号分析器1、控制器2、RAM存储器3、校验码存储器4、新输入数据编码器5、存储数据编码器6、校验码比较器7和故障标志位存储器8，
读写控制信号r_w和地址信号addr发送给信号分析器1，所述读写控制信号r_w同时发送给控制器2，所述地址信号addr同时发送给RAM存储器3、校验码存储器4和故障标志位存储器8，
信号分析器1将新信号输入标识signal_new输出给控制器2，控制器2输出读写标识信号r_w_flag和故障标识信号data_flag给故障标志位存储器8，控制器2还输出存储器读写控制信号r_w_control给RAM存储器3，
新输入数据data_in同时发送给RAM存储器3和新输入数据编码器5，新输入数据编码器5输出编码后的新输入数据信号code_in给校验码存储器4，校验码存储器4输出新输入数据校验码code_out2给校验码比较器7；
RAM存储器3输出存储数据信号data_out给存储数据编码器6；存储数据编码器6输出存储数据校验码code_out1给校验码比较器7；
校验码比较器7的比较结果信号反馈给控制器2。然后控制器2的状态返回空闲状态。
考虑到在嵌入式存储器中70-80％的故障都是单个位故障，所以利用简单的奇偶校验码就可以实现一定程度上的在线检错功能。
本发明可直接应用于嵌入式存储器在线测试领域，可以在不影响嵌入式存储器正常工作状态下，检测出嵌入式存储器内所有的单一位故障。这种方法所产生的信息冗余远小于应用汉明码以及其他纠错码产生的冗余。
具体实施方式二：下面结合图1至图3，基于实施方式一所述的一种利用奇偶校验码进行故障在线检测装置的在线检测方法分为读、写两部分操作，
写操作时检测方法包括以下步骤：
步骤一、信号分析器1检测分析是否有新的写信号输入，
如果检测到有新的写信号输入，信号分析器1将其输出的将新信号输入标识signal_new置1，然后执行步骤二；如果检测没有新的写信号输入，信号分析器1将其输出的新信号输入标识signal_new置0，继续检测；
步骤二、控制器2接收新信号输入标识signal_new＝1，控制器2输出存储器读写控制信号给RAM存储器3，RAM存储器3根据输入的地址信号将输入数据写入该地址对应的存储单元中，
同时，新输入数据编码器5根据控制器2发送的使能信号对新输入数据进行编码，输出新输入数据校验码，然后再由校验码存储器4进行存储，校验码存储器4与RAM存储器3使用相同的输入地址；
步骤三、根据控制器2发送的使能信号将RAM存储器3中的数据读出，送入存储数据编码器6进行编码，同时输出已存数据校验码；
步骤四、将已存数据校验码和校验码存储器4存储的新输入数据校验码在校验码比较器7中比较，并将比较结果反馈给控制器2；
步骤五、控制器2根据步骤三获取的比较结果输出故障标志位给故障标志位存储器8中。然后控制器2的状态返回空闲状态。
读操作时检测方法包括以下步骤：
步骤一、信号分析器1检测分析是否有新的读信号输入，
如果检测到有新的读信号输入，信号分析器1将其输出的将新信号输入标识signal_new置1，然后执行步骤二；如果检测没有新的读信号输入，信号分析器1就其输出的将新信号输入标识signal_new置0，返回执行步骤一，继续检测；
步骤二、控制器2接收新信号输入标识signal_new＝1，控制器2输出读写标识信号给故障标志位存储器8，控制故障标志位存储器8根据输入地址信号读取该地址已存储的故障标志位，并将该故障标志位送给控制器2；
步骤三、判断所述故障标识位是否为1，
如果故障标识位为1，标志该地址对应存储单元在写数据的过程中存在故障，执行步骤四；如果故障标识位为0，则该地址对应存储单元在写数据的过程中无故障，执行步骤五；
步骤四、控制器2输出存储器读写控制信号给RAM存储器3，读出已存储数据，并且利用故障标志位表示该数据存在故障，结束；
步骤五、判断存储数据的正确性，控制器2输出存储器读写控制信号给RAM存储器3，将RAM存储器3中该地址的数据读出，送入存储数据编码器6进行编码，得到已存数据校验码；
步骤六、同时，读出校验码存储器4中已存储校验码，与步骤五获取的已存数据校验码同时输出给校验码比较器7，比较结果作为故障标志位输出给故障标志位存储器8，并保存。然后控制器2的状态返回空闲状态。
Claims (2)
1.一种利用奇偶校验码进行故障在线检测装置，其特征在于，它包括信号分析器(1)、控制器(2)、RAM存储器(3)、校验码存储器(4)、新输入数据编码器(5)、存储数据编码器(6)、校验码比较器(7)和故障标志位存储器(8)，
读写控制信号和地址信号发送给信号分析器(1)，所述读写控制信号同时发送给控制器(2)，所述地址信号同时发送给RAM存储器(3)、校验码存储器(4)和故障标志位存储器(8)，
信号分析器(1)将新信号输入标识输出给控制器(2)，控制器(2)输出读写标识信号和故障标识信号给故障标志位存储器(8)，控制器(2)还输出存储器读写控制信号给RAM存储器(3)，
新输入数据同时发送给RAM存储器(3)和新输入数据编码器(5)，新输入数据编码器(5)输出编码后的新输入数据信号给校验码存储器(4)，校验码存储器(4)输出新输入数据校验码给校验码比较器(7)；
RAM存储器(3)输出存储数据信号给存储数据编码器(6)；存储数据编码器(6)输出存储数据校验码给校验码比较器(7)；
校验码比较器(7)的比较结果信号反馈给控制器(2)。
2.基于权利要求1所述的一种利用奇偶校验码进行故障在线检测装置的在线检测方法，其特征在于，该方法分为读、写两部分操作，
写操作时检测方法包括以下步骤：
步骤一、信号分析器(1)检测分析是否有新的写信号输入，
如果检测到有新的写信号输入，信号分析器(1)将其输出的将新信号输入标识signal_new置1，然后执行步骤二；如果检测没有新的写信号输入，信号分析器(1)将其输出的新信号输入标识signal_new置0，继续检测；
步骤二、控制器(2)接收新信号输入标识signal_new＝1，控制器(2)输出存储器读写控制信号给RAM存储器(3)，RAM存储器(3)根据输入的地址信号将输入数据写入该地址对应的存储单元中，
同时，新输入数据编码器(5)根据控制器(2)发送的使能信号对新输入数据进行编码，输出新输入数据校验码，然后再由校验码存储器(4)进行存储，校验码存储器(4)与RAM存储器(3)使用相同的输入地址；
步骤三、根据控制器(2)发送的使能信号将RAM存储器(3)中的数据读出，送入存储数据编码器(6)进行编码，同时输出已存数据校验码；
步骤四、将已存数据校验码和校验码存储器(4)存储的新输入数据校验码在校验码比较器(7)中比较，并将比较结果反馈给控制器(2)；
步骤五、控制器(2)根据步骤三获取的比较结果输出故障标志位给故障标志位存储器(8)中。
读操作时检测方法包括以下步骤：
步骤一、信号分析器(1)检测分析是否有新的读信号输入，
如果检测到有新的读信号输入，信号分析器(1)将其输出的将新信号输入标识signal_new置1，然后执行步骤二；如果检测没有新的读信号输入，信号分析器(1)就其输出的将新信号输入标识signal_new置0，返回执行步骤一，继续检测；
步骤二、控制器(2)接收新信号输入标识signal_new＝1，控制器(2)输出读写标识信号给故障标志位存储器(8)，控制故障标志位存储器(8)根据输入地址信号读取该地址已存储的故障标志位，并将该故障标志位送给控制器(2)；
步骤三、判断所述故障标识位是否为1，
如果故障标识位为1，标志该地址对应存储单元在写数据的过程中存在故障，执行步骤四；如果故障标识位为0，则该地址对应存储单元在写数据的过程中无故障，执行步骤五；
步骤四、控制器(2)输出存储器读写控制信号给RAM存储器(3)，读出已存储数据，并且利用故障标志位表示该数据存在故障，结束；
步骤五、判断存储数据的正确性，控制器(2)输出存储器读写控制信号给RAM存储器(3)，将RAM存储器(3)中该地址的数据读出，送入存储数据编码器(6)进行编码，得到已存数据校验码；
步骤六、同时，读出校验码存储器(4)中已存储校验码，与步骤五获取的已存数据校验码同时输出给校验码比较器(7)，比较结果作为故障标志位输出给故障标志位存储器(8)，并保存。
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