JP2007524947A - 集積回路のipコアのテスト手段のリモート制御を行うことができる通信手段を備える集積回路チップ - Google Patents
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Abstract
本発明は、system on chip、すなわちSoCの一部を形成する機能コアまたはIPコアのテストに関する。本発明は、テスト手段および通信手段を使用して少なくとも1つの機能コアまたはIPコアをテストすることによって実施される。テスト手段は、コアが組み込まれたラッパーを備え、このラッパーは、好ましくはIEEE P1500標準アーキテクチャを実装するが、他の標準アーキテクチャを実装することもできる。テスト手段は、広範に適用されるTCP/IP管理プロトコルである、簡易ネットワーク管理プロトコル、すなわちSNMPに拡張することができる。通信手段は、通信ネットワークに接続されているテストバスを備える。プロキシエージェントは、中でも特にSNMPプロトコルを実装する。
【選択図】 図6
【選択図】 図6
Description
本発明は、ルータ、スイッチ、パーソナルコンピュータなど、ネットワークベースの電子システムの深く掘り下げたテストおよび管理を目的としたネットワーク管理プロトコルの実装に関する。本発明は、より詳細には、集積回路の機能コアまたはIPコアのテストを目的とした、単一の集積回路チップのレベルのネットワーク管理機能(監視、制御、テスト・・・)の実装に関する。本発明では、SoC(system on a single chip)内において好ましく実装される。
Design−For−Test(DFT)技術は、電子部品の設計段階でのテスト容易性の特徴を組み込むことにある。現在、集積回路およびシステムの製品テストを行うのに、DFT技術は必須となっている。広く使用されているDFT技術の中に、P1500と呼ばれるIEEE標準がある[1−5]。[番号]の表記は、本出願の説明の最後にある出版物のリストを指す。P1500は、より多くの論理および入力/出力を追加することによって、System−on−Chips(SoC)のテスト容易性(制御性および可観測性)を向上させる。ネットワーキング装置を構成するSoCは、数億のトランジスタを組み込んでいる。単一のチップ内のこうした膨大な数のトランジスタによって、信号処理、ネットワーキング、電気通信、計算、記憶などの複雑な機能の実施が可能になる。SoCの設計は、主に、プロセッサRISC、DSP、RAM、ROMなどのIP(Intellectual Properties)の使用および再利用に基づいている[2]。こうしたチップのテストは、半導体業界にとって主要な問題の1つである。IPコア入力/出力はSoC内に深く組み込まれているので、現在の集積回路の集積密度が増すと、テストの目的でこうしたIPにアクセスするのが難しくなる。[4]。DFT技術は、管理対象TCP/IPネットワークに属する電子システム(ルータ、スイッチなど)の保守性および管理を容易にするために考えられたが、現時点で、既存の通信ネットワークを利用してSOCのテスト機能を向上させる旨の既知の技術提案はない。
これを達成するために、本発明では、単一の集積回路チップは、
・少なくとも1つの機能コアまたはIPコアと、
・機能コアまたはIPコアをテストするテスト手段と、
・テスト手段を外部通信ネットワークに接続する通信手段と
を備える。
・少なくとも1つの機能コアまたはIPコアと、
・機能コアまたはIPコアをテストするテスト手段と、
・テスト手段を外部通信ネットワークに接続する通信手段と
を備える。
本発明の一態様によれば、単一の集積回路チップは、
・2つ以上の機能コアまたはIPコアと、
・機能コアまたはIPコアごとに、前記機能コアまたはIPコアをテストするテスト手段と、
・各機能コアまたはIPコアのテスト手段を外部通信ネットワークに接続し、外部通信ネットワークから各機能コアまたはIPコアの各テスト手段への少なくとも個々のアクセスを有効にする通信手段と
を備える。
・2つ以上の機能コアまたはIPコアと、
・機能コアまたはIPコアごとに、前記機能コアまたはIPコアをテストするテスト手段と、
・各機能コアまたはIPコアのテスト手段を外部通信ネットワークに接続し、外部通信ネットワークから各機能コアまたはIPコアの各テスト手段への少なくとも個々のアクセスを有効にする通信手段と
を備える。
本発明の別の態様において、各機能コアまたはIPコアのテスト手段は、機能コアまたはIPコアが組み込まれているラッパーを備え、各機能コアまたはIPコアのテスト手段のラッパーは、IEEE P1500標準のアーキテクチャを実装するのが好ましいが、他のタイプのものでもよい。本発明のその好ましいが限定的ではない実施形態のうちの1つにおいて、テスト手段は、必要な論理を拡張することによってP1500 DFT技術から恩恵を得て、広く導入されているTCP/IP管理プロトコルであるSNMP(簡易ネットワーク管理プロトコル)で使用できるようにする。さらに、SNMPに準拠して拡張され、作られたP1500などの伝統的なDFT技術は、IPコアの内部構造へのアクセスを容易にする。これは、高レベルのSNMP管理を介して達成される。つまり、SNMP要求から始めて、本発明によって提案された混成のP1500/SNMP DFTアーキテクチャは、IEEE P1500ラッパー境界走査操作を実行し、それによってテストおよび監視のサポートが可能になる。
本発明の一態様によれば、集積回路チップの通信手段は、テスト手段に接続されたテストバス、およびテストバスおよび通信ネットワークに接続されたプロキシエージェントを備える。好ましいが限定的ではない実施形態において、プロキシエージェントは、SMNPプロトコルを実装する。
本発明の別の態様によれば、集積回路チップの通信手段は、少なくとも1つのTCP/IPネットワークインターフェイス回路を備える。
複雑なSoCが与えられると、本発明は、SoC環境に組み込まれているIPコアへのアクセス可能性およびテスト容易性を強化する。本発明は、もともとTCP/IPローカルエリアネットワークの管理を強化するために提案されたSNMPを利用する。SNMPは、すべてのIPコア、および結果的には複雑な電子システムを構成するすべてのSoCのよりよいテスト容易性を得るために、SoC内で考えられる。このために、本発明の一態様によれば、P1500は、IPコアの内部構造へのアクセスを容易にするために、SNMPに準拠して拡張され、作られている。本発明によれば、SNMPは、SoC内に実装されるため、ネットワーク管理の伝統的なフレームワークを超えて考えられる。
ネットワーク管理システム(SNMP)は、少なくとも2つの主要要素、マネージャおよびエージェントを含む[7−9][11]。マネージャ(ネットワーク管理システム:NMS)は、ネットワーク管理者がネットワーク管理機能を実行するコンソールである。エージェントは、管理対象オブジェクトを含む、管理されている実際の装置にインターフェイス接続するエンティティである。これらの管理対象オブジェクトは、当の装置の現在の操作に直接関係するハードウェア、構成パラメータ、性能統計などとすることができる。これらのオブジェクトは、管理情報ベースまたはMIBと呼ばれる仮想情報データベースとして知られているものの中に配列される。SNMPは、マネージャおよびエージェントが、オブジェクト識別子(OID)と呼ばれる階層識別子を介してこれらのオブジェクトにアクセスする目的で通信できるようにする。
テスト戦略の基幹としてSNMPを使用することの主な動機および利点は、(i)様々な電子機器の動作の管理、および監視、(ii)各構成部品の深く掘り下げた状態情報の収集、(iii)ネットワーク障害の検出、とまとめられる。このリストは、限定的、制限的なものとみなされないものとする。
さらに、次の理由、すなわち(i)Socを構成するもののうちIPコアを分離するのを助け、(ii)内部論理へのアクセスの標準機構を提供し、(iii)複数のベンダーから提供されるIPコアの混合および相互接続を容易にするという理由のために、P1500が考慮される[4]。
DFTとネットワーク管理との組み合わせを可能にするために、本発明の別の態様に従って混成のP1500/SMNPアーキテクチャが提案され、通信手段のプロキシエージェントは、SMNPプロトコルとP1500プロトコルとの間の情報を変換するSNMPプロセッサを備える。
提案されたテスト/管理手法は、以下の理由のために、テストの経済にも重要な影響を与える。
製造テスト費用を低減する。一般に、最初のSoCが製造ラインを離れるとき、チップに実装されたDFT論理からの恩恵を得ることによって、広範なテストが実行される。しかし、通常、分析を実行するのにしばしば必要となる数百万ドルのテストシステムは、生産テストフロアで常に非常に混んでいる。実際に、テスト時間は間違いなくテスト費用の一構成要素であり、こうした費用の別の部分としては、テストに関与する自動検査装置(ATE)の種類がある。SoC製造テストに使用されるATEは、非常に複雑で、非常に費用がかかる[10]。既存のTCP/IPネットワークを介してリモートのSoCに対してテストパターンを実行することによって、費用効率が高いATEの使用が可能になる。
したがって、本発明では、集積回路チップに組み込まれている少なくとも1つの機能コアまたはIPコアをテストするシステムは、
・本発明による集積回路チップと、
・集積回路チップの通信手段に接続されている通信ネットワークと、
・通信ネットワークに接続されており、通信ネットワークおよび集積回路チップの通信手段を介して集積回路チップのテスト手段と通信することができるネットワーク管理局と
を備える。
・本発明による集積回路チップと、
・集積回路チップの通信手段に接続されている通信ネットワークと、
・通信ネットワークに接続されており、通信ネットワークおよび集積回路チップの通信手段を介して集積回路チップのテスト手段と通信することができるネットワーク管理局と
を備える。
本発明の一態様によれば、集積回路チップの機能コアまたはIPコアの自動テストを実行するネットワーク管理局として働くのがATEである。
本発明の別の態様によれば、集積回路チップの通信手段は、通信ネットワークを介したテスト手段のリモート制御を可能にする。本発明のこの態様は、有利には、テストの従来の技術の遠隔使用を可能にする。最近のSoCベースのシステムでは、ATEとテスト対象の装置との間に転送されるテストデータの量が非常に多くなりつつある。制限されたメモリリソース、狭いチャネル帯域幅、および低速の結果、高価な最先端のATEでさえ、SoCテストを制限している。ATEの制限を克服するための1つの既知の手法は、パターンを生成し、結果を迅速に分析するために、組み込み自己テスト(BIST[12])を使用することである。テスト対象のIPコアがBISTを有している場合、提案されたテスト/管理手法は、SNMP set−requestを介してリモートで自己テストを起動させることができ、自己テストが終了するとすぐ、ATEがBIST署名を取り出すためのSNMP get−requestを生成するように、トラップと呼ばれる非請求メッセージを自律的に受信する。
本発明の別の利点は、障害診断の向上であり、基本的なSNMP要求(set−requestやget−requestなど)を使用してIPコアの内部状態を収集し、SoC内の障害診断を向上させるのを助ける。実際に、こうした手法のテスターのオペレーティングシステムに関連付けられている診断ソフトウェアは、SNMP要求を介して組み込みコアと対話する。このソフトウェアは、組み込まれたテストの実行および診断の要求を実行し、実行状況結果または詳細な診断情報を回収する。
本発明によって、よりよい保守性も可能になる。IPコアの動作の管理および監視は、管理ネットワーク領域内の重要な資産を利用することによって可能である。したがって、全体的なシステムの保守性が向上する。というのは、より大きいデジタルシステム内では、数多くのハードウェアレジスタを見つけることが多いからである。一般に、こうした種類のレジスタは、システム内のハードウェア機能を制御し、監視する。各IPコアの機能ブロック(FB)からレジスタを分離し、この手法で提案された拡張されたP1500論理とレジスタとを相互接続することがよく行われている。これらのレジスタは、FBに接続されたままである。この機能により、その拡張されたP1500論理を介してSoCの各IPコアを管理し、監視することができる。
現在、いくつかの研究が、ネットワークプロトコルおよびアプリケーションを使用したハードウェアベースの解決策に取り組んでいる。セントルイスのワシントン大学にあるApplied Research Lab(ARL)では、ネットワーキング、切り替え、経路指定、およびアクティブネットワーキングの分野の研究のための1組のハードウェア構成部品が開発されている。しかし、再構成可能なハードウェア内のインターネットパケットを処理する層状のプロトコルラッパーのハードウェア構成部品が提案されている[13]。したがって、このラッパーライブラリを使用するいくつかのネットワークアプリケーションが開発されている[13]。例えば、インターネットルータまたはファイアウォールは、ラッパーライブラリを使用して、パケットを経路指定し、フィルタリングする重要なアプリケーションである[14、15]。単一のチップを使用して、インターネットSPAMをフィルタリングし、いくつかのタイプのネットワーク侵入から保護している。
上記の研究は、アプリケーション層のSNMPハードウェアベースの解決策に取り組んでいない。こうした特徴は、チップレベルで検討される必要があるため、このことは重要である。SNMPは、実際にTCP/IPスイートを使用する(実際にはUDPが使用されている)アプリケーション層プロトコルとみなされる。好ましいが限定的な実施形態では、本発明は、論文[13]において開発されたラッパーライブラリに関して開発されたSNMPエージェントを実装する。SNMPエージェントは、SoC全体の外部テストを助けるために、SoC内で開発される。
さらに、Request For Comment(RFC)文書で公表されたより多くのSNMPバージョンがある。第1のバージョン(SNMPv1)は、管理機能の簡単さによって特徴付けられる[9]。SNMPv2(RFCの1901から1908)[18]は、SNMPv1の強化版である。SNMPv3フレームワーク(RFCの3411から3418)[19]は、SNMPv1フレームワークおよびSNMPv2フレームワークから導出され、それらに基づいている。インターネット標準管理フレームワークのすべてのバ―ジョン(SNMPv1、SNMPv2、およびSNMPv3)は、同じ基本的な構造および構成部品を共有している。すべてのバージョンに関係する共存の問題は、RFC 3584[28]で入手可能である。SNMPv3は、新しいメッセージ形式、セキュリティ能力、およびSNMPパラメータのリモート構成を備えた拡張可能なSNMPv2フレームワークである。
さらに、多くのDFT戦略の根元は、境界走査技術にある。IEEE1149.1[20]標準に成文化されているその技術は、チップの入力および出力を調べ、プリント基板(PCB)の相互接続の保全性をテストする。SoCのDFT技術は、チップ回路により深く照準をあて、現在、組み込みコアテストの標準のIEEE P1500[1−5]ワーキンググループの焦点となっている。IEEE P1500は、コアベースのSoCテストの次の2つの重要な側面、すなわち(1)コアテスト言語の標準化によるコアプロバイダからコアユーザへのコアテストの知識の転送、および(2)コア内部およびコア外部のテストをサポートするコアラッパーの標準化による組み込みコアへのテストアクセスを標準化している。
ネットワーク管理システム(SNMP)は、エージェントと呼ばれる処理エンティティをそれぞれ組み込むいくつかのノードを含む[7−9](図1)。エージェントは、エージェントと管理局との間での管理情報の伝達のために使用される、管理手段、少なくとも1つの管理局、および管理プロトコルにアクセスすることができる。プロトコルの操作は、認証および認可のポリシーを定義する管理フレームワーク下で実行される。ネットワーク管理局は、ネットワーク要素を監視し、制御する管理アプリケーションを実行する。ネットワーク要素は、それらの管理情報へのアクセスを介して監視され、制御される。
関連の管理情報、イベント、および関連の実装コンプライアンス要件の定義は、管理情報ベース仕様書またはMIB仕様書と呼ばれる文書で、「管理情報は、可視情報ストアにある管理対象オブジェクトの集まりとしてみなされる(MIB)[7]」と指定されている。関連のオブジェクトの集まりは、MIBモジュールで定義される。これらのモジュールは、OSI(オープンシステム相互接続)の抽象構文記法1(ASN.1)[22]の一部分を使用して書かれる。実際に、MIBは、ネットワーク接続されたシステムをリモートで監視し、構成し、制御できるように、管理情報の定義を含む仕様書である[7、9]。その一部を定義するためのものが管理情報の構造(SMI)である[23]。SMIは、次の3つの部分、すなわちモジュール定義、オブジェクト定義、およびトラップ定義に分けられる。MIBで定義された任意のオブジェクト型の各オブジェクトインスタンスは、SNMP操作で、x、yの形のオブジェクト識別子(OID)[23]と呼ばれる階層識別子によって定義される。ここでは、xはMIBで定義された非集合オブジェクト型(non−aggregate object type)の名前、yは指定されたオブジェクト型に固有の方法で所望のインスタンスを識別するオブジェクト識別子の断片である。マネージャは、UDPプロトコルを使用して、1組のSNMPメッセージをエージェント(SNMPv1[9])または他のマネージャ(SNMPv2[24])と交換する。実際に、マネージャがそのエージェントを監視し、構成するには、いくつかの操作が行われなければならない。get−request、get−next−request、およびget−bulk−request(SNMPv2)は監視のために、set−requestメッセージはエージェントの構成のために使用される。マネージャは、所与のget−requestメッセージを送信することによって開始し、エージェントは、get−responseメッセージをマネージャに返信することによって、その所与のメッセージに応答する。管理システムの効率を向上させるために、エージェントは、トラップと呼ばれる非請求メッセージを生成することができる。これは、エージェントがそのネットワーク要素における予め設定されているパラメータの出現を観察するときに行われる。
提案された解決策ではSNMPv1が考慮されたが、一般性が失われるのではない。実際に、SNMPv1は、テスト管理の解決策のすべての要件を十分に満たす。SNMPを介した管理(図2)は、テスト情報を取り出し、適用することによって達成される。こうした情報は、電子部品(SoC)に関連している。例えば、SNMP要求を使用して(図2)、SoC、およびマネージャ(NMSまたはこの場合はATE)を始めとするそのすべての組み込みコアを観察し、監視し、テストする。このように、標準のSNMPベースの管理ソフトウェアを使用して、テスト応答、地図製作情報(cartography information)、または他のテスト情報が取り出される。
SoCのテストは、半導体業界にとって主要な問題の1つである。IPコア入力/出力はSoC内に深く組み込まれているので、現在の集積回路の集積密度が増すと、テストの目的でこうしたIPにアクセスするのが難しくなる。
一般に、SoCテストの問題では、次の新しい課題を必要とする[4]
・設計者からユーザへのIPコアテスト情報の効率的な転送
・IPコア入力/出力に到達し、それらをATEまたはSoC自己テスト論理に接続することができるように、内部IPコアトインフラストラクチャへのアクセスの向上
・テスト統合化を最適化し、必要な費用の全体に渡って最適な性能を確保すること
・情報ベース(MIB)へのリモートアクセスに関する、システムレベルからIPコアレベルへの標準管理の確立
・Hewlett−Packard社のHPOPEN−VIEW(c)など、使用可能なネットワーク管理ソフトウェアツールからの恩恵の獲得
・監視および制御のための機能パラダイムは、ネットワーク操作および管理の、追加の、場合によっては予期しない側面に対応するように十分拡張可能である。
・設計者からユーザへのIPコアテスト情報の効率的な転送
・IPコア入力/出力に到達し、それらをATEまたはSoC自己テスト論理に接続することができるように、内部IPコアトインフラストラクチャへのアクセスの向上
・テスト統合化を最適化し、必要な費用の全体に渡って最適な性能を確保すること
・情報ベース(MIB)へのリモートアクセスに関する、システムレベルからIPコアレベルへの標準管理の確立
・Hewlett−Packard社のHPOPEN−VIEW(c)など、使用可能なネットワーク管理ソフトウェアツールからの恩恵の獲得
・監視および制御のための機能パラダイムは、ネットワーク操作および管理の、追加の、場合によっては予期しない側面に対応するように十分拡張可能である。
SNMPによって要求されるメッセージ(get−request、get−next−requestなど)の数が少ないことはわかっているので、チップのレベルでもシステムのレベルでも、期待されるのはわずかのリソースだけである。
さらに、次の理由のために、P1500が考えられる[4]。
・SoCを構成するもののうちIPコアを分離するのを助ける。
・内部論理へのアクセスの標準の機構を提供する
・複数のベンダーから提供されるIPコアの混合および相互接続を容易にする。
・SoCを構成するもののうちIPコアを分離するのを助ける。
・内部論理へのアクセスの標準の機構を提供する
・複数のベンダーから提供されるIPコアの混合および相互接続を容易にする。
DFTとネットワーク管理との組み合わせを可能にするために、混成P1500/SNMPアーキテクチャが提案される。本発明は、IPコアおよびSoCの両方のレベルでの解決策を提案する。提案されたテスト管理手法は、上述したように、製造テスト費用の低減を可能にする。SoC製造テストに使用される現在の自動検査装置(ATE)は、非常に複雑で、非常に費用がかかる[10]。既存のTCP/IPネットワークを介してリモートSoCに対してテストパターンを実行することによって、費用効率が高いATEの使用を可能にする。したがって、従来のTCP/IPネットワーキング技術(図2)を介してATEからリモートの電子装置にデータを運び出すことができる。
また、本発明は、基本的なSNMP要求(set−requestやget−requestなど)を使用してIPコアの内部状態を収集することによって障害診断を向上させ、SoC内の障害診断を向上させるのを助ける。
IPコアは、SoCの一部としてコアインテグレータによってテストされる。これは、IPコアプロバイダによって提供されたテストベクトルを使用することによって達成される。実際に、通常、SoCのインテグレータは、使用されたIPコアに関する情報をあまり有していない。IPコアは、ブラックボックスと考えられる。今日、テストポイントの挿入、走査、BIST挿入など、これまで以上にテスト容易性の問題を念頭に置いてIPコアを設計しなければならない[4]。テスト以外に、IPコアの出所および技術の多様性(混合した技術設計)によって、別の問題がもたらされる。IPコアは、使用された通信プロトコル、使用されたバスインターフェイス、周波数など、いくつかの観点から異種のものである。こうした異種のパラメータは、IPコア間の接続および通信の問題を必然的に伴う。したがって、IPコアのユーザによって、柔軟性および互換性がかなり必要とされる。
コアのP1500ラッパー[2−5]やコアテスト言語(CTL)などのSoCテスト機構標準を現在開発中である[1]。IEEE P1500標準は、システムチップ相互接続および論理(IPコア)のテスト容易性の機能を向上させ、組み込まれた環境からコアを分離することができる。図3は、P1500の拡張可能なアーキテクチャの概要を示している。テストの必要性のため、各IPコアを、P1500ラッパーでカプセル化する必要がある。ラッパーの役割は、外部入力の制御を可能にし、周辺の走査パスによってIPコアの外部出力を観察することである。さらに、ラッパーは、IPコアの内部走査パスの制御を可能にする。また、ラッパーは、機能モード、周辺シフトモード、内部シフトモードなど、IPコアの動作モードを定義することもできる。そのため、そのテスト情報は、テストバスまたはテストアクセス機構(TAM)を介してSoC内に配布される。
図3は、P1500の拡張可能なアーキテクチャの概要を示している。テストの必要性のため、各IPコアを、P1500ラッパーでカプセル化する必要がある。ラッパーの役割は、外部入力の制御を可能にし、周辺の走査パスによってIPコアの外部出力を観察することである。また、ラッパーは、機能モード、周辺シフトモード、内部シフトモードなど、IPコアの動作モードを定義することもできる。そのため、そのテスト情報は、テストバスまたはテストアクセス機構(TAM)を介してSoC内に配布される。
本発明のこれ以上の特徴、態様、および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面との関連で、よりよく理解されよう。
上述したように、好ましい実施形態において、本発明は、P1500標準とSNMP標準との組み合わせであるDFT技術を提案する。実際に、SoC以外でも、この手法は、SNMPに完全に準拠している。
本発明によれば、P1500アーキテクチャは、SNMPの挙動を追加することによって拡張されている。こうした拡張が与えられると、SoCは、SNMP要求を理解することができるようになる。SNMPは、ネットワーク管理局(ATE)とネットワーク要素内のエージェント(SoC)との間で管理情報を通信するために使用される。SNMP要求(get−requestやset−request)は、IPコア識別子、SoC識別子、テストベクトル、テスト技術など、SoCの管理対象オブジェクトの値を取り出したり、変更したりする。
図4は、シーケンス図を示している。シーケンス図は、UML表記によって表されている[25]。set−requestメッセージ(図4.a:set−request OID TV)は、識別子(OID)およびテストベクトルを指定することによって、IPコアに対してテストベクトルを適用する。この場合、OIDは、適用されたテストのタイプを区別する。すべてのSNMPバージョンにおいて、アレイVarBindListの各変数バインディング(variable−binding)の内容は、応答にコピーされる。エラー状況およびエラーインデックスのフィールドは、成功を示すためにゼロに設定されるか、エラーに関する適切な値に設定される。我々の手法では、これは類似しているが、get−responseメッセージは、テストベクトルのプレースホルダ値をテスト結果と置き換える。この選択の動機は、SNMP要求数を最低限に抑えることである。つまり、テストベクトルを適用するにはset−request、テスト結果を取り出すにはget−requestという牽引メッセージの代わりに、テストベクトルを適用し、テスト結果を取り出すのに、set−requestメッセージが1つ必要である。しかし、get−requestメッセージ(図4.b:get−request OID)は、例えば、テスト情報のインスタンスの識別を指定することによって、IPコアまたはSoCのテスト情報を取り出す。処理に際してエラーが起こらなかったとき、get−responseメッセージは、プレースホルダ値をテスト情報の実際の値と置き換える。したがって、こうした機能を使用すれば、SMNPプロトコルは、IPコアの内部構造に到達する。
図5に示すように、SNMPプロトコルは、マネージャとエージェントとの間の関係を標準化する。マネージャは、多くのエージェントの指定された機能を監督する責任を負う。プロトコルエンティティ中の通信は、メッセージの交換によって達成され、そのそれぞれは、ASN.1の基本符号化規則(BER)[22、26]を使用して単一のUDPデータグラム内で完全に、単独で表されている。メッセージは、バージョン識別子、SNMPコミュニティ名、およびプロトコルデータユニット(PDU)から成る。したがって、SNMPアーキテクチャは、2つの部分、すなわちこの場合はATEを表すクライアント側、およびSoCを表すサーバ側に分けられる。SoC側では、層状プロトコルラッパー(UDPおよびIPラッパー)[13]が使用されるため、SNMPアプリケーション層のみが考えられる。
本発明の好ましい実施形態において、テスト/管理の解決策のすべての要件を完全に満たすため、SNMPv1プロトコル(メッセージ形式)が検討される。また、SNMPv1は、簡単であり、シリコン面積のオーバーヘッド、およびチップ上で機能する時間のためのリソースを大量には必要としない。しかし、本発明によれば、他のプロトコルを使用することもできる。
アーキテクチャレベルでは、SoCは、電子装置/システムに組み込まれた分散システムと考えられる。本発明によれば、集積回路チップまたはSoCは、複数の機能コアまたはIPコアを備える。これらのIPコアのそれぞれは、拡張されたP1500ラッパーを使用することによってラップされる。後者は、SoCの通信手段の一部であるプロキシエージェント(PA)によって管理されているSNMPエージェントを表す(図6)。通常、IPコアは、バスまたは複雑な通信ネットワークによって相互接続される。本発明は、PA構成部品(図6)を介してネットワーク管理局から始まる提案されたインフラストラクチャの管理を可能にする。そのアーキテクチャが以下で詳述されるPAは、ハードウェアベースのSNMPエージェントである(図6)。これは、全体としてハードウェアに実装される。この構成部品は、テスト対象の組み込みコアを監視し、制御する。
PAは、SNMPプロトコルとP1500プロトコルとの間の情報を変換するために使用される。つまり、PAは、管理局がすべてのSoCおよびIPコアのインフラストラクチャの安定した管理フレームワークを適用することができるプロトコル変換機能を提供する。したがって、PAは、管理局(またはATE)からのSNMP要求を取得するIPコアと考えることができる。こうした要求は、拡張されたP1500標準に準拠する命令に変換される。
同様の方法で、IPコアの回答は、SNMPプロトコル表現(get−responseまたはTrap)に変換される。最後に、テスト結果は、SNMP要求としてATEに送信される。PAのMIB(管理情報ベース)は、SoCに関連するすべてのテスト情報を含む。各IPコアは、SNMPエージェントの挙動を表すMIBを組み込む。
図7は、本発明による管理情報ベースMIBの構造を示す。IPコアまたはSoCの場合、MIBは、P1500ラッパーに関連するテスト技術の機能、およびテストプロセスに関係する情報(テストベクトル、テスト結果など)を記載している。
MIBは、2つの部分、すなわちSoCレベルの情報、およびIPコアのレベルの情報に分けられる。MIBの第1の部分は、SoC識別子、基本構成部品の構成など、SoC専用である。
MIBの第2の部分は、IPコア専用である。例えば、「ipCoresWrappedPl500Table」と呼ばれる表は、P1500テストアーキテクチャに関する情報に関係する。この表のインデックスは、「ipCoreIndex」と呼ばれる。これは、SoC環境におけるIPコアの論理アドレスを表す。IPコアがIEEE1149.1ラッパーを使用してラップされる場合、IEEE1149.1などの他のテスト技術は、MIB内で指定することができる。以下の表Iは、提案されたテストアーキテクチャによって処理される主なMIB変数を提供する。
SoCレベルで、プロキシエージェントは、SNMP要求をP1500命令に変換する。例えば、SNMP要求「GetRequest X.1.1.1.0」は、フラット化されたOID(flattened OID)が「1」に等しいWS_GETREQUEST P1500命令に変換される。フラット化されたOIDは、階層型OID「X.1.1.1.0」に関係する。SoC内では、階層型OIDの代わりに、フラット化されたOIDが考えられる。この選択の動機は、IPコアごとに階層型OIDの処理論理を最低限に抑える必要があることである。テストアーキテクチャがどのように働くかをよりよく説明するために、テスト対象のSoCが与えられている場合、第5のIPコアに機能テストが必要であると仮定する。そのために、以下のテストベクトル「1100110」が考えられる。SNMPを使用すると、要求「SetRequest X.2.2.1.4.5「1100110」b」が送信される。しかし、この要求は、SoC内で、フラット化されたOIDが「15」に等しいWS_SETREQUESTと呼ばれるP1500命令に変換される。また、階層型OIDの最後の数(IPCoreIndex)は、検討されているIPコアの論理アドレス(番号「5」)を表す。
提案されたアーキテクチャの設計の再利用を確実にするために、プロキシエージェントは、2つのモード、すなわちブリッジモードおよびリモートモード(図8参照)で動作する。SoCレベルでは、プロキシエージェントは、SoCの外部のTCP/IPネットワーク、およびSoCの内部の専用のNetwork−on−Chips(NoC)の異なる2つのネットワーク間で動作するため、ルータモードで動作する。IPコアのレベルでは、エージェントは、同じネットワーク内で動作するため、ブリッジモードで動作する。
図9は、各IPコアの周囲に配置された、拡張されたP1500ラッパーのアーキテクチャを示す。この拡張は、図7に示されているMIBの大部分、特に、各IPコアに専用のMIBの一部分を実装する。拡張されたP1500ラッパーのアーキテクチャは、以下のブロックを含む。
IDIP:IPコア識別子(製造業者識別子、バージョンなど)を格納する32ビットレジスタ
TECTEST:使用されたテスト技術(走査、BISTなど)を識別する4ビットレジスタ
WBY、WBR、WSI、WSO、BIST、WIP:P1500標準[5]によってすでに定義されている基本ブロック。詳細については[2〜5]を参照されたい。
拡張されたWIR(Wrapper Instruction Register):この論理は、SNMP命令をサポートするように、従来のP1500命令レジスタを拡張する。実際に、拡張されたアーキテクチャのために、新しい命令が必要である。以下の表は、これらの新しい命令をまとめている。
OID(オブジェクト識別子)レジスタ:このレジスタは、プロキシエージェントからフラット化されたオブジェクト識別子を取得する。これは、追加されたP1500命令のセマンティクスを完成する。実際に、OID情報は、IPコアレベル(拡張されたP1500ラッパー)で追加のP1500命令を連結する。これによって、適切な動作モードを開始することができる。
ITC99ベンチマーク(b01からb22)[27]として知られている22個の設計ベンチマークを使用して、いくつかの実験が行われた。考えられる設計フローは、Synopsys(登録商標)ツールに基づく。取得された結果は、図10、11、および表IVにまとめられている。
図10は、ベンチマークITC99に適合される簡単なP1500ラッパー、および拡張されたP1500ラッパーの合成結果を示す。図10は、簡単なラッパーによって必要とされる面積と、拡張されたラッパーによって必要とされるシリコン面積との間を比較している。取得された結果は、表IVに詳述している。面積およびタイミング値は、それぞれ「ゲート」アカウントおよび「ns」で示されていることに留意されたい。
最初の3行は、ITC99ベンチマークごとの入力ピンおよび出力ピンの数を表している。4行目は、拡張されたラッパーの面積オーバーヘッドを示している。5行目は、IPコア(ITC99ベンチマーク)の総面積に対して拡張されたラッパーによって占められている面積の割合を示している。6行目および7行目は、拡張されたラッパーを通過するデータの遅延に関する情報をドック周期で示している。最後の行は、合成された各ラッパーの最大周波数を示している。要約すれば、考えられるIPコアの場合、SNMPインターフェイスは、2、3の追加の論理を必要とする。というのは、簡単なラッパーによって占められる面積オーバーヘッドと、拡張されたラッパーによって占められる面積オーバーヘッドとの間の差は、わずか119ゲートにすぎないからである。示された結果は、0.18μCMOS技術ライブラリを考慮している。このライブラリは、いくつかの例の産業用集積回路に使用されている。
提案されたアーキテクチャは、費用効率が高い。さらに、(1)従来のP1500ラッパーに100%準拠している、(2)新しいオブジェクトおよび新しいOIDが追加されたときにMIBの拡張性を保証する、(3)内部プロトコルが影響を受けないといういくつかの利点がある。
図12は、プロキシエージェントのハードウェアベースのネットワーキングアーキテクチャを示している。[13]で提案されたプロトコルラッパーが図12に示されている。これらのラッパーは、次のプロトコル、物理、データリンク、IP、およびUDPに従って層状化される。しかし、提案されたアーキテクチャを使用して、新しいネットワークアプリケーションインターフェイスは、UDPラッパーインターフェイスに適合される。
プロキシエージェントは、TAMを介してIPコアと通信する。実際に、提案されたプロキシエージェントは、3つの構成部品、SNMPラッパー、SNMPプロセッサ、および制御ブロックから成る。
SNMPラッパー(図13)は、2つの構成部品、InputDeviceおよびOutputDeviceから成る。InputDeviceは、UDPラッパーから要求メッセージを受信する[10]。InputDeviceは、まず、レジスタファイル(RF、1つのSNMPメッセージをサポートする)内に要求メッセージを集める。収集されたらすぐに、ASN.1[22]のBER[26]を使用することによって、入ってくるトランスポートメッセージが非直列化(復号)される。次に、InputDeviceは、ASN.1オブジェクトを構築する。次いで、SNMPメッセージのバージョン番号を確認する。一致しない場合、メッセージを破棄し、それ以上の動作を行わない。SNMPv1メッセージで検出されたコミュニティ名が保存される(将来のセキュリティ機構に入力される)。InputDeviceは、次いで、構築されたASN.1オブジェクトに対して簡単な構文解析を行う。最後に、SNMPv1 PDUオブジェクト(request−idの値が保存されている)に対応するASN.1オブジェクトを構築する。
SNMPプロセッサは、InputDeviceから受信されたSNMPv1 PDUを分析する。SNMPプロセッサは、2つの構成部品、OID変換器およびP1500命令生成器から成る。SNMPプロセッサは、SNMPプロトコルとP1500プロトコルとの間の情報を変換する。実際に、OID変換器を使用して、SNMPプロセッサは、まず、階層型OIDをフラット化されたOIDに変換する。さらに、テストされるIPコアの論理アドレスを回復する。次に、P1500命令生成器を使用して、SNMPプロセッサは、P1500命令を生成し、変換が終了するとすぐ、テスト対象の組み込みコアのテストを監督するために、制御ブロックを稼働させる。
制御ブロックは、SNMPプロセッサから次の出力、すなわちIPコアの論理アドレス、フラット化されたOID、データテスト、およびP1500命令を受信する。Deterministic Finite Automation(DFA)を使用して、制御ブロックは、WIP信号(Wrapper Interface Port)として知られているP1500制御信号、およびWSI信号(Wrapper Serial Input)として知られているデータ信号を生成する。テストプロセスが終了すると、DFAは、データバッファ(DB)内に、WSO信号(Wrapper Serial Output)を介して組み込みコアから来るテスト応答を蓄積する。
図14は、UML表記法を使用した簡単な形のDFA状態遷移図を示している。この図は、状態を表す角丸長方形、および状態間の遷移を表すための有向直線セグメントから成る。1つまたは複数の動作を、各遷移に関連付けることができる。第1の段階で、初期状態から始まり、制御ブロックはP1500命令を実行する。しかし、DFAは、まず、レジスタWIR(Wrapper Instruction Register)内のデータを捕捉する。実際には、データの並列捕捉はオプションであり、並列TAMでのみ使用される。次いでDFAは、P1500命令をWIRにシフトする。最後に、この有限状態機械は、WIRにシフトされた命令を更新(稼働)する。第2段階で、制御ブロックは、テストベクトルを適用する。DFAは、テストベクトルをWIR回路によって選択されたデータレジスタWDR(Wrapper Data Register)にシフトする。次いで、IPコア内のテストベクトルを更新する。最後に、最終段階で、IPコア出力ピンのレベルで応答を待った後、制御ブロックは、応答をDBにシフトすることによって、テスト応答を取り出す。
OutputDeviceは、SNMPプロセッサからデータ応答を受信する。OutputDeviceは、まず、入力として、保存されているrequest−id値、および要求の処理の結果戻されたError−Status、Error−Index、VarBindListの値を使用して、get−response PDUを構築する。PDUおよびコミュニティ文字列は、SNMPv1メッセージを生成するために使用される。次いでメッセージは、ASN.1のBERを使用して直列化(符号化)される。次いでOutputDeviceは、トランスポートサービスを使用して、要求からのマネージャアドレスにSNMPv1メッセージを送信する。
InputDeviceおよびOutputDeviceは、それぞれ入力メッセージおよび出力メッセージを復号し、符号化するBERに基づく。BERは、ASN.1で指定されたタイプの転送構文について一連の手順を指定する。転送構文は、あるネットワークエンティティから別のネットワークエンティティに送信されるオクテットの実際の表現である。
最初の3行は、3つのブロック、InputDevice、OutputDevice、レジスタファイルを含むSNMPラッパーの面積オーバーヘッドを示している。レジスタファイルは、InputDeviceによって非直列化されたSNMPメッセージのフィールドを格納するメモリを表す。次の2行は、それぞれSNMPプロセッサおよび制御ブロックの両方の面積オーバーヘッドに関係する。次の行には、プロキシエージェントの最大周波数が示されている。実際に、現在のSoCは、非常に複雑であり、数千万ものゲートを組み込んでいる。エージェントプロキシは、使用されたベンチマークのb17など、簡単なIP caneに等しい追加された論理を必要とする。
以下の文書および出版物は、参照により本明細書に組み込まれ、本発明によって実施された技術およびプロトコルのそれ以上の詳細については、これらを調べることができる。
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Claims (12)
- 少なくとも1つの機能コアまたはIPコアと、
前記機能コアまたはIPコアをテストするテスト手段と、
前記テスト手段を外部通信ネットワークに接続する通信手段と
を備える集積回路チップ。 - 少なくとも2つの機能コアまたはIPコアと、
機能コアまたはIPコアごとに、前記機能コアまたはIPコアをテストするテスト手段と、
各機能コアまたはIPコアの前記テスト手段を前記外部通信ネットワークに接続し、前記外部通信ネットワークから各機能コアまたはIPコアの各テスト手段への少なくとも個々のアクセスを有効にする通信手段と
を備える請求項1に記載の集積回路チップ。 - 各機能コアまたはIPコアの前記テスト手段が、前記機能コアまたはIPコアが組み込まれているラッパーを備える請求項1または2に記載の集積回路チップ。
- 各機能コアまたはIPコアの前記テスト手段の前記ラッパーがIEEE P1500標準アーキテクチャを実装する請求項3に記載の集積回路チップ。
- 前記通信手段が前記通信ネットワークを介して前記テスト手段のリモート制御を可能にする請求項1〜4のいずれか一項に記載の集積回路チップ。
- 前記通信手段が前記テスト手段に接続されているテストバス(TAM)、および前記テストバスおよび前記通信ネットワークに接続されているプロキシエージェント(PA)を備える請求項1〜5のいずれか一項に記載の集積回路チップ。
- 前記プロキシエージェント(PA)がSMNPプロトコルを実装する請求項6に記載の集積回路チップ。
- 前記プロキシエージェント(PA)が、SMNPプロトコルとP1500プロトコルとの間の情報を変換するSNMPプロセッサを備える請求項4〜7のいずれか一項に記載の集積回路チップ。
- 前記通信手段が少なくとも1つのTCP/IPネットワークインターフェイス回路を備える請求項1〜8のいずれか一項に記載の集積回路チップ。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の集積回路チップと、
前記集積回路チップの前記通信手段に接続されている通信ネットワークと、
前記通信ネットワークに接続されており、前記通信ネットワークおよび前記集積回路チップの前記通信手段を介して前記集積回路チップの前記テスト手段と通信することができるネットワーク管理局(ATE)と
を備える集積回路チップに組み込まれている少なくとも1つの機能コアまたはIPコアをテストするためのシステム。 - 前記通信ネットワークがTCP/IPネットワークである場合、請求項10に記載の集積回路チップに組み込まれている少なくとも1つの機能コアまたはIPコアをテストするシステム。
- 前記ネットワーク管理局(ATE)が前記集積回路チップの機能コアまたはIPコアの自動テストを実行する場合、請求項10または11に記載の集積回路チップに組み込まれている少なくとも1つの機能コアまたはIPコアをテストするためのシステム。
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