Development of an infrastructure for creating a behavioral model of hardware of measurable parameters in dependency of executed software

Abstract

System-Level Test (SLT) gains traction not only in the industry but as of recently also in academia. It is used to detect manufacturing defects not caught by previous test steps. The idea behind SLT is to embed the Design Under Test (DUT) in an environment and running software on it that corresponds to its end-user application. But even though it is increasingly used in manufacturing since a decade there are still many open challenges to solve. For example, there is no coverage metric for SLT. Also, tests are not automatically generated but manually composed using existing operating systems and programs. This master thesis introduces the foundation for the AutoGen project, that will tackle the aforementioned challenges in the future. This foundation contains a platform for experiments and a workflow to generate Systems-on-Chip (SoCs). A case study is conducted to show an example on how on-chip sensors can be used in SLT applications to replace missing detailed technology-information. For the case study a “power devil” application has been developed that aims to keep the temperature of the Field Programmable Gate Array (FPGA) it runs on in a target range. The study shows an example on how software and parameters influence the extra-functional behavior of hardware.

System-Level Test (SLT) nimmt nicht nur in der Industrie Fahrt auf sondern seit kurzem auch in der akademischen Welt. Es wird verwendet als Ergänzung zu existierenden Testschritten, um weitere Defekte zu erkennen, die bisher nicht gefunden worden sind. Die Idee bei SLT ist, dass der zu testende Chip in einer Umgebung eingesetzt und Software ausgeführt wird, die einer möglichen Endanwendung entspricht. Auch wenn es eine immer größere Bedeutung erlangt, existieren noch Herausforderungen, die gelöst werden müssen. Zum Beispiel hat SLT keine Metrik, um die Fehlerabdeckung zu bestimmen. Weiterhin werden Tests von Hand zusammengestellt aus existierenden Betriebssystemen und Programmen und nicht automatisiert erzeugt. Diese Masterarbeit stellt die Grundlagen für das AutoGen Projekt vor. In diesen Grundlagen enthalten sind eine Plattform für weitere Experimente und ein Arbeitsfluss, um Systems-on-Chip (SoCs) zu erzeugen. Eine Fallstudie wird durchgeführt, um ein Beispiel vorzustellen, wie Sensoren, die sich im Chip befinden genutzt werden können, fehlende detaillierte Technologieinformationen zu ersetzen. Für diese Fallstudie wurde eine “power devil” Applikation entwickelt, die versucht die Temperatur des Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) in einem Zielbereich zu halten. Die Studie zeigt ein Beispiel dafür, wie Software und Parameter das nicht-funktionale Verhalten von Hardware beeinflussen kann.