Techniques de compression de données de test

1. ELE-6306 TESTS DE SYSTÈMES ÉLECTRONIQUES Techniques de compression de données de test Par Patrick Delisle Et Aziz El maghri École Polytechnique de Montréal

2. Techniques de compression de données de test • Problématique • Fonctionnement • Prétraitement • Technique de compression • Choix d’un algorithme de compression • Conclusion

3. Problématique • Augmentation de la complexité des circuits • Augmentation du volume de données de test • Entraîne des coûts élevés pour les équipements de test automatiques (ATE)

4. Coût ATE • Nombre de plot connexion • Mémoire pour emmagasiner les données de test • Temps de test

5. Solution • Compression des données • Réduction du volume de données • Réduction du nombre de plot

6. Règles à respecter • Compression sans perte (réversible) • Les vecteurs de test doivent être récupérable • Facile à compresser & décompresser • Pour ne pas augmenter le temps de test • Limiter la complexité des parties à implémenter matériellement • Requiert peu de surface sur le SOC

7. Fonctionnement

8. Prétraitement des Données les techniques qui préparent les données de test à être compressé Les techniques étudiées Bits indéterminés Barrow Wheeler transformation

9. Bits Indéterminés (X) 1X0011XXX00XXXX1X001 Détermination selon la technique Run Length: 10001100000000010001

10. Burrows Wheeler Transformation • Permet réorganisation des vecteurs • Détermination d’une matrice n x n • Rotation (n-1) • Sort

11. Burrows Wheeler TransformationMatrice Vecteur 10010010 N - 1 = 7 N = 8

12. Burrows Wheeler TransformationRéorganisation Si on tri le dernier tableau on retrouve : Le nouveau vecteur Vecteur initial Position 6

13. Burrows Wheeler Transformation Retour Pour retrouver le vecteur initial : Ajout du vecteur initial (MSB) Le vecteur Tri Tri

14. Burrows Wheeler Transformation Retour Si on refait la même chose N fois, on retrouve le vecteur de test initial à la position Vecteur initial à La Position 6

15. Burrows Wheeler Transformation • Permet meilleur adaptation des vecteurs • Effectif sur série avec cycle → Pas toujours avantageux 000111 => 100110

16. Techniques de Compression • Compression Run-Length • Encodage par Entropie • Codage de Golomb • Codage de Huffmen • Codage 9C • Codage arithmétique • Technique du dictionnaire

17. Compression Run-Length • Remplace des séquences par un code • Séquence de « 0 » ou Séquence de « 1 » • 2 méthodes • On remplace chaque séquence par un «  flag» qui représente le bit de la séquence, puis le nombre de fois que ça se répète. • On remplace ou bien la séquence des « 0 » ou la séquence des « 1 ». • Avantage • Logique minime

18. Compression Run-Length Exemple : • Méthode 1 1111000000 → 1100 0110 10 bits 8 bits Compression: 20% • Méthode 2 0100000001 → 001 111 10 bits 6 bits Compression: 40%

19. Encodage par Entropie • Codage de Golomb • Codage de Huffmen • Codage 9C • Codage arithmétique

20. Codage de Golomb • Similaire à Run-Length • Utilise code pour remplacer des « 0 » • Divisé en groupe selon paramètre m • Formé d’un préfixe et d’un suffixe • Requiert une terminaison par « 1 »

21. Codage de Golomb A. Chandra, K. Chakrabarty « System-on-a-Chip Test-Data Compression and Decompression Architectures Based on Golomb Codes »

22. Codage de Golomb • Détermination de la compression n: nombre de bit r: nombre de « 1 » • Détermination du paramètre m

23. Codage de Huffman • Remplace une séquence par un code • Longueur du code non fixe • Remplace selon le poids de la séquence • Aucun préfixe

24. Compression Huffman: 28% Selected: 19% ] A. Jas, J. Ghosh-Dastidar, Mom-Eng Ng, N. A. Touba « An Efficient test vector compression scheme using selective Huffman Coding » Codage de Huffman

25. Codage de Huffman A. Jas, J. Ghosh-Dastidar, Mom-Eng Ng, N. A. Touba « An Efficient test vector compression scheme using selective Huffman Coding »

26. Codage 9C • Remplace séquences par un code • Utilisation de 9 code • Séquence indéfinie • Paramètre K à choisir

27. Codage 9C Mohammad Tehranipoor « Test Data Compression »

28. Codage Arithmétique • Basé sur le calcul d’entropie • Utilisation de probabilité • Donne meilleur longueur de code possible

29. Technique du dictionnaire • Banque de donnée • Code de même longueur • Statique ou dynamique • Bit d’identification

30. Technique du dictionnaire • Séquences 1 : 1 10001 2 : 0 01101 10011 01001 • Dictionnaire 10001 → 00010 11100 10101 • Autre 0 01101 10011 01001 → 011011001101001 Compression: 27%

31. Choix d’un Algorithme de Compression • Comment choisir? • Coût des tests • Paramètres à vérifier • Dépendance sur les données de test

32. Taux de compression • Compression • 20-70% Moyenne: 50-60% • Réduction du temps de test • 20-70% Moyenne: 50-60%

33. Conclusion • Nécessité de la compression • Prétraitement • Choix des X • Burrows Wheeler • Technique • Run-Length • Entropie • Golomb • Huffman • Codage 9C • Technique du dictionnaire • Choix d’un algorithme

34. Bibliographie • [1] M-L Flottes, R. Poirier, B. Rouzeyre « An arithmetic structure for test data horizontal compression » Laboratoire de Montpellier 2004. • [2] I. Pomeranz, S. M. Reddy « Test data compression based on input-output dependance » IEEE transactions on computer-aided design of integrated circuits and systems.Vol. 22 Oct. 2003 • [3] A. Chandra, K. Chakrabarty « System-on-a-Chip Test-Data Compression and Decompression Architectures Based on Golomb Codes » IEEE transactions on computer-aided design of integrated circuits and systems. Vol. 20 Mars 2001 • [4] T. J. Yamaguchi, D. S. Ha, M. Ishida, T. Ohmi « A method for compressing test data based on Burrows-Wheeler transformation » IEEE transactions on computer-aided design of integrated circuits and systems. Vol. 20 Mai 2002 • [5] A. Jas, J. Ghosh-Dastidar, Mom-Eng Ng, N. A. Touba « An Efficient test vector compression scheme using selective Huffman coding » IEEE transactions on computer-aided design of integrated circuits and systems. Vol. 20 Juin 2002 • [6] J. Rajski, J. Tyszer « Test Data Compression and Compaction for Embedded Test of Nanometer Technology Designs » IEEE 21st International conference on computer design, 2003. • [7] Kedarnath J. Balakrishnan, Nur A. Touba « Relating Entropy Theory on Test Data Compression » Computer Engineering Research Center. • [8] Armin Wurtenberger, Christofer S. Tautermann, Sybille Hellebrand « A Hybrid Coding Strategy fir Optimized Test Data Compression » University of Innsbruck Austria. • [9] Paul Theo Gonciari, Bashir M Al-Hashimi, Nicola Nicolici « Test Data Compression: The System Integrator’s Perspective » University of Southampton, McMaster University, 2003. • [10] Sherief Reda, Alex Orailoglu « Reducing Test Application Time Through Test Data Mutation Encoding » IEEE Proceedings of the 2002 Design, Automation and Test in Europe Conference and Exhibition, 2002. • [11] Gang Zeng, Hideo Ito « X-Tolerant Test Data Compression for SOC with Enhanced Diagnosis Capability » The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 2005.

35. Question?