面向超级计算系统的自选通边界扫描调测试方法及装置

摘要

本发明公开了一种面向超级计算系统的自选通边界扫描调测试方法及装置，该方法为：根据输入目标主板号、调测试命令、以及调测试并发量来计算出最优调测试JTAG线路，以确定监控主板JTAG输出端口并发出控制信号；利用背板上的交叉开关网络接收JTAG选通器的控制信号，根据控制信号来改变交叉开关网络中各个开关的通断，完成选通并利用选通的JTAG输出端口执行调测试命令。该装置包括位于监控主板上的JTAG控制器和JTAG选通器、位于背板上的交叉开关网络模块。本发明具有结构更加简单、背板走线较少、调测试灵活性更好、调测试效率更高、JTAG线路负载均衡等优点。

权利要求

1.一种面向超级计算系统的自选通边界扫描调测试方法，其特征在于，根据输入目标主板号、调测试命令以及调测试并发量来计算出最优调测试JTAG线路，以确定监控主板JTAG输出端口并发出控制信号；利用背板上的交叉开关网络接收JTAG选通器的控制信号，根据控制信号来改变交叉开关网络中各个开关的通断，完成选通并利用选通的JTAG输出端口执行调测试命令；

在进行选通时，根据待测主板的数目设置一定数目的目标寄存器，某位为1则标识已选通该位对应的待测主板，否则该位为0；同时，设置JTAG端口寄存器，某位为1则标识该位对应的JTAG输出端口已被占用；

选通的具体流程为：终端输入调测试命令的目标主板号，然后获取目标寄存器和端口寄存器的当前取值，判断目标主板在目标寄存器对应位的取值：● 如果对应位为1，则表示某并发用户正在对该目标主板进行调测试，因此选通失败，向监控终端返回该目标主板忙的信号；

● 如果对应位为0，则按位搜索端口寄存器：

■ 当发现端口寄存器中某一位为0时，记录该端口号，停止搜索；根据端口号和主板号来构建交叉开关网络的控制信号，发送控制信号给背板上的交叉开关网络，并将目标寄存器和端口寄存器的对应位分别置1，同时通知JTAG控制器利用对应的端口执行该调测试命令；否则选通失败，向监控终端返回端口忙的信号构建。

2.一种用来实现权利要求1所述自选通边界扫描调测试方法的装置，其特征在于，包括：

JTAG控制器，位于监控主板上；

JTAG选通器，位于监控主板上，所述JTAG选通器中根据待测主板的数目设置一定数目的目标寄存器，某位为1则标识已选通该位对应的待测主板，否则该位为0；所述JTAG选通器中设置监控主板的JTAG端口寄存器，某位为1则标识该位对应的JTAG输出端口已被占用；所述JTAG选通器中设置自选通模块，所述自选通模块根据输入目标主板号、调测试命令以及调测试并发量来计算出最优调测试JTAG线路，以确定监控主板JTAG输出端口；

交叉开关网络模块，位于背板上，所述交叉开关网络模块通过控制信号线与JTAG选通器相连，根据控制信号来改变交叉开关网络中各个开关的通断。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述JTAG控制器在监控主板上根据调测试并发量、待测主板数目来定制JTAG控制器和JTAG输出端口。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述JTAG输出端口数小于等于待测主板数目、并且小于监控主板所能够承受的调测试并发量。

说明书

面向超级计算系统的自选通边界扫描调测试方法及装置

技术领域

[0001] 本发明主要涉及到边界扫描调测试技术领域，特指一种面向超级计算系统的自选通边界扫描调测试方法及装置。

背景技术

[0002] 边界扫描（Boundary Scan Test）技术利用芯片引脚内附加的边界扫描单元及其控制逻辑实现了与封装方式无关的调测试功能，克服了传统“探针”方法效率低、成本高和可靠性差等问题。1990年美国电气与电子工程学会（IEEE）批准了联合测试行动组（Joint Test Action Group）起草的边界扫描测试规范，形成了IEEE标准1149.1，简称JTAG标准。边界扫描技术自提出以来，被广泛应用于调测试芯片的内部逻辑、芯片之间的连线和复杂印制板（PCB）之间的连线，极大地缩短了大规模集成电路和PCB研发生产的过程。 [0003] 目前几乎所有的芯片都具有JTAG接口。根据JTAG标准，JTAG接口提供了五个引脚用于访问目标芯片的边界扫描电路，其包括数据输入引脚TDI、数据输出引脚TDO、测试模式选择引脚TMS、测试时钟引脚TCK以及可选的复位引脚TRST。芯片上其他引脚内部附加的边界扫描单元被串连在一起，构成了边界扫描寄存器（边界扫描链）。测试数据从TDI输入边界扫描寄存器，并从TDO输出测试结果。

[0004] 超级计算系统通常采用主板到插箱、插箱到机柜、机柜再到系统的系统结构。为了保证系统的可靠性、可用性和可服务性，每个插箱内通常插有至少一块监控主板，负责该插箱内功能主板的调测试工作，并监控系统运行时的状态。随着应用水平的提升和应用领域的拓展，超级计算系统的规模越来越庞大，一个性能10P级超级计算系统中主板数目动辄上万，单插箱内功能主板数目与日俱增；同时，芯片集成的功能也越来越多，主板上器件密度不断提高，边界扫描链变得更加冗长、复杂。因此超级计算系统中的单插箱调测试具有待测主板多，扫描链复杂等特点。如何利用好现有的JTAG技术高效地实现单插箱调测试，是超级计算系统亟待解决的重要问题之一。

[0005] 大多数与边界扫描相关的专利和论文主要关注单主板或芯片的调测试优化，如中国发明专利201120079849.4、中国发明专利201110254917.0和中国发明专利201210090599.3等等。目前已公开的面向超级计算系统的边界扫描调测试装置及方法较少。如中国发明专利200710143086.4提供了一种基于高性能计算通信架构的边界扫描系统和方法，该方法将待测主板串连在JTAG总线上，每次只能对一块主板进行调测试，效率较低。又如中国发明专利201210083040.8提供了一种高效的多链路并行边界扫描装置及方法，该方法同样采用的是JTAG总线形式走线方式，但将多块主板的边界扫描链连接成一个整体，可同时对多块主板进行调测试。然而，该方法的不足之处在于不同待测主板每次只能采用相同的调测试命令和测试数据，灵活性较差。另外为了调测试实现最大并行性，监控主板可为所有待测主板都设置单独的JTAG线路，虽然可同时对插箱内任意主板进行调测试，然而该种方法存在背板走线复杂的缺陷。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构更加简单、背板走线较少、调测试灵活性更好、调测试效率更高、JTAG线路负载均衡的面向超级计算系统的自选通边界扫描调测试方法及装置。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

[0008] 一种面向超级计算系统的自选通边界扫描调测试方法，根据输入目标主板号、调测试命令以及调测试并发量来计算出最优调测试JTAG线路，以确定监控主板JTAG输出端口并发出控制信号；利用背板上的交叉开关网络接收JTAG选通器的控制信号，根据控制信号来改变交叉开关网络中各个开关的通断，完成选通并利用选通的JTAG输出端口执行调测试命令。

[0009] 作为本发明的进一步改进：

[0010] 在进行选通时，根据待测主板的数目设置一定数目的目标寄存器，某位为1则标识已选通该位对应的待测主板，否则该位为0；同时，设置JTAG端口寄存器，某位为1则标识该位对应的JTAG输出端口已被占用。

[0011] 所述选通的具体流程为：输入终端的调测试命令的目标主板号，然后获取目标寄存器和端口寄存器的当前取值，判断目标主板在目标寄存器对应位的取值：

[0012] ● 如果对应位为1，则表示某并发用户正在对该目标主板进行调测试，因此选通失败，向监控终端返回该目标主板忙的信号；

[0013] ● 如果对应位为0，则按位搜索端口寄存器：

[0014] ■ 当发现端口寄存器中某一位为0时，记录该端口号，停止搜索；根据端口号和主板号来构建交叉开关网络的控制信号，发送控制信号给背板上的交叉开关网络，并将目标寄存器和端口寄存器的对应位分别置1，同时通知JTAG控制器利用对应的端口执行该调测试命令；否则选通失败，向监控终端返回端口忙的信号构建。

[0015] 本发明进一步提供一种用来实现上述测试方法的装置，它包括：

[0016] JTAG控制器，位于监控主板上；

[0017] JTAG选通器，位于监控主板上，所述JTAG选通器中根据待测主板的数目设置一定数目的目标寄存器，某位为1则标识已选通该位对应的待测主板，否则该位为0；所述JTAG选通器中设置监控主板的JTAG端口寄存器，某位为1则标识该位对应的JTAG输出端口已被占用；所述JTAG选通器中设置自选通模块，所述自选通模块根据输入目标主板号、调测试命令、以及调测试并发量来计算出最优调测试JTAG线路，以确定监控主板JTAG输出端口；

[0018] 交叉开关网络模块，位于背板上，所述交叉开关网络模块通过控制信号线与JTAG选通器相连，根据控制信号来改变交叉开关网络中各个开关的通断。

[0019] 所述JTAG控制器在监控主板上根据调测试并发量、待测主板数目来定制JTAG控制器和JTAG输出端口。

[0020] 所述JTAG输出端口数小于等于待测主板数目、并且小于监控主板所能够承受的调测试并发量。

[0021] 与现有技术相比，本发明的优点在于：

[0022] 1、本发明通过JTAG 选通器和交叉开关网络模块在调测试过程中动态实现多种JTAG走线方式，包括串行、并行和串并行混合，极大提高了调测试的灵活性。

[0023] 2、本发明有效降低了背板走线的数目，充分利用了有限的JTAG线路，根据并发需求来实现最大的边界扫描并行度，且能够平衡JTAG线路的负载。

[0024] 3、本发明较串行边界扫描走线方式，具有更高的调测试效率。本发明能够并发的对不同待测主板执行不同的调测试命令，提高了调测试的效率。

附图说明

[0025] 图1是本发明的调测试装置的逻辑结构示意图。

[0026] 图2是本发明选通方法的流程示意图。

[0027] 图3是本发明中交叉开关网络模块的示意图。

具体实施方式

[0028] 以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

[0029] 本发明的面向超级计算系统的自选通边界扫描调测试方法，根据输入目标主板号、调测试命令以及调测试并发量来计算出最优调测试JTAG线路，以确定监控主板JTAG输出端口并发出控制信号；利用背板上的交叉开关网络接收JTAG选通器的控制信号，根据控制信号来改变交叉开关网络中各个开关的通断，完成选通并利用选通的JTAG输出端口执行调测试命令。

[0030] 在进行选通时，根据待测主板的数目设置一定数目的目标寄存器，某位为1则标识已选通该位对应的待测主板，否则该位为0；同时，设置JTAG端口寄存器，某位为1则标识该位对应的JTAG输出端口已被占用。

[0031] 参见图2，本实例中选通的具体流程为：输入终端的调测试命令的目标主板号，然后获取目标寄存器和端口寄存器的当前取值，判断目标主板在目标寄存器对应位的取值：

[0032] ● 如果对应位为1，则表示某并发用户正在对该目标主板进行调测试，因此选通失败，向监控终端返回该目标主板忙的信号；

[0033] ● 如果对应位为0，则按位搜索端口寄存器：

[0034] ■ 当发现端口寄存器中某一位为0时，记录该端口号，停止搜索；根据端口号和主板号来构建交叉开关网络的控制信号，发送控制信号给背板上的交叉开关网络，并将目标寄存器和端口寄存器的对应位分别置1，同时通知JTAG控制器利用对应的端口执行该调测试命令；否则选通失败，向监控终端返回端口忙的信号构建。

[0035] 如图1所示，本发明进一步提供一种面向超级计算系统的自选通边界扫描调测试装置，包括位于监控主板上的JTAG控制器和JTAG选通器、位于背板上的交叉开关网络模块。

[0036] JTAG控制器在监控主板上，并确定JTAG输出端口的数目。即，在监控主板上根据调测试并发量、待测主板数目来定制JTAG控制器和JTAG输出端口。作为较佳的方式，要求JTAG输出端口数小于等于待测主板数目，并且小于监控主板所能够承受的调测试并发量。

[0037] JTAG选通器在监控主板上，在JTAG选通器中，根据待测主板的数目设置一定数目的目标寄存器，某位为1则标识已选通该位对应的待测主板，否则该位为0；同时，在JTAG选通器中设置监控主板的JTAG端口寄存器，某位为1则标识该位对应的JTAG输出端口已被占用。JTAG选通器中的自选通模块可根据输入目标主板号、调测试命令以及调测试并发量来计算出最优调测试JTAG线路，以确定监控主板JTAG输出端口。

[0038] 交叉开关网络模块在背板上，在背板上根据监控主板的JTAG输出端口数量和插箱中的待测主板数目，构建JTAG线路组成的交叉开关网络模块。参见图3，例如，监控主板上有4路JTAG输出端口，插箱中有16块待测主板，则在背板上构建4×16的交叉开关网络模块，每一路JTAG为5条信号线，包括TDI、TDO、TMS、TCK和使能信号。交叉开关网络模块通过控制信号线与JTAG选通器相连，根据控制信号来改变交叉开关网络中各个开关的通断。

[0039] 具体应用中，在监控主板启动时，JTAG选通器首先将目标寄存器和JTAG端口寄存器清零。调测试开始后，将用户命令中待测主板号输入自选通模块，选择出空闲的JTAG输出端口，并根据目标寄存器和JTAG端口寄存器的取值，通过控制信号线向背板上的交叉开关网络模块发送控制信号，以闭合交叉开关网络模块中对应开关，完成选通；同时，通知JTAG控制器利用选通的JTAG输出端口执行调测试命令。当完成了终端的调测试命令，JTAG控制器将通知JTAG选通器将目标寄存器和JTAG端口寄存器的响应位释放，以准备接收新的命令。

[0040] 以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。