JP2964487B2 - カウンタ - Google Patents

カウンタ

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JP2964487B2
JP2964487B2 JP1189431A JP18943189A JP2964487B2 JP 2964487 B2 JP2964487 B2 JP 2964487B2 JP 1189431 A JP1189431 A JP 1189431A JP 18943189 A JP18943189 A JP 18943189A JP 2964487 B2 JP2964487 B2 JP 2964487B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカウンタに関し、特にマイクロプロセッサ内
部のカウンタに関する。
〔従来の技術〕
近年のLSI製造技術の進歩により、小さいチップ上に
より大きな機能を搭載することが可能となり、高機能で
安価なLSIを市場に供給することが可能となった。その
反面チップ上の個々のトランジスタの外部からの観測性
の減少をきたし、製造したLSIの出荷検査(テスト)は
より困難になってきた。高機能を有するLSIをLSIの外部
からテストするにはLSIテスタを用いて多くのテスト・
パターンとテスト時間を要する。LSIの機能が高くなれ
ばなるほどより多くのテスト・パターンとより長いテス
ト時間が必要となる。テスト・パターンが増加すると最
適なテスト・パターンの作成が困難になるので、検査工
程で全ての不良を発生させることが困難になり、市場で
発生する不良が増加する。また一つのLSIのテストに要
する時間が増加すると、一定の台数の出荷検査用LSIテ
スタにより単位時間あたりに検査することのできるLSI
の数量が減少するので、LSIのコストが高くなる。
たとえばダイレクト・メモリ・アクセス・コントロー
ラ(DMAC)のようなマイクロプロセッサの内部には多ビ
ット長のカウンタが複数設けられている。いまこのカウ
ンタのビット長を32とする。カウント・ダウンについて
も全く同様であるので、以下カウント・アップについて
のみ説明する。32ビットのカウンタの正常動作を確認す
る方法として考えられるのは、まずカウンタに初期値を
与え、1ずつカウント・アップしてその途中及び最後の
結果を期待値と比較する方法である。
この方法によると32ビット・カウンタにたいして最上
位ビットからのキャリ出力をチェックするために2
32(=4.3×109)個のカウント・アップ・パルスを必要
とする。単純に計算すると、20MHz(50ナノ秒)のカウ
ント・アップ・パルスを使用した時に32ビット・カウン
タの最上位ビットからのキャリ出力をテストするだけの
ために約215秒のテスト時間を要する。DMACなどにおい
てカウンタはアドレスのインクリメント/デクリメント
に使用されるため、カウンタの最上位ビットからのキャ
リ/ボロー出力以外に1回のカウント毎のカウンタの全
ビットの状態もテストしなければならない。即ち32ビッ
ト・カウンタをテストするためには、1回のカウント・
アップ・パルスの発生、カウント・アップ結果の読み出
し、期待値との照合という3つの操作を1ステップとし
て、232(=4.3×109)ステップ、したがって4.3×109
ワードのテスト・パタンを必要とする。
このテストに必要な時間を以下のように試算する。カ
ウント・アップ・パルスは50ナノ秒(20MHz相当)、カ
ウント・アップ結果の読み出し時間を100ナノ秒、期待
値との照合はつぎのカウント・アップ・パルスの印加時
間と重ねあわせて行なうとして期待値との照合時間は実
効的にはないと考えて、1ステップに要する時間は合計
150ナノ秒となり、232(=4.3×109)ステップのテスト
を行なうためには約645秒(10分45秒)を要する。また
そのうえ同様のテストをカウント・ダウンについても実
施するときには合計1290秒(21分30秒)のテスト時間
と、8.6×109ワードのテスト・パターンを要する。
〔発明が解決しようとする課題〕 以上説明したように従来のカウンタは、多ビット長の
カウンタにたいする大量のテスト・パターンと長時間が
必要であるため、実質的に多ビット長のカウンタの全ビ
ットのテストを行なうことができないという欠点があ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のカウンタは、マイクロプロセッサに含まれ
る、n(nは、2以上の自然数)ビットの第1のカウン
タと、前記第1のカウンタの複数本によりビット長を拡
張して構成される第2のカウンタと、個々の前記第1の
カウンタに同一の任意の値をプリセットする手段と、マ
イクロプロセッサを外部からテスト・モードに切換える
手段と、テスト・モードにおいて前記第2のカウンタを
構成する個々の前記第1のカウンタのそれぞれに同一の
計数制御信号としてシステムクロック信号を印加する手
段と、前記第2のカウンタを構成する複数の前記第1の
カウンタを任意に2つづつ組み合せ、組み合された2つ
のカウンタそれぞれのキャリを含む(n+1)ビットの
カウンタ出力信号を入力信号とし、その2つの入力信号
が一致することを検出する複数の比較器と、前記複数の
比較の比較出力信号を入力し前記複数の比較器での比較
結果が全て一致を示していることを検出して前記マイク
ロプロセッサの外部に取り出す手段とを有することを特
徴とする。
〔実施例1〕 第1図は本発明の第1の実施例を示すブロック図、第
2図は第1図の8ビット・カウンタの内部を説明するた
めのブロック図である。
第1図において、100は本発明を実施している32ビッ
ト長のカウンタ、101〜104はそれぞれ8ビットのカウン
タである。101Cはカウンタ101のキャリ出力信号でカウ
ンタ102のキャリとして入力される。同様に102C,103は
それぞれカウンタ102,103からのキャリ出力信号で、そ
れぞれカウンタ103,104のキャリとして入力される。104
Cはカウンタ104のキャリ出力信号であると同時にカウン
タ100のキャリ出力信号である。105は101の出力で、第
2図で説明するように8ビットのデータとキャリを保持
する9ビットのラッチの出力である。同様に106は102の
9ビット出力、107は103の9ビット出力、108は104の9
ビット出力である。109は通常モードのカウント・アッ
プ信号で101のみに入力される。110はテスト・モードで
のカウント・アップ信号である。本実施例では110とし
てシステムクロック信号を使用する。111はテスト・モ
ード端子、112はテスト・モード信号、113はリセット信
号、114は比較器でカウンタ101と102の9ビットの出力1
05と106を入力とし、両者が一致した時に一致信号115が
1になる。116は比較器でカウンタ103と104の9ビット
の出力107,108を入力とし、両者が一致した時に一致信
号117が1になる。118は2つの一致信号115と117を入力
とする論理積ゲート、119は論理積ゲート118の出力を外
部に取り出す端子である。120は32ビットのデータ・バ
スで、カウンタ101には該バス120のビット7からビット
0、102にはビット15からビット8、103にはビット23か
らビット16、104にはビット31からビット24が割当てら
れている。
第2図では代表として102について説明している。110
はカウンタ102に入力されるテスト・モードでのカウン
ト・アップ信号、112はテスト・モード信号、113はリセ
ット信号である。201は8ビット・アダー、102Cは8ビ
ット・アダー201のキャリ出力、202は8ビット・アダー
201の出力信号(8ビット)、203は9ビットのラッチ
で、203Aに8ビット・アダー201の出力の8ビットのデ
ータを、203Bにキャリ出力102Cを同時に保持する。102
がカウンタとして動作するためにラッチ203Aの出力の8
ビットはアダー201に入力される。ラッチ203の出力の9
ビットがカウンタ102からの出力106となる。リセット信
号113がアクティブとなるとラッチ203の各ビットは全て
0にクリアされる。204はテスト・モードでのカウント
・アップ信号110と下位のカウンタのキャリ出力(本例
では101C)とを入力としテスト・モード信号を選択信号
とするマルチプレクサで、テスト・モード信号が1の時
テスト・モードでのカウント・アップ信号110を選択し
て8ビット・アダー201のキャリ入力とする。テスト・
モード信号が0の時下位のカウンタのキャリ出力を選択
して8ビット・アダー201のキャリ入力とする。
101は32ビット・カウンタ100のビット7からビット
0、102はビット15からビット8、103はビット23からビ
ット16、104はビット31からビット24に割当てられてい
る。
通常モードではテスト・モード信号が0である。通常
モードでは第1図に示されているようにカウンタ101,10
2,103,104は4本で1本の32ビット・カウンタ100として
動作する。たとえばカウンタ101が111111112となったあ
とにカウント・アップ信号109がアクティブになると、
カウンタ101はカウント・アップしてキャリ信号101Cが
アクティブとなる。カウンタ102ではテスト・モード信
号が0の時マルチプレクサ204は下位のカウンタのキャ
リ出力を選択して8ビット・アダー201のキャリ入力と
するので、キャリ信号101Cがアクティブとなるとカウン
タ102に1加算される。
以下に本実施例の動作について説明する。まずカウン
タ101と102に異なるデータを設定し103と104に同一のデ
ータを設定した時に端子119の値が0になり、101と102
に同一のデータを設定し103と104に異なるデータを設定
した時に端子119の値が0になっていれば、比較器114、
信号路115、論理積ゲート118のパスと、比較器116、信
号路117、論理積ゲート118のパス、および論理積ゲート
118から端子119までのパスが正常であることを確認する
ことができる。
次にテスト・モード端子111に1を印加する。リセッ
ト信号113がアクティブとなるとラッチ203の全ビットが
0にクリアされる。テスト・モード信号が1であるの
で、マルチプレクサ204はテスト・モードでのカウント
・アップ信号110を選択して8ビット・アダー201のキャ
リ入力とする。即ちテスト・モードでは、リセット信号
がインアクティブなった直後から各8ビット・カウンタ
101〜104はシステムクロック信号のパルス数を同時に並
行して計数する。各8ビット・カウンタは256個のパル
スを数えるとそれぞれキャリー101C〜104Cがアクティブ
となる。2つの8ビット・カウンタの出力が各8ビット
・カウンタのキャリまで含めて一致しているか否かを比
較器114,116で1クロック毎にチェックすることによ
り、カウンタのテストを行なう。
テスト期間中に端子119の状態は比較器114,116での比
較結果が一致している限り常に1を示し、該比較結果が
不一致となった瞬間に0を示すので、端子119の状態を
外部から監視していれば、端子119から0が出力された
ことによりLSI内部の情報を外部へ読み出す事なく該LSI
は不良品として判別しテストを中断することができる。
例えばカウンタ101のビット0が1にならない(0の
ままである)という故障がある場合を考える。テスト・
モードにおいてリセット直後にはカウンタ101〜104には
000000002がプリセットされる。この時比較器114の2系
統の入力はともに000000002で一致しているので比較器1
14の出力115は1となる。従って論理積ゲート118の2つ
の入力はともに1であるため端子119からは1が出力さ
れる。同様に比較器116の出力117は1となる。信号線11
0の1つのパルスによってカウンタ101〜104は1ずつカ
ウント・アップするが、カウンタ101のビット0が1に
ならないため比較器114で不一致が検出されて115が0と
なり、端子119が0となるので1つ目のカウントアップ
・パルスで故障を発見することが可能となる。
上述の本実施例では1本の32ビット・カウンタ100を
4本の8ビット・カウンタ101〜104に分割し、4本の8
ビット・カウンタが同時に並行して計数することにより
1本の32ビット・カウンタの動作をテストする例を示し
た。
第3図は本発明の第2の実施例を説明するためのブロ
ック図である。301〜304はともに100と同様の32ビット
・カウンタである。4本の32ビット・カウンタのそれぞ
れの2つの比較器の出力の合計8本の出力を論理積ゲー
ト318に入力する。16本の8ビット・カウンタの2つず
つの出力が各8ビット・カウンタのキャリまで含めて一
致しているか否かを論理積ゲート318で検出し、端子319
により検出結果を外部へ取り出すことができる。
従ってマイクロプロセッサの出荷検査は良品と不良品
の選別を行なうテストであり、不良箇所を特定する必要
はない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、例えば複数本の32ビッ
ト・カウンタを256クロックでテストできるという効果
と、マイクロプロセツサの内部にカウンタの各クロック
毎の例えば8ビット幅の部分カウンタの参照値を持たず
に相互にチェックすることができるという効果がある。
しかも、分割した個々の部分カウンタのキャリー出力
の正当性をもあわせて診断できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を説明するためのブロッ
ク図、第2図は第1図の8ビット・カウンタの内部を説
明するためのブロック図、第3図は本発明の第2の実施
例を説明するためのブロック図である。 100……本発明を実施している32ビット・カウンタ、101
〜104……8ビット・カウンタ、101C〜104C……各8ビ
ット・カウンタのキャリ出力、105……カウンタ101の出
力信号(9ビット)、106……カウンタ102の出力信号
(9ビット)、107……カウンタ103の出力信号(9ビッ
ト)、108……カウンタ104の出力信号(9ビット)、10
9……通常モードのカウント・アップ信号、110……テス
ト・モードのカウント・アップ信号として用いるシステ
ムクロック信号、111……テスト・モード端子、112……
テスト・モード信号、113……リセット信号、114……9
ビットの比較器、115……一致検出信号、116……9ビッ
トの比較器、117……一致検出信号、118……論理積ゲー
ト、119……論理積ゲート118の出力端子、120……32ビ
ットのデータ・パス、201……8ビット・アダー、202…
…8ビット・アダー200の出力、203……9ビットのラッ
チ、204……マルチプレクサ、205……マルチプレクサの
出力、301〜304……32ビット・カウンタ、318……論理
積ゲート、319……論理積ゲートの出力端子。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイクロプロセッサに含まれるnビットの
    第1のカウンタと、 前記第1のカウンタの複数本によりビット長を拡張して
    構成される第2のカウンタと、 個々の前記第1のカウンタに同一の任意の値をプリセッ
    トする手段と、 マイクロプロセッサを外部からテスト・モードに切り換
    える手段と、 テスト・モードのとき、前記第2のカウンタを構成する
    個々の前記第1のカウンタのそれぞれに同一の計数制御
    信号としてシステムクロック信号を印加する手段と、 前記第2のカウンタを構成する複数の前記第1のカウン
    タを任意に2つづつ組み合せ、組み合せた2つのカウン
    タそれぞれのキャリアウト信号を含む(n+1)ビット
    のカウンタ出力信号を入力信号とし、2つの入力信号が
    一致することを検出する(n+1)ビットの複数の比較
    器と、 前記複数の比較器の比較出力信号を入力し、前記複数の
    比較器での比較結果が全て一致を示しているか否かを判
    定して、判定結果を前記マイクロプロセッサの外部に出
    力する手段とを有することを特徴とするカウンタ。
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