В. А. МАРФИН, Г. С. СОРОКОУМОВ
Научный руководитель – П. В. НЕКРАСОВ, к. т.н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ПОДХОД К КОНТРОЛЮ РАБОТОСПОСОБНОСТИ
ПРОЦЕССОРОВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАДИАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ
Представлена методика контроля работоспособности ИС микропроцессоров цифровой обработки сигналов (процессоров ЦОС) при проведении исследований радиационного поведения данного класса СБИС.
В современных электронных системах приоритет в области работы с информацией отдается цифровым схемам из-за неоспоримого преимущества цифрового представления данных. Традиционно, задачи, для которых требуются значительные вычислительные мощности (например, спектральный анализ, корреляция, демодуляция, фильтрация сигналов и др.) решаются с помощью высокопроизводительных процессоров ЦОС (ПЦОС). Все вышесказанное в полной мере относится и к аппаратуре специального назначения, причем к таким системам дополнительно предъявляются требования по функционированию в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, к которым относятся ионизирующие излучения. Таким образом, актуальной является задача исследования радиационного поведения ПЦОС в условиях воздействия ионизирующих излучений.
Высокопроизводительные параметры процессоров ЦОС достигаются за счет особенностей архитектуры (разделенные шины передачи данных из памяти программ и памяти данных, возможность хранения данных в памяти программ и др.) и наличия специализированных аппаратных блоков (например, устройство генерации адреса, блок умножителя, аккумулятор). В настоящее время существует множество различных семейств и классов ПЦОС для различных областей применения. Тестирование работоспособности данного класса СБИС подразумевает индивидуальный подход и представляет собой очень важную и нетривиальную задачу. Однако можно выявить общие свойства для всего класса ПЦОС, что позволит упростить и сократить время подготовки исследований.
Общий подход к тестированию работоспособности процессоров ЦОС был реализован с применением среды визуального программирования LabView и модульного оборудования ф. National Instruments. Под тестированием подразумевается параметрический и функциональный контроль (ФК) работоспособности исследуемых устройств. Параметрический контроль универсален для большинства цифровых устройств, является важной составляющей тестирования и заключается в непрерывном измерении токов потребления, напряжений логических уровней, а также токов утечки по входам и выходам микросхемы.
ФК должен быть максимально полным для получения достоверных результатов при разумных временных затратах на проведение теста. На основе проведенных исследований [1] был сделан вывод о том, что наиболее критическим режимом функционирования при проведении дозовых радиационных испытаний является режим самотестирования на предельных тактовых частотах. Для контроля функционирования вычислительного ядра ПЦОС решено применить алгоритм преобразования Фурье, адаптированный для аппаратной реализации (т. н. Быстрое Преобразование Фурье), позволяющий протестировать работу специализированных аппаратных блоков. Обязательным является контроль работоспособности внутренних блоков памяти, т. к. в современных ПЦОС память занимает большую часть кристалла и, как следствие, может определять стойкость всего процессора к воздействию ионизирующих излучений. Передача результатов самотестирования на ПК производится посредством аппаратно-программного комплекса [2] через различные коммуникационные порты исследуемого ПЦОС. Благодаря этому, повышается вероятность безошибочной передачи данных о тестировании, а также проверяется работоспособность используемых интерфейсов. В зависимости от особенностей исследуемого ПЦОС тестируются дополнительные функциональные блоки (например, блок встроенного АЦП, контроллер LCD-экрана и др.).
Описанный подход был успешно апробирован при исследовании радиационного поведения ПЦОС TMS320F2812 (ф. Texas Instruments) [3].
Список литературы
, Некрасов стандартных интерфейсов программирования и отладки для контроля работоспособности функционально-сложных СБИС при проведении дозовых радиационных испытаний // Тезисы докладов 16 Всероссийской научно-технической конференции по радиационной стойкости электронных систем «Стойкость - 2013». Научно–техн. сборник, 2013. С.95-96. Некрасов и средства прогнозирования радиационной стойкости микропроцессорных СБИС: Автореферат диссертации на соиск. уч. ст. к. т.н. – М.: НИЯУ МИФИ, 2010. - 27 с. , Некрасов радиационной стойкости ИС ЦОС микропроцессора TMS320F2812 при воздействии стационарного ионизирующего излучения // XVI Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «МОЛОДЕЖЬ И НАУКА».В 3-х частях. Ч.1.М.:НИЯУ МИФИ,2013.– С.87-89.
