一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法。其測試步驟如下：從文本中讀取電路的初級輸入數(shù)n，指定初始種子n位二進(jìn)制碼t0，期望生成測試碼數(shù)量2m；根據(jù)初級輸入數(shù)n，生成符合最大總笛卡爾距離的下標(biāo)奇數(shù)測試碼集合；在獲得下標(biāo)奇數(shù)測試碼集合的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大海明距離的規(guī)則，進(jìn)一步獲得下標(biāo)偶數(shù)測試碼集合，形成中間測試集；中間測試集與指定測試種子t0作異或運(yùn)算，獲得最終完整測試集。本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)階段電路規(guī)模急劇增大，集成電路快速發(fā)展的條件下，現(xiàn)有的隨機(jī)測試算法不足以存在過多冗余測試碼，為達(dá)到理想的故障覆蓋率需要巨大的資源開銷以及時(shí)間開銷的問題。本發(fā)明的特點(diǎn)在于提高測試效率的同時(shí)提高故障覆蓋率。
【專利說明】一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)硬件故障測試領(lǐng)域，具體涉及基于隨機(jī)測試的固定故障診斷算法領(lǐng)域，提出了一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基礎(chǔ)知識(shí)介紹:
隨機(jī)測試作為一種無需待測電路內(nèi)部信息的黑盒測試技術(shù)，避免在分析待測電路的結(jié)構(gòu)上耗費(fèi)大量時(shí)間和精力，在不要求達(dá)到百分之百故障覆蓋率，如只需達(dá)到90%-95%的實(shí)際工業(yè)測試中已經(jīng)被廣泛使用。隨機(jī)測試是已經(jīng)被使用多年的著名的固定故障診斷算法。隨機(jī)測試方法需要對一個(gè)電路隨機(jī)生成測試用例，即對一個(gè)有輸入變量的電路來說，是將隨機(jī)生成的位測試碼加載到電路上，然后根據(jù)輸出響應(yīng)來確定該電路是否正常。隨機(jī)測試方法的一個(gè)的優(yōu)點(diǎn)就是在不必知道電路的具體設(shè)計(jì)的條件下，對任意電路做出較為可靠的測試結(jié)果。其原理是在待測電路的輸入端上隨機(jī)產(chǎn)生測試輸入，并通過觀察輸出端的運(yùn)行結(jié)果來判斷待測硬件內(nèi)部是否存在故障來達(dá)到測試目的。隨機(jī)測試的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為:1)算法簡單，測試集生成方便且高效；2)無須待測程序或電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息；3)避免測試人員在生成測試用例時(shí)的主觀偏見。然而，由于隨機(jī)測試的隨機(jī)性和不確定性，也使其本身存在著一些固有的非常明顯的缺點(diǎn):1)測試的故障覆蓋率很低；2)過多的甚至是重復(fù)的冗余測試用例；3)對于相同的待測程序或電路的多次測試，存在著故障覆蓋率的不確定性，因而導(dǎo)致測試效率很低的致命弱點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)情況:
隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電路的設(shè)計(jì)變得越來越復(fù)雜，由此造成電路的故障測試也不斷變得越來越復(fù)雜，現(xiàn)在有的故障診斷也面臨越來越多的問題，尤其是在時(shí)間開銷和存儲(chǔ)開銷的問題上，困擾大多數(shù)故障測試從業(yè)者。為了適應(yīng)新時(shí)期的超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，必須改進(jìn)現(xiàn)有的故障測試方法，使得有更少的時(shí)間、更少的資源來測試更為復(fù)雜的電路。而在一些商用電路，尤其是軍用方面，一些資料具有一定的保密性，對電路進(jìn)行故障檢測更是難上加難。
[0004]常見的所謂隨機(jī)測試碼生成方法有使用線性反饋移位寄存器(LFSR，LinearFeedback Shift Registers)及細(xì)胞自動(dòng)機(jī)(CA, Cellular Automata)等方法:在給定種子和特征多項(xiàng)式或特征矩陣后可以在一個(gè)周期內(nèi)生成一系列不重復(fù)的測試碼。由于依據(jù)相同的種子與特征多項(xiàng)式，每次生成的測試序列必定相同。因此，實(shí)際上就是利用了普通的偽隨機(jī)測試的思想。研究表明，在以相同故障覆蓋率為目標(biāo)的條件下，偽隨機(jī)測試相比完全隨機(jī)測試更為高效。在后文中隨機(jī)測試將泛指偽隨機(jī)測試及完全隨機(jī)測試。一般而言，隨機(jī)測試生成的測試碼中每一位“O”或“I”的出現(xiàn)具有相同的概率，且隨機(jī)生成時(shí)既不關(guān)心待測電路的內(nèi)部信息，也不可能利用前面已經(jīng)生成的測試信息來選取新的有效測試碼。
[0005]影響隨機(jī)測試效率的另一個(gè)主要問題是隨機(jī)生成的多個(gè)不同測試碼，可能僅檢測到相同的故障，使得無效測試碼的數(shù)量大大增加，因此為了達(dá)到與確定性測試法接近甚至相同的故障覆蓋率，有可能需要10倍于或更多確定型故障測試算法所生成的測試碼和測試時(shí)間。鑒于上述的重大缺陷，有研究者引入伽羅華域(Galois Field)的概念，改進(jìn)LFSR的生成方法即GLFSR，使得該方法生成的任意兩個(gè)測試碼之間的海明距離至少達(dá)到2。
[0006]本發(fā)明的特點(diǎn):
本發(fā)明提出了一種準(zhǔn)完全最大距離的隨機(jī)測試方法，在未知被測電路內(nèi)部構(gòu)造的情況下，對電路作出較為可靠的故障報(bào)告(95%左右故障覆蓋率)。主要從減少測試開銷、提高故障覆蓋率入手，改進(jìn)原來的隨機(jī)測試算法。提高故障覆蓋率、減少測試開銷(時(shí)間、資源)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)階段電路規(guī)模急劇增大，集成電路快速發(fā)展的條件下，現(xiàn)有的隨機(jī)測試算法不足以存在過多冗余測試碼，為達(dá)到理想的故障覆蓋率需要巨大的資源開銷以及時(shí)間開銷的問題，從而困擾大多數(shù)故障測試從業(yè)者這一現(xiàn)狀。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法，它在現(xiàn)有隨機(jī)測試方法的基礎(chǔ)上引進(jìn)海明距離和笛卡爾距離的概念，減少測試開銷，并提高故障覆蓋率。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是:
1、減少測試開銷:
影響隨機(jī)測試開銷的一個(gè)主要問題是隨機(jī)生成的多個(gè)不同測試碼，可能僅檢測到相同的故障，使得無效測試碼的數(shù)量大大增加。對于大部分待測電路，在其隨機(jī)測試碼集合中，測試碼之間距離適當(dāng)增大且使得相互間盡可能地達(dá)到均勻分布，就可以有效地提高故障檢測的概率，并使得量冗余測試碼的數(shù)量大大降低。因此，基于距離的隨機(jī)測試算法可以有效的減少測試碼數(shù)量，減少測試開銷。
[0009]2、提聞故障覆蓋率:
傳統(tǒng)的隨機(jī)測試方法忽略了已生成測試碼集合的信息，使得最新生成的測試碼與已有測試碼完全無關(guān)。這就產(chǎn)生了兩個(gè)問題:1)可能產(chǎn)生完全一樣的測試碼；2)可能產(chǎn)生不一樣的測試碼，但能檢測到的故障完全一樣。這兩種問題都導(dǎo)致最終生成的測試碼為冗余測試碼，即增加了測試開銷，而對故障覆蓋率毫無幫助。對于隨機(jī)測試而言，如果每一個(gè)測試碼都可以與之前已生成的測試碼之間距離盡可能大，則同樣數(shù)量的測試碼檢測到更多故障的概率將會(huì)提高?；趦煞N距離定義構(gòu)造的隨機(jī)測試序列，可以使其同時(shí)滿足最大海明距離與最大總笛卡爾距離之和，兩者結(jié)合便可以構(gòu)成一個(gè)基于最大距離的隨機(jī)測試序列。
[0010]由上，可以看出，在經(jīng)過距離調(diào)整之后生成的隨機(jī)測試集，同樣數(shù)量的測試碼達(dá)到的故障覆蓋率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)隨機(jī)測試，這之所以有效是因?yàn)闇?zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試將各測試碼間的距離拉大，使得各測試碼均勻分布，不僅消除了同一測試碼再次出現(xiàn)的情況，也使得不同測試碼檢測到新故障的概率提高，從而提高了故障覆蓋率。
[0011]根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
1、一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法，其特征在于:測試步驟如下:
步驟1，從文本中讀取電路的初級輸入數(shù)/7，指定初始種子/7位二進(jìn)制碼的指定測試種子t0,期望生成測試碼數(shù)量2m ；
步驟2，根據(jù)初級輸入數(shù)/7，生成符合最大總笛卡爾距離的下標(biāo)奇數(shù)測試碼集合；
步驟3，在獲得下標(biāo)奇數(shù)測試碼集合的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大海明距離的規(guī)則，進(jìn)一步獲得下標(biāo)偶數(shù)測試碼集合，形成中間測試集；
步驟4，中間測試集與指定測試種子t0作異或運(yùn)算，獲得最終完整測試集。
[0012]2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法，其特征在于:在所述的步驟2中包括:
步驟2.1，根據(jù)初級輸入數(shù)/?，計(jì)算出最佳距離為最接近/7/2的偶數(shù)σ，用以選取候選碼。
[0013]步驟2.2,根據(jù)選定的最佳距離σ，設(shè)置距離范圍range= σ，失敗次數(shù)fcounted ；隨機(jī)從位全O 二進(jìn)制測試碼中選取σ個(gè)位并置1，生成與全O碼的海明距離為σ的測試碼作為候選碼；若候選碼與已生成的所有下標(biāo)奇數(shù)測試碼的海明距離皆在范圍之內(nèi)，進(jìn)入步驟2.3 ;否貝加I,重復(fù)步驟2.2 ;若/<^蕭(超過指定閾值,則放寬
范圍-.range二 \_range 下限-2, range 上限 +2]。
[0014]步驟2.3，將候選碼作為下一個(gè)下標(biāo)奇數(shù)的測試碼，若下標(biāo)奇數(shù)測試碼數(shù)量達(dá)到要求即?個(gè)，進(jìn)入步驟3 ;否則回到步驟2.2。
[0015]3、根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法，其特征在于:在所述的步驟3中包括:對每個(gè)下標(biāo)奇數(shù)的測試碼t2i' (I ￡i m，完全取反獲得相應(yīng)的下標(biāo)偶數(shù)的測試碼i2i(l ￡i ￡?)，以此保證每對測試碼之間獲得最大海明距離。
[0016]4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法，其特征在于:將步驟3所獲得的Tm個(gè)中間測試碼集合，一一與指定測試種子t,作異或運(yùn)算，所獲得的結(jié)果即最終測試集。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn):在現(xiàn)有隨機(jī)測試方法的基礎(chǔ)上引進(jìn)海明距離和笛卡爾距離，并且衍生出準(zhǔn)完全最大距離的隨機(jī)測試方法，減少測試開銷，提高故障覆蓋率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法的總流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下:
實(shí)施例一:
參見圖1，本準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法測試步驟如下:
步驟1，從文本中讀取電路的初級輸入數(shù)/7，指定初始種子/7位二進(jìn)制碼的指定測試種子t0,期望生成測試碼數(shù)量2m ；
步驟2，根據(jù)初級輸入數(shù)/7，生成符合最大總笛卡爾距離的下標(biāo)奇數(shù)測試碼集合；
步驟3，在獲得下標(biāo)奇數(shù)測試碼集合的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大海明距離的規(guī)則，進(jìn)一步獲得下標(biāo)偶數(shù)測試碼集合，形成中間測試集；
步驟4，中間測試集與指定測試種子t0作異或運(yùn)算，獲得最終完整測試集。
[0020]實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，其特別之處如下:
所述的步驟2中包括:步驟2.1，根據(jù)初級輸入數(shù)/?，計(jì)算出最佳距離為最接近/7/2的偶數(shù)σ，用以選取候選
碼；
步驟2.2,根據(jù)選定的最佳距離σ，設(shè)置距離范圍range= ο，失敗次數(shù)fCount=Qi ;隨機(jī)從位二進(jìn)制測試碼中選取σ個(gè)位并置1，生成與全O碼的海明距離為σ的測試碼作為候選碼；若候選碼與已生成的所有下標(biāo)奇數(shù)測試碼的海明距離皆在范圍之內(nèi)，進(jìn)入步驟2.3 ;否則，fcount加I,重復(fù)步驟2.2 '若fcount超過指定閾值,則放寬范圍:range-[range 下限-2,range 限 +2]；
步驟2.3，將候選碼作為下一個(gè)下標(biāo)奇數(shù)的測試碼，若下標(biāo)奇數(shù)測試碼數(shù)量達(dá)到要求即m個(gè)，進(jìn)入步驟3 ;否則回到步驟2.2 ；
所述的步驟3中包括:對每個(gè)下標(biāo)奇數(shù)的測試碼t2i_x (I ￡i ￡m)，完全取反獲得相應(yīng)的下標(biāo)偶數(shù)的測試碼i2i(l ￡i ￡?)，以此保證每對測試碼之間獲得最大海明距離；
所述的步驟4中包括:將所獲得的2?個(gè)中間測試碼集合，一一與指定測試種子t0作異或運(yùn)算，所獲得的結(jié)果即最終測試集。
[0021]實(shí)施例三:
本實(shí)施例中，準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法基于Microsoft visual studio 2010,以C++面向?qū)ο笳Z目為編程語目來實(shí)現(xiàn)。
[0022]圖1所示，本結(jié)準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法，包括以下步驟，其特點(diǎn)是:
步驟1，從文本中讀取電路的輸入端個(gè)數(shù)/?，目標(biāo)測試集數(shù)量2? ；
步驟2，初始化各參數(shù)，生成候選測試碼，獲取所有下標(biāo)奇數(shù)測試碼；
在所述的步驟2中包括:
步驟2.1，以全“O”為初始測試種子&，計(jì)算最佳距離偶數(shù)σ，即具有σ個(gè)“I”的任意測試碼與全“O”和全“I”的笛卡爾距離之和為最大。當(dāng)/7古狀+2; Qi, /7/Λ0時(shí)，a=[/?/2](取偶數(shù));當(dāng)/7=狀+2; (Α, η?Η), O =2k。令初始尋找范圍σ
步驟2.2，使用隨機(jī)算法根據(jù)記錄表移動(dòng)σ /2個(gè)“I”的位置，挑選任一與已有測試碼tx, …，?2Η(1 ￡i ￡?)，若候選碼與已生成的所有下標(biāo)奇數(shù)測試碼的海明距離皆在范圍之內(nèi)，進(jìn)入步驟2.3 ;否則，加I,重復(fù)步驟2.2 ;若超過指定閾值,則放1? range 范圍-.range二 \_range 下限 _2, range 上限 +2]。
[0023]步驟2.3，將候選碼作為最新的下標(biāo)奇數(shù)的測試碼i2i+1，若下標(biāo)奇數(shù)測試碼數(shù)量達(dá)到要求即tn個(gè)，進(jìn)入步驟3 ;否則回到步驟2.2。
[0024]步驟3，在獲得下標(biāo)奇數(shù)測試碼集合的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大海明距離的規(guī)則，進(jìn)一步獲得下標(biāo)偶數(shù)測試碼集合，形成中間測試集；
步驟4，中間測試集與指定測試種子t0作異或運(yùn)算，獲得最終完整測試集。
[0025]實(shí)施例四:
本實(shí)施例與實(shí)施例三基本相同，特別之處如下:
所述輸入端n=5,2m=10,初始種子{10011}。
[0026]a)默認(rèn)t1= {00000}，首先獲取最佳距離σ，可得到: σ=[η/2]=2
其中Dr]表示最近接近Z的偶數(shù)。因此，所有只有2個(gè)“1 “的5位二進(jìn)制碼都符合下一個(gè)隨機(jī)測試碼的要求。[0027]假設(shè)隨機(jī)選取{11000}為下一個(gè)下標(biāo)奇數(shù)測試碼即U
隨機(jī)選取與G和?3均有距離σ的候選碼作為下一個(gè)測試碼?5，如{10100}。
[0028]以此類推，直至獲取所有m=5個(gè)下標(biāo)奇數(shù)測試碼如下 {00000}, {11000}, {10100}, {10010}, {10001};
b)對于每一個(gè)t2i_x(I ￡i ￡ffl),完全取反獲得相應(yīng)的下標(biāo)偶數(shù)的測試碼t2i (I ￡i ￡ffl): {11111}, {00111}, {01011}, {01101}, {01110};
這樣就獲得了完整的2m個(gè)中間測試碼集合
c)根據(jù)指定的種子{10011}，與所得2m個(gè)測試碼異或，獲得最終測試碼集合如下: {10011}， {01100}， {10000}， {01111}， {10110}， {01001}， {11010}， {00101}， {00010}， {11101}.以上對本發(fā)明:一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法，進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。本文結(jié)合說明
書附圖和具體實(shí)施例進(jìn)行闡述只是用于幫助理解本發(fā)明的方法和核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的方法和思想，在【具體實(shí)施方式】和應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容`不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法，其特征在于:測試步驟如下: 步驟1，從文本中讀取電路的初級輸入數(shù)/7，指定初始種子/7位二進(jìn)制碼的指定測試種子t0,期望生成測試碼數(shù)量2m ； 步驟2，根據(jù)初級輸入數(shù)/7，生成符合最大總笛卡爾距離的下標(biāo)奇數(shù)測試碼集合； 步驟3，在獲得下標(biāo)奇數(shù)測試碼集合的基礎(chǔ)上，根據(jù)最大海明距離的規(guī)則，進(jìn)一步獲得下標(biāo)偶數(shù)測試碼集合，形成中間測試集； 步驟4，中間測試集與指定測試種子t0作異或運(yùn)算，獲得最終完整測試集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法，其特征在于:所述的步驟2中包括: 步驟2.1，根據(jù)初級輸入數(shù)/?，計(jì)算出最佳距離為最接近/7/2的偶數(shù)σ，用以選取候選碼； 步驟2.2,根據(jù)選定的最佳距離σ，設(shè)置距離范圍range= ο，失敗次數(shù)fCount=Qi ;隨機(jī)從位二進(jìn)制測試碼中選取σ個(gè)位并置1，生成與全O碼的海明距離為σ的測試碼作為候選碼；若候選碼與已生成的所有下標(biāo)奇數(shù)測試碼的海明距離皆在范圍之內(nèi)，進(jìn)入步驟2.3 ;否則，fcount加I,重復(fù)步驟2.2 '若fcount超過指定閾值,則放寬范圍:range-[range 下限-2,range 限 +2]； 步驟2.3，將候選碼作為下一個(gè)下標(biāo)奇數(shù)的測試碼，若下標(biāo)奇數(shù)測試碼數(shù)量達(dá)到要求即m個(gè)，進(jìn)入步驟3 ;否則回到步驟2.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法，其特征在于:所述的步驟3中包括:對每個(gè)下標(biāo)奇數(shù)的測試碼t2`i' (I ￡i ￡?)，完全取反獲得相應(yīng)的下標(biāo)偶數(shù)的測試碼i2i(l ￡i ￡?)，以此保證每對測試碼之間獲得最大海明距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)完全最大距離隨機(jī)測試方法，其特征在于:所述的步驟4中包括:將所獲得的2?個(gè)中間測試碼集合，一一與指定測試種子&作異或運(yùn)算，所獲得的結(jié)果即最終測試集。
【文檔編號】G06F11/22GK103870369SQ201410060868
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】吳悅, 鄔晟峰, 徐拾義 申請人:上海大學(xué)