Ailee Grumbine, Agilent Technologies
דיקות של זיכרון DDR כוללות חבילה של פרמטרי בדיקה הקשורים בחשמל ובתזמון, אשר מוגדרים ע”י – Joint Electronic Devices Engineering Council (). תקן ה-JEDEC אינו מכתיב כיצד מבוצעת המדידה, אולם מספק מערך מפרטי בדיקה, אשר התקן הזיכרון DRAM אמור להיות תואם אליהם על מנת להבטיח תאימות ויכולת פעולה הדדית במערכת הזיכרון שכוללת מחשב, שרתים והתקנים ניידים. בדיקה ידנית של פרמטרים אלה צורכת זמן רב מאוד וכיום משתמשים מתכננים רבים בתוכנה של בדיקות תאימות אוטומטיות של התקני ה-DDR, שאותה מספקים יצרני האוסילוסקופים לצורך ביצוע משימה זו. בעת שמהירות זיכרון ה-DDR עולה מ-DDR3 ל-DDR4, נתוני ה-pass fail שמספקת בדיקת התאימות האוטומטית כבר אינם נותנים מענה לצורך ההולך וגובר בהעמקת תהליכי איתור הבאגים והאפיון. כלי שמיועד ספציפית לסייע באיתור הבאגים ובאפיון נותן מענה לצורך זה ואף מספק סביבה של איתור באגים אשר מאפשרת לבצע את העבודה במהירות וביעילות רבה יותר.
מה צריך לכלול כלי לאיתור באגים ב-DDR?
הפרדה בין נתוני קריאה וכתיבה
מפרט JEDEC מגדיר פרמטרי בדיקה כגון מחזורי פלט וקלט, כשהמשמעות היא, שעל המשתמש להיות מסוגל להפריד בין מחזורי הקריאה והכתיבה לצורך ביצוע מדידות על האות. כיוון שהמפרט נכתב עבור DRAM, רוב הבדיקות כתובות עבור מחזורי קלט או כתיבה. הפעולה הראשונה שכלי זה נדרש לבצע, היא הפרדה אמינה בין הקריאה לבין הכתיבה. רוב אלגוריתמי הבדיקה משתמש בהבדלי הפאזה בין ה- (DQS) לבין הנתונים (DQ) כדי לקבוע אם מדובר במחזור קריאה או כתיבה. נתוני הקריאה מיוחסים לתחילת ה-, בעוד שנתוני הכתיבה ממורכזים ביחס ל-strobe. ככל שהמהירות עולה, שיטת הבדלי הפאזה עלולה שלא לתת עוד מענה מלא שיאפשר לזהות במדויק את אותות ה-burst, במיוחד אם המערכת סובלת מלכתחילה מבעיות חמורות של תקינות אותות. מחזורי קריאה עלולים להתפרש בשוגג כמחזורי כתיבה ולהיפך, והדבר עלול לגרום לכלי לספק תוצאת pass עבור מדידות לא חוקיות. הכלי מבצע את ההפרדה הסטנדרטית בין הקריאה לבין הכתיבה ומציג את נקודת ההתחלה והסיום של אותות ה-burst של הקריאה והכתיבה, על מנת לסייע למשתמש לזהות בין מחזורי הקריאה והכתיבה כנדרש. על מנת לבצע משימה זו בצורה מהירה ויעילה, הכלי צריך לאפשר סימון לכל burst של קריאה וכתיבה
שנלכד. בנוסף, הכלי מדווח על המספר הכולל של burst חוקיים בצד מספר סך-כל ה-burst הקריאה והכתיבה שנלכדו. הדבר מאפשר למתכנן להחליט, אם עליו להגביר את הפעילות במערכת על מנת להשיג נתונים רבים יותר עבור תהליכי איתור הבאגים או האפיון.
ניתוח סטטיסטי של multi-bursts
מפרט JEDEC אינו מגדיר את מספר ה-burst שנדרשים למדידה. בעבר, רוב המתכננים הסתפקו בבדיקה של קבוצת burst בודדת, כדי להבין אם המערכת עוברת את בדיקת התאימות או נכשלת בה. הבדיקות מסתיימות בהצלחה או בכישלון בכפוף לעומס שנתון על המערכת. המתכנן יכול להגדיל את תעבורת הנתונים ובמקרים מסוימים הוא עשוי להבחין, כי השוליים במערכת פחותים. כיום, כמעט כל מתכנן מבצע בדיקות שוליים
(margin testing). המתכננים כבר אינם מתעניינים אך ורק בנתוני
ה-pass/fail שמספקת תוכנת יישום התאימות האוטומטית של ה-DDR. הם מעוניינים לבצע ניתוח סטטיסטי של האותות, על מנת לדעת אם השוליים מספיקים לדחיפת מעטפת התכנון אל מעבר לגבולות המוכתבים על-ידי המפרט. לשם כך, המתכננים נדרשים לאסוף מידע סטטיסטי רב ככל האפשר. ככל שירבו לנתח אותות burst, כך יגבר הביטחון בנוגע לתוצאה של בדיקת השוליים. כלי איתור הבאגים נדרש למדוד במהירות את כל פרמטרי הבדיקה עבור כל אותות ה-burst שנמצאו, כדי להאיץ את זמן הבדיקה. כיוון שהכלי פועל על קבצים שמורים של צורות גל שהושגו מהאוסילוסקופ, או על קובץ פרויקט שמור של תוכנת יישום התאימות, אין כל צורך שהאוסילוסקופ יבצע לכידה וניתוח הנתונים לצורך ניתוח צורות הגל עבור איסוף הנתונים הסטאטיסטיים. דבר זה מקצר במידה ניכרת את זמן הבדיקה. ניתן לייצא את תוצאת הבדיקה לקובץ בתבנית csv. לצורך המשך ניתוח או למטרות דיווח.
בעת ביצוע בדיקות קצה, המתכנן זקוק לדרך שתאפשר לו לשנות את מתח הפעולה ובו בעת לבצע מדידה בערך הייחוס התואם וברמות המדידה של ערכי המבוא והמוצא של AC/DC בהתאם למפרט JEDEC. לדוגמה, מתח פעולה רגיל עבור DDR3 הנו 1.5V. עבור בדיקות הקצה, המשתמש עשוי לבחור להפחית את המתח עד ל-1.3V כדי לבדוק אם המערכת יכולה לחסוך אנרגיה רבה יותר. הכלי יחשב אוטומטית את הרמות החדשות של מתח המדידה וכל המדידות יבוצעו כעת על סמך ערכי סף חדשים של המדידה. חלק החישוב האוטומטי של כלי זה מסייע למשתמש לתרגם את ערכי הסף החדשים של מדידת מתח AC/DC בצורה חלקה, ובכך לקצר את זמן ההכנה לבדיקה ולמנוע את הצורך לחשב ע”פ מפרט ה-JEDEC את הערכים הרלוונטיים.
מדידות JEDEC
המדידות המבוצעות באמצעות הכלי תואמות למפרט JEDEC. הבדיקות מסווגות ל-3 קטגוריות – חשמליות, תזמון ודיאגרמת עין. במסגרת קטגוריות הבדיקה המתאימה, הבדיקות נפרדות למחזורי פלט או כתיבה ומחזורי קלט או קריאה. במסגרת הכלי, כל הבדיקות מקובצות במחזורי קריאה או כתיבה על מנת לחסוך מן המשתמש את הצורך לעיין במפרטי JEDEC לפני בחירת הבדיקה הרצויה. כדי להפוך את משימת איתור הבאגים ליעילה יותר, הכלי מסמן את כל המדידות התקפות שנמצאות בעקבה בעזרת סמנים, וזאת על מנת לציין את ערכי הסף של המדידה במונחים של מתח וזמן. כדי לסייע למשתמש להתמקד בתחום הבעייתי, הכלי אף מסמן את מדידת המינימום והמקסימום שנמצאה בתוצאות הבדיקה. המשתמש אף יכול לנווט לכל מדידה על מנת להעריך את תקפותם של ה-burst. יתר על כן, הכלי מדווח על מספר ערכי המדידה התקפים שנמצאו. מערכות מסוימות מתאפיינות במעברי נתונים ספורים בלבד, ולמרות קיומם של burst רבים של קריאה ושל כתיבה, אם הנתונים אינם עוברים במידה מספקת ב-bursts, ייתכן שכמות ערכי המדידה התקפים לא תספיק לצורך שימוש במסגרת ניתוח סטטיסטי. לדוגמה, בעת מדידה של זמן ה-setup, tDS על 2 סדרות של burst, כשאורך ה-burst הוא 8, אתה עשוי לגלות, כי קיימות 9 מדידות תקפות בלבד, שכן העברת הנתונים מתבצעת אך ורק 9 פעמים ב-2 קבוצות ה-burst. אך אם העברת הנתונים מתבצעת במהלך burst, יתקבלו 16 מדידות tDS תקפות. ייתכן שתכונות אלה אמנם זמינות כסטנדרט בתוכנה המסורתית של בדיקות התאימות של ה-DDR, אולם הכלי מוסיף יכולת ויזואליזציה שיכולה לסייע בלימוד ואף מאפשרת למשתמש להיות בטוח, כי המדידות אכן תקפות. צילום המסך, על הסמנים וערכי הסף של המדידה, יכול לשמש למטרת יצירת דוחו”ת. כיוון שקובצי צורת הגל נטענים “כמו שהם” מקבצים קודמים של צורות גל שנשמרו בעבר, בין אם דרך לכידת אותות מוגדרים מראש של האוסילוסקופ או מתוך עקבות שנשמרו בתוכנת יישום התאימות, הרי שלא נגרמים כל שינויים בערכי הזמן והמתח. הכל מתבצע בכפוף להעדפות המשתמש, במונחי מיטוב למטרות דיווח.
לסיכום
בגין הגידול המשמעותי שחל במהירות ובנצילות ההספק במסגרת טכנולוגיות הזיכרון העדכניות, כגון DDR4, גם הצורך הגדל והולך בהתאמת בדיקות התאימות למטלות מעמיקות יותר של איתור באגים ואפיון גרם לשינוי של מסגרת הבדיקה והסביבה שבה פועלים מתכנני זיכרון ובקרי זיכרונות. תוכנות בדיקת התאימות המסורתיות של ה-DDR, המספקות נתוני pass fail, כבר אינן יכולות לתמוך ביעילות ובאפקטיביות במשימות נוספות אלה. כלי איתור באגים חדש, שמיועד ל-DDR ומתוכנן ספציפית באופן שמספק תוצאות ניתוח סטטיסטי עבור מדידות JEDEC, כמו גם יכולת ניווט וסמנים שמציינים מהו האזור הבעייתי, מאפשר למתכנת להתמקד בנקודות הבעייתיות במהירות רבה יותר ואף להיות בטוח בתוצאות הבדיקות – במיוחד כאשר מדובר בבדיקות קצה. הכלי אף נדרש לפעול בסביבה או במסגרות שהנן ידידותיות למשימת איתור הבאגים, לרבות ממשק משתמש אינטואיטיבי שמסייע לקצר את זמן ההתקנה ומאיץ את מהלך הבדיקה – וכך מאפשר למתכנן לחסוך זמן ובסופו של דבר להפחית את עלויות התכנון הכוללות, תוך השגת היעד של פיתוח המוצר בזמן שיא.
