CN102592682B - 一种测试数据编码压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试数据编码压缩方法。所述方法包括以下步骤：以2的正整数次方L为数据段长度对原始测试数据进行分段，如果最后一个数据段长度不足L位，则在其尾部填充无关位以补足剩余位数，得到若干数据段；分别对若干数据段进行外部相容性分析，并根据外部相容性分析结果分别对数据段中的无关位进行回溯赋值；对无外部相容性的数据段进行内部相容性分析，得到数据段的内部编码类型并生成对应的内部基准数据段；根据编码规则和外部相容性分析结果或根据编码规则、外部相容性分析结果、内部编码类型和内部基准数据段得到数据段的编码码字。本发明实现了测试数据的二重压缩，提高了测试数据压缩率。

Description

一种测试数据编码压缩方法

技术领域

本发明涉及数据编码技术，特别涉及一种测试数据编码压缩方法。

背景技术

自动化测试设备(Automatic Test Equipment，ATE)用于检测集成电路功能的完整性，是集成电路生产制造的最后流程，以确保集成电路生产制造的品质。

随着集成电路设计规模的增大，待测试数据量呈现指数级增长、这导致了传统外部ATE面临着存储空间不足，输入输出时的带宽有限及数据测试时间过长等严峻的问题，测试成本越来越高。测试数据压缩是解决上述问题的有效方法之一，通过压缩测试数据可以减少数据传输时间以及降低对ATE存储容量的要求。编码压缩方法是测试数据压缩中最常用的方法之一，常见的编码压缩方法包括Golomb编码、FDR编码、扩展的FDR编码、选择性哈夫曼编码、最优选择性哈夫曼编码和9C码等等。

待测试数据中通常包含大量的无关位(X-bit)，这些无关位可以被任意赋值为0或1，而不会影响故障覆盖率。因此，采用适当的编码压缩方法并结合相应的无关位填充策略能够有效提高数据压缩率。图形游程(Pattern Run Length，PRL)编码方法通过把原始数据划分为数据段并利用该数据段间的相容性关系来进行编码，针对无关位比重较大的测试集能够获取更高的压缩率。

2010年2月由Maoxiang Yi，Huaguo Liang，Lei Zhang，和Wenfa Zhan等人在美国电子电气工程师协会(IEEE Trans)的学术期刊上发表的“ANovel-ploiting Strategy for Improving Performance of Test DataCompression”文章中提出了一种PRL编码框架下的无关位传播与回溯赋值机制，以一种无关位传播方式来更新基准数据段。

上述机制的缺点在于，针对与基准值不具有相容性关系的数据段没有压缩性，且编码所需要数据量较大，成为压缩率的瓶颈。

2010年由Cheng-Ho Chang，Lung-Jen Lee，Wang-Dauh Tseng等人在国际计算机研讨会(ICS)上发表的“2ⁿ-Pattern Run Length for Test DataCompression”，文章中提出了一种2ⁿ-PRL编码方法，以2ⁿ为划分的数据段长度，实现外部编码和内部编码的二重压缩效果。

上述编码方法的缺点在于，该编码方法在执行外部编码时数据量较大，影响了压缩率。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种测试数据编码压缩方法。所述方法包括以下步骤：以2的正整数次方L为数据段长度对原始测试数据进行分段，如果最后一个数据段长度不足L位，则在其尾部填充无关位以补足剩余位数，得到若干数据段；分别对若干数据段进行外部相容性分析，并根据外部相容性分析结果分别对数据段中的无关位进行回溯赋值；对无外部相容性的数据段进行内部相容性分析，得到数据段的内部编码类型并生成对应的内部基准数据段；根据编码规则和外部相容性分析结果或根据编码规则、外部相容性分析结果、内部编码类型和内部基准数据段得到数据段的编码码字。

本发明在PRL编码框架下，以2ⁿ为数据段长度对原始测试数据进行划分，使用了较短码字对外部相容性分析结果为不确定情况、相等情况和互补情况的数据段进行编码，并且对无外部相容性的数据段进行了基于内部基准数据段的游程编码，实现了测试数据的二重压缩，提高了测试数据压缩率。

附图说明

图1为本发明实施例一种测试数据编码压缩方法流程图；

图2为本发明实施例数据段外部相容性分析和数据段无关位回溯赋值流程图；

图3为本发明实施例无外部相容性的数据段内部相容性的分析和内部编码类型判断流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例基于无关位(用X表示)填充的测试数据编码压缩方法流程图。如图1所示，该方法包括步骤100-400。

该方法首先定义测试数据的三种位运算，包括异或求交(∩)和求反(！)，其运算规则分别为：

异或： $1/0/X\⊕X=X,$ $1\⊕0=1,$ $0\⊕0=1\⊕1=0;$

求交(∩)：1/X ∩1＝1，0/X ∩0＝0，X/X＝X；

由于本发明方法中不涉及0与1做“求交”运算的情况，故在这里没有给出定义。

求反(！)：！1＝0，！0＝1，！X＝X。

根据上述位运算规则的定义来定义数据段的异或求交(∩)和求反(！)运算规则。假设长度均为s位的两个数据段分别为a＝(a₁，a₂，...，a_s)，b＝(b₁，b₂，...，b_s)，定义：

两个长度均为s位的数据段a和b进行“异或”操作，其结果仍为一个长度为s位的数据段，且该数据段中每个数据位均为a和b中对应的数据位做“异或”操作得到的结果，即

两个长度均为s位的数据段a和b进行“求交”操作，其结果仍为一个长度为s位的数据段，且该数据段中每个数据位均为a和b中对应的数据位做“求交”操作得到的结果，即a∩b＝(a₁ ∩b₁，a₂∩b₂，...，a_s∩b_s)；

对长度为s位的数据段a进行“求反”操作，其结果仍为一个长度为s的数据段，且该数据段中每个数据位均为a中对应的数据位做“求反”操作得到的结果，即！a＝(！a₁，！a₂，...，！a_s)。

根据上述数据段“异或”运算操作的规则来定义某数据段(用a表示)相对于某基准数据段(用b表示)做相容性分析的结果情况。如果a与b进行“异或”操作得到的结果中每个数据位均为无关位X，则定义a相对于b的相容性分析结果为不确定情况，称为U-case；否则，如果其中每个数据位不是X就是0，则定义a相对于b的相容性分析结果为相等情况，称为E-case；否则，如果其中每个数据位不是1就是X，则定义a相对于b的相容性分析结果为互补情况，称为C-case；否则，如果其中的数据位既有0也有1，则定义a相对于b的相容性分析结果无相容性，称为N-case。

以下针对本发明实施例基于无关位填充的测试数据编码压缩方法流程图进行详细阐述：

在步骤100，以2的正整数次方2ⁿ为数据段长度对原始测试数据进行分段，如果最后一个数据段长度不足2ⁿ位，则在其尾部填充无关位以补足剩余位数，得到若干数据段。

假设原始测试数据共有T位，选择一个正整数n，以数据段长度L＝2ⁿ对其进行划分，划分后的数据段依次为p₀，p₁，p₂，...p_M-1(共M个数据段)，如果最后一个数据段不足2ⁿ位，则在其尾部填充无关位X以补足剩余位数。

在一个例子中，假设原始测试数据为15位，即101000110001111，如果选取的正整数n为3，则数据段长度为L＝2³＝8。按此长度进行划分，划分后的数据段依次为p₀和p₁，p₀＝10100011，p₁＝0001111X。

在步骤200，分别对在步骤100得到的数据段进行外部相容性分析，并根据外部相容性分析结果分别对数据段中的无关位(用X表示)进行回溯赋值。

在步骤200中，对某测试数据段相对于某基准数据段进行相容性分析称为外部相容性分析，所使用的基准数据段称作外部基准数据段。对应的，在步骤300中，对某测试数据段内部的子数据段相对于某基准数据段进行相容性分析称为内部相容性分析，所使用的基准数据段称为内部基准数据段。

以下针对数据段的外部相容性分析和对数据段中无关位进行回溯赋值的过程进行详细阐述，如图2所示，其过程如下：

步骤201，初始状态下，令i＝0，j＝0。规定第一个数据段p₀的外部相容性分析结果为无外部相容性(即N-case)，并设外部基准值r₀＝p₀。

步骤202，令i＝i+1，如果i＞M-1(假设原始测试数据共被分为M个数据段)，则过程结束，否则转到步骤203。

步骤203，分析数据段p_i相对于外部基准数据段r_i-1的外部相容性，得到数据段p_i的外部相容性分析结果。如果数据段p_i的外部相容性分析结果为相等情况(即E-case)或者不确定情况(即U-case)，则转到步骤204；否则，如果数据段p_i的外部相容性分析结果为互补情况(即C-case)，则转到步骤205；否则，如果数据段p_i的外部相容性分析结果为无外部相容性(即N-case)，则转到步骤206。

步骤204，根据p_i的外部相容性分析结果生成外部基准数据段r_i，令r_i为p_i与r_i-1做“求交”操作的结果，即r_i＝p_i∩r_i-1如果r_i与r_i-1不相等，即r_i≠r_i-1，则令j＝i并转到步骤207；否则转到步骤202。

步骤205，根据p_i的外部相容性分析结果生成外部基准数据段r_i，令r_i为p_i做“求反”操作的结果与r_i-1做“求交”操作的结果，即r_i＝(！p_i)∩r_i-1。如果r_i与r_i-1不相等，即r_i≠r_i-1，则更新r_i新的值为对其做“求反”操作的结果，即r_i＝(！r_i)，并令j＝i并转到步骤207；否则，更新r_i新的值为对其做“求反”操作的结果，即r_i＝(！r_i)，转到步骤202。

步骤206，根据p_i的外部相容性分析结果生成外部基准数据段r_i，令r_i为p_i与r_i-1做“异或”操作的结果，即转到步骤202。

步骤207，如果j等于0，即j＝0，则令p₀等于r₀，即p₀＝r₀，转到步骤202；否则，如果p_j的外部相容性分析结果为相等情况(即E-case)，则转到步骤208；否则，如果p_j的外部相容性分析结果为互补情况(即C-case)，则转到步骤209；否则，如果p_j的外部相容性分析结果为无外部相容性(即N-case)，则转到步骤210。

步骤208，回溯赋值令p_j等于r_j，即p_j＝r_j。如果r_j-1不等于r_j，即r_j-1≠r_j，则令r_j-1＝r_j，j＝j-1，转到步骤207；否则，转到步骤202。

步骤209，回溯赋值令p_j等于r_j，即p_j＝r_j。如果r_j-1不等于r_j做“求反”操作的结果，即r_j-1≠(！r_j)，则令r_j-1＝(！r_j)，j＝j-1，转到步骤207；否则，转到步骤202。

步骤210，设定一个临时变量tmp_r_j-1，令tmp_r_j-1＝r_j-1。对p_j和tmp_r_j-1中的无关位进行赋值以满足p_j与t mp_r_j-1做“异或”操作的结果等于r_j，即如果tmp_r_j-1不等于r_j-1的值，即tmp_r_j-1≠r_j-1，则令r_j-1＝tmp_r_j-1，j＝j-1，转到步骤207；否则，转到步骤202。

在步骤300，对在步骤200中外部相容性分析结果为无外部相容性的数据段(即“外部相容性情况为N-case”的数据段)进行内部相容性分析，得到所述数据段的内部编码类型并生成对应的内部基准数据段。

首先定义数据段内部编码类型(假设该数据段为q，且长度为2ⁿ位)。如果存在一个长度为2^u位的数据段t(其中u为小于n的非负整数)，通过对数据段q中的无关位进行适当的赋值，能够将数据段q表示为该数据段t重复m次的形式(其中m＝2^n-u)，即则q的内部编码类型为“+m类型”。如果存在一个长度为2^u位的数据段t(其中u为小于n的非负整数)，通过对数据段q中的无关位进行适当的赋值，能够将数据段q表示为该数据段t重复一次与它的“求反”结果重复m-1次相组合的形式(其中m＝2^n-u)，即(其中v为对t做“求反”操作的结果，即v＝！t)，则q的内部编码类型为“-m类型”。如果遍历m从1到2ⁿ的值，发现q的内部编码类型都既不是“+m类型”也不是“-m类型”，则q的内部编码类型为“0类型”。如果q的内部编码类型既可以是“m₁类型”也可以是“m₂类型”(其中m₁和m₂均为整数，且m₁的绝对值大于或等于m₂的绝对值)，则规定q的内部编码类型是“m₁类型”。

以下针对外部相容性分析结果为无外部相容性的数据段(即外部相容性情况为N-case的数据段)内部相容性分析，内部编码类型判断和对应的内部基准数据段生成的过程进行详细阐述，如图3所示，其过程如下：(假设当前的分析对象为数据段q)

步骤301，取自然数m＝2ⁿ。

步骤302，如果m＝1则判断该数据段内部编码类型为“0类型”，生成内部基准数据段w为w＝q，结束；否则转到步骤303。

步骤303，将q划分为m个子数据段，设为q₀，q₁，q₂，…q_m-1，并将第一个子数据段q₀设为内部基准数据段，即w＝q₀。令j＝1。相对于内部基准数据段w，对q₁做内部相容性分析，如果分析结果为相等情况(即E-case)，则转到步骤304；否则，如果分析结果为互补情况(即C-case)，则转到步骤305；否则，如果分析结果为不确定情况(即U-case)，则转到步骤306；否则，如果分析结果为无内部相容性(即N-case)，则令m＝m/2，转到步骤302。

解释：当前分析一个数据段内部的子数据段的相容性情况，为了与步骤200中的外部相容性分析加以区别，称这种相容性分析为内部相容性分析，基准数据段称作内部基准数据段。

步骤304，更新内部基准数据段，令w＝q_j ∩w，j＝j+1。如果j≥m则判断该数据段的内部编码类型为“+m类型”，结束；否则，如果q_j相对于内部基准数据段w的内部相容性分析结果为不确定情况(即U-case)或者相等情况(即E-case)，则重新执行步骤304；否则，令m＝m/2，转到步骤302。

步骤305，更新内部基准数据段，令w＝(！q_j)∩w，j＝j+1。如果j≥m则判断该数据段的内部编码类型为“-m类型”，结束；否则，如果q_j相对于内部基准数据段w的内容相容性分析结果为不确定情况(即U-case)互补情况(即C-case)，则重新执行步骤305；否则，令m＝m/2，转到步骤302。

步骤306，更新内部基准数据段，令w＝q_j ∩w，j＝j+1。如果j≥m则判断该数据段的内部编码类型为“+m类型”，结束；否则，如果q_j相对于内部基准数据段w的内部相容性分析结果为不确定情况(即U-case)或者相等情况(即E-case)，则重新执行步骤306；否则，令j＝1，转到步骤307。

步骤307，更新内部基准数据段，令w＝(！q_j)∩w，j＝j+1。如果j≥m则判断该数据段的内部编码类型为“-m类型”，结束；否则，如果q_j相对于内部基准数据段w的内容相容性分析结果为不确定情况(即U-case)或者互补情况(即C-case)，则重新执行步骤307；否则，令m＝m/2，转到步骤302。

在步骤400，根据编码规则以及在步骤200中得到的数据段的外部相容性情况和数据段回溯赋值结果，或者根据编码规则，在步骤200中得到的数据段的外部相容性情况和数据段回溯赋值结果，以及在步骤300中得到无外部相容性的数据段的内部编码类型及其对应的内部基准数据段，对所有的数据段进行编码。其编码方法为：(假设当前的分析对象为数据段p，且数据段长度为2ⁿ)

如果数据段p的外部相容性分析结果为相等情况或不确定情况，则编码为“0”；

如果数据段p的外部相容性分析结果为互补情况，则编码为“10”；

如果数据段p的外部相容性分析结果为无外部相容性，则编码为“11+pattern”，其中“pattern”的码字构成方式如下所述：

如果p的内部编码类型是“0类型”，则其码字由前面的P位的“基准数据段游程(其值为0)”以及后面的2ⁿ位的“内部基准数据段”组成，共(P+2ⁿ)位。其中(其中[x]表示不超过x的最大整数)；

如果p的内部编码类型是“+m类型”，则其码字由前面的P位的“基准数据段游程(其值为)”、中间的2ⁿ/m位的“内部基准数据段”以及尾部的1个符号位“1”组成，共(P+2ⁿ/m+1)比特。其中(其中[x]表示不超过x的最大整数)；

如果p的内部编码类型是“-m类型”，则其码字由前面的P位的“基准数据段游程(其值为)”、中间的2ⁿ/m位的“内部基准数据段”以及尾部的1个符号位“0”组成，共(P+2ⁿ/m+1)比特。其中(其中[x]表示不超过x的最大整数)。

表1以数据段长度为2⁴＝16位的情况为例，给出了各种内部编码类型下所述“pattern”部分的码字构成。

表1

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种测试数据编码压缩方法，其特征在于，所述方法包括：

以2的正整数次方L为数据段长度对原始测试数据进行分段，如果最后一个数据段长度不足L位，则在其尾部填充无关位以补足剩余位数，得到若干数据段；

分别对所述若干数据段进行外部相容性分析，并根据所述外部相容性分析结果分别对数据段中的无关位进行回溯赋值；

对无外部相容性的数据段进行内部相容性分析，得到所述数据段的内部编码类型并生成对应的内部基准数据段；

根据编码规则和所述外部相容性分析结果或根据编码规则、所述外部相容性分析结果、内部编码类型和内部基准数据段得到数据段的编码码字；

如果所述数据段的外部相容性分析结果为相等情况或不确定情况，则编码为“0”；如果所述数据段的外部相容性分析结果为互补情况，则编码为“10”；如果所述数据段的外部相容性分析结果为无外部相容性，则编码为“11+pattern”；

所述编码为“11+pattern”中的“pattern”的码字由所述数据段对应的内部基准数据段游程和内部基准数据段组成，或者由内部基准数据段游程、内部基准数据段和符号位组成，

如果数据段的内部编码类型是“0类型”，则其码字由所述数据段对应的“内部基准数据段游程”以及所述“内部基准数据段”组成，共（P+2ⁿ）比特，其中n为所选择的数据段长度以2为底的对数，

如果数据段的内部编码类型是“+m类型”，则其码字由所述数据段对应的“基准数据段游程、所述“内部基准数据段”以及1个符号位“1”组成，共(P+2ⁿ/m+1)比特，其中n为所选择的数据段长度以2为底的对数，m为小于或等于数据段长度的一个2的正整数次幂，

如果数据段的内部编码类型是“-m类型”，则其码字由所述数据段对应的“基准数据段游程”、所述“内部基准数据段”以及1个符号位“0”组成，共(P+2ⁿ/m+1)比特，其中n为所选择的数据段长度以2为底的对数，m为小于或等于数据段长度的一个2的正整数次幂，

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相容性分析方法为：对某测试数据段a相对于与其等长度的基准数据段b进行相容性分析，即为对a和b进行异或操作，如果得到的结果中每个数据位均为无关位，则定义a相对于b的相容性分析结果为不确定情况，称为U-case；否则，如果其中每个数据位不是无关位就是0，则定义a相对于b的相容性分析结果为相等情况，称为E-case；否则，如果其中每个数据位不是1就是无关位，则定义a相对于b的相容性分析结果为互补情况，称为C-case；否则，如果其中的数据位既有0也有1，则定义a相对于b的相容性分析结果无相容性，称为N-case。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据段的内部编码类型为“0”类型、“+m”类型和“-m类型”中的一种，其中m为小于或等于数据段长度的一个2的正整数次幂。