DE69322419T2

DE69322419T2 - Mikroprozessor mit Selbstdiagnosetest

Info

Publication number: DE69322419T2
Application number: DE69322419T
Authority: DE
Inventors: Masayuki C/O Nec Corporation Tokyo Daito
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2013-02-19
Also published as: DE69322419D1; EP0556826A2; US5557558A; EP0556826A3; EP0556826B1; JPH05233352A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mikroprozessor vom mikroprogrammgesteuerten Typ und insbesondere einen Selbstdiagnosetest für einen derartigen Mikroprozessor.

Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik

Integrierte Halbleiterschaltungen werden unter Verwendung photographischer Techniken in großer Menge auf einem einzigen Siliziumwafer hergestellt. Wenn jedoch strukturmäßige Defekte im Wafer auftreten, werden an den defekten Abschnitten ausgebildete Transistoren nicht funktionieren, und von einer integrierten Halbleiterschaltung, in die ein derartiger Transistor eingebaut ist, kann nicht erwartet werden, daß sie normal funktioniert. Zum gegenwärtigen Stand des Standes der Technik werden strukturmäßige Defekte bis zu einem gewissen Maß an Wahrscheinlichkeit in einem Siliziumwafer enthalten sein, und als Ergebnis werden unvermeidlich defekte Einheiten bei hergestellten integrierten Halbleiterschaltungen auftreten.
Zum Vermeiden, daß die oben beschriebenen defekten Einheiten versandt werden, müssen alle hergestellten integrierten Halbleiterschaltungen vor einem Versenden einzeln getestet werden, um sicherzustellen, daß sie normal arbeiten. Für diesen Zweck wird eine Testschaltung für integrierte Halbleiterschaltungen verwendet, wobei Testvektoren an den Eingangsanschlußstellen der integrierten Halbleiterschaltung eingegeben werden und die Ausgabe von den Ausgangsanschlußstellen der integrierten Halbleiterschaltung mit zuvor vorbereiteten Vektoren für erwartete Werte verglichen wird.
Wenn Testvektoren zu Eingangsanschlußstellen einer normalen integrierten Halbleiterschaltung eingegeben werden, wird die Ausgabe von den Ausgangsanschlußstellen mit den erwarteten Vektoren übereinstimmen, und daher wird eine integrierte Halbleiterschaltung, deren Ausgabe sich von den erwarteten Vektoren unterscheidet, beurteilt, ein defekter Artikel zu sein, der nicht funktionierende Transistoren enthält.
Sollte ein nicht funktionierender Transistor in irgendeinem Abschnitt einer integrierten Halbleiterschaltung existieren, werden Testvektoren, die diesen Transistor nicht berücksichtigen, kein Auffinden des Defekts zulassen. Daher ist es dafür, daß Testvektoren effektiv sind, ein Muß, daß alle integrierten Halbleiterschaltungen und sämtliche Logik ohne Ausnahme dazu veranlaßt werden, zu arbeiten.
Sollten auch die Vektoren einen nicht funktionierenden Transistor berücksichtigen, wird nichts desto weniger dann, wenn die Auswirkung des Transistors nicht an den Ausgangsanschlußstellen der integrierten Halbleiterschaltung ankommt, eine Differenz von den erwarteten Vektoren nicht bemerkt, und der Fehler des Transistors wird nicht erfaßt werden. Diese Art von Problem ist eine Eigenheit der Testvektoren selbst und unterstreicht die Notwendigkeit einer Bewertung der Qualität der Testvektoren.
Eines der Kriterien der Qualität von Testvektoren ist die Fehlererfassung bzw. die erschöpfende Fehlerbehandlung. Die Fehlererfassung ist ein Index für die Fähigkeit zum Bestimmen, daß ein Artikel defekt ist, basierend auf einer von den erwarteten Vektoren unterschiedlichen Ausgabe, die nach einem Eingeben von Testvektoren zu einer integrierten Halbleiterschaltung erhalten wird, die irgendeinen defekten Transistor enthält. Die Fehlererfassung wird mittels einer Fehlersimulation gemessen.
Eine Fehlersimulation wird durch absichtliches Verursachen des Fehlers eines beliebigen Transistors innerhalb einer integrierten Halbleiterschaltung ausgeführt, um eine defekte Schaltung zu simulieren, und durch Bestimmen, ob Unterschiede gegenüber den erwarteten Vektoren an der Ausgangsanschlußstelle auftreten oder nicht. Diese Untersuchung wird durch wiederholtes Simulieren von Fehlern an unterschiedlichen Stellen in der integrierten Halbleiterschaltung durchgeführt.
Wenn die Anzahl von durch Veranlassen von Fehlern ausgeführten Simulationen als Anzahl von abgetasteten Fehlern definiert wird und die Anzahl dieser Fehler, die eine Ausgabe erzeugen, die sich von den erwarteten Vektoren unterscheidet, als die Anzahl defekter Fehler definiert wird, kann die Fehlererfassung als [Anzahl defekter Fehler/Anzahl abgetasteter Fehler] ausgedrückt werden. Ideale Testvektoren würden eine Fehlererfassung von 100% erreichen und würden eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem nicht funktionierenden Transistor in irgendeinem Abschnitt als defekt bestimmen können.
Jedoch hat in letzter Zeit die Tendenz bei integrierten Halbleiterschaltungen in Richtung zu einem größeren Ausmaß und einer größeren Komplexität in drastisch größeren Anzahlen von eingebauten Transistoren und äußerst komplexen internen Operationen resultiert. Weil folglich viele Transistoren enthalten sind, die nur unter speziellen Bedingungen berücksichtigt werden, wird der Effekt dieser nicht bzw. schlecht funktionierenden Transistoren am Ausgang der integrierten Halbleiterschaltung nur in seltenen Fällen offensichtlich.
Bei diesem Typ von integrierter Halbleiterschaltung ist ein Erzeugen von Testvektoren mit einer Fehlererfassung von 100% ein äußerst aufwendiger Prozeß, und zusätzlich werden die resultierenden Testvektoren eine unhandliche Anzahl von Befehlen enthalten und wird ein Test sehr viel Zeit für eine Ausführung benötigen.
Demgemäß ist es für den Zweck eines einfachen Erfassens des Vorhandenseins von nicht funktionierenden Transistoren innerhalb von integrierten Halbleiterschaltungen, die Transistoren enthalten, deren Fehler äußerst schwierig zu entdecken ist, üblich, integrierte Halbleiterschaltungen mit einer auf einfache Weise durchzuführenden Selbstdiagnosetestfunktion zu versehen.
Gegenwärtig verwenden nahezu alle aus integrierten Halbleiterschaltungen bestehenden Mikroprozessoren ein Mikroprogramm-Steuerverfahren. Bei einem Mikroprogramm-Steuerverfahren wird eine Sequenz eines Befehlscodes (hierin nachfolgend Mikrobefehle genannt) innerhalb eines internen Mikroprogramm- Lesespeichers (hierin nachfolgend MROM genannt) gespeichert. Der Mikroprozessor liest die Mikrobefehle in einer Reihenfolge mittels Steuerschaltungen und gibt die Befehle zu einer Ausführungsschaltung aus.
In der Praxis jedoch liest die Steuerschaltung anstelle des Befehlscodes die Adresse des MROM entsprechend den Befehlen und gibt an die Ausführungsschaltung die Sequenz des Befehlscodes beginnend mit dieser Adresse aus. Ein Blockdiagramm, das die Operation dieses Mikroprogramm-Steuerverfahrens darstellt, ist in Fig. 1 gezeigt.
Ein Mikroprozessor, der ein Mikroprogramm-Steuerverfahren verwendet, ist mit einem Mikrobefehls-Lesespeicher (der MROM genannt wird) 13a, einem ersten Selektor 8, einem Mikroprogramm-Adressenregister (MAR) 10, einem Inkrementierer 7, einem Befehlsdecodierer 6, einem Ausrichtungs-Befehlsregister (AlR) 5 und logischen Schaltungen 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f versehen. Von dem Mikroprozessor von außerhalb durch eine externe Anschlußstelle 1 empfangene Makrobefehle werden zum Befehlsbus 14 durch eine Eingangsschaltung 3 übertragen, die aus einem Pufferregister oder einem I/O gebildet ist, und im Ausrichtungs- Befehlsregister 5 gespeichert. Die Ergebnisse der durch die logischen Schaltungen 4a-4f gemäß den im MROM 13a gespeicherten Mikrobefehlen ausgeführten Berechnung werden dann von einer Ausgangsschaltung 2 zur externen Schaltung übertragen. Der Befehlsdecodierer (ID) 6 erzeugt eine Mikroprogrammadresse S17, um die Mikrobefehle zu lesen, die zum Durchführen des Makrobefehls benötigt werden. Die Mikroprogrammadresse S17 wird durch den ersten Selektor 8 zum Adresseneingang des MROM 13a zugeführt. Der Inkrementierer 7 inkrementiert ein Selektor-Ausgangssignal S25 um 1 und erzeugt dann die nächste Mikroprogrammadresse (eine inkrementierte Adresse). Die inkrementierte Adresse S21 wird in nerhalb des Mikroprogramm-Adressenregisters 10 gespeichert. Der MROM 13a empfängt das Selektorsignal S25 und gibt die entsprechenden Mikrobefehle S19 aus. Diese Mikrobefehle S19 bestehen aus einem Steuersignal S19b, das die Daten tatsächlich manipuliert, und einem Steuersignal S19a, das zum ersten Selektor 8 geführt wird.
Der erste Selektor 8 antwortet auf ein Selektor-Steuersignal S16, das ein Teil des Steuersignals 19a ist, und wählt irgendeine der folgenden Adressen aus: die Mikroprogrammadresse, die durch die Ausgabe S21 des Mikroprogramm- Adressenregisters 10 angezeigt wird; die Mikroprogrammadresse S17, die vom Befehlsdecodierer 6 zugeführt wird; und das Adressensignal S18, das ein Feld des Steuersignals S19a ist. Wenn das Adressensignal S18 keine Mikroprogrammadresse bestimmt, wählt der erste Selektor 8, gesteuert durch das Selektor- Steuersignal S16, die Ausgabe des Mikroprogramm-Adressenregisters 10 aus. Demgemäß wird die Adresseneingabe des MROM 13 die nachfolgende Mikroprogrammadresse. In Fällen, in denen das Adressensignal S18 eine Mikroprogrammadresse bestimmt, werden die Mikrobefehle S19 entsprechend jener Adresse aus dem MROM 13 gelesen, und der Mikroprozessor verarbeitet die Daten gemäß dem Steuersignal S19b, das innerhalb der Mikrobefehle S19 enthalten ist, und die Ausgabe S21 des Mikroprogramm-Adressenregisters 10 wird um 1 inkrementiert. Diese Operation wird iteriert, und wenn das Adressensignal S18 dahin kommt, ein Bestimmen von Mikroprogrammadressen zu beenden, wählt der erste Selektor 8 unter der Steuerung des Selektor-Steuersignals S16 die Ausgabe S21 des Mikroprogramm-Adressenregisters 10 aus, und die Eingabe des MROM 13a wird die durch die Inkrementierung erzeugte Mikroprogrammadresse S21. Auf diese Weise werden die Mikrobefehle aufeinanderfolgend verarbeitet.
Wenn das Mikroprogramm entsprechend dem eingegebenen Makrobefehl beendet ist, wählt der erste Selektor 8 die durch den Befehlsdecodierer 6 gelieferte Mikroprogrammadresse S17 und beginnt eine Verarbeitung des von außerhalb zugeführten Makrobefehls. Der Makrobefehl ist durch eine Vielzahl von Mikrobefehlen definiert und wird durch die reihenfolgenmäßige Ausführung der Mikrobefehle realisiert.
Da Mikrobefehle in viel feineren Details als ein Makrobefehl definiert sind, können sie den internen Zustand des Mikroprozessors auf eine Weise steuern, auf welche es ein Makrobefehl nicht kann, und sie können die Operationen von Transistoren steuern, die bei einer normalen Operation nicht betrieben werden können. Folglich werden Selbstdiagnosetests in Mikroprozessoren unter Verwendung dieser Mikrobefehle weitverbreitet ausgeführt.
Fig. 2 ist ein Operations-Ablaufdiagramm, das die Operation der Blöcke in Fig. 1 dargestellt. Zuerst wird der Mikroprozessor rückgesetzt (Schritt 41), und die minimal nötige Initialisierung wird ausgeführt (Schritt 42), wonach der Mikroprozessor eine normale Operation beginnt.
Wenn ein Selbstdiagnosebefehl, der von der externen Anschlußstelle 1 als ein Makrobefehl angelegt wird, mittels der Eingangsschaltung 3 und des Befehlsbusses 14 im Ausrichtungs-Befehlsregister 5 gespeichert wird, wird die Mikroprogrammadresse S17 eines Selbstdiagnose-Mikroprogramms mittels dem Befehlsdecodierer 6 erzeugt.
Diese Mikroprogrammadresse S17 wird durch den ersten Selektor 8 ausgewählt, zum MROM 13a ausgegeben, der Mikroprogrammbefehle speichert, und ein von jener Adresse gelesenes Mikroprogramm (MP) wird ausgeführt (Schritt 43). Anders ausgedrückt wird das vom MROM 13 zugeführte Steuersignal S19b zu jedem Abschnitt des Mikroprozessors übertragen.
Das bei dieser Mikro-Selbstdiagnose verwendete Mikroprogramm führt die in das Mikroprogramm eingebauten Daten zur logischen Schaltung 4a, die aus einem Register gebildet ist, zu einer Logikoperationsschaltung, etc. zu, die die Gegenstände dieses Mikroprozessortests sind, es initiiert die logische Operation (Schritt 44), und es vergleicht dann die Ergebnisse mit dem im Mikroprogramm vorgesehenen erwarteten Wert, um zu bestimmen, ob sie übereinstimmen oder nicht (Schritt 45). Wenn die Werte nicht übereinstimmen, wird die Ausführung des Selbstdiagno sebefehls an dieser Stelle unterbrochen, und der Anormalitätscode wird zum Diagnoseergebnisregister (DRR) im Mikroprozessor geschrieben (Schritt 46). Der Mikroprozessor springt dann zur normalen Operation zurück.
Wenn die Ergebnisse dieses Vergleichs eine Übereinstimmung zeigen, wird derselbe Test an der logischen Schaltung 4b durchgeführt, die der Gegenstand des nächsten Tests ist (Schritt 47). Wenn die Selbstdiagnosebefehle ausgeführt worden sind, wird der Normalitätscode zum oben beschriebenen Diagnoseergebnisregister geschrieben (Schritt 48) und der Mikroprozessor kehrt zur normalen Operation zurück. Wenn der Selbstdiagnose-Makrobefehl beendet worden ist, überträgt der Mikroprozessor die Inhalte des Diagnoseergebnisregisters zu einem Speicher außerhalb des Mikroprozessors (Schritt 49) und prüft die Ergebnisse der Selbstdiagnose (Schritt 40).
Dieses Verfahren erlaubt ein Testen der Signale innerhalb des Mikroprozessors mit praktisch keiner Notwendigkeit zum Hinzufügen spezieller Test-Hardware und ermöglicht eine Verifizierung von außerhalb für den Zustand von Komponenten, die während normaler Betriebsbedingungen äußerst schwierig zu prüfen sind.
Jedoch muß dieses Selbstdiagnose-Mikroprogramm beim Entwurf des Mikroprozessors eingerichtet werden, und folglich ist es bei einem Überarbeiten des Mikroprogramms, um eine detailliertere Erfassung und eine bessere Fehlererfassung zuzulassen, nötig, den Entwurf des im Mikroprozessor vorgesehenen Mikroprogramms zu modifizieren. Als Ergebnis kann das Selbstdiagnose-Mikroprogramm nicht auf einfache Weise hinzugefügt oder modifiziert werden.
Als nächstes wird die Mikroprozessor-Defektanalyse betrachtet. Wenn die Qualität eines Mikroprozessors als nicht so gut beurteilt worden ist, ist es nötig, eine Halbleitertestschaltung zu verwenden, durch welche verschiedene Daten an die externe Anschlußstelle des Mikroprozessors angelegt werden, und die defekte Stelle in der Hardware wird basierend auf der Ausgabe analysiert, die durch den Mikroprozessor beim Durchführen einer Reihe von elementaren Operationen oder einer Reihe von Mikroschritten, die durch einen oder mehrere Testbefehle bestimmt werden, erzeugt wird. Bei dieser Analyse gibt es jedoch keine Alternative zu einer Abhängigkeit von der Ausgabe des Mikroprozessors als Basis zum Untersuchen oder zum Ziehen von Schlüssen, und dies kompliziert ernsthaft das genaue Bestimmen eines fehlerhaften Mikroschritts, der das fehlerhafte Funktionieren des Mikroprozessors verursacht.
Als Lösung für dieses Problem gibt es das WCS (schreibbare Steuer-Speicher)- Verfahren, wobei der Mikroprogramm-Lesespeicher in einen RAM ausgeführt ist, um das Mikroprogramm abänderbar zu machen. Bei diesem Verfahren ist es dann, wenn eine Steuerung über eine detaillierte Operation vom Inneren des Mikroprozessors erwünscht ist, wie beispielsweise bei einer Defektanalyse, möglich, ein Mikroprogramm von außerhalb zu schreiben und es auszuführen, um die effektive Durchführbarkeit der Defektanalyse zuzulassen.
Die oben beschriebenen herkömmlichen Mikroprozessoren haben Probleme, die nachfolgend aufgezeigt werden.
Weil es allgemein sehr schwierig ist, mehr Fehler zu erfassen, ist es nützlich, eine Schaltung zum Beurteilen des Zustandes des Mikroprozessors selbst in den Mikroprozessor einzubauen. In diesem Fall wird eine Testlogik unter Verwendung eines Mikroprogramms verwendet, damit es nahezu keine Erhöhung des Umfangs der Hardware gibt. Jedoch ist es selbst mit diesem Verfahren äußerst schwierig, ein Mikroprogramm zum Testen zu erzeugen, das eine bessere Fehlererfassungsrate und eine schnelle Defektanalyse ermöglicht. Grundsätzlich ist es vorzuziehen, daß ein Mikroprogramm zum Testen gleichzeitig mit dem Entwerfen des Mikroprozessors selbst entworfen wird, aber deshalb, weil das Entwickeln eines guten Mikroprogramms zum Testen äußerst zeitaufwendig ist, ist es allgemeine Praxis, ein Vorbereiten und Überarbeiten eines Mikroprogramms zum Testen erst zu beginnen, nachdem der Mikroprozessor hergestellt worden ist. Jedoch bringen Überarbeitungen eines Mikroprogramms die nötige Überarbeitung der Mikroprozessor- Hardware selbst sowie die Umgestaltung des Mikroprozessors mit einem beträcht liehen Aufwand an Zeit und Arbeit mit sich. Da es beim herkömmlichen Verfahren nötig ist, die Testdaten zum Testen des Mikroprozessors im MROM zu speichern, führt das Vorsehen von ausreichenden Daten zum Testen weiterhin zu dem Problem eines unhandlichen MROM.
In bezug auf eine Defektanalyse des Mikroprozessors kann deshalb, weil herkömmliche Testverfahren nur die Ergebnisse einer Reihe von Mikroschritten liefern, die durch einen oder mehrere Testbefehle bestimmt werden und nicht das Ergebnis eines einzelnen Mikroschritts, nur das Nichtvorhandensein oder das Vorhandensein eines Defekts bestimmt werden. Wenn eine Anormalität in einem frühen Testelement unter den Testbefehlen entdeckt wird, wird es unbekannt bleiben, ob die folgenden Tests richtige Ergebnisse liefern oder nicht. Zusätzlich gibt es das Problem, daß die Tests für Defekte, die durch Tests basierend auf den gelieferten Daten nicht entdeckt werden können, keinem Zweck dienen.
Das Testverfahren zum Veranlassen, daß das Mikroprogramm den Speicher RAM liest, und dann zum Schreiben und Ausführen des Test-Mikroprogramms von außerhalb erlaubt eine effektive Ausführung der Defektanalyse, aber es gibt das Problem, daß die Notwendigkeit dafür, daß die Hardware zum Mikroprogramm- Lesespeicher schreibt, den Umfang der Hardware erhöht. Zusätzlich belegt ein RAM mehr Platz auf einem Substrat als ein ROM, was den Platz erhöht, der für den Mikroprozessor nötig ist. Beim tatsächlichen Starten eines Selbstdiagnosetests gibt es auch das Problem der Zeit, die zum Schreiben aller Test-Mikroprogramme erforderlich ist, bevor die Selbstdiagnose beginnen kann.
JP-A-63 005 235 (veröffentlicht am 11.01.91) & US-5,226,149 (veröffentlicht am 06.07.93) offenbaren einen Mikroprozessor mit einem Testmode, wobei ein Testbefehl einen Befehl zum Ausführen einer Diagnose-Mikroprogrammroutine enthält, die jeden Funktionsblock innerhalb des Mikroprozessors testet, und einen Befehl, der veranlaßt, daß Daten in verschiedene Latches abtasten, wie beispielsweise ein Latch an einem Ausgangsabschnitt eines Mikro-ROM, zum einfachen Diagnostizieren jedes internen Funktionsblocks durch unabhängiges Betreiben von ihnen, und der Latch am Ausgangsabschnitt des Mikro-ROM ist einer Adresse zugeteilt und ist derart ausgebildet, daß er hereingeladen wird und die Daten von außerhalb des Mikroprozessors speichert. Ein Diagnosebefehl wird von außerhalb des Mikroprozessors geladen und der Mikrobefehl einer dem Latch zugeteilten Adresse wird ausgeführt, wodurch die Ursache eines Fehlers im Mikroprozessor diagnostiziert werden kann.
JP-A-60 049 442 offenbart die Verwendung eines Mikroprogramms für eine normale Verarbeitung, und zwar auch für eine Diagnose, durch Vorsehen eines Verzweigungsadressenregisters zur Diagnose und eines Diagnosemode-Umschaltbits in einer Mikroprogrammsteuerung.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Mikroprozessor zu schaffen, der mit einer Selbstdiagnosetestfunktion versehen ist, wobei der Prozeß zum Überwachen der Testelemente und Testdaten auf einfache Weise ausgeführt werden kann, ohne die Notwendigkeit einer Abänderung der Mikroprozessor- Hardware, und wobei eine Beschleunigung einer Defektanalyse und eine Reduktion der Testzeit durch das vorherige Vorsehen der optimalen Testelemente und Testdaten realisiert werden.
Zum Erreichen des oben beschriebenen Ziels ist ein Mikroprozessor geschaffen, wie er im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Die abhängigen Patentansprüche definieren besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Es ist vorzuziehen, daß die für den Selbstdiagnosetest nötigen Informationen Informationen entsprechend den Testelementen und den zum Testen der Testelemente nötigen Daten sind, die in der Quellenadresse des externen Speichers gespeichert sind.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen klar, welche ein Beispiel eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung darstellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Mikroprozessors nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ist ein Operations-Ablaufdiagramm, das einen Selbstdiagnosetest darstellt, der die Blöcke der Fig. 1 verwendet;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 zeigt die Inhalte eines externen Speichers für den Zweck eines Darstellens des Selbstdiagnosetests der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung; und
Fig. 5 ist ein Operations-Ablaufdiagramm, das den Selbstdiagnosetest der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung darstellt.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Ein Beispiel eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird als nächstes in Zusammenhang mit den Figuren beschrieben. Fig. 3 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 zeigt die Inhalte eines externen Speichers zum Zwecke eines Darstellens des Selbstdiagnosetests der Vorrichtung der Fig. 3.
Ein Unterschied zwischen dem Mikroprozessor des vorliegenden Ausführungsbeispiels und dem in Fig. 1 gezeigten Mikroprozessor besteht darin, daß für jeden bestimmten Selbstdiagnosetest Testelemente, Daten (Testdaten), die beim Test verwendet werden, und Operationsergebnisse für den Selbstdiagnosetest in einem externen Speicher gespeichert werden, wie beispielsweise demjenigen, der in Fig. 4 gezeigt ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß eine externe Testmoden- Einstelleinheit (ETMSU) 16 vorgesehen ist, so daß der Mikroprozessor dann, wenn er im Testmode betrieben wird, ein Selbstdiagnosetesten gemäß den Mikrobefehlen ausführen kann, die im Mikrobefehls-Nurlesespeicher (MROM) 13 gespeichert sind, und zwar unter Verwendung der Daten und Testelemente, die im externen Speicher gespeichert sind. Auf diese Weise führt der Mikroprozessor dann, wenn er im Testmode arbeitet, Testelemente und Testdaten vom externen Speicher ein. Folglich empfangen die Eingangsschaltung 3 und der Datenbus 15 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, während sie dieselbe Hardware haben, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, eine andere Eingabe. Zusätzlich empfängt der Mikroprozessor deshalb, weil er die Operationsergebnisse des Selbstdiagnosetests zum externen Speicher schreibt, obwohl die Hardware der Ausgangsschaltung 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels identisch zur Ausgangsschaltung der Fig. 1 ist, eine andere Ausgangssteuerung. Ebenso enthält das Steuersignal S19a des Mikrobefehls S19, wie es später beschrieben wird, ein Steuersignal S30, das eine Selektor- Steuerschaltung 17 bestimmt, die innerhalb der externen Testmoden-Einstelleinheit 16 vorgesehen ist. Mittels der Steuerung durch das Steuersignal S30 können im externen Speicher gespeicherte Daten in die Operation des Selbstdiagnosetests unter den Weisungen der Mikrobefehle eingeführt werden.
Die externe Testmoden-Einstelleinheit 16 besteht aus einem ersten Register 11, einem zweiten Selektor 12, einem zweiten Register 9, einer Selektor- Steuerschaltung 17, einer Modenauswahlsignal-Erzeugungsschaltung (MSSG) 19 und einer externen Modeneingangsanschlußstelle 18. Das erste Register 11 ist an den Datenbus 15 angeschlossen und hält die vom externen Speicher übertragenen Daten. Der zweite Selektor 12 ist an seinen zwei Dateneingängen an den Ausgang des ersten Registers 11 und des Mikroprogramm-Adressenregisters 10 ange schlossen und gibt in Antwort auf Auswahlsignale S22a und S22b eine dieser zwei Dateneingaben über das zweite Register 9 zum ersten Selektor 8 aus. An die externe Modeneingangsanschlußstelle 18 wird ein Signal angelegt, das aktiv wird, wenn der Testmode in Betrieb ist. Auf eine Initiierung einer Operation bzw. eines Betriebs des Mikroprozessors hin wird die Modenauswahlsignal- Erzeugungsschaltung 19 durch Mikrobefehle am Ende einer Initialisierung des internen Zustandes des Mikroprozessors aktiviert, und wenn die Eingabe der externen Modeneingangsanschlußstelle 18 aktiv ist, aktiviert die Modenauswahlsignal- Erzeugungsschaltung 19 ein Modenauswahlsignal S23 und informiert die Selektor- Steuerschaltung 17 darüber, daß der gegenwärtige Mode der Selbstdiagnosetestmode ist. In diesem Fall aktiviert die Selektor-Steuerschaltung 17 dann, wenn ein Steuersignal S30 aktiv ist, ein Auswahlsignal S22b und verbindet den Ausgang des ersten Registers 11 mit dem zweiten Register 9. Wenn das Steuersignal S30 nicht aktiv ist, aktiviert die Selektor-Steuerschaltung 17 ein Auswahlsignal S22a und verbindet den Mikroprogramm-Adressenregisterausgang S21 mit dem zweitem Register 9.
Beim Arbeiten im normalen Mode macht die Modenauswahlsignal- Erzeugungsschaltung 19 das Modenauswahlsignal S23 inaktiv. Auf diese Weise aktiviert die Selektor-Steuerschaltung 17 ein Auswahlsignal S22a und verbindet den Mikroprogramm-Adressenregisterausgang S21 mit dem zweiten Register 9.
Fig. 5 ist ein Operations-Ablaufdiagramm, das den Selbstdiagnosetest der Vorrichtung der Fig. 3 darstellt.
Nach einem Rücksetzen beginnt der Mikroprozessor des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Laufen beginnend mit dem Rücksetz-Mikroprogramm unter seinen internen Mikroprogrammen, wodurch zuerst der interne Zustand des Mikroprozessors initialisiert wird (Schritt 31). Am äußersten Ende dieses Mikroprogramms startet das Mikroprogramm die Modenauswahlsignal-Erzeugungsschaltung 19 durch Mikrobefehle, aktiviert ein Modenauswahlsignal S23, wenn die Eingabe der externen Modeneingangsanschlußstelle 18 aktiv ist, und informiert die Selektor- Steuerschaltung 17 darüber, daß der gegenwärtige Mode der Selbstdiagnosetestmode ist.
Wenn das Eingangssignal der externen Modeneingangsanschlußstelle 18 nicht aktiv ist, wird mit einer normalen Operation weitergemacht (Schritt 32). Wenn in den Selbstdiagnosetestmode eingetreten wird, wie es bei a1 der Fig. 4 gezeigt ist, erzeugt der Mikroprozessor einen Buszyklus und liest als eine Quellenadresse die Inhalte 00000100 (hexadezimal) der Adresse 00000000 (hexadezimal) des externen Speichers, der mit dem Mikroprozessor verbunden ist, wonach er als eine Zielortadresse die Inhalte 00000200 der Adresse 00000004 (hexadezimal) liest (a2 der Fig. 4, Schritt 33 der Fig. 5). Ein Testbefehl S1, der in der Quellenadresse 00000100 (hexadezimal) gespeichert ist, wird dann über eine externe Anschlußstelle 1 gelesen (a3 der Fig. 4, Schritt 34 der Fig. 5). Der Hexadezimal-Code dieses Testbefehls (daiag ..... add) zeigt die Adresse des MROM 13 an, wo bei diesem. Ausführungsbeispiel das Mikroprogramm gespeichert ist, das veranlaßt, daß das Rechenelement innerhalb des Mikroprozessors eine Additionsoperation durchführt.
Der Testbefehl S1 wird im ersten Register 11 mittels der externen Anschlußstelle 1, der Eingangsschaltung 3 und dem Datenbus 15 gespeichert, wonach er über den zweiten Selektor 12 zum zweiten Register 9 übertragen und über den ersten Selektor 8 zum MROM 13 zugeführt wird, um zu veranlassen, daß die entsprechende Steuerung ausgeführt wird.
In diesem Fall wird das Ausgangssignal des ersten Selektors 8 mittels dem Inkrementierer 7 zur nächsten Mikroprogrammadresse S21 inkrementiert, und mittels der Ausgangssignale S22a und S22b der Selektor-Steuerschaltung 17 wählt der zweite Selektor 12 ein Signal S21 aus, das vom Mikroprogramm-Adressenregister 10 ausgegeben wird, und speichert es im zweiten Register 9.
Diese Operation wird darauffolgend iteriert. Mittels dieser Sequenz einer Mikroprogramm-Auslesesteuerung werden Daten in einer Reihenfolge von der Quellenadresse 00000100 gelesen (a4-a6 der Fig. 4, Schritt 35 in Fig. 5), und eine Addition der zwei Worte von Daten S3 und S4 wird durchgeführt, welche die Inhalte der Adressen 00000108 und 0000010C der Fig. 4 sind (Schritt 36 der Fig. 5). Die Ergebnisse werden dann zur Zielortadresse 00000200 geschrieben (aß der Fig. 2, Schritt 37 der Fig. 3).
Die Inhalte S2 und S5 der Fig. 4 sind Stoppcodes und die Operation wird iteriert, bis "0" als der Stoppcode ausgelesen wird (bei diesem Testbefehl sind alle vom Speicher 21 ausgegebenen Daten, die anders als "0" sind, ein Anzeichen zum Fortführen der Operation). Wenn der Stoppcode "0" ist, wird die Operation noch einmal ausgeführt, bevor zu den nächsten Testbefehlen S6 der Fig. 4 weitergegangen wird, die das Mikroprogramm auf dieselbe Weise aktivieren und eine Selbstdiagnose beginnen (a7 der Fig. 4, Schritt 38 der Fig. 5). Wenn der eingegebene Selbstdiagnosebefehl ein Stoppbefehl ist, kehrt der Mikroprozessor zur normalen Operation zurück (39 der Fig. 5).
Auf diese Weise liest der Mikroprozessor auf einfache Weise durch Anordnen des Testbefehls und der zugehörigen Daten, denen der Stoppbefehl folgt, in der Quellenadresse die Befehle und Daten, führt den Test gemäß dem Testbefehl aus und schreibt die Ergebnisse zur Zielortadresse.
Nach einem Beenden des Selbstdiagnosetests kann der Test der internen Zustände des Mikroprozessors zum Vergleichen der zu dieser Zielortadresse geschriebenen Ergebnisse mit den erwarteten Werten ausgeführt werden (Schritt 30 in Fig. 5).
Eine sehr effiziente Defektanalyse kann durch Modifizieren des Selbstdiagnosebefehls und der Daten, die in der Quellenadresse angeordnet sind, auf verschiedene Weisen ausgeführt werden. Ein Modifizieren des Selbstdiagnosebefehls und der Daten kann schnell und auf einfache Weise durch Schreiben zum RAM außerhalb des Mikroprozessors erreicht werden.
Weiterhin sind die Gegenstände des Selbstdiagnosetests beim vorliegenden Ausführungsbeispiel Logikschaltungen 4a-4f, aber ebenso können andere Schaltungen auf dieselbe Weise getestet werden, wie z. B. eine Eingangsschaltung 3 oder eine Ausgangsschaltung 2, die an den internen Datenbus 15 angeschlossen sind.
Wie es oben erklärt ist, ist der Mikroprozessor der vorliegenden Erfindung mit einer externen Testmodeneinstelleinheit versehen, die beliebig eine Normalmodenoperation oder eine Testmodenoperation auswählen kann, und wenn der Testmode ausgewählt wird, kann ein Selbstdiagnosetest für die im externen Speicher gespeicherten Testelemente gemäß einem Mikroprogramm unter Verwendung der in jenem Speicher gespeicherten Testdaten ausgeführt werden. Die Testelemente oder Daten, die im externen Speicher gespeichert sind, können auf einfache Weise modifiziert werden, ohne irgendeine Notwendigkeit zum Abändern der Mikroprozessor-Hardware, und zusätzlich, weil das Mikroprogramm Mikroschritte der integrierten Halbleiterschaltungen steuern kann, und zwar durch geeignetes Auswählen von Testelementen und Daten, kann die zum Testen benötigte Zeit reduziert werden, kann die Fehlererfassung zur Zeit eines Versendens erhöht werden, und kann die Anzahl von ausgelieferten defekten Artikeln reduziert werden. Gleichzeitig hat die vorliegende Erfindung dann, wenn Defekte analysiert werden, weil die am geeignetsten Testelemente und Daten zum Erfassen dieser Defekte im vorhinein vorbereitet werden können, auch den Effekt, daß die Realisierung einer schnelleren Defektanalyse ermöglicht wird.
Es ist zu verstehen, daß, obwohl die Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung in der vorangehenden Beschreibung aufgezeigt worden sind, die Offenbarung nur illustrativ ist, und daß Änderungen bezüglich der Anordnung der Teile durchgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Mikroprozessor (20), der mit einer Selbstdiagnosetestfunktion versehen ist, die in einem normalen Mode und in einem Testmode arbeiten kann, wobei der Mikroprozessor folgendes aufweist:

eine Eingabeeinrichtung (3) zum Empfangen eines normalen Befehls von außerhalb, der den normalen Mode einer Operation befiehlt, im normalen Mode, und auch zum Empfangen von Testinformationen einschließlich eines Testbefehls und von Testdaten für einen Selbstdiagnosetest im Testmode; eine Decodiereinrichtung (6) zum Decodieren des von der Eingabeeinrichtung zugeführten normalen Befehls; einen Mikrobefehls-ROM (13) zum Zuführen eines Mikrobefehls in Antwort auf eine zugeführte Adresse; eine Inkrementiereinrichtung (7) zum Inkrementieren der zugeführten Adresse zum Mikrobefehls-ROM; wobei die Eingabeeinrichtung und die Decodiereinrichtung einen ersten Signalpfad zum Zuführen des normalen Befehls zum Mikrobefehls- ROM bilden; und eine externe Testmoden-Einstelleinrichtung (16) zum Einstellen des normalen Modes und des Testmodes gemäß einem externen Signal, dadurch gekennzeichnet, daß

die externe Testmoden-Einstelleinrichtung (16) versehen ist mit einem zweiten Signalpfad zum Übertragen der Testinformationen von der Eingabeeinrichtung zum Mikrobefehls-ROM (13), die externe Testmoden- Einstelleinrichtung eine der Ausgaben des zweiten Pfades und der Inkrementiereinrichtung (7) als eine Ausgabe der externen Testmoden- Einstelleinrichtung (16) in Abhängigkeit von sowohl dem Mode der Operation des Mikroprozessors als auch einem Steuersignal (S30) eines vom Mikrobefehls-ROM (13) ausgegebenen Mikrobefehls auswählt,

eine erste Selektoreinrichtung zum selektiven Verbinden mit den Mikrobefehls-ROM (13) eine der Ausgabe der Decodiereinrichtung, der Ausgabe der externen Testmoden-Einstelleinrichtung (16) und einer Adresse, die einen nächsten Mikroschritt bezeichnet, der im Mikrobefehl beschrieben ist, der vom Mikrobefehls-ROM (13) ausgegeben wird, gemäß einem Selektor- Steuersignal (S16), das im Mikrobefehl (S19) enthalten ist,

einen externen Speicher, der Testinformationen speichert, und

wobei dann, wenn das externe Signal den normalen Mode anzeigt, die externe Testmoden-Einstelleinrichtung (16) die Ausgabe der Inkrementiereinrichtung (7) auswählt, und dann, wenn das externe Signal den Testmode anzeigt, die externe Testmoden-Einstelleinrichtung die Ausgabe des zweiten Signalpfads oder die Ausgabe der Inkrementiereinrichtung (7) gemäß dem Steuersignal (S30) auswählt und das Selektor-Steuersignal (S16) die erste Selektoreinrichtung steuert, um zuzulassen, daß die Ausgabe der externen Testmoden-Einstelleinrichtung (16) eine Verbindung zum Mikrobefehls-ROM (13) herstellt.

2. Mikroprozessor nach Anspruch 1, wobei die externe Testmoden- Einstelleinrichtung (16) eine Modenauswahlsignal-Erzeugungseinrichtung, eine zweite Selektoreinrichtung und eine Selektor-Steuereinrichtung (17) aufweist; und wobei

die Modenauswahlsignal-Erzeugungseinrichtung ein Modenauswahlsignal in Antwort auf das externe Signal erzeugt, das einen ersten Zustand annimmt, wenn der Mikroprozessor (20) im Testmode arbeitet, und einen zweiten Zustand annimmt, wenn der Mikroprozessor (20) im normalen Mode arbeitet,

die zweite Selektoreinrichtung sowohl die inkrementierte Adresse als auch die Testinformationen empfängt und eines der Eingangssignale als die Ausgabe der externen Testmoden-Einstelleinrichtung (16) gemäß einem Auswahlsignal auswählt, und

die Selektor-Steuereinrichtung (17) das Modenauswahlsignal und das Steuersignal (S30) empfängt und ein Auswahlsignal bereitstellt, um die zweite Selektoreinrichtung so zu steuern, daß dann, wenn der Mikroprozessor (20) im normalen Mode betrieben wird, die zweite Selektoreinrichtung die inkrementierte Adresse auswählt, und dann, wenn der Mikroprozessor im Testmode betrieben wird, die zweite Selektoreinrichtung entweder die Testinformationen oder die inkrementierte Adresse gemäß dem Steuersignal (S30) auswählt.

3. Mikroprozessor nach Anspruch 1, wobei die Testinformationen weiterhin einen Stoppcode enthalten, wobei die Testinformationen und ein Stoppbefehl, der veranlaßt, daß der Mikroprozessor zum normalen Mode zurückkehrt, in Quellenadressen des externen Speichers gespeichert sind, und wobei ein Testergebnis in eine Zielortadresse des externen Speichers geschrieben wird.

4. Mikroprozessor nach Anspruch 2, wobei der Mikrobefehl das Steuersignal (S30) und das Selektor-Steuersignal (S16) enthält.