Маршевый тест

Ма́ршевый тест (англ. March test) — тест ячеек оперативной памяти (ОЗУ), имеющий линейную зависимость сложности от ёмкости запоминающего устройства.

Описание

Маршевый тест состоит из конечного числа маршевых элементов. При этом каждый маршевый элемент определяется через порядок формирования адресной последовательности и порядок операций чтения и записи.

Формирование адресной последовательности может быть:

• Последовательный по возрастанию (↑);
• Последовательный по убыванию (↓);
• Последовательный по возрастанию или убыванию (↑↓);

Операции чтения и записи рассматриваются из следующих:

• «r0» (англ. read) — чтение ячейки памяти с ожидаемым значением 0;
• «r1» — чтение ячейки памяти с ожидаемым значением 1;
• «w0» (англ. write) — запись в ячейку памяти значения 0;
• «w1» — запись в ячейку памяти значения 1.

Описываемых операций для каждой из ячеек может быть несколько.

Например, маршевый тест MATS (Modified Algorithmic Test Sequence) описывается следующим образом: {↑↓(w0); ↑(r0, w1); ↓(r1)}. Этот тест имеет три маршевых элемента и сложность O(4N). Первый элемент «↑↓(w0)» рассматривается как фаза инициализации и устанавливает начальное значение ячейки памяти. Она может использоваться как при переходе к новым проверяемым ячейкам, так и изначально путём записи во все ячейки ОЗУ. Вторая фаза «↑(r0, w1)» представляет собой перебор всех ячеек по возрастанию, во время которого происходит чтение и проверка 0, и далее запись 1. Третий элемент «↓(r1)» используется в последующем перебором всех ячеек с чтением и проверкой 1.

Набор элементов маршевого теста (как элементы, так и их последовательность) определяет его покрывающую способность и эффективность обнаружения отказов.

Особенности

Маршевые тесты имеют приемлемую покрывающую способность неисправностей ОЗУ и простоту реализации, что важно для встроенных средств самотестирования (англ. Built-In Self-Test, BIST).

Классические маршевые тесты

Считаются классическими следующие маршевые тесты:

Список классических маршевых тестов

№	Название теста	Сложность теста	Описание
1	Scan	4N	{↑↓(w0); ↑↓(r0); ↑↓(w1); ↑↓(r1)}
2	MATS	4N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1); ↓(r1)}
3	MATS+	5N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1); ↓(r1, w0)}
4	MATS++	6N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1); ↓(r1, w0, r0)}
5	Marching 1/0	14N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1); ↓(r1, w0, r0); ↑↓(w1); ↑(r1, w0, r0); ↓(r0, w1, r1)}
6	March X	6N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1); ↓(r1, w0); ↑↓(r0)}
7	March Y	8N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1); ↓(r1, w0, r0); ↑↓(r0)}
8	March C	11N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1); ↑(r1, w0); ↑↓ (r0); ↓(r0, w1); ↓(r1, w0); ↑↓(r0)}
9	March C-	10N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1); ↑(r1, w0); ↓(r0, w1); ↓(r1, w0); ↑↓(r0)}
10	March A	15N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, w0, w1); ↑(r1, w0, w1); ↓(r1, w0, w1, w0); ↓(r0, w1, w0)}
11	March B	17N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1, w0, r0, w1); ↑(r1, w0, w1); ↓(r1, w0, w1, w0); ↓(r0, w1, w0)}
12	Algorithm B	17N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, w0, w1); ↑(r1, w0, r0, w1); ↓(r1, w0, w1, w0); ↓(r0, w1, r1, w0)}
13	March C-R	15N	{↑↓(w0); ↑(r0, r0, w1); ↑(r1, r1, w0); ↓(r0, r0, w1); ↓(r1, r1, w0); ↑↓(r0, r0)}
14	PMOVI	13N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1); ↑(r1, w0, r0); ↓(r0, w1, r1); ↓(r1, w0, r0)}
15	PMOVI-R	17N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1, r1); ↑(r1, w0, r0, r0); ↓(r0, w1, r1, r1); ↓(r1, w0, r0, r0)}
16	March G	23N+2D	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1, w0, r0, w1); ↑(r1, w0, w1); ↓(r1, w0, w1, w0); ↓(r0, w1, w0); D; ↑↓(r0, w1, r1); D; ↑↓(r1, w0, r0)}
17	March U	13N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1, w0); ↑(r0, w1); ↓(r1, w0, r0, w1); ↓(r1, w0)}
18	March UD	13N+2D	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1, w0); D; ↑(r0, w1); D; ↓(r1, w0, r0, w1); ↓(r1, w0)}
19	March U-R	15N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1, r1, w0); ↑(r0, w1); ↓(r1, w0, r0, r0, w1); ↓(r1, w0)}
20	March LR	14N	{↑↓(w0); ↓(r0, w1); ↑(r1, w0, r0, w1); ↑(r1, w0); ↑(r0, w1, r1, w0); ↓(r0)}
21	March LA	22N	{↑↓(w0); ↓(r0, w1, w0, w1, r1); ↑(r1, w0, w1, w0, r0); ↓(r0, w1, w0, w1, r1); ↓(r1, w0, w1, w0, r01); ↓(r0)}
22	March M	16N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1, w0); ↑↓(r0); ↑(r0, w1); ↑↓(r1); ↓(r1, w0, r0, w1); ↑↓(r1); ↓(r1, w0)}
23	March PS	23N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1, w0, r0, w1); ↑(r1, w0, r0, w1, r1); ↑(r1, w0, r0, w1, r1, w0); ↑(r0, w1, r1, w0, r0)}
24	March PNPSFk	18N	{↑↓(w0); ↑(r0, w1, r1, w0); ↓(r0, w1); ↑(r1, w0, r0, w1); ↑(r1, w0); ↑(r0, w1); ↓(r1, w0, r0)}
25	Cheng test	17N	{↑↓(w0); ↑(w1, r1, w0); ↑(r0, w1); ↑(r1, w0, r0, w1); ↑(r1, w0); ↓(r1, w0); ↓(r0, w1); ↓(r1, w0); ↑↓(r0)}

Рассматриваемые маршевые тесты имеют разную способность к обнаружению отказов:

Таблица обнаруживающей способности маршевых тестов

№	Название теста	Сложность теста	SA	TF	CFin	CFid	TF-CF	CFid-CFid	CFin-CFin	CFid-CFin
1	MATS	4N	+	-	-	-	-	-	-	-
2	MATS+	5N	+	-	-	-	-	-	-	-
3	MATS++	6N	+	+	-	-	-	-	-	-
4	Marching 1/0	14N	+	+	+	-	+	-	-	-
5	March X	6N	+	+	+	-	-	-	-	-
6	March Y	8N	+	+	+	-	+	-	-	-
7	March C	11N	+	+	+	+	-	-	+	-
8	March C-	10N	+	+	+	+	-	-	+	-
9	March A	15N	+	+	+	+	-	+	-	-
10	March B	17N	+	+	+	+	+	+	-	-
11	Algorithm B	17N	+	+	+	+	+	+	-	-

В таблице:

• SA (англ. stack-at) — константный отказ;
• TF (англ. transition faults) — переходные отказы, когда ячейка не может перейти в одно из состояний 1 или 0;
• СF (англ. coupling fault) — отказы взаимного влияния; когда состояние ячейки с одним адресом влияет на состояние ячейки с другим адресом;
• CFin (англ. inversing coupling fault) — инверсное взаимное влияние; например, если изменение в 1 одной ячейке приводит к 0 в другой ячейке;
• CFid (англ. indepotent coupling fault) — при изменении одной ячейки происходит принудительная установка определённого значения в другой ячейке.

Литература

• Ярмолик С. В., Занкович А. П., Иванюк А. А. Маршевые тесты для самотестирования ОЗУ. — Издательский центр БГУ, 2009. — 271 с. — ISBN 9789854767079.
• Ярмолик С. В. Контроль и диагностика вычислительных систем. — Бестпринт, 2019. — 387 с. — ISBN 9789859050954.
• A.J. van de Goor. Testing Semiconductor Memories: Theory and Practice. — Wiley. — 1991. — 512 с. — ISBN 978-0-471-92586-6.