中文摘要：

随着单芯片所集成的IP核数目不断增加，基于总线的核间通信已经成为系统的最大瓶颈，为此学术界提出了片上网络（NoC）结构。NoC已是业内公认的下一代多核片上系统（SoC）芯片设计方法。多核SoC的设计复杂度增加了芯片设计寿命的预测难度，所以在线测试系统对保证IP核正确工作具有重要意义。由于非并发在线测试不能与系统正常操作同时运行，且无法适应多核SoC不断增加的设计复杂度和测试费用，因此并发在线测试成为在线测试研究的方向。本课题以基于NoC的同构多核SoC并发在线测试为研究对象，具体内容包括研究实现层次化代理结构，每一层代理具有不同的监视或测试管理功能；用图论知识对测试向量集的分割及分布式存储进行建模分析；用统计学知识研究具有无监督学习能力的在线错误检测系统；研究基于令牌的层次化测试调度协议。本项目旨在建立并发在线测试的理论和模型，为实现NoC架构上的并发在线测试系统奠定技术基础。

结论摘要：

多核SoC的设计复杂度增加了芯片寿命的预测难度，所以在线测试系统对保证IP核正确工作具有重要意义。由于非并发在线测试不能与系统正常操作同时运行，且无法适应多核SoC不断增加的设计复杂度和测试费用，因此并发在线测试成为在线测试研究的方向。本课题的具体内容包括 (1)设计并实现了一种层次化代理结构，从高到低可分为三个层次。系统代理作为最高层次主要负责测试令牌的管理。簇代理主要任务是负责簇内单元代理之间的令牌调度，管理簇代理与单元代理之间测试向量的传输。单元代理主要任务是监视IP核和管理测试过程。 (2)为解决测试向量长距离传输和存储压力问题，本项目引入了分布式存储方法。项目组采用图论中的t交叉算法，证明了当t分别为奇数或偶数时的最优化球包装问题，并据此进行最优化t交错设计，完成NoC架构的最优化分布式存储设计。 (3)为保障片上系统的监控及测试不会影响到用户的使用，本项目设计了按需触发的测试策略。项目组将IP核间通讯数据划分为数据域和指令域。数据域采用了二分类算法支持向量机（SVM）中的特例支持向量数据域描述(SVDD)。指令域由于存在一定的时序性，所以采用了基于时间序列的STIDE算法以及马尔科夫链。 (4)以上异常检测模块是基于数据挖掘实现的，主要着眼于IP核的数据流和控制流，在检测精确度上难以达到比较高的标准，不可避免地引入一定的误判和漏判行为。研究发现60%-70%的数据错误都是由核的功能单元故障导致的。因此，本项目针对IP核中的基本功能单元还设计了相应的检测模块作为补充。 (5)为减少测试功耗对芯片寿命的影响，项目组在NoC中引入了令牌。在令牌环控制规则下，同一时刻只准许拥有令牌的IP核进行测试，同时测试令牌通过令牌环在多个IP核之间循环传送来保证IP核的测试顺利进行。 (6)虽然测试向量的分布式存储一定程度上减轻了整个系统内存储与通讯的压力，但由于现代集成电路IP核规模都很大，所需的测试向量集也很大，所以项目组将测试向量压缩也作为一个研究方面。项目组提出一种称之为LCG的易于线性压缩的测试图形生成方法。对ISCAS89种5个最大的基准电路实验结果表明，LCG法在固定故障覆盖率大于96%情况下，压缩率都在10倍以上甚至100倍以上。本项目的开展对初步建立并发在线测试的理论和模型，为实现NoC 架构上的并发在线测试系统奠定了一些技术基础。