嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用教學(xué)大綱_嵌入式系統(tǒng)中存儲(chǔ)器性能研究

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嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用教學(xué)大綱_嵌入式系統(tǒng)中存儲(chǔ)器性能研究,   

　　引言

　　存儲(chǔ)器的測(cè)試面臨兩方面的要求：較高失效類(lèi)型覆蓋率，盡可能檢測(cè)出潛在的存儲(chǔ)器故障;較少的存儲(chǔ)器操作，以便縮短檢測(cè)時(shí)間。因此存儲(chǔ)器測(cè)試應(yīng)能夠在一定的測(cè)試時(shí)間內(nèi)得到可能的最佳故障覆蓋率。由于對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行物理檢測(cè)是不可能的，可行的辦法是將待測(cè)存儲(chǔ)器的訪存結(jié)果與認(rèn)定無(wú)故障的存儲(chǔ)器的訪存結(jié)果做比較。從動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和失效模型出發(fā)，有針對(duì)地提出了用于檢測(cè)性能的數(shù)據(jù)和讀寫(xiě)方式，實(shí)驗(yàn)證明通過(guò)提出的檢測(cè)方法能夠有效地找出潛在的存儲(chǔ)器故障，從而能夠?yàn)榍度胧较到y(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供改善系統(tǒng)性能的方法和途徑。

　　1 DRAM的原理及失效模型

　　動(dòng)態(tài)內(nèi)存的結(jié)構(gòu)和ROM及SRAM有較大的不同。圖1是動(dòng)態(tài)內(nèi)存的總體結(jié)構(gòu)。內(nèi)存單元按照行、列組成陣列。地址首先分為行地址和列地址，行地址經(jīng)過(guò)譯碼器，選中一行內(nèi)存單元。列地址選擇數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出端。

　　

  

   

　　圖2是內(nèi)存單元的結(jié)構(gòu)圖。動(dòng)態(tài)內(nèi)存使用一個(gè)晶體管和一個(gè)電容來(lái)存儲(chǔ)一位數(shù)據(jù)。由于電容量很小，數(shù)據(jù)讀出消耗電容上存儲(chǔ)的電荷，讀取以后需要重新對(duì)電容充電。并且由于電容自身的漏電，動(dòng)態(tài)內(nèi)存需要定期刷新。

　　

  

   

　　圖3是讀寫(xiě)控制電路示意圖。圖中顯示了讀取1位數(shù)據(jù)的過(guò)程。假設(shè)這個(gè)單元存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為“1”初始狀態(tài)（圖3（a）），電容電壓為V，數(shù)據(jù)線D和

　　電壓均為0.5 V，T1，T2，T3均截止。首先，T3導(dǎo)通，電容上的電荷使數(shù)據(jù)線D上電壓為0.5 V+a。放大器對(duì)信號(hào)放大，使得數(shù)據(jù)線D上電壓為V，

　　上電壓為0，讀出數(shù)據(jù)“1”（圖3（b）），同時(shí)對(duì)電容充電，電容電壓為V（圖3（c））。然后T3截止，T1，T2導(dǎo)通，數(shù)據(jù)線D，

　　上電壓恢復(fù)為0.5V。電路恢復(fù)初始狀態(tài)（圖3（d））。

　　

  

   

　　假設(shè)存儲(chǔ)器實(shí)效僅僅被單元狀態(tài)的跳變所激活，即不考慮不改變狀態(tài)的寫(xiě)操作時(shí)出現(xiàn)的失效。存儲(chǔ)器的失效模型可以表述為如下：

　　（1）粘滯實(shí)效（Stuck-at Faults，SF）。一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器單元固定為s，s∈（0，1），不因?qū)υ搯卧�的讀寫(xiě)而發(fā)生狀態(tài)的變化。

　�。�2）組合實(shí)效（Coupling Faults，CF）。存儲(chǔ)器某些位的跳變導(dǎo)致其他位的邏輯值發(fā)生非預(yù)期的變化。組合失效的產(chǎn)生歸咎于單元物理上毗鄰所產(chǎn)生的分布電容或者是單元間的電流泄漏。2個(gè)存儲(chǔ)單元之間的組合失效稱(chēng)雙組合實(shí)效。例如：對(duì)于單元j的一個(gè)0→1或是1→0的寫(xiě)操作將會(huì)改變i單元的內(nèi)容，使之狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。但是反之i單元的狀態(tài)改變并不一定也會(huì)對(duì)j產(chǎn)生影響。

　�。�3）地址譯碼故障（Address Decoder Faults，AF）。有4種情況：某地址不能訪問(wèn)任何單元;某單元無(wú)法被任何地址訪問(wèn);某地址可以同時(shí)訪問(wèn)多個(gè)單元;某單元可被多個(gè)地址訪問(wèn)到。

　　2 測(cè)試用數(shù)據(jù)

　　由前節(jié)討論可知，動(dòng)態(tài)內(nèi)存除了內(nèi)存單元，還有地址譯碼器，選擇器，控制器，放大器等部件。為此針對(duì)不同的部件，設(shè)計(jì)了不同的數(shù)據(jù)和讀寫(xiě)方式來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

　　2.1 普通數(shù)據(jù)

　　普通數(shù)據(jù)就是全“0”或者全“1”。寫(xiě)入全“0”或者全“1”的數(shù)據(jù)，然后讀取校驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證內(nèi)存單元是否正常工作。

　　2.2 棋盤(pán)數(shù)據(jù)

　　圖4表示了棋盤(pán)數(shù)據(jù)。在內(nèi)存單陣列中寫(xiě)入如國(guó)際象棋棋盤(pán)一樣的數(shù)據(jù)。由于與每一位數(shù)據(jù)相鄰的數(shù)據(jù)都不一樣，棋盤(pán)數(shù)據(jù)可以用來(lái)檢測(cè)內(nèi)存單元間的泄漏。