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TESTING

INSTITUTO TECNOLOGICO DE CHIHUAHUA DR. JAVIER VEGA PINEDA

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TESTING (PRUEBA) La prueba de un sistema es un experimento en el cual el sistema es ejercitado y la respuesta se analiza para concluir si el sistema se está o no comportando correctamente. Si se detectó un comportamiento incorrecto, una segunda meta del experimento de prueba puede ser diagnosticar, o localizar, la causa del comportamiento incorrecto. El diagnóstico asume el conocimiento de la estructura interna del sistema bajo prueba. NIVELES DE ABSTRACCIÓN La complejidad de un circuito digital está relacionada al nivel de abstracción requerido para describir su operación en una forma entendible. El nivel de abstracción puede definirse por el tipo de información procesado por el circuito.

CONTROL DATOS NIVEL DE ABSTRACCIÓN

Valores lógicos (o secuencias de valores lógicos)

Nivel lógico

Valores lógicos Palabras (Words) o vector Nivel registro

Instrucciones Palabras o vector Nivel conjunto de instrucción

Programas Estructuras de datos Nivel procesador

Mensajes Nivel sistema

El nivel lógico usa la representación de valores lógicos binarios (0 y 1). Existen modelos más completos que usan más de dos valores lógicos. En este nivel podemos hacer la distinción entre circuitos combinacionales y secuenciales. Cuando vemos un sistema consistente de una parte de datos interactuando con una parte de control y los datos están almacenados en registros, estaremos en el nivel registro. En el nivel conjunto de instrucción, la información de control está organizada en palabras llamadas instrucciones. En el nivel procesador esperamos un sistema digital procesando secuencias de instrucciones o programas, que operan sobre bloques de datos llamados estructuras de datos. Una vista diferente (no necesariamente de mayor nivel de abstracción) de un sistema es considerarlo como un conjunto de subsistemas independientes, o unidades, los cuales se comunican vía bloques de palabras llamados mensajes: es el nivel sistema. ERRORES Y FALLAS (ERRORS AND FAULTS) Un caso de operación incorrecta del sistema bajo prueba (SBP, Unit Under Test = UUT), es llamado un ERROR (OBSERVADO). Las causas de los errores observados pueden ser ERRORES DE DISEÑO, ERRORES DE FABRICACIÓN, DEFECTOS DE FABRICACIÓN Y FALLAS FÍSICAS. Errores de diseño:

especificaciones incompletas o inconsistentes

mapeo incorrecto entre diferentes niveles de diseño

violaciones de reglas de diseño Errores de fabricación:

componentes equivocadas

alambrado incorrecto

cortos causados por soldado inapropiado Errores de fabricación (procesos de manufactura imperfectos):

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circuitos en corto y circuitos abiertos son defectos comunes en la fabricación de circuitos LSI MOS

perfiles de dopado impropios

errores de alineación de las mascarillas

encapsulación pobre Fallas físicas: Ocurren durante la vida de un sistema debido principalmente a factores ambientales:

temperatura, humedad, y vibraciones, aceleran el envejecimiento de las componentes

radiación cósmica y partículas alfa pueden inducir fallas en chips con RAM de alta densidad

Los errores de fabricación, defectos de fabricación y fallas físicas en conjunto se conocen como FALLAS FISICAS (PHYSICAL FAULTS). De acuerdo a su estabilidad en el tiempo, las fallas físicas pueden clasificarse como:

PERMANENTES, siempre presente después de que ocurrió,

INTERMITENTES, existe solo durante intervalos,

TRANSITORIAS, una ocurrencia de una vez causada por un cambio temporal en algún factor medioambiental.

En general, las fallas físicas no permiten un tratamiento matemático directo de prueba y diagnóstico. La solución es tratar con FALLAS LÓGICAS, que son una representación del efecto de las fallas físicas sobre la operación del sistema. Una falla es DETECTADA observando un error causado por ella. Las ideas básicas asumidas respecto de la naturaleza de las fallas lógicas se conocen como un MODELO DE FALLA (FAULT MODEL). El modelo de falla más usado es el de una línea que está sostenida en (enclavada en, "stuck") un valor lógico. TIPOS DE PRUEBA Los métodos de prueba pueden clasificarse de acuerdo a muchos criterios. En la Tabla 1, se muestran los criterios y atributos más importantes de los métodos de prueba y la terminología asociada. OTRAS DEFINICIONES BÁSICAS EN TECNOLOGÍA DE PRUEBA FALLA (FAULT). Cualquier cambio en un sistema el cual causa que se comporte en forma diferente del sistema original. PRUEBA DE UN CIRCUITO. En el sentido más amplio, es aplicar una secuencia de entrada a un circuito, observar la secuencia de salida y compararla con una secuencia precomputada de salida "esperada". Cualquier discrepancia constituye un ERROR, la causa de la cual se dice es una FALLA FÍSICA. Una clasificación general de fallas puede ser de FALLAS LÓGICAS y PARAMÉTRICAS. Una FALLA LÓGICA es aquella que causa que la función lógica de un elemento (o elementos) del circuito o una señal de entrada sea modificada a alguna otra función. MODELO DE FALLAS LÓGICAS

Un modelo para fallas lógicas es el llamado "stuck" (stuck-at-X): s-a-0 : sostenida-a-0 (tierra) s-a-1 : sostenida-a-1

a c b

s-a-0

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La línea de la entrada b, sostiene el valor lógico 0 independientemente del valor lógico b. La salida de la compuerta ya no se comporta como la compuerta original. En general, los modelos de fallas estructurales asumen que las componentes están libres de falla y solo sus interconexiones están afectadas. Las fallas típicas que afectan las interconexiones son cortos y abiertos. Un CORTO se forma conectando puntos que no tienen que estar conectados, mientras que un ABIERTO resulta del rompimiento de una conexión. DETECCIÓN DE FALLAS EN CIRCUITOS COMBINACIONALES

Sea Z(x) la función lógica de un circuito combinacional C, donde x representa un vector de entrada arbitrario y Z(x) denota el mapeo realizado por C.

Denotaremos por t un vector de entrada específico, y por Z(t) la respuesta de C a t.

La presencia de una falla f transforma a C en un nuevo circuito Cf.

Asumimos que Cf es un circuito combinacional con función Cf(x).

El circuito es probado aplicando una secuencia T de vectores de prueba t1, t2,..., tm, y por comparación de la respuesta de salida obtenida con la respuesta de salida (esperada) de C, Z(t1), Z(t2),...,Z(tm).

DEFINICIÓN 1: Una prueba (vector) t detecta una falla f sí y solo si 𝑍𝑓(𝑡) ≠ 𝑍(𝑥).

Ejemplo. ¿En el circuito, cual

entrada (𝑥1, 𝑥2, 𝑥3, 𝑥4) detecta la falla en x1, s-a-0?

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Tabla 1. Criterios, atributos y terminología utilizada en testing.

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Ejemplo: Para el circuito y la falla 𝛼 = A, s-a-1, encuentre el conjunto de pruebas que detectarán esta falla.

El conjunto de pruebas las cuales detectarán esta falla están definidas por la ecuación derivada de 𝑓 ⊕ 𝑓𝛼,

𝑓 ⊕ 𝑓𝛼 = (𝐴𝐵+𝐵𝐶)⨁𝐵 = �̅�𝐵�̅�,

La combinación de entrada (0, 1, 0) que hace �̅�𝐵𝐶̅ = 1 es la única prueba para esta falla. En el

siguiente circuito mostramos las señales para el circuito normal y la entrada dada. Los valores con asterisco tendrán el opuesto con la falla 𝛼 presente

Note que los asteriscos constituyen una trayectoria del lugar de la falla a la salida. La prueba se dice que SENSIBILIZA esta trayectoria. Y además detecta la falla A s-a-1, todas las fallas a lo largo de esta trayectoria sensibilizada las cuales están sostenidas en el valor opuesto al normal, son detectadas por esta prueba. Las fallas de la trayectoria son D s-a-1 y F s-a-1, otras fallas fuera de la trayectoria también pueden ser detectadas por esta prueba (como C s-a-1).

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