CN102932000A - 快速查找无理数的测试数据压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速查找无理数的测试数据压缩方法，包括以下步骤：生成确定的完全测试集T，记其测试向量个数为N；将所有测试向量级联，记为S，其长度记为w；统计游程长度，直到无关位结束，并将游程长度信息转化为小数x来表示；查找无理数

使

Description

快速查找无理数的测试数据压缩方法

技术领域

本发明涉及一种对系统芯片(System-on-a-Chip, SoC)的外建自测试(Built-Out Self-Test, BOST)方法中测试数据压缩方法，具体是一种快速查找无理数的测试数据压缩方法。

背景技术

集成电路技术的发展使得可在一个芯片中集成数以亿计的器件，并且可以集成预先设计和经过验证的IP，如存储器，微处理器，DSP等。这种多元化的集成芯片已经成为能处理各种信息的集成系统，被称为片上系统或系统芯片。SoC大大降低了系统成本，缩短了设计周期，加快了产品上市时间，但是SoC产品的测试面临越来越多的挑战，如：

1、芯片测试点少，可直接控制或观测的测试点有限，通常只能通过芯片有限的输入/输出引脚进行测试，而芯片内部节点很难通过宏观机械装置直接控制或观测。

2、自动测试设备（ATE）价格昂贵，芯片的设计和制造技术发展速度比ATE的设计和制造技术发展快，芯片的时钟频率已超过了目前最先进的ATE的频率，无法进行全速测试。

3、测试数据量大，SoC中集成的IP越多，所需测试数据量就越大。预计到2014年存储测试向量所需存储器的容量是1999年的150倍，将会超过ATE的存储深度。

芯片的测试已成为制约集成电路发展的一个“瓶颈”。已有大量的文献对集成电路的测试方法展开研究，主要有测试集紧缩技术（TestSet Compaction, TSC）、内建自测试(Built-In Self-Test, BIST)和外建自测试三种方法。

测试集紧缩技术通过自动测试模式生成算法（Auto Test PatternGeneration, ATPG）对测试立方体进行动态或静态的压缩，通过对减少测试立方体数目达到减少测试数据量的目的。本技术的优点是不需要任何额外的硬件开销；其缺点不对某些非故障模型的故障可能无法检测到。

内建自测试方法，依靠芯片自身的资源完成对芯片的测试。此方法将测试模式生成器TPG、测试过程控制和测试响应评价功能模块嵌入在被测电路CUT上，摆脱了对ATE的依赖，减少了测试费用。但由于BIST生成的多是伪随机测试向量，测试时通常存在着抗随机故障(Random Resistant Fault, RRF)，故BIST存在故障覆盖率不高、测试序列较长的弊端。虽然可以通过加权或采用混合模式的BIST等方法来进一步提高测试效率，但随着电路规模的扩大，RRF的增多，要付出的硬件开销将显著增加。

外建自测试方法又称为测试源划分技术，此方法将所需的测试向量经过压缩存储在ATE中，测试期间，通过片上的解压电路将其还原施加到被测电路上。它同样是将一些测试资源从ATE移入到芯片中，以达到减少测试数据量、缩短测试时间的目的，并能允许使用低速ATE而不降低测试质量。该方法不需要了解被测设计(Design Under Test, DUT) 的具体内部结构，可以很好的保护知识产权，因而得到了广泛地应用。

基于编码的方法是外建自测试中应用最广泛的技术之一。该方法将芯核供应商提供的测试集T_D压缩（编码）成一个更小的测试集T_E，并把它存储于ATE的存储器中。测试时，由芯片上解码电路把T_E解码成T_D后再实行测试。测试数据编码压缩按照编码的原理可分为统计编码和游程编码两大类：统计编码中具有代表性的方法为统计码、Huffman选择码以及9值编码等；而游程编码方法包括Golomb码、FDR码、交替游程码以及PRL编码等等。

编码压缩技术所用测试集T_D其测试模式数量较少，测试时间相对BIST更短；并且它不需要测试模式生成电路和响应压缩分析电路，其解压电路的成本低于BIST；对于不支持BIST的CUT也可实现测试，具有广泛的应用性。

当前的测试数据通常以种子或被压缩的形式存储在ATE的存储器中，由于集成电路测试数据量非常庞大和ATE存储器容量有限，在实际的集成电路测试时，这些测试数据就必须被裁减或需要分批装入ATE存储器，这就降低了测试质量或增加了测试成本，所以必须研究出一种算法，使测试数据可以一次性装入ATE存储器或可以直接应用到被测设计而不需要多次重载。

传统的方法中，这些种子或代码字（被压缩的形式）都是被直接（静态）存储在ATE存储器中，其所占的存储容量将随着原始测试数据量的增加而增加，虽然ATE中存储的是压缩的形式，但其体积仍然很大，因此逐渐增长的测试数据量对ATE的存储提出了挑战。

本申请人在2010年8月19日提交的发明专利申请201010262928.9提出了将测试数据转换成无理数的方法来存储，从理论上可以无限压缩测试数据，可以从根本上解决测试数据的存储问题。然而该发明中存在以下两个问题：（1）在查找无理数之前就将所有无关位填充，减少算法的灵活性，也降低了查找到的无理数的概率；（2）对无理数的查找，采用的是对小数直接运算的方法，计算量大，运行时间长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够增加了无理数的查找的概率并且降低运行时间的快速查找无理数的测试数据压缩方法。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种快速查找无理数的测试数据压缩方法，其包括以下步骤：

a、采用自动测试模式生成工具ATPG，生成确定的完全测试集T，记其测试向量个数为N；

b、选取从第一位开始的连续前若干位为确定位个数最多的某一测试向量，随机将其它所有测试向量级联，即将一个向量的尾部接另一个向量的首部，记为S，其长度记为w；

c、从前往后按0类型游程统计游程长度，直到无关位结束，若无关位与前一游程可以组成同一游程，舍弃最后一游程长度，只记前若干游程长度，否则记前所有游程长度，并将游程长度信息转化为小数来表示，转化原则为：将第一个游程长度定义为小数的个位，其它全部作为小数的小数部分，记小数为x；

d、查找无理数（m，n，l，k全部是整数），实际上就是找适当的整数m, n, l, k，使展开成小数时，其前p（p为小数x的所有位数）项正好等于x，压缩时只用存储整数m, n, l, k和p，先令k=2，查找形如

的无理数，取小数x的整数部分和小数部分前t位，构成新的小数，记为y，计算y^k 并仅保留其整数部分，记为a，即

计算（y+(0.1)^t）^k的值，向上取整数，记为b，即

则有:

e、二分无理数区间，逐次逼近x，取

计算

并与x比较，将对应的小数按0类型游程展开成序列，判断该序列前w位能否与S在所有确定位一一对应，如果能一一对应，转至步骤f；否则，若

则令a=c，重复步骤e；若

则令b=c，重复步骤e，直至

展开序列前w位与序列S在所有确定位一一对应，转至步骤f；

f、无关位填充，在步骤d中已经找到与x对应的无理数

将无理数展开成小数并按0类型的游程转换成序列，将该序列与序列S一一对应从头到尾，将所有无关位全部填充；

g、取k=3，4，……，10000，重复步骤d、步骤e、步骤f，共得到9999个无理数，比较这9999个无理数的编码结果，取代码字长度最短的一个无理数

压缩时只用存储该无理数中的整数m, n, l, k和p，即为本发明的最终结果。

更具体的，所述步骤d中取小数x的整数部分和小数部分前t位中的t的取值最小为1，最长等于步骤c中的游程个数减1。

本发明的优点在于：本方明采用一种逐次逼近的方法，快速查找无理数，使其逐渐逼近对应的小数。该发明中对无关位的填充采用的先查找无理数，后逐位对比的方法，增加了无关位的可选择性，增加了无理数的查找的概率；该方明对无理数的查找，采用的是将区间二分的方法，能按对数规律降低运行时间。

具体实施方式

本发明方法的特征是逐次逼近的方法，快速查找无理数，使其逐渐逼近对应的小数，该快速查找无理数的测试数据压缩方法的具体步骤为：

a、采用自动测试模式生成工具ATPG，生成确定的完全测试集T，记其测试向量个数为N；

b、选取从第一位开始的连续前若干位为确定位个数最多的某一测试向量，随机将其它所有测试向量级联，即将一个向量的尾部接另一个向量的首部，记为S，其长度记为w；

c、从前往后按0类型游程统计游程长度，直到无关位结束，若无关位与前一游程可以组成同一游程，舍弃最后一游程长度，只记前若干游程长度，否则记前所有游程长度，并将游程长度信息转化为小数来表示，转化原则为：将第一个游程长度定义为小数的个位，其它全部作为小数的小数部分，记小数为x，不失一般性，设级联后原始测试数据为：001 0000001 0000000001 0X1 000XX1 XXX00XX01，只用统计前三个游程，即游程长度分别为2、6和9，其对应的小数为2.69；

d、查找无理数

m，n，l，k全部是整数，实际上就是找适当的整数m,n, l, k，使

展开成小数时，其前p项正好等于x，p为小数x的所有位数，压缩时只用存储整数m, n, l, k和p，先令k=2，查找形如

的无理数，步骤c中对应的游程长度为2、6和9，默认第一位为个位，其它全为小数部分，将其转化为小数得到x=2.69，取x的整数部分和小数部分的前二位，得到y=2.69，容易计算出

即

e、二分无理数区间，逐次逼近x，取

计算并与x比较，将

对应的小数按0类型游程展开成序列，判断该序列前w位能否与S在所有确定位一一对应，如果能一一对应，转至步骤f；否则，若

则令a=c，重复步骤e；若

则令b=c，重复步骤e，如步骤d中，首先

，令

即第一次无理数区间变为重复此过程，此时有

而展开成序列为001 0000001 0000000001 001 000001 000000001 001，前38位正好与序列S=001 0000001 0000000001 0X1 000XX1 XXX00XX01在所有确定位一一对应，转至步骤f；

f、无关位填充，在步骤d中已经找到与x对应的无理数

将无理数展开成小数并按0类型的游程转换成序列，将该序列与序列S一一对应从头到尾，将所有无关位全部填充，上述步骤e中

展开成长度为38的序列为001 0000001 0000000001 001 000001 000000001，将该序列与序列S=001 0000001 0000000001 0X1 000XX1 XXX00XX01一一对应，填充无关位，得到：001 0000001 0000000001 001 000001000000001，带下划线的部分为无关位的填充结果；

g、取k=3，4，……，10000，重复步骤d、步骤e、步骤f，共得到9999个无理数，比较这9999个无理数的编码结果，取编码效果最好（代码字长度最短）的一个无理数

压缩时只用存储其中的整数m, n, l,k和p，即为本发明的最终结果。

请参见下表1，为采用本发明压缩方法的实验结果。使用的是Mintest测试集中的6个时序电路，第一列为电路名称，第二列为原测试集数据位数，第三列为压缩后的数据位数，第四列为压缩效果。

表1实验数据

本发明在步骤e中的二分无理数区间时，对中间数c的运算过程中，仅进行k次开方运算，开方运算次数不变，可以调用同一函数。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种快速查找无理数的测试数据压缩方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、采用自动测试模式生成工具ATPG，生成确定的完全测试集T，记其测试向量个数为N；

b、选取从第一位开始的连续前若干位为确定位个数最多的某一测试向量，随机将其它所有测试向量级联，即将一个向量的尾部接另一个向量的首部，记为S，其长度记为w；

c、从前往后按0类型游程统计游程长度，直到无关位结束，若无关位与前一游程可以组成同一游程，舍弃最后一游程长度，只记前若干游程长度，否则记前所有游程长度，并将游程长度信息转化为小数来表示，转化原则为：将第一个游程长度定义为小数的个位，其它全部作为小数的小数部分，记小数为x；

d、查找无理数

，m，n，l，k全部是整数，实际上就是找适当的整数m, n, l, k，使

展开成小数时，其前p项正好等于x，p为小数x的所有位数，压缩时只用存储整数m, n, l, k和p，先令k=2，查找形如

的无理数，取小数x的整数部分和小数部分前t位，构成新的小数，记为y，计算y^k 并仅保留其整数部分，记为a，即

；计算（y+(0.1)^t）^k的值，向上取整数，记为b，即

,则有:

e、二分无理数区间，逐次逼近x，取

，计算

并与x比较，将对应的小数按0类型游程展开成序列，判断该序列前w位能否与S在所有确定位一一对应，如果能一一对应，转至步骤f；否则，若

，则令a=c，重复步骤e；若

，则令b=c，重复步骤e，直至

展开序列前w位与序列S在所有确定位一一对应，转至步骤f；

f、无关位填充，在步骤d中已经找到与x对应的无理数，将无理数展开成小数并按0类型的游程转换成序列，将该序列与序列S一一对应从头到尾，将所有无关位全部填充；

g、取k=3，4，……，10000，重复步骤d、步骤e、步骤f，共得到9999个无理数，比较这9999个无理数的编码结果，取代码字长度最短的一个无理数

，压缩时存储该无理数中的整数m, n, l, k和p。

2.如权利要求1所述的快速查找无理数的测试数据压缩方法，其特征在于：所述步骤d中取小数x的整数部分和小数部分前t位中的t 的取值最小为1，最长等于步骤c中的游程个数减1。