Тема 9. Контроль запоминающих устройств.

ОЗУ являются неотъемлемой составляющей любой компьютерной системы, важность обеспечения их надежного функционирования не вызывает сомнений. Однако в виду регулярной и однородной структуры эти устройства имеют наибольшую степень интеграции запоминающих элементов на кристалле, что делает их чувствительными к сбоям, которые возникают в результате воздействия радиационных помех. Такие сбои проявляются как ошибки в хранимых и выходных данных. Кроме сбоев причиной ошибок могут быть неисправности, возникающие в результате несовершенства конструкции и технологии на стадии изготовления или на этапе эксплуатации ОЗУ. Сбои в отличие от неисправностей не перманентны, поэтому для выявления ошибок ОЗУ используются два различных подхода. Для обнаружения сбоев в процессе эксплуатации устройства применяются методы контроля, а для выявления неисправностей – методы тестирования.

В методах контроля ОЗУ совокупность запоминающих элементов рассматривается как канал передачи информации, в котором сообщение передается не в пространстве, а во времени (рис.2).

Рис. 2. Контроль ОЗУ

В связи с тем, что и приемник, и источник находятся в одном месте, процедуры кодирования и декодирования обычно совмещены и реализованы одной схемой – генератором контрольных разрядов (ГКР). Схема генератора синдрома (ГС) сравнивает сохраненные ранее контрольные разряды с вновь вычисленными и генерирует информацию об ошибке.

Для обнаружения ошибок, возникающих в результате проявления неисправностей ОЗУ, проводится тестирование. На вход тестируемой схемы подаются тестовые воздействия, которые активизируют определенные неисправности. Так как тестовые воздействия заранее известны, выполнив их сравнение с реакцией схемы, можно судить о ее исправности.

При тестировании ОЗУ возникает необходимость сравнения с эталоном большого количества значений, при этом временные и аппаратурные затраты даже для ОЗУ небольшой емкости неприемлемы. Для сокращения времени тестирования и уменьшения длины эталонной последовательности требуется сжатие выходных реакций с сохранением определенной степени достоверности.

Существует множество способов сжатия реакций схемы на тестовые последовательности, но наиболее эффективным является сигнатурный анализ (рис. 3).

Рис. 3. Тестирование ОЗУ

Генератор тестовых последовательностей (ГТП) задает наборы тестовых данных, которые подаются на вход ОЗУ. Схема сигнатурного анализатора (СА) формирует компактную оценку выходных реакций, которая называется сигнатурой. Процесс сжатия осуществляется с потерей информации, поэтому основным требованием, предъявляемым к сигнатуре, является реагирование на искажение конечного числа символов в выходной последовательности, достаточного для определения факта наличия неисправности. Сигнатура, получаемая путем сжатия реакций тестируемой схемы на тестовые воздействия, сохраняется в регистре рабочей сигнатуры (РРС). Она сравнивается с предварительно рассчитанным и сохраненным в регистре эталонной сигнатуры (РЭС) значением.

Классическая схема СА предполагает использование циклических кодов и строится на базе LFSR. Реакция схемы, представленная в виде двоичной последовательности, последовательно поступает на вход LFSR, где делится на порождающий полином циклического кода. Таким образом, сигнатура представляет собой конечное значение остатка от деления. Достоверность определяется вероятностью того, что различные двоичные последовательности имеют различные сигнатуры. Поэтому для повышения достоверности следует использовать порождающий полином циклического кода, обладающего большим кодовым расстоянием.