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

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

　　引言

　　存儲器的測試面臨兩方面的要求：較高失效類型覆蓋率，盡可能檢測出潛在的存儲器故障;較少的存儲器操作，以便縮短檢測時間。因此存儲器測試應(yīng)能夠在一定的測試時間內(nèi)得到可能的最佳故障覆蓋率。由于對存儲器進行物理檢測是不可能的，可行的辦法是將待測存儲器的訪存結(jié)果與認定無故障的存儲器的訪存結(jié)果做比較。從動態(tài)隨機存儲器的結(jié)構(gòu)和失效模型出發(fā)，有針對地提出了用于檢測性能的數(shù)據(jù)和讀寫方式，實驗證明通過提出的檢測方法能夠有效地找出潛在的存儲器故障，從而能夠為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員提供改善系統(tǒng)性能的方法和途徑。

　　1 DRAM的原理及失效模型

　　動態(tài)內(nèi)存的結(jié)構(gòu)和ROM及SRAM有較大的不同。圖1是動態(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。動態(tài)內(nèi)存使用一個晶體管和一個電容來存儲一位數(shù)據(jù)。由于電容量很小，數(shù)據(jù)讀出消耗電容上存儲的電荷，讀取以后需要重新對電容充電。并且由于電容自身的漏電，動態(tài)內(nèi)存需要定期刷新。

　　

  

   

　　圖3是讀寫控制電路示意圖。圖中顯示了讀取1位數(shù)據(jù)的過程。假設(shè)這個單元存儲的數(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。放大器對信號放大，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）），同時對電容充電，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)存儲器實效僅僅被單元狀態(tài)的跳變所激活，即不考慮不改變狀態(tài)的寫操作時出現(xiàn)的失效。存儲器的失效模型可以表述為如下：

　�。�1）粘滯實效（Stuck-at Faults，SF）。一個或多個存儲器單元固定為s，s∈（0，1），不因?qū)υ搯卧�的讀寫而發(fā)生狀態(tài)的變化。

　�。�2）組合實效（Coupling Faults，CF）。存儲器某些位的跳變導(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個存儲單元之間的組合失效稱雙組合實效。例如：對于單元j的一個0→1或是1→0的寫操作將會改變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)改變并不一定也會對j產(chǎn)生影響。

　　（3）地址譯碼故障（Address Decoder Faults，AF）。有4種情況：某地址不能訪問任何單元;某單元無法被任何地址訪問;某地址可以同時訪問多個單元;某單元可被多個地址訪問到。

　　2 測試用數(shù)據(jù)

　　由前節(jié)討論可知，動態(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。為此針對不同的部件，設(shè)計了不同的數(shù)據(jù)和讀寫方式來進行測試。

　　2.1 普通數(shù)據(jù)

　　普通數(shù)據(jù)就是全“0”或者全“1”。寫入全“0”或者全“1”的數(shù)據(jù)，然后讀取校驗，來驗證內(nèi)存單元是否正常工作。

　　2.2 棋盤數(shù)據(jù)

　　圖4表示了棋盤數(shù)據(jù)。在內(nèi)存單陣列中寫入如國際象棋棋盤一樣的數(shù)據(jù)。由于與每一位數(shù)據(jù)相鄰的數(shù)據(jù)都不一樣，棋盤數(shù)據(jù)可以用來檢測內(nèi)存單元間的泄漏。