DE10127690A1 - Verfahren zur Erzeugung von Testmustern zur Prüfung von elektrischen Schaltungen - Google Patents

Abstract

Eine elektrische Schaltung weist einen abgeschlossenen Befehlsraum mit Befehlen zu ihrer Ansteuerung auf. Weiterhin sind Befehlsabfolgekriterien zur Unterscheidung von zulässigen und unzulässigen Befehlsfolgen gegeben. Das Verfahren zur Erzeugung von Befehls-Testmustern zur Prüfung von elektrischen Schaltungen sieht die Schritte des Auswählens von Befehlen aus dem Befehlsraum, des Schreibens von Befehlen in die Befehlsfolgeliste und der Prüfung der Befehlsfolgeliste auf Zulässigkeit gemäß der Befehlsabfolgekriterien vor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Testmu­ stern zur Prüfung von elektrischen Schaltungen, bei dem ausge­ hend von Befehlsabfolgekriterien zulässige Befehlsfolgen zur Prüfung von mit Befehlen ansteuerbaren elektrischen Schaltun­ gen erzeugt werden.

Im Stand der Technik sind Testverfahren zur Analyse und Prü­ fung von elektrischen Schaltungen in der Entwicklungsphase be­ kannt, bei denen Testmuster für elektrische Schaltungen manu­ ell entwickelt werden. Dabei werden die Testmuster unter Zu­ grundelegung der bekannten Spezifikation der elektrischen Schaltung für jede elektrische Schaltung separat manuell er­ zeugt. Zur Erzeugung von Testmustern zur Prüfung von elektri­ schen Schaltungen ist nur wenig formale Theorie bekannt.

Durch die Prüfung der elektrischen Schaltungen mit den erzeug­ ten Testmustern wird eine Aussage getroffen, ob die entwickel­ te elektrische Schaltung in allen Punkten der Spezifikation entspricht.

Bei den bekannten Verfahren zur Erzeugung von Testmustern zur Prüfung von elektrischen Schaltungen ist von Nachteil, daß sie mit hohen Entwicklungskosten, mit hoher Entwicklungszeit und mit hohem Personalaufwand verbunden sind. Weiterhin ist die manuelle Erzeugung von Testmustern immer subjektiv und führt zu einer geringen Fehlerabdeckung.

Die Verwender der elektrischen Schaltung setzen Befehle oft auf nicht vorhergesehene Weise ein, so daß manuelle Tests häu­ fig bestimmte Situationen übersehen. Dabei werden die Befehle häufig von Prozessoren automatisch generiert und sind beson­ ders schwierig zu analysieren, weil meist keine Schnittstelle zur Logik vorhanden ist, mit der beim Verwender die Ansteue­ rung der elektrischen Schaltungen mit Befehlen erfolgt.

Besonders elektrische Schaltungen, die über eine komplexe Be­ fehlsstruktur verfügen, wie beispielsweise "Embedded D-RAM- Cores" sind mit den im Stand der Technik bekannten manuell er­ zeugten Testmustern nur unzureichend prüfbar.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung von Testmustern zur Prüfung von elektrischen Schaltungen bereitzu­ stellen, mit dem Testmuster individuell und effektiv erzeugbar sind und die eine hohe Fehlerabdeckung bereitstellen.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen An­ sprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, das ein Testmuster erzeugt, mit dem eine elektrische Schaltung prüfbar ist. Die erfindungsgemäß erzeugten Testmuster sind insbesonde­ re zur Überprüfung von elektrischen Schaltungen im Entwick­ lungsstadium vorgesehen.

Die erzeugten Testmuster weisen eine Folge von zulässigen Be­ fehlen auf, die einem abgeschlossenen Befehlsraum der elektri­ schen Schaltung angehören. Dabei sind Kriterien für die Abfol­ ge von Befehlen gegeben, mit denen eine zulässige Befehlsfolge von einer unzulässigen Befehlsfolge unterscheidbar ist.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß Testmuster zufallsbasiert erzeugt werden, wobei nicht zulässige Befehle von vornherein ausgeschlossen werden und nicht in das Testmu­ ster aufgenommen werden. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren für die Überprüfung von elektrischen Schaltungen erzeugten Testmuster weisen somit ausschließlich zulässige Befehle in einer zulässigen Reihenfolge auf.

Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die zu überprüfende Spezifikation von elektrischen Schaltungen mit Hilfe von einem durch eine Softwarefunktion ausführbaren Ver­ fahren zu formalisieren, wobei die Überprüfung der Spezifika­ tion zufallszahlenbasiert erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Testmustern arbeitet mit einem Zeitzähler, der zu Beginn auf einen be­ stimmten Wert, vorzugsweise den Wert "0", gesetzt wird. Zu Be­ ginn des Verfahrens wird eine leere Befehlsfolgeliste erzeugt.

Anschließend wird aus dem zur Verfügung stehenden Befehlsraum ein Befehl ausgewählt, wobei diese Auswahl insbesondere zufäl­ lig erfolgt. Dieser ausgewählte Befehl wird an diejenige Stel­ le der Befehlsfolgeliste geschrieben, die der aktuellen Posi­ tion des Zeitzählers entspricht.

Im Anschluß daran wird geprüft, ob die gesamte Befehlsfolgeli­ ste eine zulässige Reihenfolge von Befehlen darstellt. Dabei wird wenigstens ein Befehlsabfolgekriterium zugrunde gelegt, wobei auch eine Ausschlußliste vorsehbar ist.

Falls die Überprüfung der Befehlsfolgeliste auf Zulässigkeit negativ ausfällt, wird mit dem Auswählen eines neuen Befehls, mit dem Überschreiben des letzten Befehls durch den neu ausge­ wählten Befehl und mit der erneuten Überprüfung der Befehls­ folgeliste auf Zulässigkeit fortgefahren.

Im Falle des positiven Ergebnisses der Überprüfung der Be­ fehlsfolgeliste auf Zulässigkeit wird festgestellt, ob die Be­ fehlsfolgeliste die gewünschte Anzahl von Befehlen aufweist, oder ob das Einlesen von weiteren Befehlen in die Befehlsfol­ geliste erforderlich ist. Die gewünschte Anzahl der Befehle der Befehlsfolgeliste ist vorzugsweise vor Beginn des Verfah­ rens insbesondere benutzerdefiniert durch die Festlegung der Länge der Ausführung des Verfahrens festlegbar.

Im Falle, daß weitere Befehle in die Befehlsfolgeliste aufzu­ nehmen sind, wird der Zeitzähler um einen festgelegten Wert insbesondere den Wert "1" inkrementiert, so daß die Befehls­ folgeliste zur Aufnahme eines weiteren Befehls aus dem Be­ fehlsraum bereit ist. Anschließend erfolgt eine Wiederholung sämtlicher Schritte des Verfahrens ab dem Schritt des Auswäh­ lens eines neuen Befehls aus dem Befehlsraum.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Testmustern ist beendet, wenn die erforderliche Zahl von Befehlen in der Befehlsfolgeliste erreicht ist bzw. das Verfahren über einen bestimmten Zeitraum ausgeführt wurde.

Das Verfahren zur Erzeugung von Testmustern kann auch in ande­ ren Ausführungsvarianten durchgeführt werden, wobei die Schritte der Auswählens von. Befehlen aus einem Befehlsraum, die Überprüfung der Befehle auf Zulässigkeit anhand von gege­ benen Befehlsabfolgekriterien und die Erzeugung einer Befehls­ folgeliste wesentlich sind.

Mit den erfindungsgemäß erzeugten Testmustern können elektri­ sche Schaltungen sehr effizient und sehr zeitoptimal geprüft werden, wobei eine sehr hohe Entdeckungsmöglichkeit für uner­ wartete Fehler der elektrischen Schaltung gewährleistet wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Testmuster für un­ terschiedliche elektrische Schaltungen erzeugt werden, wobei eine sehr kurze Entwicklungszeit erreicht wird, die nicht mit der Anzahl der Testmuster wächst. Die erfindungsgemäße Testmu­ stererzeugung ist somit bei geringem Personalaufwand möglich. Des Weiteren ist eine hervorragende Wiederverwendbarkeit der Testmuster für neue Typen von elektrischen Schaltungen gege­ ben.

Die kurze Entwicklungszeit und der geringe Aufwand zur Erzeu­ gung von Testmustern gemäß der Erfindung ermöglicht den Ein­ satz des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Simulationsbasis. Dabei können Simulationen mit verschiedener Detailgenauigkeit ausgeführt und getestet werden. Durch Aufdeckung von Fehlern in einer frühen Phase der Entwicklung von elektrischen Schal­ tungen können teure Redesigns von Masken von elektrischen Schaltungen verhindert werden.

Die Länge der Testmuster zur Prüfung von elektrischen Schal­ tungen ist durch den Benutzer festlegbar, wobei die Länge der Testmuster stets endlich ist. Durch Vorsehen von langen und ausführlichen Testmustern kann eine sehr hohe Fehlerabdec­ kungsquote erreicht werden, die sich beim Vorsehen von sehr langen Testmustern asymptotisch einer vollständigen Fehlerab­ deckung annähert.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist die sichere Vermeidung von nicht zulässigen Befehlen und Befehlsfolgen.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist aus der vorliegen­ den Spezifikation der elektrischen Schaltung ein Systemmodell bzw. ein Zustandsmodell herleitbar.

Dieses Zustandsmodell der elektrischen Schaltung weist mehrere Zustände auf, die untereinander durch Zustandsübergänge ver­ bunden sind. Für jeden Zustand sind ein oder mehrere zulässige Befehle und bzw. oder ein oder mehrere nicht zulässige Befehle vorgegeben. Bei gegebenen Zustand ist für einen beliebigen Be­ fehl ein Folgezustand ermittelbar. Die Ermittlung des jeweils vorliegenden Zustands erfolgt insbesondere dadurch, daß die Zustände in der Reihenfolge ihres Auftretens gemerkt werden.

Als Folgezustand kann auch derselbe Zustand vorgesehen sein. Dies ist insbesondere bei Durchführen einer Nulloperation der Fall.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Überprü­ fung auf Zulässigkeit des jeweiligen Befehls für den vorlie­ genden Zustand dadurch, indem in einem ersten Schritt festge­ stellt wird, in welchem Zustand sich die elektrische Schaltung befindet und in einem zweiten Schritt festgestellt wird, ob der ausgewählte Befehl für diesen Zustand zulässig ist.

Durch diese vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann aus einer schriftlich vorliegenden Spezifikation einer elektri­ schen Schaltung eine ausführbare Spezifikation zur Testmu­ stererzeugung erstellt werden. Für jede Sequenz von Eingangs­ daten kann festgestellt werden, ob diese gemäß dem erstellten Zustandsmodell zulässig ist.

Der Schritt des Ermittelns eines neuen Zustands zu einem gege­ benen Zustand und zu einem gegebenen Befehl sowie der Schritt der Überprüfung, ob ein gegebener Befehl zu einem vorliegenden Zustand zulässig ist, können zusammen durchgeführt werden. So­ mit kann eine Beschleunigung und eine Effizienzerhöhung des Verfahrens erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann sehr vorteilhaft für eine Vielzahl von verschiedenen elektrischen Schaltungen eingesetzt werden. Solche elektrische Schaltungen können als Digital­ schaltungen, wie dynamische und statische Halbleiterspeicher sowie Prozessoren, als Analogschaltungen wie Phasenregelkreise bzw. "Phase Locked Loops" und Delta-Sigma-A/D-Wandler sowie als komplexe Schaltungen wie Steuerungen als auch als Compu­ tersysteme mit EDV-Programmen vorliegen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die zu prüfende elektrische Schaltung wenigstens einen Ausgangska­ nal auf. Dabei sind Ausgangsdaten bzw. Ausgangszustände in Ab­ hängigkeit von den eingegebenen Befehlen bzw. in Abhängigkeit von eingegebenen Befehlen und vorliegenden Zuständen ermittel­ bar.

Durch diese Ausführungsform der Erfindung sind durch die elek­ trische Schaltung erzeugten Ausgangsdaten vorteilhaft auf Übereinstimmung mit einen vorgegebenen Wert überprüfbar. Bei­ spielsweise können Inhalte von Speicherzellen von elektrischen Schaltungen sehr effektiv auf ihre Korrektheit überprüft wer­ den.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können Be­ fehle zur Ansteuerung von elektrischen Schaltungen als Be­ fehlssätze ausgestaltet sein, die eine Kombination von Infor­ mationen aufweisen. Diese Befehlssätze sind als Vektoren dar­ stellbar.

Diese Befehlssätze können Befehle bzw. Kommandos an die elek­ trische Schaltung, wie Lesekommandos, Schreibkommandos, Nullo­ perationen sowie Aktivierungs- und Deaktivierungskommandos be­ inhalten. In den Befehlssätzen können Adressen zur Ansteuerung von bestimmten Teilen der elektrischen Schaltung enthalten sein, wie insbesondere einzelne Speicherzellen. Des weiteren können Befehlssätze Zahlenwerte aufweisen, die zur Verarbei­ tung in der elektrischen Schaltung insbesondere zur Speiche­ rung in und zum Auslesen aus einzelnen Speicherzellen vorgese­ hen sind.

Durch die Möglichkeit unterschiedliche Befehle in Befehlssät­ zen zusammenzufassen, kann eine besonders vorteilhafte Über­ prüfung von elektrischen Schaltungen gewährleistet werden.

Somit können Befehle aus einem nahezu beliebig groß ausgestal­ teten Befehlsraum vorteilhaft verarbeitet werden und Teilbe­ reiche von elektrischen Schaltungen, wie insbesondere einzelne Speicherzellen bzw. einzelne Speicherbits, vorzugsweise direkt angesprochen werden.

Im Falle, daß elektrische Schaltungen mit einer hohen Anzahl von Speicherzellen getestet werden, wie insbesondere "D- RAM's", "CPU's" mit "L2-Cache", ist es häufig sinnvoll, die Überprüfung auf einen bestimmten Adreßbereich der elektrischen Schaltung zu begrenzen. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, daß einzelne Speicherzellen mehrfach beschrieben und wieder ausgelesen werden. Somit wird vorteilhafterweise eine intensi­ ve Überprüfung sämtlicher Adreßbereiche von elektrischen Schaltungen durch die Erfindung ermöglicht. Die Auswahl der eingeschränkten Adreßräume kann zu Beginn der erfindungsgemä­ ßen Testmustererzeugung zufällig erfolgen, so daß bei einer Durchführung hinreichend vieler Tests eine Erzeugung von Test­ mustern für alle Bereiche der elektrischen Schaltung vorgese­ hen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Häufigkeiten von Befehlen zur Ansteuerung von elektrischen Schaltungen benutzerdefiniert einstellbar. Hierbei können für einzelne Befehle aus dem Befehlsraum Gewichtungsfaktoren vor­ gesehen werden. Mit diesen Gewichtungsfaktoren kann die Häu­ figkeit eingestellt werden, mit der die Befehle in dem Testmu­ ster enthalten sind.

Diese Gewichtungsfaktoren sind während der Ausführung des Ver­ fahrens zur Erzeugung von 'Testmustern veränderbar. Beispiels­ weise kann einem Befehl zu Beginn der Ausführung des Verfah­ rens eine bestimmte Wahrscheinlichkeit zur Auswahl aus dem Befehlsraum zugewiesen werden. Nach einem festgelegten Zeit­ raum kann ein Soll-Ist-Abgleich der relativen Häufigkeit die­ ses Befehls aus den beobachtbaren Ausgangsdaten mit der ge­ wünschten Häufigkeit erfolgen. Bei Abweichung der relativen Häufigkeit dieses Befehls aus den beobachtbaren Ausgangsdaten von der gewünschten Häufigkeit kann eine Anpassung bzw. Kor­ rektur des Gewichtungsfaktors für diesen Befehl erfolgen.

Weiterhin kann ein Gewichtungsfaktor für bestimmte Befehle so eingestellt werden, daß dieser über die Ausführung des Verfah­ rens eine bestimmte Entwicklung aufweist, beispielsweise mit zunehmender Testzeit geringer wird.

Durch diese Ausführungsform der Erfindung können für die Über­ prüfung von elektrischen Schaltungen besonders relevante Be­ fehle bzw. Kommandos auf einfache Weise priorisiert werden.

Weiterhin sind Häufigkeiten einzelner Befehle bzw. Kommandos vorteilhaft automatisch adaptierbar. Beispielsweise kann im Fall, daß der Befehl "Lesen" besondere Relevanz bei der Über­ prüfung von elektrischen Schaltungen aufweist, die Häufigkeit, mit der das Kommando "Lesen" im Testmuster auftaucht, auf den gewünschten Wert angehoben werden.

Weiterhin läßt sich mit dieser Ausführungsform der Erfindung eine Vielzahl der gewünschten Eigenschaften der Testmuster einstellen, wie insbesondere die Anzahl des Öffnens von Wort­ leitungen bei dynamischen Halbleiterspeichern bzw. "D-RAM's" oder die Anzahl der Multiplikationsbefehle einer "Central Processing Unit".

Besonders im Falle, daß für viele Befehlsabfolgekriterien Ver­ bote vorliegen oder daß bei einem Zustandsmodell Zustände vor­ gesehen sind, die viele nicht zulässige Befehle aufweisen, wird normalerweise ein Testmuster erzeugt, das eine nur gerin­ ge Anzahl von zulässigen Befehlen aufweist. In diesem Fall kann durch die Adaption der Häufigkeiten einzelner Befehle ei­ ne wesentliche Steigerung der Anzahl der zulässigen Befehle in dem erzeugten Testmuster erfolgen.

Beispielsweise wird nur eine geringe Fehlerabdeckung erreicht, wenn die Eingangsdaten einer als Speicher ausgestalteten elek­ trischen Schaltung viele Schreib-, aber wenige Lesekommandos enthalten. In diesem Fall besteht die Gefahr, daß ein fehler­ haftes Schreiben übersehen wird, weil fehlerhaft geschriebene Daten durch nochmaliges Schreiben überschrieben werden. In diesem Falle kann durch Erhöhung des Gewichtungsfaktors für die Häufigkeit des Schreibbefehls eine deutliche Verbesserung der Fehlerabdeckung durch das erzeugte Testmuster erreicht werden.

Des weiteren ist es für manche Testzwecke erforderlich, nur eine bestimmte Teilmenge des zulässigen Befehlsraums zu nut­ zen. Für die Überprüfung eines dynamischen Halbleiterspeichers bzw. "D-RAM's" kann es zweckmäßig sein, ein Testmuster zu er­ zeugen, in dem nur Befehle auf der offenen Leitung zugelassen sind, insbesondere der Schreibbefehl, der Lesebefehl und die Nulloperation.

Gemäß dieser vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, einen Teilbereich des Befehlsraums einem intensiven Test zu unterziehen, um beispielsweise für verschiedene Zu­ griffsarten maximale Zugriffsgeschwindigkeiten separat zu er­ mitteln.

Die Erfindung ist auch in einem Computerprogramm zur Ausfüh­ rung eines Verfahrens zur Erzeugung von Befehlstestmustern verwirklicht. Das Computerprogramm ist dabei so ausgebildet, daß nach Eingabe eines Befehlsraums sowie nach Eingabe von Be­ fehlsabfolgekriterien bzw. nach Eingabe eines Zustandsmodells mit mehreren Zuständen und mit mehreren Zustandsübergängen ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche verwirk­ licht ist. Dabei ist als Ergebnis des Verfahrens ein Testmu­ ster ausgebbar, das eine Folge von zulässigen Befehlen auf­ weist. Mit diesem Testmuster kann eine elektrische Schaltung besonders vorteilhaft überprüft werden.

Durch das erfindungsgemäß verbesserte Computerprogramm ergeben sich eine verbesserte Testabdeckung, eine einfache und effek­ tive Erstellung von Testmustern und eine Laufzeitverbesserung gegenüber den bekannten Verfahren zur Erzeugung von Testmu­ stern.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Computerprogramm, das auf einem Speichermedium enthalten ist, das in einem Computerspei­ cher abgelegt ist, das in einem Direktzugriffsspeicher enthal­ ten ist oder das auf einem elektrischen Trägersignal übertra­ gen wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung einen Datenträger mit einem solchen Computerprogramm sowie ein Verfahren, bei dem ein sol­ ches Computerprogramm aus einem elektronischen Datennetz, wie beispielsweise aus dem Internet, auf einen an das Datennetz angeschlossenen Computer heruntergeladen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Testmustern kann besonders vorteilhaft für eine Vielzahl von elektrischen Schaltungen verwendet werden. Mit der Erfindung können beson­ ders vorteilhaft Testmuster für Digitalschaltungen, für Ana­ logschaltungen und für komplexe Schaltungen erzeugt werden.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens für Digital­ schaltungen ist insbesondere bei dynamischen Halbleiterspei­ chern bzw. "D-RAM's", bei statischen Halbleiterspeichern bzw. "S-RAM's" und bei Prozessoren vorteilhaft.

Bei dynamischen Halbleiterspeichern kann ein verschachteltes Ansprechen mehrerer Speicherbänke vorgesehen werden. Weiterhin könnten "Double Date Rate"-Bausteine mittels des Verfahrens getestet werden.

Statische Halbleiterspeicher weisen als besonders interessante Eigenschaft für das erfindungsgemäße Verfahren einen sogenann­ ten "Dual Port"-Zugriff auf.

Des weiteren sind Prozessoren für die Verwendung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens sehr vorteilhaft einsetzbar. Die be­ kannten Verfahren zur Entwicklung von funktionalen Testsequen­ zen für Prozessoren bedürfen nämlich einer sehr langen Ent­ wicklungszeit.

Als besonders vorteilhafte Analogschaltungen zur Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind insbesondere "Phase Loc­ ked Loops" bzw. "PLL's" bzw. Phasenregelkreise zur Taktregene­ rierung sowie Delta-Sigma-A/D-Wandler zu nennen.

Phasenregelkreise weisen als Eingangsdaten einen Bitstrom mit einem Zufallsmuster auf. Eine Einschränkung an die Eingangsda­ ten besagt, daß eine maximale Anzahl von Takten vergehen darf, ohne daß die Eingangsdaten eine bestimmte festgelegte Anzahl von Wechseln verzeichnen. Das Ausgangssignal erfolgt im rege­ nerierten Takt im Vergleich mit dem primären Takt zur Erzeu­ gung der Eingangsdaten.

Delta-Sigma-A/D-Wandler stellen eine Analog-Digital-Wandlung mit Hilfe einer inkrementellen Kodierung bereit. Dabei liegt das Eingangssignal analog bezüglich der Signalamplitude und bezüglich der Zeit vor. Das analoge Eingangssignal läßt sich digital approximieren, wenn Amplituden und Zeitauflösung deut­ lich besser als die vom System wahrgenommenen Auflösungen sind. Die Eingangsdaten unterliegen komplexen Einschränkungen an die Anstiegszeit des Signals. Dabei weist das Ausgangs­ signal einen regenerierten Takt im Vergleich mit dem primären Takt zur Erzeugung der Eingangsdaten auf.

Weiterhin ist die Verwendung des Verfahrens zur Erzeugung von Testmustern besonders vorteilhaft vorsehbar bei komplexen Schaltungen, wie Steuerungen und insbesondere Raketensteuerun­ gen. Des weiteren ist die Verwendung des Verfahrens mit Hilfe eines Computerprogramms auf einem Computersystem besonders vorteilhaft möglich.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind Zufallszahlen vorteilhaft mit Hilfe von Pseudozufallszahlengeneratoren er­ zeugbar. Hierbei handelt es sich um algorithmisch erzeugte Zahlenfolgen, die sich erst nach einer sehr großen Anzahl von Zahlen wiederholen. Beliebige Pseudozufallszahlengeneratoren, insbesondere portable Generatoren mit hinreichend hoher Peri­ ode, sind für das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Testmustern verwendbar.

Durch die Auswahl verschiedener Werte des Anfangswerts "Seed" des Zufallszahlengenerators lassen sich mehrere verschiedene Testmuster erzeugen, die nacheinander der zu prüfenden elek­ trischen Schaltung zugeführt werden können. Dementsprechend lassen sich Testmuster "On-The-Fly" erzeugen. Somit können ex­ tensive Tests unabhängig von Platzbeschränkungen beliebig durchgeführt werden.

Gemäß der Erfindung ist ein Zeitzähler vorgesehen, der bei der Erzeugung von Befehlen für das zu erzeugende Testmuster einge­ setzt wird. Die einzelnen Befehle werden im Abstand eines festgelegten Zeitwerts erzeugt. Dieser Zeitwert bzw. diese Zeiteinheit ist von der Spezifikation der elektrischen Schal­ tung sowie von der Ausgestaltung des Verfahrens zur Erzeugung von Testmustern abhängig. Bei "D-RAM"-Bausteinen wird diese Verzögerung häufig als "CAS Latency" bezeichnet und nimmt ty­ pisch halbzahlige Werte zwischen "1" und "4" an, wobei sich ganzzahlige Werte auf entsprechend nachfolgende steigende Zeiteinheiten beziehen und halbzahlige Werte auf fallende Zeiteinheiten beziehen.

Erfindungsgemäß sind in Abhängigkeit von eingegebenen Befehlen unterschiedliche Ausgangszustände erzeugbar, wobei zwischen der Eingabe des entsprechenden Befehls und der Erzeugung des zugehörigen Ausgangszustands bzw. der zugehörigen Ausgangsda­ ten ein beliebiger Zeitwert vorsehbar ist. Dieser Zeitwert ist von der zu prüfenden elektrischen Schaltung sowie von der Aus­ gestaltung des Verfahrens zur Erzeugung von Testmustern abhän­ gig.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren zur Erzeugung von Testmustern dadurch erfolgen, daß in einem ersten Schritt ein Systemmodell erstellt wird, in einem zwei­ ten Schritt ausgehend aus diesem Systemmodell eine Software- ausführbare Spezifikation abgeleitet wird und in einem dritten Schritt ein Algorithmus zur Testmustererzeugung aufgestellt wird.

Die Erstellung des Systemmodells sieht hierbei eine erste Funktion vor, die bei gegebenen Zustand zu beliebigen Befehlen einen neuen Zustand liefert sowie eine zweite Funktion, welche die Ausgangsdaten für einen eingegebenen Befehl zur Verfügung stellt.

Die Software-ausführbare Spezifikation kann als Funktion be­ reitgestellt werden, die zu beliebigen Befehlen angibt, ob diese bei gegebenem Zustand zulässig oder unzulässig sind. So­ mit es ist möglich, für jede Befehlsfolge genau festzustellen, ob sie gemäß der Spezifikation der elektrischen Schaltung zu­ lässig ist.

Der Algorithmus zur Testmustererzeugung mit einer vorgegebenen Anzahl von Zyklen liefert insbesondere durch eine Funktion "Random" Zufallsdaten für alle zu erzeugende Befehle, schreibt insbesondere durch eine Funktion "Write" das Testmuster für einen Zyklus, das die Befehle und die Ausgangsdaten beinhal­ tet.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen anhand eines Ausführungs­ beispiels näher veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine Eingangsdatenkommandotabelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel.

Fig. 3 zeigt ein Speicherzellenzustandsmodell mit einem Zu­ stand "Speicherzugriff geschlossen", mit einem Zu­ stand "Speicherzugriff aufbauend" und mit einem Zu­ stand "Speicherzugriff offen" gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 4 zeigt eine Befehlsfolgeliste für eine Speicherzelle mit einer in Fig. 1 gezeigten Eingangsdatenkomman­ dotabelle und mit einem in Fig. 3 gezeigten Spei­ cherzellenzustandsmodell gemäß dem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel, die zulässige und unzulässige Prüf­ sätze enthält.

Fig. 5 zeigt ein Speicherzellentestmuster für eine Spei­ cherzelle mit einer in Fig. 1 gezeigten Eingangsda­ tenkommandotabelle und mit einem in Fig. 3 gezeig­ ten Speicherzellenzustandsmodell gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das nur zulässige Prüfsätze enthält.

Fig. 1 zeigt eine Eingangsdatenkommandotabelle 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Eine durch das erfindungsgemäß zu erzeugende Testmuster prüf­ bare elektrische Schaltung ist mit einer Reihe von Befehlen ansteuerbar. Alle möglichen Befehle sind in einem Befehlsraum zusammengefaßt. Dieser Befehlsraum ist in dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel als Eingangsdatenkommandotabelle 1 dargestellt.

Anlehnend an die typische "Dynamic Random Access Memory"- Funktionalität bzw. "DRAM"-Funktionalität stehen für die Ein­ gangsdatenkommandos fünf verschiedene in Fig. 1 gezeigte Be­ fehle zur Verfügung. Diese Befehle sind 2³ = 8 Bit-kodiert, wo­ bei diese Kodierung über dreibitwertige Eingangspins reali­ sierbar ist.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 stellt das Kommando "Aktivierung" mit dem Kommandokürzel "ACT" und mit der Binär­ kodierung "000" das erste Kommando der Eingangsdaten dar. Ge­ mäß der Tabelle in Fig. 1 ist als zweites Kommando der Ein­ gangsdaten das Kommando "Lesen" vorgegeben. Dieses weist das Kommandokürzel "RD" und die Binärkodierung "001" auf. Als nächstes Kommando der Eingangsdaten ist das Kommando "Schrei­ ben" vorgesehen, welches das Kommandokürzel "WRI" und die Bi­ närkodierung "010" aufweist. Das vierte Kommando der Eingangs­ daten ist durch das Kommando "Deaktivierung" vorgegeben. Die­ ses Kommando weist das Kommandokürzel "PRE" und die Binärdar­ stellung "011" auf. Das Kommando "Nulloperation" bildet das fünfte Kommando und weist das Kommandokürzel "NCP" sowie die Binärkodierung "100" auf.

Die Kommandos mit den Binärdarstellungen "101", "110" und "111" sind nicht zulässig. Die Eingangsdatenkommandos werden bei der Erzeugung von Testmustern meist computergestützt gene­ riert. Dabei werden die fünf verschiedenen Kommandos "Aktivie­ rung", "Lesen", "Schreiben", "Deaktivierung" und "Nulloperati­ on" automatisch erzeugt. Die Kommandos mit der Binärdarstel­ lung "101", "110" und "111"' werden aus Effizienzgründen ausge­ schlossen.

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm 2 gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von Testmustern kann grafisch durch ein Ablaufdiagramm, durch ein Struktogramm, durch ein Michael-Jackson-Diagramm und durch weitere Diagramme dargestellt werden.

In der hier gewählten grafischen Darstellungsform des Ablauf­ diagramms 2 sind die Verfahrensschritte durch grafische Symbo­ le und die Übergänge zwischen den Verfahrensschritten durch Pfeile dargestellt.

Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 stellt das Start­ feld den Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Beim Start des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Zeitzähler n auf die Zahl "0" gesetzt. Des weiteren wird eine Befehlsfolge­ liste erzeugt, die zu Beginn noch keine Inhalte aufweist. Die gewünschte Anzahl von Befehlen, die in der Befehlsfolgeliste enthalten sind, ist vor Ausführung des Verfahrens festlegbar. Zu Beginn der Ausführung des Verfahrens zur Erzeugung von Testmustern sind mehrere Kriterien bekannt, mit Hilfe derer festgelegt ist, ob eine Befehlsfolge zulässig ist oder ob eine Befehlsfolge nicht zulässig ist.

Ausgehend von dem Startfeld wird das Ausführungsfeld "Wähle Befehl" erreicht. In dem Ausführungsfeld "Wähle Befehl" wird ein Befehl aus der Eingangsdatenkommandotabelle 1 per Zufall ausgewählt. Anschließend erfolgt ein Übergang in das Ausfüh­ rungsfeld "Schreibe Befehl an die Position n der Befehlsfolge­ liste". In diesem Ausführungsfeld wird der im vorigen Schritt gewählte Befehl an die Position n der Befehlsfolgeliste ge­ schrieben.

Danach folgt ein Übergang zu dem Entscheidungsfeld "Ist Be­ fehlsfolgeliste zulässig?". In diesem Entscheidungsfeld wird festgestellt, ob die Befehlsfolgeliste, die wenigstens einen Befehl enthält, zulässig ist. Im Falle, daß das Entscheidungs­ feld "Ist Befehlsfolgeliste zulässig?" ein negatives Ergebnis ergibt, d. h. das die Befehlsfolgeliste nicht zulässig ist, erfolgt ein Übergang zu dem Ausführungsfeld "Wähle Befehl". Im Falle der Zulässigkeit der Befehlsfolge erfolgt ein Übergang in das nächste Entscheidungsfeld "Weist Befehlsfolgeliste die gewünschte Anzahl von Befehlen auf?".

In diesem Entscheidungsfeld wird festgestellt, ob die Befehls­ folgeliste eine genügend große Anzahl von Befehlen aufweist, oder ob weitere Befehle in die Befehlsfolgeliste eingeführt werden sollen.

Im Falle, daß die Befehlsfolgeliste um weitere Befehle ergänzt werden soll, wird der Zeitzähler inkrementiert, d. h. auf ei­ nen Wert "n = n + 1" gesetzt. Dies ist durch das Ausführungs­ feld "Inkrementiere n um den Wert 1" dargestellt. Im Anschluß an dieses Ausführungsfeld erfolgt ein Übergang zu dem Ausfüh­ rungsfeld "Wähle Befehl".

Im Falle, daß im Entscheidungsfeld "Weist Befehlsfolgeliste die gewünschte Anzahl von Befehlen auf?" festgestellt wird, daß eine genügende Größe der Befehlsfolgeliste erreicht ist, erfolgt ein Übergang in das Endfeld.

Das Endfeld besagt, daß das Verfahren zur Erzeugung von Test­ mustern beendet ist und daß eine Befehlsfolgeliste erzeugt worden ist.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Kommandos der Eingangsdatenkommandotabelle 1 aus Fig. 1 als Befehlsraum für das Ablaufdiagramm 2 verwendet.

Grundsätzlich sind sämtliche Befehle der Eingangsdatenkomman­ dotabelle 1 gültig, wobei der Befehl "Lesen" erst nach vorhe­ riger Ausführung des Befehles "Schreiben" ausgeführt werden darf und wobei der Befehl "Aktivierung" den ersten Befehl der Befehlsfolge darstellen muß.

Im folgenden Ausführungsbeispiel werden nacheinander mehrere Befehle aus der Eingangsdatenkommandotabelle 1 gewählt. Aus diesen nacheinander gewählten Befehlen wird unter Verwendung des Ablaufdiagramms 2 eine Befehlsfolgeliste erzeugt. Die zu­ lässigen Befehle aus der Befehlsfolgeliste bilden das Testmu­ ster zur Prüfung der betreffenden elektrischen Schaltung.

Die zu erzeugende Befehlsfolgeliste soll insgesamt genau drei Befehle enthalten. Zu Beginn des Verfahrens wird der Zeitzäh­ ler "n" auf Null gesetzt. Eine Befehlsfolgeliste wird erzeugt, die noch keine Elemente aufweist.

Aus dem Startfeld erfolgt ein Übergang in das Ausführungsfeld "Wähle Befehl", in dem der Befehl "Lesen" aus der Eingangsda­ tenkommandotabelle 1 ausgewählt wird.

Danach wird der Befehl "Lesen" an die Position "0" der Be­ fehlsfolgeliste geschrieben. Anschließend erfolgt eine Über­ prüfung, ob die Befehlsfolgeliste zulässig ist. Diese Überprü­ fung ergibt, daß die Befehlsfolgeliste mit dem Element "Lesen" nicht zulässig ist, da als erster Befehl der Befehlsfolgeliste der Befehl "Aktivierung" zwingend vorgeschrieben ist. Somit erfolgt eine Verzweigung zu dem Ausführungsfeld "Wähle Be­ fehl", in dem ein neuer Befehl aus der Eingangsdatenkommando­ tabelle 1 ausgewählt wird.

Der nächste aus der Eingangsdatenkommandotabelle 1 gewählte Befehl ist der Befehl "Aktivierung". Dieser Befehl wird an die Position "0" der Befehlsfolgeliste geschrieben, wobei der Be­ fehl "Lesen" überschrieben wird, der sich vorher an der Posi­ tion "0" befunden hat. Nun erfolgt die Überprüfung der Be­ fehlsfolgeliste auf Zulässigkeit. Diese Überprüfung ergibt ein positives Ergebnis, da der Befehl "Aktivierung" den geforder­ ten ersten Befehl der Befehlsfolgeliste darstellt. Dementspre­ chend erfolgt ein Übergang zu dem Entscheidungsfeld "Weist Be­ fehlsfolgeliste die gewünschte Anzahl von Befehlen auf?".

Die gewünschte Anzahl von drei Befehlen der Befehlsfolgeliste ist noch nicht erreicht, somit erfolgt eine Verzweigung zu dem Ausführungsfeld "Inkrementiere n um den Wert 1". In diesem Ausführungsfeld wird der Zeitzähler auf die Zahl 1 gesetzt. Danach erfolgt ein Übergang zu dem Ausführungsfeld "Wähle Be­ fehl".

An dieser Stelle wird aus der Eingangsdatenkommandotabelle 1 der Befehl "Lesen" als nächster Befehl selektiert. Dieser Be­ fehl wird an die Position "1" der Befehlsfolgeliste geschrie­ ben. Die Befehlsfolgeliste, die nun die Befehle "Aktivierung" an Position "0" und "Lesen" an Position "1" enthält, wird nun auf Zulässigkeit überprüft. Die Entscheidung über die Zuläs­ sigkeit dieser Befehlsfolgeliste fällt negativ aus, da der Be­ fehl "Lesen" erst nach vorheriger Ausführung des Befehls "Schreiben" vorkommen darf. Demzufolge erfolgt eine Verzwei­ gung zu dem Ausführungsfeld "Wähle Befehl".

Der nächste aus der Eingangsdatenkommandotabelle 1 gewählte Befehl ist "Schreiben". Dieser wird an die Position 1 der Be­ fehlsfolgeliste geschrieben, wobei der vorher an dieser Posi­ tion befindliche Befehl "Lesen" überschrieben wird. Die nun vorliegenden Befehlsfolgeliste beinhaltet die Befehle "Akti­ vierung" an Position "0" und "Schreiben" an Position "1". Die Überprüfung dieser Befehlsfolgeliste auf Zulässigkeit ergibt ein positives Ergebnis, woraufhin ein Übergang in das Ent­ scheidungsfeld "Weist Befehlsfolgeliste die gewünschte Anzahl von Befehlen auf?" erfolgt. Die gewünschte Anzahl von drei Be­ fehlen der Befehlsfolgeliste ist noch nicht erreicht, demzu­ folge wird das Ausführungsfeld "Inkrementiere n um den Wert 1" erreicht. Somit wird der Zeitzähler auf n = 2 gesetzt. An­ schließend erfolgt ein Übergang in das Ausführungsfeld "Wähle Befehl".

Der Befehl "Lesen" stellt den nächsten Befehl dar, der aus der Eingangsdatenkommandotabelle 1 ausgewählt wird. Dieser Befehl wird an die Position "2" der Befehlsfolgeliste geschrieben. Somit weist die Befehlsfolgeliste die Befehle "Aktivierung" an Position "0", "Schreiben" an Position "1" und "Lesen" an Posi­ tion "2" auf. Die Überprüfung dieser Befehlsfolgeliste ergibt ein positives Ergebnis. Somit erfolgt eine Weiterleitung in das Entscheidungsfeld "Weist Befehlsfolgeliste die gewünschte Anzahl von Befehlen auf?". Die gewünschte Anzahl von drei Be­ fehlen der Befehlsfolgeliste ist nun erreicht. Es erfolgt ein Übergang in das Endfeld.

Das in diesem ersten Ausführungsbeispiel erzeugte Testmuster besteht demzufolge aus den drei hintereinander ausführbaren Befehlen "Aktivierung", "Schreiben" und "Lesen". Das erste Ausführungsbeispiel zur Verdeutlichung des Verfahrens zur Er­ zeugung von Testmustern ist an dieser Stelle beendet.

Fig. 3 zeigt ein Speicherzellenzustandsmodell 3 mit einem Zu­ stand Speicherzugriff geschlossen 4, mit einem Zustand Spei­ cherzugriff aufbauend 5 und mit einem Zustand Speicherzugriff offen 6 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung von Testmu­ stern zur Überprüfung von elektrischen Schaltungen wird in ei­ nem ersten Schritt aus der vorliegenden Spezifikation der elektrischen Schaltung ein Systemzustandsmodell bzw. ein Zu­ standsmodell erstellt.

Dieses Zustandsmodell weist mehrere Zustände mit mehreren Zu­ standsübergängen auf. Aus diesem Zustandsmodell sind für jeden Zustand in Abhängigkeit von als Eingangsdaten vorliegenden Be­ fehlen ein Folgezustand sowie die entsprechenden Ausgangsdaten ermittelbar.

Im zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Ein­ gangsdaten durch einen Algorithmus zur Testmustererzeugung ge­ neriert.

Im zweiten Ausführungsbeispiel wird ein "DRAM"-Speicherbau­ stein betrachtet, der aus genau einer Speicherzelle besteht, welche die binären Daten "0" oder "1" auf unbegrenzte Zeit speichern kann.

Im Ausführungsbeispiel gliedern sich die Eingangsdaten in ein Kommando zur Ausführung an den Speicherbaustein bzw. ein Ein­ gangsdatenkommando, in eine Adresse des Speicherbausteins bzw. eine Eingangsdatenadresse und in einen Wert zur Speicherung in dem Speicherbaustein bzw. einen Eingangsdatenwert.

Das Eingangsdatenkommando weist jeweils einen der Befehle "Ak­ tivierung", "Lesen", "Schreiben", "Deaktivierung" und "Nullo­ peration" aus der Eingangsdatenkommandotabelle 1 zur Ausfüh­ rung an die Speicherzelle auf.

Im Ausführungsbeispiel wird genau eine Speicherzelle betrach­ tet. Dementsprechend kann die Eingangsdatenadresse nur auf den gültigen Wert "0" gesetzt werden. Eine Auswahl der Speicher­ adresse, insbesondere einer Zeilenadresse sowie einer Spal­ tenadresse ist im Ausführungsbeispiel nicht möglich.

Der Eingangsdatenwert weist die Binärdaten "0" oder "1" auf und wird zur Speicherung in der Speicherzelle unter Verwendung des Kommandos "Schreiben" verwendet.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des im Ausführungsbeispiel dargestellten Speicherbausteins anhand des in Fig. 3 gezeig­ ten Speicherzellenzustandmodells 3 beschrieben.

Die erfindungsgemäße Speicherzelle befindet sich entweder im Zustand Speicherzugriff geschlossen 4 oder im Zustand Spei­ cherzugriff aufbauend 5 oder im Zustand Speicherzugriff offen 6.

Im Zustand Speicherzugriff geschlossen 4 der Speicherzelle ist kein Zugriff auf den Speicherinhalt der Speicherzelle möglich. Weder das Kommando "Lesen", noch das Kommando "Schreiben", noch das Kommando "Deaktivierung" ist im Zustand Speicherzu­ griff geschlossen 4 möglich. Das Kommando "Nulloperation" ist erlaubt. Mittels des Kommandos "Nulloperation" wird als näch­ ster Zustand der Speicherzelle derselbe Zustand Speicherzu­ griff geschlossen 4 erreicht. Dies ist in Fig. 3 durch den Pfeil angedeutet, der mit dem Kommandokürzel "NOP" beschriftet ist.

Mittels des Kommandos "Aktivierung" wird aus dem Zustand Spei­ cherzugriff geschlossen 4 der Zustand Speicherzugriff aufbau­ end 5 erreicht. Dies ist in Fig. 3 durch den mit dem Komman­ dokürzel "ACT" beschrifteten Pfeil dargestellt, der aus dem Zustand Speicherzugriff geschlossen 4 in den Zustand Speicher­ zugriff aufbauend 5 führt.

Der Zustand Speicherzugriff geschlossen 4 wird mittels des Kommandos "Deaktivierung" aus dem Zustand Speicherzugriff of­ fen 6 erreicht. Dies ist durch den Pfeil mit der Beschriftung "PRE" in Fig. 3 gezeigt.

Im Zustand Speicherzugriff aufbauend 5 blockieren interne Vor­ gänge in der Speicherzelle die Weiterverarbeitung von Ein­ gangsdaten. Nach einer gewissen Zeit erfolgt ein automatischer Übergang in den Zustand Speicherzugriff offen 6. Im Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 3 erfolgt der Übergang in den Zu­ stand Speicherzugriff offen 6 automatisch nach einer Zeitein­ heit bzw. einer "Clock"-Periode. Das für den Zustandsübergang in den Zustand Speicherzugriff offen 6 notwendige Verstreichen einer Zeiteinheit wird im Ausführungsbeispiel durch die Aus­ führung des zulässigen Befehls Nulloperation "NOP" erreicht.

Im Zustand Speicherzugriff aufbauend 5 ist genau das Kommando "Nulloperation" erlaubt, weitere Kommandos sind nicht zuläs­ sig. Dieses Kommando "Nulloperation" veranlaßt den Übergang in den gleichen Zustand Speicherzugriff aufbauend 5. Dies ist in Fig. 3 durch den mit dem Kommandokürzel "NOP" beschrifteten Pfeil angedeutet, der sich an dem Zustand Speicherzugriff auf­ bauend 5 befindet.

Im Zustand Speicherzugriff offen 6 ist ein Zugriff auf die Speicherinhalte der Speicherzelle möglich. Der Zustand Spei­ cherzugriff offen 6 wird automatisch aus dem Zustand Speicher­ zugriff aufbauend 5 nach einer Zeiteinheit erreicht.

Im Zustand Speicherzugriff offen 6 ist das Kommando "Nullope­ ration" erlaubt. Dieses Kommando führt in denselben Zustand Speicherzugriff offen 6, wie in Fig. 3 durch den mit dem Kom­ mandokürzel "NOP" beschrifteten Pfeil an dem Zustand Speicher­ zugriff offen 6 verdeutlicht ist.

Des weiteren ist im Zustand Speicherzugriff offen 6 sowohl ein lesender als auch ein schreibender Zugriff auf die Speicherin­ halte der Speicherzelle möglich. Die Ausführung des Kommandos "Lesen" ist in Fig. 3 durch den mit dem Kommandokürzel "RD" beschrifteten Pfeil verdeutlicht. Die Ausführung des Kommandos "Schreiben" ist in Fig. 3 durch den mit dem Kommandokürzel "WRI" beschrifteten Pfeil gezeigt. Dementsprechend kann im Zu­ stand Speicherzugriff offen 6 sowohl ein neuer binärer Wert in den Speicherinhalt der Speicherzelle geschrieben werden als auch der jeweils in der Speicherzelle abgelegte Binärwert ge­ lesen werden. Das Kommando "Lesen" sowie das Kommando "Schrei­ ben" führen wieder in denselben Zustand Speicherzugriff offen 6.

Mittels des Kommandos "Deaktivierung" ist aus dem Zustand Speicherzugriff offen 6 als Folgezustand der Zustand Speicher­ zugriff geschlossen 4 erreichbar. Dies ist in Fig. 3 durch den mit dem Kommandokürzel "PRE" beschrifteten Pfeil verdeut­ licht.

Im zweiten Ausführungsbeispiel werden von einem Testmusterge­ nerierungsprogramm zu diskreten, äquidistanten Zeitschritten bzw. Zeiteinheiten die Eingangsdaten erzeugt. Aus dem jeweils vorliegenden Zustand des Speicherzellenzustandsmodells 3 wer­ den in Abhängigkeit der Eingangsdaten die entsprechenden Fol­ gezustände berechnet.

Der Übergang von einem Zustand in den nächsten Zustand des Speicherzellenzustandsmodells 3 nimmt jeweils eine Zeiteinheit in Anspruch. Dementsprechend ist der aus dem jeweils vorlie­ genden Zustand des Speicherzellenzustandsmodells 3 und aus den Eingangsdaten der Speicherzelle ermittelbare nächste Zustand sowie die daraus errechenbaren Ausgangsdaten jeweils eine Zeiteinheit später ersichtlich.

Ein Zustandsübergang von einem Zustand in den nächsten Zustand dauert auch dann eine Zeiteinheit, wenn der Folgezustand und der Ausgangszustand übereinstimmen. Im Ausführungsbeispiel ge­ mäß Fig. 3 nimmt der automatische Übergang vom Zustand Spei­ cherzugriff aufbauend 5 in den Zustand Speicherzugriff offen 6 ebenfalls eine Zeiteinheit in Anspruch.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Systemmodell in eine durch ein hier nicht gezeigtes Computersystem ausführbare Funktion umgewandelt, die zu beliebigen Eingangsdaten angibt, ob sie bei einem vorgegebenen Systemzustand zulässig sind. Durch Interpretation des Speicherzellenzustandsmodells 3 ist es damit möglich, für jede Sequenz von Eingangsdaten festzu­ stellen, ob die jeweiligen Eingangsdaten zulässig sind oder nicht.

Anschließend wird erfindungsgemäß ein Algorithmus zur Testmu­ stererzeugung definiert, der auf einem hier nicht gezeigten Computersystem ausführbar ist. Dabei werden Zufallszahlen für alle Eingangsdaten der Speicherzelle erzeugt. Ein Testmuster besteht aus einer Vielzahl von hintereinander ausführbaren Be­ fehlen. Dabei werden die Eingangsdaten mittels eines auf einem Computersystem ausführbaren Programm zufällig erzeugt. Die Ausgangsdaten berechnen sich jeweils aus dem Systemzustand und aus den vorgegebenen Eingangsdaten.

Fig. 4 zeigt eine Befehlsfolgeliste 7 für eine Speicherzelle mit einer in Fig. 1 gezeigten Eingangsdatenkommandotabelle und mit einem in Fig. 3 gezeigten Speicherzellenzustandsmo­ dell gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, die zulässige und unzulässige Prüfsätze enthält.

Die Befehlsfolgeliste 7 weist eine Spalte "Zeit", eine Spalte "Eingangsdatenkommando", eine Spalte "Eingangsdatenadresse", eine Spalte "Eingangsdatenwert", eine Spalte "Ausgangsdaten", eine Spalte "Speicherzellenzustand" und eine Spalte "Speicher­ zelleninhalt" auf.

Die Befehlsfolgeliste 7 gliedert sich in eine Vielzahl von Be­ fehlsfolgenzeilen, die jeweils einen Befehlssatz bzw. Spei­ cherzellenprüfsatz enthalten.

Die erste Spalte "Zeit" der Befehlsfolgeliste 7 enthält in je­ der Zeile genau eine Zeiteinheit, zu der die zufällig erzeug­ ten Eingangsdaten zum Test der beschriebenen Speicherzelle herangezogen werden und zu der die Ausgangsdaten auf ihre Gül­ tigkeit hin geprüft werden. Die Werte für die Zeiteinheiten in der ersten Spalte "Zeit" der Befehlsfolgeliste 7 sind als nu­ merisch inkrementierende Integer-Zahlen vorgesehen.

Falls das Eingangsdatenkommando gemäß der Eingangsdatenkomman­ dotabelle 1 in Fig. 1 für den vorliegenden Speicherzellenzu­ stand gemäß dem Speicherzellenzustandsmodell 3 nicht zulässig ist, enthält im zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 das jeweilige Feld in der ersten. Spalte "Zeit" der Befehlsfolgeli­ ste 7 den Zeichensatz "nicht zulässig". Somit beinhalten diese Speicherzellenprüfsätze kein zulässiges Eingangsdatenkommando für den vorliegenden Zustand gemäß dem Speicherzellenzustands­ modell 3.

In den Feldern der zweiten Spalte "Eingangsdatenkommando" ist jeweils das Kommandokürzel des Kommandos der Eingangsdaten ge­ mäß der Eingangsdatenkommandotabelle 1 in Fig. 1 enthalten. Die Kommandos der Spalte "Eingangsdatenkommando" der Befehls­ folgeliste 7 werden zufällig erzeugt. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden nur zulässige Kommandos der Eingangsdatenkom­ mandotabelle 1 erzeugt.

In der dritten Spalte "Eingangsdatenadresse" der Befehlsfolge­ liste 7 ist die jeweilige Adresse der betroffenen Speicherzel­ le enthalten. Dies Adresse beträgt in dem vorliegenden Fall die Zahl "0", da im Ausführungsbeispiel genau eine Speicher­ zelle betrachtet wird. Wenn mit dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren mehrere Speicherzellen geprüft werden, so wird durch eine in der dritten Spalte "Eingangsdatenadresse" enthaltene Zahl die jeweils zu prüfende Speicherzelle festgelegt.

Die vierte Spalte "Eingangsdatenwert" beinhaltet den durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Wert zur Speicherung in der Speicherzelle, der die binären Werte "0" oder "1" aufwei­ sen kann. Dementsprechend sind in der vierten Spalte der Be­ fehlsfolgeliste 7 die Eingangsdaten für den Test der Speicher­ zelle enthalten. Eine Speicherung des Eingangsdatenwerts er­ folgt nur bei Vorliegen des Kommandos "WRI". Wenn dieses Kom­ mando nicht vorliegt, ist der Eingangsdatenwert ohne Bedeu­ tung.

In der fünften Spalte "Ausgangsdaten" sind die aufgrund des Systemzustands und aufgrund der Eingangsdaten erwarteten Aus­ gangsdaten aufgeführt. Die binären Werte "0" und "1" geben die zu den betreffenden Zeiteinheiten erwarteten Ausgangsdaten an. Falls keine Überprüfung der Ausgangsdaten erfolgen soll, ist in der fünften Spalte "Ausgangsdaten" jeweils der Wert "-1 eingetragen.

In der sechsten Spalte "Speicherzellenzustand" der Befehlsfol­ geliste 7 ist der Speicherzellenzustand gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Speicherzellenzustandsmodell 3 enthalten. Durch die in der sechsten Spalte "Speicherzellenzustand" enthaltenen Kürzel sind die jeweiligen Zustände gemäß des Speicherzellen­ zustandsmodells 3 dargestellt.

Das Kürzel "Szg_zu" entspricht dem Zustand Speicherzugriff ge­ schlossen 4. Das Kürzel "Szg_aufb" entspricht dem Zustand Speicherzugriff aufbauend 5. Das Kürzel "Szg_offen" entspricht dem Zustand Speicherzugriff offen 6 des Speicherzellenzu­ standsmodells 3 aus Fig. 3.

In der siebten Spalte "Speicherzelleninhalt" der Befehlsfolge­ liste 7 ist der Inhalt der Speicherzellen abgelegt. Hierbei stehen die Zahlen "0" und "1" für erlaubte Werte und "-1" für ein ungültiges Kommando. Dieses ungültige Kommando tritt dann auf, wenn noch kein Wert in die Speicherzelle geschrieben wur­ de.

Nachfolgend werden die in den Speicherzellentestmusterzeilen enthaltenen Prüfsätze der Speicherzelle erläutert.

In der Zeile mit der Zeiteinheit "0" befindet sich die Spei­ cherzelle im Zustand Speicherzugriff geschlossen 4. Dies ist durch das Kürzel "Szg_zu" in der sechsten Spalte dargestellt. Das zufällig erzeugte Eingangsdatum "Kommando" bezeichnet das Kommando "Aktivierung". Dies ist durch das Kommandokürzel "ACT" in der zweiten Spalte der Befehlsfolgeliste 7 darge­ stellt. Die adressierte Speicherzelle weist die Eingangsda­ tenadresse "0" auf, wie in der dritten Spalte der Befehlsfol­ geliste 7 ersichtlich ist. Der Eingangsdatenwert weist die zu­ fällig erzeugte Zahl "0" zur Speicherung in der Speicherzelle auf, wie in der vierten Spalte dargestellt ist. Eine Speiche­ rung des Eingangsdatenwerts erfolgt nicht, da das Kommando "WRI" nicht vorliegt. Die in der fünften Spalte "Ausgangsda­ ten" der Befehlsfolgeliste 7 enthaltene Zahl "-1 besagt, daß keine Überprüfung der Ausgangsdaten bei diesem Prüfsatz vorge­ sehen ist. Der Speicherzelleninhalt der betrachteten Speicher­ zelle weist die Zahl "-1 auf, wie in der siebten Spalte "Speicherzelleninhalt" der Befehlsfolgeliste 7 beschrieben ist. Diese Zahl besagt, daß noch kein Wert in die Speicherzel­ le geschrieben wurde.

Aus dem Zustand Speicherzugriff geschlossen 4 wird mittels des gültigen Kommandos "Aktivierung" ein Zustandsübergang in den Zustand Speicherzugriff aufbauend 5 veranlaßt. Dementsprechend ist in der nächsten Zeile der Befehlsfolgeliste 7 in dem ent­ sprechenden Feld der sechsten Spalte "Speicherzellenzustand" der Befehlsfolgeliste 7 das Kürzel "Szg_aufb" enthalten. Diese Zeile weist den inkrementierten Wert 1 für die Zeiteinheit auf. Das Eingangsdatenkommando dieses Prüfsatzes stellt die Nulloperation "NOP" dar, die aus dem vorliegenden Zustand Speicherzugriff aufbauend 5 eine erlaubte Operation darstellt. Die adressierte Speicherzelle weist den Wert "0" auf. Der Ein­ gangsdatenwert beträgt "0", das Ausgangsdatum beträgt "-1 und der Speicherzelleninhalt beträgt ebenfalls "-1, was besagt, daß noch kein Wert in die Speicherzelle geschrieben wurde.

Durch das Ausführen der zulässigen Nulloperation aus dem Zu­ stand Speicherzugriff aufbauend wird automatisch der nächste Zustand Speicherzugriff offen 6 erreicht.

In der nächsten Zeile, welche die Zeiteinheit 2 beinhaltet, befindet sich die Speicherzelle im Zustand Speicherzugriff of­ fen 6. Hierbei wird das Kommando "Schreiben" ausgeführt. Hier­ bei wird in die Speicherzelle mit der Adresse "0" der Ein­ gangsdatenwert "0" geschrieben. Somit erfolgt ein Ablegen des Binärwerts "0" in die Speicherzelle, womit der Speicherzel­ leninhalt den Wert "0" aufweist. Eine Überprüfung der Aus­ gangsdaten erfolgt nicht, demzufolge ist in der fünften Spalte "Ausgangsdaten" der Befehlsfolgeliste 7 die Zahl "-1 enthal­ ten.

Das Kommando "Schreiben" stellt eine erlaubte Operation aus dem Zustandsspeicher Zugriff offen 5 dar. Demzufolge folgt ein Zustandsübergang in den nächsten Zustand Speicherzugriff offen 6. Der Wert für die Zeiteinheit wird auf den Wert "3" inkre­ mentiert.

Somit wird anschließend die Zeile mit der Zeiteinheit 3 der Speicherzelle betrachtet, in der sich die Speicherzelle im Zu­ stand Speicherzugriff offen 6 befindet. Das zufällig erzeugte Kommando ist "Deaktivierung".

Die weiteren Eingangsdaten sowie die Ausgangsdaten werden im folgenden nicht betrachtet.

Der Speicherzelleninhalt in dieser Zeile der Befehlsfolgeliste 7 beträgt "0". Die Operation "Deaktivierung" stellt eine er­ laubte Operation aus dem Zustands Speicherzugriff offen 6 dar und bewirkt einen Zustandsübergang in den Zustand Speicherzu­ griff geschlossen 4.

Als nächste Zeile wird die Zeile mit der Zeiteinheit "4" be­ trachtet, in der sich die Speicherzelle im Zustand Speicherzu­ griff geschlossen 4 befindet. Dabei wird das zufällig erzeugte Kommando "Aktivierung" ausgeführt, das eine erlaubte Operation darstellt und in den nächsten Zustand Speicherzugriff aufbau­ end 5 führt.

In der nächsten Zeile der Befehlsfolgeliste 7 befindet sich die Speicherzelle in dem Zustand Speicherzustand aufbauend 5. Das zufällig erzeugte Kommando "Aktivierung" stellt keine zu­ lässige Operation gemäß dem Speicherzellenzustandsmodell 3 dar. Dementsprechend ist im zugehörigen Feld der Spalte "Zeit" der Zeichensatz "nicht zulässig" eingetragen. Weitere Ein­ gangsdaten sowie die Ausgangsdaten werden für diesen nicht zu­ lässigen Prüfsatz nicht erzeugt.

Die nächsten vier erzeugten Kommandos "ACT", "RD", "RD" und "WRI" sind für den jeweils vorliegenden Zustand Speicherzu­ griff aufbauend 5 nicht zulässig. Insofern wird im jeweiligen Feld der Spalte "Zeit" der Zeichensatz "nicht zulässig" einge­ tragen, und es erfolgt keine: Inkrementierung der Zeiteinheit. Weitere Eingangsdaten sowie die Ausgangsdaten werden für diese nicht zulässigen Prüfsätze nicht erzeugt.

In der insgesamt elften Zeile der Befehlsfolgeliste 7 befindet sich die Speicherzelle im Zustand Speicherzugriff aufbauend 5. Hierbei wird von dem erfindungsgemäßen Computerprogramm das Kommando "Nulloperation" erzeugt. Dieses Kommando stellt eine zulässige Operation gemäß dem Speicherzellenzustandsmodell 3 dar. Demzufolge wird die Zeiteinheit inkrementiert und in dem Feld der ersten Spalte "Zeit" der Wert "6" eingetragen. Die weiterhin erzeugten Eingangsdaten betragen für die Adresse "0" und für den Eingangsdatenwert "1". Das Ausgangsdatum ist mit der Zahl "-1 angegeben, was signalisiert, daß das Ausgangsda­ tum keiner Überprüfung unterzogen wird. Der Speicherzellenin­ halt in diesem Prüfsatz weist die Zahl "0" auf.

Da die Nulloperation ein erlaubtes Kommando aus dem Zustand Speicherzugriff aufbauend 5 darstellt, wird der Wert für die Zeiteinheit um 1 inkrementiert, somit erfolgt ein automati­ scher Zustandsübergang in den nächsten Zustand Speicherzugriff offen 6.

Nach der Ausführung des Lese-Kommandos in der nächsten Zeile erfolgt in der übernächsten Zeile ein Schreibe-Kommando, das den in der Speicherzelle enthaltenen Wert "0" durch den Wert "1" überschreibt.

Eine weitere Beschreibung der Befehlsfolgeliste 7 wird hier nicht vorgenommen.

Fig. 5 zeigt ein Speicherzellentestmuster 8 für eine Spei­ cherzelle mit einer in Fig. 1 gezeigten Eingangsdatenkomman­ dotabelle und mit einem in Fig. 3 gezeigten Speicherzellenzu­ standsmodell gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das nur zulässige Prüfsätze enthält.

Dieses Speicherzellentestmuster 8 wird aus der Befehlsfolgeli­ ste 7 erzeugt und stimmt in Form und Aufbau mit der Befehls­ folgeliste 7 überein, wobei nicht zulässige Zeilen bzw. nicht zulässige Prüfsätze der Befehlsfolgeliste 7 nicht in dem Spei­ cherzellentestmuster 8 enthalten sind.

Bei der Erstellung des Speicherzellentestmusters 8 wird von der Befehlsfolgeliste 7 ausgegangen, wobei sämtliche Zeilen bzw. Prüfsätze eliminiert werden, welche die Zeichenkette "nicht zulässig" enthalten.

Dementsprechend stellt das Speicherzellentestmuster 8 ein Testmuster zur Prüfung der betrachteten Speicherzelle dar, das eine zulässige Abfolge von zulässigen Befehlen beinhaltet.

Bezugszeichenliste

1

Eingangsdatenkommandotabelle

2

Ablaufdiagramm

3

Speicherzellenzustandsmodell

4

Zustand Speicherzugriff geschlossen

5

Zustand Speicherzugriff aufbauend

6

Zustand Speicherzugriff offen

7

Befehlsfolgeliste

8

Speicherzellentestmuster

Claims (14)

1. Verfahren zur Erzeugung von Befehlsfolgen aufweisenden Be­ fehls-Testmustern zur Prüfung einer mit Befehlen ansteuer­ baren elektrischen Schaltung, wobei die Schaltung einen abgeschlossenen Befehlsraum aufweist, wobei ferner wenig­ stens ein Befehlsabfolgekriterium gegeben ist, mit dem ei­ ne zulässige Befehlsfolge von einer unzulässigen Befehls­ folge unterscheidbar ist,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

• a) Setzen eines Zeitzählers auf n = 0; Erzeugen einer leeren Befehlsfolgeliste,
• b) Auswählen eines Befehls aus dem Befehlsraum,
• c) Schreiben des in Schritt b) ausgewählten Befehls an die n-te Stelle der Befehlsfolgeliste,
• d) Prüfen, ob die Befehlsfolgeliste eine zulässige Reihen­ folge von Befehlen darstellt,
• e) falls Schritt d) negativ ausfällt:
  Wiederholen der Schritte b), c) und d),
• f) falls Schritt d) positiv ausfällt:
  Fortsetzung mit Schritt f),
• g) Prüfen, ob die Befehlsfolgeliste die gewünschte Anzahl von Befehlen aufweist,
• h) falls Schritt f) negativ ausfällt:
  Inkrementieren von n um einen festgelegten Wert, Wiederholen der Schritte b), c), d), e1), e2) und f).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrische Schaltung durch ein Zustandsmodell mit mehreren Zuständen und mit mehreren Zustandsübergängen be­ schreibbar ist,
wobei für jeden Zustand ein oder mehrere zulässige Befehle und/oder ein oder mehrere nicht zulässige Befehle vorgege­ ben sind,
wobei bei einem zulässigen Befehl ein Zustandsübergang in einen Folgezustand erfolgt,
wobei der Schritt d) die folgenden Teilschritte aufweist:

• 1. Feststellen des momentanen Zustandes der elektrischen Schaltung,
• 2. Feststellen, ob der ausgewählte Befehl ein zulässiger Befehl ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung wenigstens einen Ausgangskanal aufweist, der in Abhängigkeit von den eingegebenen Befeh­ len unterschiedliche Ausgangszustände aufweist, wobei ein Schritt des Überprüfens des momentan vorliegenden Aus­ gangszustands auf Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Wert vorgesehen ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Befehle als Sätze von Befehlen vorliegen können, wobei die Befehlssätze insbesondere Befehle an die elektrische Schaltung und/oder Adressen von Bereichen der elektrischen Schaltung und/oder Zahlenwerte zur Speicherung in und zum Auslesen aus der elektrischen Schaltung beinhalten.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt b) beim Auswählen von Befehlen aus dem Befehls­ raum Gewichtungsfaktoren für einzelne Befehle vorsehbar sind, die festlegen, mit welcher Häufigkeit in der Be­ fehlsfolgeliste die betreffenden Befehle erzeugt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfaktoren für die Erzeugung von Befehlen während der Ausführung des Verfahrens zur Erzeugung von Befehls-Testmustern veränderbar sind.

7. Computerprogrammprodukt sowie Computerprogramm zur Ausfüh­ rung eines Verfahrens zur Erzeugung von Befehls- Testmustern, das so ausgebildet ist, daß ein Verfahren ge­ mäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausführbar ist.

8. Computerprogramm nach Anspruch 7, das auf einem Speicher­ medium enthalten ist.

9. Computerprogramm nach Anspruch 7, das in einem Computer­ speicher abgelegt ist.

10. Computerprogramm nach Anspruch 7, das in einem Direktzu­ griffsspeicher enthalten ist.

11. Computerprogramm nach Anspruch 7, das auf einem elektri­ schen Trägersignal übertragen wird.

12. Datenträger mit einem Computerprogrammprodukt bzw. Compu­ terprogramm nach Anspruch 7.

13. Verfahren, bei dem ein Computerprogrammprodukt bzw. Compu­ terprogramm nach Anspruch 7 aus einem elektronischen Da­ tennetz wie beispielsweise aus dem Internet auf einen an das Datennetz angeschlossenen Computer heruntergeladen wird.

14. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Testen von Digitalschaltungen insbesondere von dyna­ mischen Halbleiterspeichern bzw. "DRAM's", von statischen Halbleiterspeichern bzw. "SRAM's" oder von Prozessoren und/oder zum Testen von Analogschaltungen insbesondere von Phasenregelkreisen bzw. "Phase Locked Loops" oder von Del­ ta-Sigma-A/D-Wandlern und/oder zum Testen von komplexen Schaltungen wie Steuerungen insbesondere Raketensteuerun­ gen und/oder zum Testen von Computersystemen.