間歇性內(nèi)存故障處理起來可能會非常復雜。這些故障的根源可能是一種原因或多種不同原因的組合，包括BIOS錯誤、協(xié)議錯誤、信號完整性問題、硬件問題、內(nèi)存或其它子系統(tǒng)問題。盡管有些團隊能夠迅速解決內(nèi)存調(diào)試問題，但更多團隊在遇到間歇性故障時會束手無策。本文概括介紹了間歇性內(nèi)存故障的調(diào)試方法，文中通過多個實例，說明了如何才能找出引起內(nèi)存問題的不同原因。對于經(jīng)常遇到系統(tǒng)未能引導或內(nèi)存測試失敗的工程師來說，也可從本文介紹的調(diào)試方法中受益。

　　圖1：DDRII激活時的高分辨率定時軌跡。

　　各種子系統(tǒng)、不同工作模式和多種循環(huán)導致的串擾和資源沖突一直是引起許多間歇性內(nèi)存故障的根本原因。對于間歇性內(nèi)存故障，查找其根本原因的方法分成三步：1） 確定故障是否可以重復。試著復制產(chǎn)生故障的條件。重復故障通?？梢杂行У夭榭垂收系奶攸c。2） 使用普通探頭或插槽式分析探頭把內(nèi)存總線連接到邏輯分析儀上，以迅速查看：整個DDRII總線的定時關系、百萬分之幾概率的誤碼、協(xié)議錯誤和時鐘質(zhì)量。3） 用高速示波器及高帶寬探頭，在信號的接收端進行參數(shù)測量，包括：對于寫入內(nèi)存的數(shù)據(jù)在SDRAM上進行探測和對于從內(nèi)存讀出的數(shù)據(jù)在內(nèi)存控制器上進行探測。

　　評估內(nèi)存故障要考慮的因素

　　在試圖重建故障條件時，記住故障的根本原因可能來自未直接連接到內(nèi)存上的子系統(tǒng)或子應用。局域網(wǎng)接入、子系統(tǒng)上電順序、進入或退出睡眠模式以及電源周期都是在評估內(nèi)存故障時需要考慮的重要因素。

　　在某個特殊的測試或設置條件下隔離問題，可以使問題變的比較容易。例如，在某項測試過程中發(fā)生的故障可能會指向軟件程序或信號完整性問題，如串擾或碼間干擾。對可重復故障，用戶可以在故障條件下進行多次測量。

　　重復故障條件說起來容易，但做起來要難得多。需要考慮的細節(jié)包括：

　　圖2：CK0和S0的眼掃描（Eye Scan）。

　　軟件：是否有錯誤記錄？BIOS、操作系統(tǒng)和應用程序是否在測試時運行？

　　環(huán)境：在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時室內(nèi)溫度是多少？在故障期間，被測系統(tǒng)的空氣流動情況如何？系統(tǒng)供電是否在技術規(guī)范之內(nèi)？

　　硬件：采用同一設計的其他系統(tǒng)是否已經(jīng)通過驗證測試？其它系統(tǒng)也有故障？還是只有這個系統(tǒng)發(fā)生這種故障？故障系統(tǒng)的電路板、DIMM、處理器等是什么版本？故障系統(tǒng)與工作系統(tǒng)有什么區(qū)別？制造中最新的元器件有什么變化？

　　如果條件可以重復，那么在這些條件下進行測試；如果條件不能重復，那么選擇最好的內(nèi)存進行測試，并按順序改變測試條件（如溫度極限和電源極限）。

　　用邏輯分析工具縮小問題區(qū)域

　　在調(diào)試 DDR系統(tǒng)時，邏輯分析有效地補充了高速示波器的限制。使用DDR探頭或插槽分析探頭進行邏輯分析，可以迅速查看系統(tǒng)中的問題區(qū)域。通過使用邏輯分析工具迅速縮小問題區(qū)域，然后使用高性能示波器檢查可疑的信號，工程師可以節(jié)約大量的時間。

　　邏輯分析儀系統(tǒng)提供了下列優(yōu)勢：

　　通過簡單的連接，對全部 DDR總線進行64K深的高分辨率定時分析。64k深度信號可以從觸發(fā)前的100%調(diào)節(jié)到觸發(fā)后的100%。

　　獨特的高分辨率眼圖，可以識別百萬分之幾概率的故障信號。

　　可以從搜索功能中自動設置全局標尺（最多1024個）。

　　著色濾波功能可以識別軌跡的碼型，協(xié)助觀察內(nèi)存訪問情況。

　　協(xié)議解碼轉(zhuǎn)換命令，用于進行功能性驗證。

　　全局標尺可以跟蹤波形和列表窗口。

　　對于使用同一時鐘的所有信號，使用眼圖測量可以一目了然地查看所有信號。

　　圖1中感興趣的測量包括：

　　時鐘周期測量。圖1中的系統(tǒng)是DDRII_400，時鐘周期是5ns。

　　使用標尺測量數(shù)據(jù)有效窗口，或使用鼠標在軌跡上移動，確定轉(zhuǎn)換寬度的分布情況。

　　從有效命令（指令時鐘 （CK0）的上升沿，其中CS低，位于WRITE/ READ命令期間）到數(shù)據(jù)脈沖期間第一個數(shù)據(jù)選通的上升沿，測得的RAS/CAS等待時間。

　　從有效激活（指令時鐘的上升沿，S0 = 0，其中命令 = Activate）到有效WRITE/CAS測得的RAS/CAS時延。

　　刷新速率。

　　預充電間隔。

　　圖3：著色濾波器使工程師能夠迅速識別表明內(nèi)存訪問問題的碼型。

　　在圖1中，用標尺標出的明顯問題區(qū)域中，S0 （片選）偶爾會在CK0 （指令時鐘）上升沿的250ps范圍內(nèi)啟動。

　　這可能要超出DDRII 400 建立/保持時間（Ts/Th）》600ps的指標。為正確檢驗建立時間和保持時間，我們必需使用高速示波器和探頭探測SDRAM上的CK0/CK0#和片選。如果Ts/Th對任何信號處于邊際狀態(tài)，那么它可能會導致間歇性的或持續(xù)的內(nèi)存故障。

　　在我們連接示波器探頭，檢定S0的Tsetup /Thold之前，我們可以使用邏輯分析儀上的眼圖測量功能，進一步評估邊際定時關系。請看圖2中所示的眼圖：1. CK0是方形波。2. S0是三角形波，構成了與CK0的上升沿有關的眼圖。3. S0上升時間慢可能是這個系統(tǒng)中間歇性系統(tǒng)故障的根本原因。邊沿慢使得眼圖變差，減少了建立時間（Tsetup）。4. 從百萬分之幾概率的故障信號中識別潛在問題。百萬分之幾的故障信號會在眼圖內(nèi)部顯示為綠色的斑點。在本例中，沒有證據(jù)表明存在故障信號。邊沿慢是主要問題。

　　圖4：邏輯分析儀上的眼測量功能可以一目了然地了解內(nèi)存總線信號關系。

　　圖2中的系統(tǒng)要求使用示波器，最終確定片選信號的建立時間（Tsetup）。下面使用邏輯分析儀快速查看內(nèi)存系統(tǒng)的實例將介紹，增加著色濾波的獨特方法如何通過碼型識別了解內(nèi)存訪問的概貌，從而迅速發(fā)現(xiàn)協(xié)議錯誤。

　　在實例中邏輯分析儀上設置了著色濾波器，以幫助定位關閉頁面超限，在這種情況下，針對一個存儲區(qū)（Bank）的READ或WRITE命令沒有與激活啟動存儲區(qū)的命令同步。著色濾波器設置成為存儲區(qū)bank0（B0）提供紅色陰影，為存儲區(qū)bank1（B1）提供藍色陰影。粉紅色=B0激活，紅色=B讀，青綠色=B激活，淺藍色=B1讀。著色濾波使得工程師能夠使用碼型標識，同時查看波形，識別要求進一步檢測的區(qū)域。

　　在圖3中，B0激活（粉紅色）在一系列B0 READ（紅色）命令之間前 。但是，屏幕左邊B1讀（淺藍色）之前，沒有B1激活（青綠色）。如果B1最后激活沒有落在允許的規(guī)定時間范圍內(nèi)，則表明發(fā)生了問題。

　　使用邏輯分析儀的最后一個實例，介紹如何使用邏輯分析儀上的眼測量功能。眼圖測量工具提供了相對于時鐘邊沿參考點為0s，從+5ns到-5ns的信號的單一電壓門限眼圖。

　　眼圖測量一目了然地提供了：時鐘占空比、噪聲和信號完整性問題、數(shù)據(jù)有效窗口和眼圖閉合和通道間時滯。

　　眼圖測量是校準邏輯分析儀取樣位置的最快速的方法。在圖4中，上面的屏幕顯示了采用干凈的差分時鐘的DDRII系統(tǒng)上的眼定位（Eye Finder）結果。從眼定位（Eye Finder）結果中，我們注意到：1. 從T=0任一側同等尺寸的白色區(qū)域（眼）中可以看出，指令時鐘的占空比是50%。

　　2. T=0時，指令時鐘細長的轉(zhuǎn)換區(qū)域 （黃色）表明了干凈的時鐘邊沿。

　　下面的屏幕是采用非純凈（有噪聲）時鐘的DDRI系統(tǒng)。我們通過查看Eye Finder結果，發(fā)現(xiàn)時鐘是不純凈的：1. 指令時鐘的轉(zhuǎn)換區(qū)域很寬。2. CK0和CK0#取樣的單端眼不對稱。不對稱的眼也可能表明邏輯分析儀門限不正確。

　　用高速示波器和探頭進行測量

　　圖5：READ和WRITE選通圖取決于探測位置。

　　為確定故障的根本原因，通常要求使用高速示波器和探頭進行參數(shù)測量。對DDRII測量，使用配有7GHz探頭的20Gs/s采樣、6GHz帶寬的示波器可以為系統(tǒng)特性驗證提供精確的測量功能。需要在示波器上測量的參數(shù)包括：建立保持時間Ts/Th、上升時間、時鐘過沖、頻率和抖動分析軟件。

　　探頭位置對在信號特性驗證中進行精確的參數(shù)測量至關重要。最重要的是：1. 在內(nèi)存控制器上探測READ數(shù)據(jù)和選通；2. 在 SDRAM上探測WRITE數(shù)據(jù)和選通。圖5是T=0時相對于DQS5上升沿和下降沿的邏輯分析儀眼掃描（Eye Scan）測量結果。測量結果是在DIMM插槽中使用插槽分析探頭獲得的。

　　在圖5中，WRITE選通的眼圖很大，形狀很好。插槽分析探頭上的探頭位置與SDRAM足夠近，因此信號中沒有反射。插槽分析探頭上的反射使READ選通劣化。眼圖足以對選通偏移和脈寬進行相對測量。但是，總線上的位置不足以實際檢定READ業(yè)務的特征。

　　圖5還說明了探頭位置的重要性，因為在插槽分析探頭上查看時，READ信號的幅度失真，與內(nèi)存控制器上的實際眼圖幾乎沒有類似之處。為精確地查看內(nèi)存控制器看到的READ數(shù)據(jù)，示波器探頭必需放在內(nèi)存控制器上。微型探頭前端使這一任務成為可能。許多技術領導者使用本文中介紹的工具和技術，來驗證和調(diào)試高速內(nèi)存系統(tǒng)。許多工程師已經(jīng)采用節(jié)約時間的工具，他們可以更快地調(diào)試及更好地查看系統(tǒng)性能。