文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.08.011
中文引用格式： 章玉珠,，何怡剛，邱星星,，等. 基于片上網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)HT模型的測試方法及仿真[J].電子技術(shù)應(yīng)用,，2015，41(8)：40-42,，46.
英文引用格式： Zhang Yuzhu,，He Yigang，Qiu Xingxing,，et al. Test method and simulation based on improved HT model in NoC[J].Application of Electronic Technique,，2015，41(8)：40-42,，46.
0 引言
隨著集成電路的制造工藝不斷高速發(fā)展,，電子器件的特征尺寸進(jìn)入了納米時(shí)代，在未來的若干年之內(nèi),，特征尺寸會(huì)進(jìn)一步縮小，集成電路的規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大[1-2],。微系統(tǒng)芯片的設(shè)計(jì)技術(shù)在近幾年得到了飛速發(fā)展,，其規(guī)模已經(jīng)發(fā)展到了一定的程度，功能也比較強(qiáng)大,。隨著集成電路工藝進(jìn)入納米時(shí)代,，線寬和連線間距大大縮小，全局連線的延時(shí)會(huì)隨著工藝特征尺寸的下降而快速上升,，這使得片上全局互連線路的可靠性惡化,，并且相鄰互連線間的電容和電感耦合也對(duì)高速電路的通信產(chǎn)生了巨大的影響。SoC 己經(jīng)不能滿足幾十億晶體管的芯片需求,，需要一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)的架構(gòu)平臺(tái),，即片上網(wǎng)絡(luò)（Network-on-Chip，NoC）,。NoC是一種新的系統(tǒng)芯片結(jié)構(gòu),，這種結(jié)構(gòu)能夠很好地解決SoC中的瓶頸問題[3]。
目前很多學(xué)者對(duì)NoC串?dāng)_進(jìn)行了相關(guān)研究,，并建立了串?dāng)_模型,。MA[4]模型是由Michael Cuviello提出，這種模型是最常用也是最經(jīng)典的串?dāng)_模型,，但MA模型只考慮了容性耦合,。MT[5]模型是由MH Tehranipou提出，這種模型是對(duì)MA模型的擴(kuò)張,，并且同時(shí)考慮了容性耦合和感性耦合,。MDSI 故障模型是由Sunghoon Chun提出，這種模型考慮了奇模傳輸和偶模傳輸對(duì)串?dāng)_的影響,，該模型定義了一個(gè)影響因子α,，根據(jù)α大小來確定串?dāng)_影響[6]。HT[7]模型是由張金林提出,，這種模型在MA模型的基礎(chǔ)之上除去冗余項(xiàng),，而改進(jìn)的HT模型[8]是由姜書艷提出，這種模型進(jìn)一步優(yōu)化了HT模型,，使其更簡潔,。針對(duì)這些故障模型出現(xiàn)許多故障測試方法,，其中最常用的測試方法是基于最大攻擊線模型測試方法MAF[9]，基本思想是把一根傳輸線作為受害線,，其他的傳輸線都作為攻擊線,，然后測試受害線上的信號(hào)受干擾情況。這種測試方法具有良好的優(yōu)點(diǎn),，測試代碼簡單并且能夠?qū)收线M(jìn)行100%測試,。但這種測試方法需要大量的測試代碼，測試次數(shù)與傳輸線數(shù)目N有關(guān),，測試次數(shù)大,，從而帶來很大的測試開銷。本文基于改進(jìn)的HT模型基礎(chǔ)之上提出一種測試方法只需要進(jìn)行3輪循環(huán),，測試18次即可達(dá)到測試目的,，從而有效減小測試開銷。其次,，根據(jù)改進(jìn)HT模型的故障特征設(shè)計(jì)了測試代碼生成電路,，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種測試電路能夠滿足測試要求，并且具有很好的移植能力,，可以用于其他故障模型的測試,。
1 基于改進(jìn)的HT模型串?dāng)_測試方法
一般串?dāng)_故障檢測方法是把一根傳輸線作為受害線，其他的傳輸線都作為攻擊線,，然后測試受害線上的信號(hào)受干擾情況,。例如，在改進(jìn)的HT模型中,，假設(shè)有N根傳輸線,，改進(jìn)的HT模型總共有6種故障模式，總共測試的次數(shù)是6N,。對(duì)于NoC超大規(guī)模集成電路來說其缺點(diǎn)是測試次數(shù)多,，開銷大。
為了減小測試次數(shù),，降低開銷,，提出一種串?dāng)_測試方法。在闡述這種測試方法之前,，先介紹一個(gè)一般性結(jié)論：在對(duì)傳輸線進(jìn)行串?dāng)_分析時(shí),，只需考慮受害線兩側(cè) 2～3根攻擊線的影響[9]。根據(jù)這個(gè)結(jié)論,，提出一種串?dāng)_測試方法,，該測試方法考慮受害線兩側(cè)2根攻擊線的串?dāng)_影響。這種測試方法與傳統(tǒng)測試方法不同，不需要對(duì)所有傳輸線都進(jìn)行測試,，只需3輪循環(huán)測試就能達(dá)到測試目標(biāo),。 傳輸線路簡化圖如圖1所示。
其中實(shí)線表示受害線,，虛線表示攻擊線,。第一輪1號(hào)、4號(hào),、7號(hào)傳輸線作為受害線,，其他2號(hào)、3號(hào)……作為攻擊線,，根據(jù)一般性結(jié)論,，只需要考慮2號(hào)、3號(hào)對(duì)1號(hào)串?dāng)_影響,；2號(hào)、3號(hào),、5號(hào),、6號(hào)對(duì)4號(hào)串?dāng)_影響，以此類推,。第二輪循環(huán),，2號(hào)、5號(hào)傳輸線作為受害線,，其他1號(hào),、3號(hào)、4號(hào)……作為攻擊線,，只需要考慮1號(hào),、3號(hào)、4號(hào)對(duì)2號(hào)串?dāng)_影響,；3號(hào),、4號(hào)、6號(hào),、7號(hào)對(duì)5號(hào)串?dāng)_影響,，以此類推。第三輪循環(huán),，3號(hào),、6號(hào)傳輸線作為受害線，其他1號(hào),、2號(hào),、4號(hào)……作為攻擊線，只需要考慮1號(hào),、2號(hào),、4號(hào),、5號(hào)對(duì)3號(hào)串?dāng)_影響；4號(hào),、5號(hào),、7號(hào)、8號(hào)對(duì)6號(hào)串?dāng)_影響,，當(dāng)進(jìn)行3輪循環(huán)后就能完成所有情況的測試,。
對(duì)于改進(jìn)HT模型的6種故障模式來說，N根傳輸線傳統(tǒng)串?dāng)_測試方法需要測試6N次,，而此方法只需要3*6=18次,，對(duì)于NoC來說傳輸線數(shù)目N很大，這樣這種方法就大大減小了測試次數(shù),，從而很有效地減小了開銷,。傳統(tǒng)方法和本文方法測試次數(shù)比較如圖2。
根據(jù)姜書艷提出的改進(jìn)HT模型設(shè)計(jì)了并行化測試序列如表1,。本文提出的測試序列與測試傳輸線根數(shù)無關(guān),，只需要8個(gè)測試序列（T0～T7）即可，有效減少測試開銷,，縮短檢測時(shí)間,，從而降低了測試數(shù)據(jù)的冗余度，而且這種測試序列能夠很方便地進(jìn)行移植與擴(kuò)展,。
2 改進(jìn)的HT模型仿真測試
2.1 測試序列發(fā)生器
根據(jù)表1的測試序列代碼,，利用Pspice軟件搭建序列發(fā)生器，如圖3所示,。該序列發(fā)生器生成的測試代碼符合改進(jìn)的HT模型所需要的測試代碼要求：攻擊線1測試代碼為01010101,，同理，另一條攻擊線的測試代碼為01010010,，受害線的測試代碼為0111010,。該測試序列可以根據(jù)不同的故障模型需要的測試代碼改變芯片74150的管腳高低電平，從而可以用于其他故障模型的測試代碼生成,，具有很強(qiáng)的移植能力,。
2.2 測試仿真及分析
測試仿真電路搭建的3-傳輸線耦合電路[10]模型如圖4。
測試仿真結(jié)果如圖5~圖8所示,，圖5和圖6分別是攻擊線1和攻擊線2的波形圖,，圖7和圖8分別是受害線被攻擊前和被攻擊后的波形。這里主要分析受害線的受串?dāng)_情況,。分析比較圖7和圖8波形：在3.05 μs和3.90 μs之間出現(xiàn)明顯下降脈沖,；在第1.05 μs與1.75 μs之間和6.07 μs與6.70 μs之間受害線在被攻擊前是從低電平到高電平跳變，而被攻擊后出現(xiàn)明顯的上升延遲；在第4.03 μs與4.85 μs之間和第7.05 μs與7.75 μs之間受害線在被攻擊前是從高電平到低電平跳變,，而被攻擊后出現(xiàn)明顯下降延遲,，仿真結(jié)果符合理論。
3 結(jié)論
本文簡單介紹了NoC中串?dāng)_問題以及相關(guān)串?dāng)_模型,，并基于改進(jìn)HT模型提出一種串?dāng)_測試的方法,。與一般測試方法相比，文中方法能夠有效地降低測試次數(shù),，減小數(shù)據(jù)冗余,，從而達(dá)到降低開銷的目的。根據(jù)改進(jìn)的HT故障種類模型設(shè)計(jì)了一套基于該模型的測試代碼,，根據(jù)測試代碼設(shè)計(jì)了一種測試代碼電路,，并對(duì)測試電路進(jìn)行仿真測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,，這種測試電路能夠滿足測試要求,，并且可以用于其他故障模型的測試，具有很好的移植能力,。
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