3.4. Недостатки и достоинства методов сканирования

Основные недостатки методов сканирования, проявляющиеся при проектировании дискретных устройств, можно представить следующим образом.

А. Дополнительные конструкторско-технологические требова­ния. Наиболее очевидным недостатком является необходимость использования дополнительных контрольных и управляющих вхо­дов-выходов и логических элементов. В частности, при реализа­ции метода LSSD необходимо дополнительно ввести четыре вхо­да-выхода (SDI, А, В, SDO), а число вентилей по оценкам спе­циалистов увеличивается на 4—20% относительно числа венти­лей, требуемых для нормального функционирования схемы. В ре­зультате это дополнительное свойство схемы обеспечивается уве­личением числа блоков схемы и соединений, что ведет к повыше­нию стоимости производства и снижению надежности.

Б. Увеличение времени тестового диагностирования. Страте­гия тестирования, связанная с методом сканируемого пути, пре­дусматривает циклический переход от режима сканирования к режиму нормального функционирования и обратно, когда для каж­дого тестового набора осуществляется загрузка элементов памя­ти схемы и проверяется правильность ее функционирования. Ме­ханизм последовательного ввода-вывода состояний элементов па­мяти является причиной увеличения длительности процедуры те­стирования по сравнению с длительностью тестирования комби­национной схемы, обеспечивающего поиск неисправностей с по­мощью пробника, управляемого ручным способом в прямом и об­ратном направлении. (Состояние усталости оператора, проверя­ющего схему, возникает, когда время получения сигнатуры до­стигает порядка 30 с. Учитывая, что за этот период времени с целью повышения достоверности и точности тестирования сигна­тура может быть сформирована трижды, получаем реальный пре­дел продолжительности тестирования, равный 10 с.)

Предполагается, что время тестирования можно уменьшить, применив метод сканирования при параллельных операциях за­грузки регистра и считывания содержимого, однако получаемый эффект должен превышать затраты на введение дополнительных входов-выходов.

В. Невозможность тестирования схемы на предельных рабо­чих частотах. Некоторые неисправности, например, динамическо­го типа, вызываемые изменениями временных параметров эле­ментов и цепей передачи логических сигналов обнаруживаются только в процессе проверки исправности схемы на максимальной рабочей частоте или близкой к ней. В схемах, реализующих ме­тод сканирования, постоянное чередование режимов сканирова­ния и функционирования в процессе тестирования схемы препят­ствует обнаружению неисправностей подобного типа.

Г. Ограничения возможностей разработчика. Принцип проек­тирования схем на основе методов сканирования ограничивает свободу выбора традиционных решений, связанных с логическим проектированием. В частности, разработчик не может использо­вать асинхронные схемы при необходимости увеличения быстро­действия. Разработчик ограничен также в выборе требуемого элемента памяти из широкого ассортимента стандартных запо­минающих устройств: структуры ЗУПВ и метод LSSD предопре­деляют использование элементов памяти строго определенного типа. Поэтому может показаться, что проектирование на основе методов сканирования превращает процесс разработки логичес­ких схем в весьма простую механическую работу, где творчест­ву отведена лишь небольшая роль. Однако это не так. Изобре­тательность, а следовательно, интерес и увлеченность при логиче­ском проектировании все еще присутствуют частично потому, что не все схемы соответствуют требованиям методологии сканируе­мого пути (например, микрокомпьютерные блоки), и частично потому, что проводятся многочисленные исследования методов синтеза схем, позволяющих по заданной спецификации устройств построить схему, реализующую метод сканирования. В настоя­щее время в этой области выполнено чрезвычайно мало работ.

Следующие достоинства проектирования на основе методов сканирования пути частично компенсируют эти недостатки.

А. Проверка достоверности разработки и временной анализ. Возможность выполнить автоматическую проверку нарушений пра­вил проектирования позволяет упростить процедуры проверки правильности разработки (логическое моделирование исправной схемы с нулевыми задержками) и временной анализ функциони­рования схемы. Метод LSSD специально предназначен для умень­шения зависимости работоспособности схемы от меняющихся во времени параметров, таких, как длительность фронта и среза так­товых импульсов, которые трудно моделировать в процессе про­ектирования и контролировать в процессе производства.

Б. Генерация тестов. Для схем, реализующих методы скани­рования, необходимо генерировать тесты только для комбинаци­онной части схемы. Это условие легко объясняется, и существу­ет множество практических процедур, дающих приемлемое ре­шение. В гл. 4 будет описана одна из таких процедур, называе­мая RAPS/PODRM.

В. Оценка эффективности тестов. Уменьшение сложности про­цесса генерации тестов упрощает также и процедуру оценки эф­фективности тестовых наборов, если эта оценка выполняется пу­тем моделирования неисправностей. Выигрыш в этом случае со­стоит в том, что моделирование необходимо только для определе­ния уровня покрытия неисправностей тестами, проверяющими комбинационную часть схемы. Это означает, что можно разрабо­тать специально упрощенную систему моделирования, которая поэтому будет более быстродействующей, чем системы моделиро­вания общего применения. Увеличение скорости процедуры мо­делирования позволяет использовать ее как составную часть про­цесса генерации тестов, что дает возможность оценивать полноту покрытия неисправностей для каждого теста в процессе его генерации. Процедура RAPS/PODEM, описываемая в гл. 4, реали­зует эту возможность.

Г. Реализация тестового диагностирования и поиск неисправ­ностей. Разделение схемы на сканируемые элементы памяти и комбинационную часть упрощает задачу поиска места неисправ­ности как в процессе производства, так и при се эксплуатации. Возможность доступа к внутренним цепям обратной связи схемы (при работе в режиме сканирования) устраняет главную причи­ну неправильного или неоднозначного диагноза. Для повышения точности локализации источников неисправности как в элемен­тах (в режиме сканирования), так и в комбинационной части (в режиме нормального функционирования) можно использовать пробники, перемещаемые от выходов схемы к ее входам.

При реализации тестового диагностирования унификация и точно определенная взаимосвязь проверяемой схемы и тестера яв­ляются также достоинством обсуждаемого метода проектирова­ния. Построение полной тестовой программы, включающей коман­ды установки и тесты, проверяющие сканируемый путь и ком­бинационную часть схемы, не представляются трудной задачей. Действительно, она может быть построена с помощью простой компоновки объектных модулей, выполняющих каждую из этих задач. Дополнительным достоинством тестовых программ с мо­дульной структурой является возможность простой замены от­дельных модулей модифицированными версиями. Это, в свою оче­редь, облегчает решение исконной проблемы расширения тесто­вых программ, связанной с совершенствованием проектируемых схем. При эксплуатации изделий такие модификации, называемые предписаниями к изменению технических условий, или нечто по­добное вызывают необходимость внимательного обращения к про­цедуре расширения тестовой программы и взаимосвязи соответ­ствующей программы с отдельными изменениями в проекте. Мо­дульные тестовые программы упрощают решение проблем, свя­занных с изменениями технических условий.

Наконец, проектирование на основе методов сканирования приносит значительную пользу при решении задач тестового ди­агностирования и ставит перед разработчиком интересные проб­лемы. Основной недостаток определяется необходимостью введе­ния дополнительных входов-выходов и аппаратурных затрат, од­нако этот недостаток присущ всем методам проектирования тестопригодных схем. Как всегда, затраты на тестовое диагности­рование будут определять, какому из методов отдать предпоч­тение.