[发明专利]面向BIT软件测试的存储器故障注入方法及其模拟器

说明书

技术领域

本发明涉及可靠性工程方面的故障注入技术和计算机工程方面的存储器技术，特别是涉及一种面向BIT软件测试的存储器故障注入方法及其模拟器。

背景技术

一个系统、设备或产品可靠性再高也不能保证永远正常工作，使用者和维修者要掌握其健康状况，要确知有无故障或何处发生了故障，这就要对其进行监控和测试。于是希望系统和设备本身能为此提供方便，这种系统和设备本身所具有的便于监控其健康状况、易于进行故障诊断测试的特性，就是系统和设备的测试性。测试性是指产品能及时准确地确定其状态（可工作、不可工作或性能下降）并隔离其内部故障的一种设计特性。随着系统和设备性能的提高和复杂性的增加，测试性越来越受到人们的重视，许多新技术、新方法都应用到了测试性之中。机内测试（Built-In Test，简称BIT）是系统或设备内部提供的检测和隔离故障的自动测试能力。当前，机载电子设备增多，机内控制高度集中，使得BIT达到空前的重要程度。测试性研究的热点，就在于研究BIT以及BIT进一步发展的技术，如故障预测与健康管理。

BIT的功能是在系统出现故障时能够进行故障检测与隔离，那么BIT本身也会发生故障，存在BIT设计不当、BIT虚警等问题，则在进行BIT设计时，如何验证BIT的功能是否达到了预期设计的目标就成为一个问题。由于BIT软件实现部分基本承载了BIT全部逻辑功能，BIT软件实现部分（简称BIT软件）和普通软件相比，具有检测、隔离以及处理电子设备系统硬件故障的功能特点，实时性强，可靠性要求高。BIT软件是否可靠决定了航空电子设备能否正确检测和处理故障，进而关系到整个系统的可靠性和安全性。与此同时，设备在正常运行过程中，并不会频繁发生故障，甚至很多故障很难复现，因此依靠收集外场数据很难对设备的BIT功能进行全面有效的评估。所以迫切需要一种对BIT软件进行测试的有效方法和实施途径。

故障注入技术是BIT软件测试中一种有效的手段，通过人为对系统注入故障并运行BIT软件，观察其故障检测、隔离能力，从而检验BIT软件的设计是否合理、测试能力是否符合设计要求等。

然而传统故障注入技术面临诸多问题：基于硬件的故障注入技术虽然注入真实的硬件故障，但受限于电路板上元器件的高密集性，已没有足够空间附加探针、插座等硬件故障注入设备，而且比较关注的元器件内部故障也是无法注入的；基于软件的故障注入技术在其他应用中有种种好处，但BIT软件的代码不开放（或不允许修改）、运行结构复杂、且可达性差，故而软件故障注入在BIT软件测试中是无处着手的；最后，采用VHDL、Verilog等硬件描述语言实现的基于模拟/仿真的故障注入技术虽可精确仿真BIT软件运行的硬件环境，但无法支撑BIT软件在其上运行，作为软件测试工具则无从谈起。

开展BIT软件测试，不仅需要相应的试验方法、技术和规范，还需要相应的故障注入工具来支持试验执行。但目前，由于在BIT设计指标的考核过程中缺少有效的故障注入工具，BIT软件测试试验无法得到充分地执行，影响BIT技术在工程中的应用。随着航空电子设备复杂度的不断提高，故障注入工具的缺乏已成为国内外开展BIT试验的瓶颈。

综上所述，常见的故障注入手段应用于BIT软件测试中，或具有一定局限性、或无法实施，因此尚无有效解决BIT软件测试难题的故障注入方法。

模拟器在计算机工程领域是计算机体系结构研究、处理器指令集研究等方面的重要工具，具有广泛的实用价值。全系统模拟器模拟了软件运行的硬件环境，可支持客户操作系统及应用软件在其上的运行。此外，除去运行速度上的差异，软件在模拟器上运行与在真实硬件上的运行情况是无差别的。

目前，国内外尚缺乏评测针对板上器件的BIT软件的有效方法和测试设备。在动态测试方面，受专业知识、环境技术条件等方面的限制，存在两方面的问题：（1）在测试用例的设计中缺少对于电子设备系统的全面分析，对异常用例的设计不够全面；（2）考虑到BIT软件检测故障模式而设计的异常用例，但由于BIT软件自身功能特点，使得部分异常用例的施加需要在实际硬件中注入故障才能实现。但硬件故障注入方法无法适用于高密集度的电子设备中。这样，很多用例即使设计了也无法执行。这些原因都导致BIT软件测试不充分，使得很多问题在实际使用过程中才被发现，造成严重的后果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种有效的用于板级BIT软件测试的故障注入技术。具体，本发明提供了一种面向BIT软件测试的存储器故障注入方法及其模拟器。