Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 231
Текст из файла (страница 231)
Посмотрите, например, что произошло бы при формировании с помощью ПЛУ ОАЕ16Ч8 требуемой совокупности тактовых сигналов из сигнала задающего генератора, как мы делали это в программе на языке АВЕЕ (табл. 826). Если не учитывать потребности тестирования, то мы могли бы непосредственно соединить с землей вывод 11 ИС 16Ч8, низкий уровень сигнала на котором является глобальным разрешением выхода. Однако этот вывод следует заземлить через резистор, чтобы тестер мог перевопить выходы ПЛУ в третье состояние и сам задавать тактовые сигналы Р1 Е-Рб Е Хотя теоретически тестер мог бы принудительно устанавливать значения этих сигналов, делать этого не следует, если они используются в качестве тактовых сигналов. Шинные формирователи. Для того чтобы тестер мог подавать сигналы на шину и при этом не преодолевать значения сигналов, вырабатываемых другими источниками, нужно отключать эти источники. 11.2.
Проектирование, предусматривающее тестируемость 1047 Это означает, что должна существовать возможность переводить все выходы схем, подключенные к шине, в третье состояние, чтобы тестер выдавал сигналы на «плавающую» шину. При этом уменьшается электрическая нагрузка как на тестер, так и на многоразрядные источники сигналов (например, на ИС 74х244), которые в противном случае могут перегреваться и выходить из строя при одновременном принудительном задании иа их выходах значений, противоположных тем, какие вырабатываются этими микросхемами.
11.2.3. Методы сканирования Внутрисхемное тестирование хорошо работает до определенных пределов. Оно не годится для заказных СБИС и специализированных ИС, потому что внутренние сигналы в них просто недоступны. Даже в схемах, собранных на печатных платах, методы плотной упаковки типа поверхностного монтажа значительно затрудняют создание на плате контрольных точек для каждого сигнала.
В результате, для обеспечения управляемости и наблюдаемости во все большем числе проектов используют «методы сканирования». Метод сканирования (»сан те!Ьо4 предполагает, что для задания внутренних сигналов в схеме и для наблюдения за ними используется лишь небольшое число контрольных точек. Метод сканирования по заданно«у ~р ти (ваап-раЯ те1йов() основан на предположении, что любая цифровая схема представляет собой комбинацию триггеров или других запоминающих элементов, объединенных комбинационной логикой. С помощью этого метода осуществляется управление и наблюдение за состоянием запоминающих элементов. Метод сканирования по заданному пути предполагает наличие двух режимов работы: режима нормальной работы и раисина сканирования (»сан тос(е), при котором все запоминающие элементы входят в состав гигантского регистра сдвига, В режиме сканирования состояние и запоминающих элементов схемы может быть прочитано за и сдвигов (наблюдаемость).
За то же время все элементы можно установить в новое состояние (управляемость). На рис. 1!.3 показана схема, в которой применен метод сканировдния по заданному пути. В этой схеме каждый запоминающий элемент является сканируемым триггером (см. раздел 7.2.7), информацию в который можно загрузить от одного из двух источников. Сигналом, поданным на вход разрешения тестирования ТЕ, выбирается источник данных: обычные данные (поступающие на вход О) или проверочные данные (поступающие на вход Т). Для образования пути сканирования, показанного синим цветом, вход Т каждого триггера соединен с выходом предыдущего триггера, в результате чего возникает последовательная цепочка.
Удерживая в течение 11 периодов тактового сигнала активный уровень на входе Е(»ЯСА1Ч, тестер может «увидеть» текущие состояния триггеров и загрузить новые состояния. Инженеру, занимающемуся тестированием, остается лишь написать тестовые последовательности для отдельных комбинационных логических блоков, которые становятся, таким образом, полностью управляемыми и наблюдаемыми со стороны внешних входов и выходов посредством сканирования по заданному пути.
1048 Глава 11. Практические дополнения ьсьь я о я и е х сс Всчюст сссс еьссА Рис. 11.3. Схема, содержащая путь сканирования, показанный синим цветом Проектирование с использованием пути сканирования чаще всего применяется при разработке заказных СБИС и специализированных ИС из-за невозможности обеспечить большое число обычных контрольных точек.
Однаю для необходимых в этом случае триггеров с двумя входами требуется кристалл большей плшцади. Например, в серии БИС ЕСА500К фирмы Еоя)с Согр., выполненной в вице матриц КМОП-вентилей, 0-триггеры в макроячейке Г01ОР состоят из 7 «вентильных ячеек», в то время как сканируемый 0-триггер в макроячейке Р01ЯОР состоит из 9 вентильных ячеек„занимая, таким образом, почти на 30»'ь большую площадь кремниевой пластины. Однако результирующее увеличение площади кристалла значительно меньше, так как три п еры составляют только часть микросхемы, а большие «регулярные» структуры памяти (например, ОЗУ) можно проверить другими способами. В любом случае повышение уровня тестируемости может реальноуменьи~ить стоимость готовой микросхемы, даже если принять во внимание стоимость тестирования.
При разработке больших специализированных ИС с развитой и сложнойй системой управления, образование пути сканирования следует считать необходимымм требованием. 11.3. Оценка надежности цифровой системы Надежность (гебаИ?гу) цифровой системы качественно определяется как вероятность того, что она работает правильно, когда вам надо. Специалисты по сбыту и продавцы любят говорить, что устройства, которые они продают, имеют «высокую надежность», имея в виду, что системы «с большой вероятностью работоспособны». Однако здравомыслящие заказчики задают вопросы, требующие более конкретных ответов, например: «Если я покупаю 100 устройств, то сколько из них выйдет из строя через год?». Чтобы ответить на эти вопросы, разработчики цифровых устройств часто проводят расчет надежности системы, которую они проектируют; в любом случае они должны знать факторы, оказывающие вли- яние на надежность.
11.З. Оценка надежности цифровой системы 1049 Количественно надежность выражается математической функцией времени; /г(г) = Вероятность того, что система продолжает правильно работать в мо- мент времени а Надежность представляет собой вещественное число от О до 1: в любой момент времени О < /1(г) < 1. Мы предполагаем, что /1(г) является монотонно убывающей функцией, и после возникновения отказа он сохраняется; мы не принимаем во внимание возможность восстановления, Типичный вид функции надежности приведен на рис.
11.4. Яи) 1.00 0.7а о.ш о.зт 022 ОЛ4 0.ОО 0 3 6 9 12 )5 )а 2) 24 иесяцц Рис. 11.4. Типичный вид функции надежности системы Понятие надежности предполагает, что вы знаете математическое определение вероятности. Если это не так, то проще всего надежность и соответствующую вероятность выразить в терминах, используемых при проведении экспериментов. Предположим, что мы должны построить и использовать йГ идентичных экземпляров рассматриваемого устройства.
Пусть И' (г) означает число устройств, которые продолжают работать в момент времени г. Тогда Я(/) = 1пп И~ (/) / йг. Другими словами, если мы построим много устройств, то Щ) — это доля устройств, которые остаются работоспособными к моменту времени г. Когда мы говорим о надежности одного устройства, мы просто используем имеющийся опыт работы с большой совокупностью устройств в качестве оценки наших шансов в отношении данного устройства. Если бы единственным способом нахождения Я(г) было проведение эксперимента, то это обошлось бы очень дорого: пришлось бы изготовить и испытать У экземпляров одного и того же устройства. Хуже того, для любого г мы не знали бы значение Ю(г) до тех пор, пока реально не прошел интервал времени длительностью а Таким образом, чтобы ответить на поставленный заказчиком вопрос, мы должны были бы взять большое число устройств и ждать в течение года; к тому времени наш потенциазьнгай заказчик купил бы что-нибудь другое.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
