Постоянные запоминающие устройства входят во все технические средства систем управления технологическими процессами. В быстродействующих системах ПЗУ и ОЗУ могут составлять до 70 % общего состава БИС, при этом на ПЗУ реализуются таблицы функций, таблицы решений, комбинационные схемы микропрограммных автоматов. Поэтому весьма актуальна диагностика БИС ПЗУ*.
Использование известных методов для ПЗУ приведет к тому, что программирование матрицы даже при тестовой последовательности (ТП) «размерности» для восьмикилобайтного ПЗУ займет 800 с, и при 10-процентном выходе годных кристаллов поиск годного кристалла составит 8000 с или 2 ч, что в производстве неприемлемо. Поэтому для тестовой установки разработан спецпроцессор [40] функционального контроля ПЗУ, который осуществляет проверку годности или частичной годности ПЗУ за один цикл записи (но при многократном считывании). Количество считываний ПЗУ не ограничено и осуществляется за время ~1 мкс за счет последовательного сравнения испытываемого ПЗУ с четырьмя эталонными ПЗУ (рис. 102). В первом эталонном ПЗУ Э1 хранится код, записанный по диагонали матрицы, и сравнение с ним испытываемого ЗУ подтверждает годность (или частичную 1/2, 1/4 годность) выходных усилителей и дешифратора (декодера) ПЗУ. Второй эталон Э2 хранит тест «шахматный код» и позволяет оценить влияние соседних ячеек при записи кода (проверка отсутствия «расплывания» заряда), третий эталон ЭЗ хранит инверсию шахматного кода, поэтому при его записи после Э1, Э2 в ПЗУ при правильном функционировании во всех ЭП должен находиться «0».
|
|
Четвертый эталон (Э4) позволяет выбрать из частичного брака ПЗУ с частичной годностью по выходным разрядам, т.е. вместо восьмиразрядного ПЗУ будет выбрано четырехразрядное с указанием конкретной комбинации годных разрядов. При поиске частично годных ПЗУ по разрядной комбинации проверяется до 70 комбинаций, которые записаны в Э4 с приоритетом по предпочтительности распайки кристалла в корпус.
Полный алгоритм ФК ПЗУ приведен на рис. 103, а расшифровка микроопераций дана в табл. 46. В устройстве функционального контроля ПЗУ присутствуют все подсистемы модели:
· функциональная – все эталонные и испытываемые ПЗУ;
· информационная – блок индикации, в котором хранятся результаты испытаний от всех типов эталонов и окончательные результаты ФК;
· адресная – дешифратор и два счетчика адресации (адресный Сч1 и разрядный Сч2);
· логическая – формирователь логических сигналов (ФЛС), блок-схем «И», блок принятия решений БПР;
· управляющая – микропрограммный автомат (МПА), реализующий алгоритм (рис. 103), и формирователь временной диаграммы записи (ФВД) с оригинальной схемой [25].
|
|
Формируются следующие логические условия проверки:
– режим считывания;
– количество произведенных записей;
– количество адресных импульсов;
– количество разрядных комбинаций;
– количество адресных комбинаций;
– запись произведена;
– равенство содержимого i -го эталонного и испытываемого СППЗУ;
– выдержка времени записи завершена;
– режим индикации;
– признаки работы с Э1, Э2, Э3.
Для реализации алгоритма управления потребуется восьмиразрядное ПЗУ (ПЛМ) с количеством входов, равным 18. Число состояний в алгоритме рис. 103 равно 32, и количество логических условий = 12. Следовательно, объем памяти ПЗУ (ПЛМ) равен 2 m = 2n + q = 26 + 12 = 218. При реализации на ПЗУ потребуется объем памяти 8 ∙ 218 = 2 мегабита.
Произведем декомпозицию ГСА по методу дихотомий в точках А, В, С, Д (рис. 104). Условие декомпозиции – в каждом -м автомате должно быть не более четырех логических условий. Одновременно при декомпозиции используется метод выделения обобщенных операторов. Условия перехода от (t) автомата к (t + 1) находим в таблице 47.
При декомпозиции исходной ГСА на 5 частей количество состояний в каждом βi-м автомате уменьшилось до 8, и число логических условий – до 4. Тогда т = п + g, р = 3 + 4 + 3 = 10, где р – разрядность кода βi-го автомата. Таким образом, при декомпозиции реальный объем памяти ПЗУ равен 8 Кбит, т.е. уменьшается в 256 раз за счет применения коммутатора логических сигналов (рис. 105). Схема коммутатора приведена условно. Точками обозначены двухвходовые схемы «И», а цифрами – входы в соответствующие схемы «ИЛИ». Соединение в коммутаторе осуществляется в соответствии с системой булевых функций:
α1 = α7β0 + α3β1 + α2β2 + α6β3 + α3β4;
α2 = α8β0 + α10β1 + α6β2 + α4β3 + α10β4;
α3 = α1β0 + α11β1 + α5β2 + α3β3 + α11β4;
α4 = α6β0 + α12β1 + α9β2 + α12β3.
Выигрыш в применении ПЗУ в 8 кбит вместо 2 мегабит определяется не только стоимостными затратами, но и уменьшением энергопотребления схемой БИС и увеличением надежности.
Все устройство ФК ориентировано на проведение тестового контроля для любых ПЗУ емкостью от одного килобита до мегабита.
Рис. 102. Структурная схема контроля ПЗУ:
Дш – дешифратор; Сх И, И – многоразрядная схема «И» (блок схем «И»); ФЛС – формирователь логических сигналов; Сч – счетчик; БУ – буферное устройство; БПР – блок принятия решения; БИ – блок индикации; ГТИ – генератор тактовых импульсов; СППЗУ (Э i) – эталонное ПЗУ с i -й программой контроля; СППЗУ (и) – испытуемое ПЗУ; ФВД – формирователь временных диаграмм; МПА – микропрограммный автомат.
Испытание предложенного ВПИ дало следующие результаты: производительность ФК кристаллов увеличилась в 12–15 раз за счет того, что тестовая последовательность из сдвинутых диагоналей в m раз короче, где m – размер меньшей строки запоминающей матрицы и запись производится меньшим (укороченным) количеством программирующих импульсов. Например, для К573РФ2 с разрядностью запоминающей матрицы 256x8 количество записываемых ЭП методом сдвинутых диагоналей равно 256, т.е. в 8 раз меньше всего количества ЭП в матрице, которые раньше должны были записываться полностью. Выигрыш во времени записи за счет ограниченного числа программирующих импульсов составляет 5–8 раз, т.к. оказалось, что минимальное количество импульсов составляет в среднем 16–24 при 128 оговоренных в ТУ. Практически перед ФК производится контроль статических параметров, который выявляет 40 % брака кристаллов. Из оставшихся 60 % кристаллов способом сдвинутых диагоналей выявляется до 30 % брака, и только 20 % выявляет ТП типа ШК и . Оставшиеся 10 % годны для сборки. Таким образом, для 30 % кристаллов уменьшение времени ФК составляет 40–60 раз или 12–15 раз по отношению к общему количеству кристаллов.
|
|
Рис. 103. Алгоритм управления системой контроля
Таблица микроопераций 46
Содержание | Примечания | |
Установка исходного состояния | ||
Перевод в режим стирания | ||
Перевод в режим записи | Уст. 0 триггера МПА | |
Перевод в режим считывания | Уст. 1 триггера МПА | |
+ 1 к счетчику ТП | ||
+ 1 к счетчику количества записей | ||
+ 1 к счетчику адресных комбинаций | ||
+ 1 к счетчику адресных импульсов | ||
+ 1 к счетчику разрядных комбинаций | ||
+ 1 к счетчику 2 | ||
Сброс счетчика 2 | ||
Сброс счетчика ТП | ||
Сброс адресного счетчика | Сч1 | |
Сброс счетчика адресных комбинаций | ||
Сброс счетчика адресных импульсов | ||
Сброс счетчика разрядных комбинаций | ||
Установка 0 – РРК регистра разрядных комбинаций | ||
Считывание РРК, запись СРК | ||
Установка 0 триггера количества записей | ||
Установка 0 триггера адресных импульсов | ||
Установка 0 триггера разрядных комбинаций | ||
+1 к адресному счетчику | ||
Установка 0 формирователя диаграммы | ||
Установка 1 формирователя диаграммы записи | ||
Установка 0 триггера ошибки МПА | ||
Установка 1 триггера ошибки МПА | ||
Установка 0 триггера адресных комбинаций | ||
Установка 0 триггера годная Д | ||
Установка 0 триггера годная Д | ||
Установка 0 триггера годная ЩД | ||
Установка 1 триггера годная ЩД | ||
Установка 0 триггера 1/2 Д | ||
Установка 1 триггера 1/2 Д | ||
Установка 0 триггера 1–3 ЩД | ||
Установка 1 триггера 1–3 ЩД | ||
Установка 0 триггера 1–2 ПО | ||
Установка 1 триггера 1–2 ПО | ||
Установка 0 триггера поля нулей |
Окончание табл. 46
Содержание | Примечания | |
Установка 1 триггера поля нулей | ||
Запись РРК | ||
Установка 1 триггера брака | ||
Установка 0 триггера брака | ||
Установка 0 – РАК регистра адресных комбинаций | ||
Считывание РАК, запись САК | ||
Запись РАК | ||
Установка 0 – РКЗ регистра количества записей | ||
Считывание РКЗ, запись СКЗ | ||
Запись РКЗ | ||
Установка 0 – РАИ регистра адресных импульсов | ||
Считывание РАИ, запись САИ | ||
Запись РАИ |
Спецпроцессор позволяет на 30 % снизить трудоемкость на сборке и уменьшить на столько же расход дефицитных металлокерамических корпусов, т.к. выявляет браки в работе декодеров, которые ранее ТП типа «ШК» не выделялись. Кроме того, ТП типа «псевдослучайный код», использовавшиеся ранее после сборки, пропускали до 3 % брака по неисправным декодерам потребителю, а предложенный ВПИ исключает наличие этого вида брака в готовой продукции.
|
|
Спецпроцессор тестового контроля БИС такого типа позволил решить задачи промышленного контроля характеристик РПЗУ, который ~ в 100 раз дешевле традиционной реализации на миниЭВМ с быстродействием ~ 1 млн оп/с при той же производительности [22].
Таблица 47