rl的故障充足率計算方法研究

rl的故障充足率計算方法研究

1rtl的故障覆蓋率隨著vlv項目規(guī)模的擴大，檢查變得越來越困難。另一方面，門級測試分析不能滿足實際需求。另一方面，dft（基于電路結構的測試）措施通常會影響項目的進度。根據(jù)thacker等人的研究，門級網絡的可訪問性由rtl（registration屬性）的結構描述決定。如果我們能夠在rtl中預測電路故障的覆蓋率，肯定是件好事。ghosh、worm和sanch提出了幾種基于rtl的高級故障模型和模擬技術，但這些模型并沒有根據(jù)高模型故障和門級故障確定應用于行為級故障模型。haie等人提出了行為級故障模型，但很難實現(xiàn)其目標。因為如果所有門級的故障都可以找到相應的rtl故障。根據(jù)配置級別固定故障模型的特點，conno等人提出了基于rtl的固定故障模型，并提供了相應的模擬方法。然而，文獻中沒有解決多模塊誤差覆蓋計算的問題。thacker等人提出了一種基于每個模塊數(shù)量的加權rtl故障估算方法，該方法占整個vlasi系統(tǒng)的故障覆蓋率。文獻方法必須邏輯結合，不能完全基于rtl。在這項工作的基礎上，我們提出了一種新的開發(fā)工具來預測rtl故障數(shù)量，并獲得了完整的rtl故障覆蓋計算方法。2rtl的分類假定一個VLSI系統(tǒng)總共有G個門級的固定型故障,這些故障分布于M個模塊,第m個模塊分布有Gm個故障,總的故障數(shù)為G,則第m個模塊的權重Wm=Gm/G.若第m個模塊門級可測的故障數(shù)為G′m,則第m個模塊的門級故障覆蓋率Cgm=G′m/Gm,總的門級故障覆蓋率C=∑m=1MGmCgmG=∑m=1MWmCgm(1)C=∑m=1ΜGmCgmG=∑m=1ΜWmCgm(1)如果第m個模塊的RTL故障數(shù)為Rm,RTL的故障覆蓋率為Cm,類似地可得出整個VLSI系統(tǒng)的RTL故障覆蓋率CRTL.雖然各模塊Cm與Cgm差別不大,可以用Cm代替Cgm,但是相同的Rm對應的Gm可能差別巨大,所以CRTL和C之間往往差別比較大.文獻提出了新的計算方法Cˉˉˉ=∑m=1MGamCmGa=∑m=1MWamCm(2)Cˉ=∑m=1ΜGamCmGa=∑m=1ΜWamCm(2)其中,Ga表示VLSI系統(tǒng)的門數(shù);Gam表示第m個模塊的門數(shù);Wam表示第m個模塊在整個系統(tǒng)中所占門數(shù)的比重;CˉˉˉCˉ表示系統(tǒng)的故障覆蓋率,CˉˉˉCˉ可以近似表示C.分析式(1),(2)可以發(fā)現(xiàn)差別如下:(1)用Wam取代了Wm;(2)Cm代替了Cgm.但是,Wam只有把RTL設計綜合到門級之后才能得到,這樣系統(tǒng)的故障覆蓋率計算還是不能夠完全在RTL進行.根據(jù)式(1),(2),本文用預估出的各模塊故障數(shù)占總的故障數(shù)的比重Wsm來代替Wm,Wsm的計算完全在RTL實現(xiàn),根據(jù)Wsm計算出系統(tǒng)故障覆蓋率Cs=∑m=1MWsmCm.(3)Cs=∑m=1ΜWsmCm.(3)3vlsi系統(tǒng)的故障建模一個VerilogRTL模塊,除了變量和語法關鍵字之外,還包含運算符,除了變量上的固定型故障,運算符上也有固定型故障.采用測量程序測量運算符在不同信號位寬條件下包含的故障數(shù),再結合電路結構相關的故障數(shù)計算規(guī)則,就可以在RTL預估一個模塊的門級故障數(shù).采用預估出的各模塊故障數(shù)占總的故障數(shù)的比重(Wsm)作為權重系數(shù),就得到了整個VLSI系統(tǒng)的故障覆蓋率Cs.3.1法律條件下不同的工藝庫下設置rtl運算符實驗過程本文研究了如表1所示的Verilog中常用的運算符,暫時不包括乘法和除法等運算符,因為該類部件在做邏輯設計時往往要經過特別的設計.通過實驗發(fā)現(xiàn),基本上所有的運算符在不同信號位寬時的故障數(shù)可以用一條一次曲線來擬合,圖1所示為“==”運算符的實驗結果與擬合曲線,y為故障數(shù)目,x為變量位寬.由于庫器件的差異,門級故障數(shù)在不同的工藝庫下存在差異,相應的RTL運算符在不同的工藝庫下對應不同的擬合曲線,因此,即使在不同的工藝庫下預測出的故障數(shù)與實際的門級故障數(shù)的誤差也會在一定范圍之內,如表2所示.3.2ght-同乘子法lhs為了使RTL的故障數(shù)預測更為準確,還應該考慮電路結構的影響,應遵循如下的故障數(shù)計算規(guī)則.為了表述的方便,將條件表達式稱為CE(ConditionExpression),賦值表達式右邊稱為RHS(Right-Hand-Side),賦值表達式左邊稱為LHS(Left-Hand-Side).規(guī)則1.常量一般不能綜合出對應的器件,所以只對變量計算故障數(shù).規(guī)則2.因為在優(yōu)化的過程中信號都被縮減到實際使用的位寬,所以當信號有位寬限制時,按實際的位寬限制計算故障數(shù).規(guī)則3.因為CE只相當于一個布爾變量,所以如果相同的CE多次出現(xiàn),在重復引用的地方作為一個1bit變量來計算.規(guī)則4.LHS重復出現(xiàn)時,只相當于用不同的CE來控制它取不同的值,因此它的輸入有多個,但輸出只有一個.所以當LHS重復引用時只計算一次.規(guī)則5.RHS重復出現(xiàn)時,相當于它的扇出增加,因此重復引用的地方要計算相應位寬連線的故障.3.3綜合器/工藝庫的選型對ITC99Banchmarks中polito-itc99大部分電路(Verilog描述由沈理等完成)和實際設計中的一些模塊進行了分析.綜合工具采用Synopsys公司的DesignCompiler.綜合庫分別采用0.35μm和0.18μm的工藝庫,實驗如表2所示.從表2的結果可以看出,大部分模塊預測誤差都在±6%以內,一些比較大的模塊效果更好.故障數(shù)的預測結果與綜合器、工藝庫都有一定的關系,如果綜合器或者工藝庫發(fā)生了改變,只要重新測定運算符的擬合曲線,就可以預測相應的門級故障數(shù),如表1,2所示.另外,由于電路的可測試性并不隨著綜合器或者工藝庫的改變有大的變化,因此可以基于現(xiàn)有的綜合器和工藝庫進行分析,同樣可以縮短VLSI芯片的設計周期.4rtl的仿真實驗和結果分析故障的注入方法和原理見文獻,RTL的故障模擬器采用Verifault-XL.第一個測試實例由兩個模塊組成,其RTL故障數(shù)都為100,門級故障數(shù)分別為232和438.在RTL預測的故障數(shù)分別為255和441.進行故障仿真,當M1和M2的RTL故障覆蓋率分別為96.8%和1.1%時,總的RTL故障覆蓋率為48.9%,而根據(jù)式(3)計算出的故障覆蓋率為36%,與實際的門級故障覆蓋率34%非常接近.第二個測試實例中TOP層封裝了4個模塊.在0.35μm和0.18μm工藝庫下分別進行了三次RTL和門級故障仿真.說明利用預測故障數(shù)作為權重系數(shù)的計算方法是有效可行的.實驗結果如表3所示,表明利用預測故障數(shù)作為權重系數(shù)的計算方法是有效的.在RTL進行故障仿真時間明顯要比門級短.測試系統(tǒng)在一臺內存為256MB,賽揚P-II700的PC上進行仿真.RTL的一次故障仿真耗時大約為6min,而門級的仿真一次耗時約為43min.RTL的