CPU芯片测试技术
目录
第一章 CPU芯片封装概述
1.1 集成电路的发展 (4)
1．1．1 世界集成电路的发展 (4)
1．1．2 我国集成电路的发展 (5)
1．1．3 CPU芯片的发展 (6)
1.2 CPU构造原理 (10)
1．3 .1 CPU工作原理 (11)
1．3．2 CPU的工作流程 (12)
1.4 CPU性能指标 (12)
第二章测试
2.1 可靠性测试 (23)
2.2 测试分类 (24)
2.3 测试过程 (24)
2.4 电性能测试 (25)
2.5 电功能测试 (26)
2.6 测试环境条件 (26)
第三章 CPU芯片测试设备
3.1 测试设备介绍 (28)
3．1．1 Handler(传送机)介绍 (28)
3．1．2 Tester(测试机)介绍 (29)
3．1．3 Chiller(温控设备)介绍 (29)
3.2 测试系统 (30)
3．2．1 SUMMIT ATC 2.13 (温度控制系统) (30)
3．2．2 T2000( 测试系统) (31)
3．2．3 其它相关系统 (31)
第四章测试实例分析
4.1 等级测试 (32)
4.2 实例分析 (32)
致谢....................................................................................。.. (42)
参考文献 (43)
摘要
为什么要测试？
可以通过测试对产品中的带有缺陷的不合格的产品及时筛选出来。
可以通过测试对产品的性能作出优良等级的评定。
可以通过测试对产品，还在工厂中时，随时监控，及时找出存在的问题，解决问题。
可以通过测试对产品，及时监控，把最新动态反馈给工程师，从而不断的改进和完善工艺。
关键字：测试可靠性中央处理器传送机测试机
Abstract
Why should we test ？
Can pass the test product with a defect in the standard filter out of the product in time.
Can test the performance of the product to make a good level of assessment. Can pass the test product, is still at the factory at any time to monitor, identify problems in a timely manner, to solve the problem.
Can pass the test product, timely monitoring, the latest feedback to the engineers, so as to continuously improve and perfect the process
Keywords:
Test,reliability,CPU(Central Processing Unit),Handler,Tester
第一章 CPU芯片封装概述
1．1 集成电路的发展
1．1．1 世界集成电路的发展
世界集成电路产业结构的变化及其发展历程
自1958年美国德克萨斯仪器公司(TI)发明集成电路（IC）后，随着硅平面技术的发展，二十世纪六十年代先后发明了双极型和MOS型两种重要的集成电路，它标志着由电子管和晶体管制造电子整机的时代发生了量和质的飞跃，创造了一个前所未有的具有极强渗透力和旺盛生命力的新兴产业集成电路产业。
回顾集成电路的发展历程，我们可以看到，自发明集成电路至今40多年以来，"从电路集成到系统集成"这句话是对IC产品从小规模集成电路（S SI）到今天特大规模集成电路（ULSI）发展过程的最好总结，即整个集成电路产品的发展经历了从传统的板上系统（System-on-board）到片上系统（System-on-a-chip）的过程。在这历史过程中，世界IC产业为适应技术的发展和市场的需求，其产业结构经历了三次变革。
第一次变革：以加工制造为主导的IC产业发展的初级阶段。
70年代，集成电路的主流产品是微处理器、存储器以及标准通用逻辑电路。这一时期IC制造商（IDM）在IC市场中充当主要角色，IC设计只作为附属部门而存在。这时的IC设计和半导体工艺密切相关。IC设计主要以人工为主，CAD系统仅作为数据处理和图形编程之用。IC产业仅处在以生产为导向的初级阶段。
第二次变革：Foundry公司与IC设计公司的崛起。
80年代，集成电路的主流产品为微处理器（MPU）、微控制器（MCU）及专用IC（ASIC）。这时，无生产线的IC设计公司（Fabless）与标准工艺加工线（Foundry）相结合的方式开始成为集成电路产业发展的新模式。
随着微处理器和PC机的广泛应用和普及（特别是在通信、工业控制、消费电子等领域），IC产业已开始进入以客户为导向的阶段。一方面标准化功能的IC已难以满足整机客户对系统成本、可靠性等要求，同时整机客户则要求不断增加IC的集成度，提高保密性，减小芯片面积使系统的体积缩小，降低成本，提高产品的性能价格比，从而增强产品的竞争力，得到更多的市场份额和更丰厚的利润；另一方面，由于IC微细加工技术的进步，软件的硬件化已成为可能，为了改善系统的速度和简化程序，故各种硬件结构的ASIC如门阵列、可编程逻辑器件（包括FPGA）、标准单元、全定制电路等应运而生，其比例在整个IC销售额中1982年已占12％；其三是随着EDA工具（电子设计自动化工具）的发展，PCB设计方法引入IC设计之中，如库的概念、工艺模拟参数及其仿真概念等，设计开始进入抽象
化阶段，使设计过程可以独立于生产工艺而存在。有远见的整机厂商和创业者包括风险投资基金（VC）看到ASIC的市场和发展前景，纷纷开始成立专业设计公司和IC设计部门，一种无生产线的集成电路设计公司（Fabl ess）或设计部门纷纷建立起来并得到迅速的发展。同时也带动了标准工艺加工线（Foundry）的崛起。全球第一个Foundry工厂是1987年成立的台湾积体电路公司，它的创始人张忠谋也被誉为"晶芯片加工之父"。
第三次变革："四业分离"的IC产业
90年代，随着INTERNET的兴起，IC产业跨入以竞争为导向的高级阶段，国际竞争由原来的资源竞争、价格竞争转向人才知识竞争、密集资本竞争。以DRAM为中心来扩大设备投资的竞争方式已成为过去。如199 0年，美国以Intel为代表，为抗争日本跃居世界半导体榜首之威胁，主动放弃DRAM市场，大搞CPU，对半导体工业作了重大结构调整，又重新夺回了世界半导体霸主地位。这使人们认识到，越来越庞大的集成电路产业体系并不有利于整个IC产业发展，"分"才能精，"整合"才成优势。于是，IC产业结构向高度专业化转化成为一种趋势，开始形成了设计业、制造业、封装业、测试业独立成行的局面，近年来，全球IC产业的发展越来越显示出这种结构的优势。如台湾IC业正是由于以中小企业为主，比较好地形成了高度分工的产业结构，故自1996年，受亚洲经济危机的波及，全球半导体产业出现生产过剩、效益下滑，而IC设计业却获得持续的增长。
特别是96、97、98年持续三年的DRAM的跌价、MPU的下滑，世界半导体工业的增长速度已远达不到从前17％的增长值，若再依靠高投入提升技术，追求大尺寸硅片、追求微细加工，从大生产中来降低成本，推动其增长，将难以为继。而IC设计企业更接近市场和了解市场，通过创新开发出高附加值的产品，直接推动着电子系统的更新换代；同时，在创新中获取利润，在快速、协调发展的基础上积累资本，带动半导体设备的更新和新的投入；IC设计业作为集成电路产业的"龙头"，为整个集成电路产业的增长注入了新的动力和活力。
1．1．2 我国集成电路的发展
图1.1.2 我国集成电路设计
我国集成电路产业诞生于六十年代，共经历了三个发展阶段：
1965年-1978年：以计算机和军工配套为目标，以开发逻辑电路为主要产品，初步建立集成电路工业基础及相关设备、仪器、材料的配套条件；
1978年-1990年：主要引进美国二手设备，改善集成电路装备水平，在―治散治乱‖的同时，以消费类整机作为配套重点，较好地解决了彩电集成电路的国产化；
1990年-2000年：以908工程、909工程为重点，以CAD为突破口，抓好科技攻关和北方科研开发基地的建设，为信息产业服务，集成电路行业取得了新的发展。
近几年，中国集成电路产业取得了飞速发展。中国集成电路产业已经成为全球半导体产业关注的焦点，即使在全球半导体产业陷入有史以来程度最严重的低迷阶段时，中国集成电路市场仍保持了两位数的年增长率，凭借巨大的市场需求、较低的生产成本、丰富的人力资源，以及经济的稳定发展和宽松的政策环境等众多优势条件，以京津唐地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区为代表的产业基地迅速发展壮大，制造业、设计业和封装业等集成电路产业各环节逐步完善。
2006年中国集成电路市场销售额为4862.5亿元，同比增长27.8%。其中IC设计业年销售额为186.2亿元，比2005年增长49.8%。
2007年中国集成电路产业规模达到1251.3亿元，同比增长24.3%，集成电路市场销售额为5623.7亿元，同比增长18.6%。而计算机类、消费类、网络通信类三大领域占中国集成电路市场的88.1%。
目前，中国集成电路产业已经形成了IC设计、制造、封装测试三业及支撑配套业共同发展的较为完善的产业链格局，随着IC设计和芯片制造行业的迅猛发展，国内集成电路价值链格局继续改变，其总体趋势是设计业和芯片制造业所占比例迅速上升。
1．1．3 CPU芯片的发展
图 1．1．3CPU实物图
CPU的溯源可以一直去到1971年。在那一年，当时还处在发展阶段的INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。这不但是第一个用于计
算器的4位微处理器，也是第一款个人有能力买得起的电脑处理器！4004含有2300个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢，被当时的蓝色巨人IBM以及大部分商业用户不屑一顾，但是它毕竟是划时代的产品，从此以后，INTEL便与微处理器结下了不解之缘。可以这么说，CPU的历史发展历程其实也就是INTEL公司X86系列CPU的发展历程，我们就通过它来展开我们的―CPU历史之旅‖。
1978年，Intel公司再次领导潮流，首次生产出16位的微处理器，并命名为i8086，同时还生产出与之相配合的数学协处理器i8087，这两种芯片使用相互兼容的指令集，但在i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令。由于这些指令集应用于i8086和i8087，所以人们也这些指令集统一称之为X86指令集。虽然以后Intel又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的X8 6指令，而且Intel在后续CPU的命名上沿用了原先的X86序列，直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。至于在后来发展壮大的其他公司，例如AMD和Cyrix等，在486以前（包括486）的CPU
都是按Intel的命名方式为自己的X86系列CPU命名，但到了586时代，市场竞争越来越厉害了，由于商标注册问题，它们已经无法继续使用与Int el的X86系列相同或相似的命名，只好另外为自己的586、686兼容CP U命名了。
1979年，INTEL公司推出了8088芯片，它仍旧是属于16位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为4.77MHz，地址总线为20位，可使用1MB内存。8088内部数据总线都是16位，外部数据总线是8位，而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBM PC机中，开创了全新的微机时代。也正是从8088开始，PC（personal computer——个人电脑）的概念开始在全世界范围内发展起来。
1982年，许多年轻的读者尚在襁褓之中的时候，INTE已经推出了划时代的最新产品枣80286芯片，该芯片比8006和8088都有了飞跃的发展，虽然它仍旧是16位结构，但是在CPU的内部含有13.4万个晶体管，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆
为16位，地址总线24位，可寻址16MB内存。从80286开始，CPU的工作方式也演变出两种来：实模式和保护模式。
Intel 80286处理器
1985年INTEL推出了80386芯片，它是80X86系列中的第一种32
位微处理器，而且制造工艺也有了很大的进步，与80286相比，80386内部内含27.5万个晶体管，时钟频率为12.5MHz，后提高到20MHz，25MH z，33MHz。80386的内部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可寻址高达4GB内存。它除具有实模式和保护模式外，还增加了一种叫虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务
能力。除了标准的80386芯片，也就是我们以前经常说的80386DX外，出于不同的市场和应用考虑，INTEL又陆续推出了一些其它类型的80386
芯片：80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推出的80386SX是市场定位在80286和80386DX之间的一种芯片，其与80386DX的不同在于外部数据总线和地址总线皆与80286相同，分别是16位和24位(即寻址能力为16MB)。
1990年推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、节能型芯片，主要用于便携机和节能型台式机。80386 SL与80386 DL的不同在于前者是基于80386SX的，后者是基于80386DX的，但两者皆增加了一种新的工作方式：系统管理方式。当进入系统管理方式后，CPU 就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作，甚至停止运行，进入―休眠‖
状态，以达到节能目的。1989年，我们大家耳熟能详的80486 芯片由IN TEL推出，这种芯片的伟大之处就在于它实破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内，并且在80X86系列中首次采用了RISC（精简指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度。由于这些改进，80486 的性能比带有80387数学协处理器的80386DX提高了4倍。80486和80386一样，也陆续出现了几种类型。上面介绍的最初类型是80486DX。1990年推出了80486SX，它是486类型中的一种低价格机型，其与80486DX的区别在于它没有数学协处理器。80486 DX2由系用了时钟倍频技术，也就是说芯片内部的运行速度是外部总线运行速度的两倍，即芯片内部以2倍于系统时钟的速度运行，但仍以原有时钟速度与外界通讯。80486 DX2
的内部时钟频率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了时钟倍频技术的芯片，它允许其内部单元以2倍或3倍于外部总线的速度运行。为了支持这种提高了的内部工作频率，它的片内高速缓存扩大到16KB。80486 DX4的时钟频率为100MHz，其运行速度比66MHz的8 0486 DX2快40%。80486也有SL增强类型，其具有系统管理方式，用于便携机或节能型台式机。
踏入新世纪的CPU
进入新世纪以来，CPU进入了更高速发展的时代，以往可望而不可及的1Ghz大关被轻松突破了，在市场分布方面，仍然是Intel跟AMD公司在两雄争霸，它们分别推出了Pentium4、Tualatin核心Pentium Ⅱ和Ce leron、Tunderbird核心Athlon、AthlonXP和Duron等处理器，竞争日益激烈。
1、在Intel方面，在上个世纪末的2000年11月，Intel发布了旗下第四代的Pentium处理器，也就是我们天天都能接触到的Pentium 4。Pent
ium 4没有沿用PIII的架构，而是采用了全新的设计，包括等效于的400M Hz前端总线(100 x 4), SSE2指令集，256K-512KB的二级缓存，全新的超管线技术及NetBurst架构，起步频率为1.3GHz。
第一个Pentium4核心为Willamette，全新的Socket 423插座，集成256KB的二级缓存，支持更为强大的SSE2指令集，多达20级的超标量流水线，搭配i850/i845系列芯片组，随后Intel陆续推出了1.4GHz-2.0GH z的Willamette P4处理器，而后期的P4处理器均转到了针角更多的Soc ket 478插座。
和奔腾III一样，第一个Pentium4核心并不受到太多的好评，主要原因是新的CPU架构还不能受到程序软件的充分支持，因此Pentium4经常大幅落后于同频的Athlon，甚至还如Intel自己的奔腾III。但在一年以后，Intel发布了第二个Pentium4核心，代号为Northwood，改用了更为精细的0.13微米制程，集成了更大的512KB二级缓存，性能有了大幅的提高，加上Intel孜孜不倦的推广和主板芯片厂家的支持，目前Pentium4已经成为最受欢迎的中高端处理器。
在低端CPU方面，Intel发布了第三代的Celeron核心，代号为Tuala tin，这个核心也转用了0.13微米的工艺，与此同时二级缓存的容量提高到256KB，外频也提高到100Mhz，目前Tualatin Celeron的主频有1.0、1.1、1.2、1.3Ghz等型号。Intel也推出了Tualatin核心的奔腾III，集成了更大的512KB二级缓存，但它们只应用于服务器和笔记本电脑市场，在台式机市场很少能看到。
2、在AMD方面，在2000年中发布了第二个Athlon核心——Tunder bird，这个核心的Athlon有以下的改进，首先是制造工艺改进为0.18微米，其次是安装界面改为了SocketA，这是一种类似于Socket370，但针脚数为462的安装接口。最后是二级缓存改为256KB，但速度和CPU同步，与Coppermine核心的奔腾III一样。
Tunderbird核心的Athlon不但在性能上要稍微领先于奔腾III，而且其最高的主频也一直比奔腾III高，1Ghz频率的里程碑就是由这款CPU首先达到的。不过随着Pentium4的发布，Tunderbird开始在频率上落后于对手，为此，AMD又发布了第三个Athlon核心——Palomino，并且采用了新的频率标称制度，从此Athlon型号上的数字并不代表实际频率，而是根据一个公式换算相当于竞争对手（也就是Intel）产品性能的频率，名字也改为AthlonXP。例如AthlonXP1500+处理器实际频率并不是1.5Ghz，而是1.33GHz。最后，AthlonXP还兼容Intel的SSE指令集，在专门为SS E指令集优化的软件中也能充分发挥性能。
在低端CPU方面，AMD推出了Duron CPU，它的基本架构和Athlon 一样，只是二级缓存只有64KB。Duron从发布开始，就能远远抛离同样主攻低端市场的Celeron，而且价格更低廉，一时间Duron成为低价DIY兼
容机的第一选择，但Duron也有它致命的弱点，首先是继承了Athlon发热量大的特点，其次是它的核心非常脆弱，在安装CPU散热器时很容易损坏。
各品牌的双核处理器
英特尔
―酷睿‖是一款领先节能的新型微架构，设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效，提高每瓦特性能，也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。
AMD
采用Socket AM2针脚的内核被称为―F‖步进，它拥有目前―E‖步进核心的全部特性，区别只在于由上代支持双通道DDR 400提升至双通道DDR2 800，并加入AMD虚拟技术。
1．2CPU构造原理
图1.2 CPU构造
CPU是中央处理单元(Central Processing Unit)的缩写，它可以被简称做微处理器（Microprocessor)，不过经常被人们直接称为处理器(processor)。不要因为这些简称而忽视它的作用，CPU是计算机的核心，其重要性好比大脑对于人一样，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据，而主板芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。CPU的种类决定了你使用的操作系统和相应的软件。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成，是PC的核心，再配上储存器、输入/输出接口和系统总线组成为完整的PC。
CPU的基本结构、功能及参数CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成。寄存器组用于在指令执行过后存放操作数和中间数据，由运算器完成指令所规定的运算及操作。
1、算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)
ALU是运算器的核心。它是以全加器为基础，辅之以移位寄存器及相应控制逻辑组合而成的电路，在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。就像刚才提到的，这里就相当于工厂中的生产线，负责运算数据。2、寄存器组RS(Register Set或Registers)
RS实质上是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处理的数据，或已经处理过的数据，CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器，可以减少CPU访问内存的次数，从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限，寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为
专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的，分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途。通用寄存器的数目因微处理器而异。
3、控制单元(Control Unit)
正如工厂的物流分配部门，控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三个部件组成，对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR 中，通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。
4、总线(Bus)
就像工厂中各部位之间的联系渠道，总线实际上是一组导线，是各种公共信号线的集合，用于作为电脑中所有各组成部分传输信息共同使用的―公路‖。直接和CPU相连的总线可称为局部总线。其中包括: 数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus) 、控制总线CB(Control Bus)。其中，数据总线用来传输数据信息；地址总线用于传送CPU发出的地址信息；控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。
1．3 .1 CPU工作原理
在了解CPU工作原理之前，我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU 是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上，用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此，从这个意义上说，CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言，晶体管就是微型电子开关，它们是构建CPU的基石，你可以把一个晶体管当作一个电灯开关，它们有个操作位，分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开，而这两种状态正好与二进制中的基础状态―0‖和―1‖对应！这样，计算机就具备了处理信息的能力。
但你不要以为，只有简单的―0‖和―1‖两种状态的晶体管的原理很简单，其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前，计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来，科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中，这样便创作出第一个集成电路，再后来才有了微处理器。看到这里，你一定想知道，晶体管是如何利用―0‖和―1‖这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢？其实，所有电子设备都有自己的电路和开关，电子在电路中流动或断开，完全由开关来控制，如果你将开关设置为OFF，电子将停止流动，如果你再将其设置为ON，电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制，我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样，晶体管的ON状态用―1‖来表示，而OFF状态则用―0‖来表示，就可以组成最简单的二进制数。众多晶体管产生的多个―1‖与―0‖的特殊次序和模式能代表不同的情况，将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子，十进位中的1在二进位模式时也是―1‖，2在二进位模式时是―10‖，3是―11‖，4是―100‖，5是―101‖，6是―110‖等等，依此类推，这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值，也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制，晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。
1．3．2 CPU的工作流程
由晶体管组成的CPU是作为处理数据和执行程序的核心，其英文全称是:Central Processing Unit，即中央处理器。首先，CPU的内部结构可以分为控制单元，逻辑运算单元和存储单元(包括内部总线及缓冲器)三大部分。CPU的工作原理就像一个工厂对产品的加工过程:进入工厂的原料(程序指令)，经过物资分配部门(控制单元)的调度分配，被送往生产线(逻辑运算单元)，生产出成品(处理后的数据)后，再存储在仓库(存储单元)中，最后等着拿到市场上去卖(交由应用程序使用)。在这个过程中，我们注意到从控制单元开始，CPU就开始了正式的工作，中间的过程是通过逻辑运算单元来进行运算处理，交到存储单元代表工作的结束。
数据与指令在CPU中的运行
刚才已经为大家介绍了CPU的部件及基本原理情况，现在，我们来看看数据是怎样在CPU中运行的。我们知道，数据从输入设备流经内存，等待CPU的处理，这些将要处理的信息是按字节存储的，也就是以8位二进制数或8比特为1个单元存储，这些信息可以是数据或指令。数据可以是二进制表示的字符、数字或颜色等等。而指令告诉CPU对数据执行哪些操作，比如完成加法、减法或移位运算。
我们假设在内存中的数据是最简单的原始数据。首先，指令指针(Instruction Pointer)会通知CPU，将要执行的指令放置在内存中的存储位置。因为内存中的每个存储单元都有编号(称为地址)，可以根据这些地址把数据取出，通过地址总线送到控制单元中，指令译码器从指令寄存器IR中拿来指令，翻译成CPU可以执行的形式，然后决定完成该指令需要哪些必要的操作，它将告诉算术逻辑单元(ALU)什么时候计算，告诉指令读取器什么时候获取数值，告诉指令译码器什么时候翻译指令等等。
假如数据被送往算术逻辑单元，数据将会执行指令中规定的算术运算和其他各种运算。当数据处理完毕后，将回到寄存器中，通过不同的指令将数据继续运行或者通过DB总线送到数据缓存器中。
基本上，CPU就是这样去执行读出数据、处理数据和往内存写数据3项基本工作。但在通常情况下，一条指令可以包含按明确顺序执行的许多操作，CPU的工作就是执行这些指令，完成一条指令后，CPU的控制单元又将告诉指令读取器从内存中读取下一条指令来执行。这个过程不断快速地重复，快速地执行一条又一条指令，产生你在显示器上所看到的结果。我们很容易想到，在处理这么多指令和数据的同时，由于数据转移时差和CPU处理时差，肯定会出现混乱处理的情况。为了保证每个操作准时发生，CPU需要一个时钟，时钟控制着CPU所执行的每一个动作。时钟就像一个节拍器，它不停地发出脉冲，决定CPU的步调和处理时间，这就是我们所熟悉的CPU的标称速度，也称为主频。主频数值越高，表明CPU的工作速度越快。
1.4 CPU性能指标
1 、主频
主频也叫时钟频率，单位是MHz（或GHz），用来表示CPU的运算、处理数据的速度。CPU的主频＝外频×倍频系数。很多人认为主频就决定着CPU的运行速度，这不仅是个片面的，而且对于服务器来讲，这个认识也出现了偏差。至今，没有一条确定的公式能够实现主频和实际的运算速度
两者之间的数值关系，即使是两大处理器厂家Intel和AMD，在这点上也存在着很大的争议，我们从Intel的产品的发展趋势，可以看出Intel很注重加强自身主频的发展。像其他的处理器厂家，有人曾经拿过一块1G的全美达处理器来做比较，它的运行效率相当于2 G的Intel处理器。
所以，CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系的，主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度。在Intel的处理器产品中，我们也可以看到这样的例子：1 GHz Itanium芯片能够表现得差不多跟2.66 GH z Xeon/Opteron一样快，或是1.5 GHz Itanium 2大约跟4 GHz Xeon/ Opteron一样快。CPU的运算速度还要看CPU的流水线、总线等等各方面的性能指标。
当然，主频和实际的运算速度是有关的，只能说主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。
2、外频
外频是CPU的基准频率，单位是MHz。CPU的外频决定着整主板的运行速度。通俗地说，在台式机中，我们所说的超频，都是超CPU的外频（当然一般情况下，CPU的倍频都是被锁住的）相信这点是很好理解的。但对于服务器CPU来讲，超频是绝对不允许的。前面说到CPU决定着主板的运行速度，两者是同步运行的，如果把服务器CPU超频了，改变了外频，会产生异步运行，（台式机很多主板都支持异步运行）这样会造成整个服务器系统的不稳定。
目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。外频与前端总线(FSB)频率很容易被混为一谈，下面的前端总线介绍我们谈谈两者的区别。
3 、前端总线(FSB)频率
前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。有一条公式可以计算，即数据带宽＝(总线频率×数据位宽)/8，数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率。比方，现在的支持64位的至强Nocona，前端总线是800MHz，按照公式，它的数据传输最大带宽是6.4GB/秒。
外频与前端总线(FSB)频率的区别：前端总线的速度指的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同步运行的速度。也就是说，100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一亿次；而100MHz前端总线指的是每秒钟CPU可接受的数据传输量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。
其实现在―HyperTransport‖构架的出现，让这种实际意义上的前端总线(FSB)频率发生了变化。之前我们知道IA-32架构必须有三大重要的构件：内存控制器Hub (MCH) ,I/O控制器Hub和PCI Hub，像Intel很典型的芯片组Intel 7501、Intel7505芯片组，为双至强处理器量身定做的，它们所
包含的MCH为CPU提供了频率为533MHz的前端总线，配合DDR内存，前端总线带宽可达到4.3GB/秒。但随着处理器性能不断提高同时给系统架构带来了很多问题。而―HyperTransport‖构架不但解决了问题，而且更有效地提高了总线带宽，比方AMD Opteron处理器，灵活的HyperTransport I/O总线体系结构让它整合了内存控制器，使处理器不通过系统总线传给芯片组而直接和内存交换数据。这样的话，前端总线(FSB)频率在AMD Opt eron处理器就不知道从何谈起了。
4 、CPU的位和字长
位：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有―0‖和―1‖，其中无论是―0‖或是―1‖在CPU中都是一―位‖。
字长：电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的C PU。同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。字节和字长的区别：由于常用的英文字符用8位二进制就可以表示，所以通常就将8位称为一个字节。字长的长度是不固定的，对于不同的CPU、字长的长度也不一样。8位的CPU一次只能处理一个字节，而32位的CP U一次就能处理4个字节，同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。
5 、倍频系数
倍频系数是指CPU主频与外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高CPU的频率也越高。但实际上，在相同外频的前提下，高倍频的CPU本身意义并不大。这是因为CPU与系统之间数据传输速度是有限的，一味追求高倍频而得到高主频的CPU就会出现明显的―瓶颈‖效应—CPU从系统中得到数据的极限速度不能够满足CPU运算的速度。一般除了工程样版的Intel的CPU都是锁了倍频的，而AMD之前都没有锁，现在AMD推出了黑盒版CPU（即不锁倍频版本，用户可以自由调节倍频，调节倍频的超频方式比调节外频稳定得多。）
6 、缓存
缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU 速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是由于CPU芯片面积和成本的因素来考虑，缓存都很小。
L1Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太
大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器CPU的L 1缓存的容量通常在32—256KB。
L2Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，现在笔记本电脑中也可以达到2M，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高，可以达到8M以上。
L3Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。
其实最早的L3缓存被应用在AMD发布的K6-III处理器上，当时的L3缓存受限于制造工艺，并没有被集成进芯片内部，而是集成在主板上。在只能够和系统总线频率同步的L3缓存同主内存其实差不了多少。后来使用L3缓存的是英特尔为服务器市场所推出的Itanium处理器。接着就是P4E E和至强MP。Intel还打算推出一款9MB L3缓存的Itanium2处理器，和以后24MB L3缓存的双核心Itanium2处理器。
但基本上L3缓存对处理器的性能提高显得不是很重要，比方配备1M B L3缓存的Xeon MP处理器却仍然不是Opteron的对手，由此可见前端总线的增加，要比缓存增加带来更有效的性能提升。
7 、CPU扩展指令集
CPU依靠指令来计算和控制系统，每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效工具之一。从现阶段的主流体系结构讲，指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分，而从具体运用看，如Intel 的MMX（Multi Media Extended）、SSE、SSE2（Streaming-Single i nstruction multiple data-Extensions 2）、SEE3和AMD的3DNow!等都是CPU的扩展指令集，分别增强了CPU的多媒体、图形图象和Internet
等的处理能力。我们通常会把CPU的扩展指令集称为‖CPU的指令集‖。S SE3指令集也是目前规模最小的指令集，此前MMX包含有57条命令，S SE包含有50条命令，SSE2包含有144条命令，SSE3包含有13条命令。目前SSE3也是最先进的指令集，英特尔Prescott处理器已经支持SSE3指令集，AMD会在未来双核心处理器当中加入对SSE3指令集的支持，全美达的处理器也将支持这一指令集。
8 、CPU内核和I/O工作电压
从586CPU开始，CPU的工作电压分为内核电压和I/O电压两种，通常CPU的核心电压小于等于I/O电压。其中内核电压的大小是根据CPU
的生产工艺而定，一般制作工艺越小，内核工作电压越低；I/O电压一般都在1.6~5V。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题。
9 、制造工艺
制造工艺的微米是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。密度愈高的IC电路设计，意味着在同样大小面积的IC中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。现在主要的180 nm、130nm、90nm、65nm、45nm。最近官方已经表示有32nm的制造工艺了。
10、指令集
（1）、CISC指令集
CISC指令集，也称为复杂指令集，英文名是CISC，（Complex Inst ruction Set Computer的缩写）。在CISC微处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。其实它是英特尔生产的x86系列（也就是IA-32架构）CPU及其兼容CPU，如AMD、VIA的。即使是现在新起的X86-64（也被成AMD64）都是属于CISC的范畴。
要知道什么是指令集还要从当今的X86架构的CPU说起。X86指令集是Intel为其第一块16位CPU(i8086)专门开发的，IBM1981年推出的世界第一台PC机中的CPU—i8088(i8086简化版)使用的也是X86指令，同时电脑中为提高浮点数据处理能力而增加了X87芯片，以后就将X86指令集和X87指令集统称为X86指令集。
虽然随着CPU技术的不断发展，Intel陆续研制出更新型的i80386、i 80486直到过去的PII至强、PIII至强、Pentium 3，最后到今天的Pentiu m 4系列、至强（不包括至强Nocona），但为了保证电脑能继续运行以往开发的各类应用程序以保护和继承丰富的软件资源，所以Intel公司所生产的所有CPU仍然继续使用X86指令集，所以它的CPU仍属于X86系列。由于Intel X86系列及其兼容CPU（如AMD Athlon MP、）都使用X86
指令集，所以就形成了今天庞大的X86系列及兼容CPU阵容。x86CPU目前主要有intel的服务器CPU和AMD的服务器CPU两类。
（2）、RISC指令集
RISC是英文―Reduced Instruction Set Computing ‖ 的缩写，中文意思是―精简指令集‖。它是在CISC指令系统基础上发展起来的，有人对CIS C机进行测试表明，各种指令的使用频度相当悬殊，最常使用的是一些比较简单的指令，它们仅占指令总数的20％，但在程序中出现的频度却占8 0％。复杂的指令系统必然增加微处理器的复杂性，使处理器的研制时间长，
成本高。并且复杂指令需要复杂的操作，必然会降低计算机的速度。基于上述原因，20世纪80年代RISC型CPU诞生了，相对于CISC型CPU , RISC型CPU不仅精简了指令系统，还采用了一种叫做―超标量和超流水线结构‖，大大增加了并行处理能力。RISC指令集是高性能CPU的发展方向。它与传统的CISC(复杂指令集)相对。相比而言，RISC的指令格式统一，种类比较少，寻址方式也比复杂指令集少。当然处理速度就提高很多了。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU，特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU。RISC指令系统更加适合高档服务器的操作系统UNIX，现在Linux也属于类似UNIX的操作系统。RISC型CPU与I ntel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容。
目前，在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有以下几类：Po werPC处理器、SPARC处理器、PA-RISC处理器、MIPS处理器、Alpha 处理器。
（3）、IA-64
EPIC（Explicitly Parallel Instruction Computers，精确并行指令计算机）是否是RISC和CISC体系的继承者的争论已经有很多，单以EPIC体系来说，它更像Intel的处理器迈向RISC体系的重要步骤。从理论上说，EPIC体系设计的CPU，在相同的主机配置下，处理Windows的应用软件比基于Unix下的应用软件要好得多。
Intel采用EPIC技术的服务器CPU是安腾Itanium（开发代号即Merc ed）。它是64位处理器，也是IA－64系列中的第一款。微软也已开发了代号为Win64的操作系统，在软件上加以支持。在Intel采用了X86指令集之后，它又转而寻求更先进的64-bit微处理器，Intel这样做的原因是，它们想摆脱容量巨大的x86架构,从而引入精力充沛而又功能强大的指令集，于是采用EPIC指令集的IA-64架构便诞生了。IA-64 在很多方面来说，都比x86有了长足的进步。突破了传统IA32架构的许多限制，在数据的处理能力，系统的稳定性、安全性、可用性、可观理性等方面获得了突破性的提高。
IA-64微处理器最大的缺陷是它们缺乏与x86的兼容，而Intel为了IA-64处理器能够更好地运行两个朝代的软件，它在IA-64处理器上（Itanium、Itanium2 ……)引入了x86-to-IA-64的解码器，这样就能够把x86指令翻译为IA-64指令。这个解码器并不是最有效率的解码器，也不是运行x86代码的最好途径（最好的途径是直接在x86处理器上运行x86代码），因此Itanium 和Itanium2在运行x86应用程序时候的性能非常糟糕。这也成为X86-64产生的根本原因。
（4）、X86-64 （AMD64 / EM64T）
AMD公司设计，可以在同一时间内处理64位的整数运算，并兼容于X 86-32架构。其中支持64位逻辑定址，同时提供转换为32位定址选项；
但数据操作指令默认为32位和8位，提供转换成64位和16位的选项；支持常规用途寄存器，如果是32位运算操作，就要将结果扩展成完整的64位。这样，指令中有―直接执行‖和―转换执行‖的区别，其指令字段是8位或32位，可以避免字段过长。
x86-64（也叫AMD64）的产生也并非空穴来风，x86处理器的32bit 寻址空间限制在4GB内存，而IA-64的处理器又不能兼容x86。AMD充分考虑顾客的需求，加强x86指令集的功能，使这套指令集可同时支持64位的运算模式，因此AMD把它们的结构称之为x86-64。在技术上AMD在x 86-64架构中为了进行64位运算，AMD为其引入了新增了R8-R15通用寄存器作为原有X86处理器寄存器的扩充，但在而在32位环境下并不完全使用到这些寄存器。原来的寄存器诸如EAX、EBX也由32位扩张至64位。在SSE单元中新加入了8个新寄存器以提供对SSE2的支持。寄存器数量的增加将带来性能的提升。与此同时，为了同时支持32和64位代码及寄存器，x86-64架构允许处理器工作在以下两种模式：Long Mode(长模式)和Legacy Mode(遗传模式)，Long模式又分为两种子模式(64bit模式和C ompatibility mode兼容模式)。该标准已经被引进在AMD服务器处理器中的Opteron处理器.
而今年也推出了支持64位的EM64T技术，再还没被正式命为EM64T 之前是IA32E，这是英特尔64位扩展技术的名字,用来区别X86指令集。I ntel的EM64T支持64位sub-mode，和AMD的X86-64技术类似，采用64位的线性平面寻址，加入8个新的通用寄存器（GPRs），还增加8个寄存器支持SSE指令。与AMD相类似，Intel的64位技术将兼容IA32和IA32E，只有在运行64位操作系统下的时候，才将会采用IA32E。IA32E 将由2个sub-mode组成：64位sub-mode和32位sub-mode，同AMD6 4一样是向下兼容的。Intel的EM64T将完全兼容AMD的X86-64技术。现在Nocona处理器已经加入了一些64位技术，Intel的Pentium 4E处理器也支持64位技术。
应该说，这两者都是兼容x86指令集的64位微处理器架构，但EM64 T与AMD64还是有一些不一样的地方，AMD64处理器中的NX位在Intel 的处理器中将没有提供。
11、超流水线与超标量
在解释超流水线与超标量前，先了解流水线(pipeline)。流水线是Intel 首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5—6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线，然后将一条X86指令分成5—6步后再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高CPU的运算速度。经典奔腾每条整数流水线都分为四级流水，即指令预取、译码、执行、写回结果，浮点流水又分为八级流水。
超标量是通过内置多条流水线来同时执行多个处理器，其实质是以空间换取时间。而超流水线是通过细化流水、提高主频，使得在一个机器周期内完成一个甚至多个操作，其实质是以时间换取空间。例如Pentium 4的流水线就长达20级。将流水线设计的步(级)越长，其完成一条指令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的CPU。但是流水线过长也带来了一定副作用，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象，Intel 的奔腾4就出现了这种情况，虽然它的主频可以高达1.4G以上，但其运算性能却远远比不上AMD 1.2G的速龙甚至奔腾III。
12 、封装形式
CPU封装是采用特定的材料将CPU芯片或CPU模块固化在其中以防损坏的保护措施，一般必须在封装后CPU才能交付用户使用。CPU的封装方式取决于CPU安装形式和器件集成设计，从大的分类来看通常采用Soc ket插座进行安装的CPU使用PGA(栅格阵列)方式封装，而采用Slot x槽安装的CPU则全部采用SEC(单边接插盒)的形式封装。现在还有PLGA(Pl astic Land Grid Array)、OLGA(Organic Land Grid Array)等封装技术。由于市场竞争日益激烈，目前CPU封装技术的发展方向以节约成本为主。
13 、多线程
同时多线程Simultaneous multithreading，简称SMT。SMT可通过复制处理器上的结构状态，让同一个处理器上的多个线程同步执行并共享处理器的执行资源，可最大限度地实现宽发射、乱序的超标量处理，提高处理器运算部件的利用率，缓和由于数据相关或Cache未命中带来的访问内存延时。当没有多个线程可用时，SMT处理器几乎和传统的宽发射超标量处理器一样。SMT最具吸引力的是只需小规模改变处理器核心的设计，几乎不用增加额外的成本就可以显著地提升效能。多线程技术则可以为高速的运算核心准备更多的待处理数据，减少运算核心的闲置时间。这对于桌面低端系统来说无疑十分具有吸引力。Intel从3.06GHz Pentium 4开始，所有处理器都将支持SMT技术。
14 、多核心
多核心，也指单芯片多处理器（Chip multiprocessors，简称CMP）。CMP是由美国斯坦福大学提出的，其思想是将大规模并行处理器中的SMP （对称多处理器）集成到同一芯片内，各个处理器并行执行不同的进程。与CMP比较，SMT处理器结构的灵活性比较突出。但是，当半导体工艺进入0.18微米以后，线延时已经超过了门延迟，要求微处理器的设计通过划分许多规模更小、局部性更好的基本单元结构来进行。相比之下，由于C MP结构已经被划分成多个处理器核来设计，每个核都比较简单，有利于优化设计，因此更有发展前途。目前，IBM 的Power 4芯片和Sun的MAJ C5200芯片都采用了CMP结构。多核处理器可以在处理器内部共享缓存，提高缓存利用率，同时简化多处理器系统设计的复杂度。
2005年下半年，Intel和AMD的新型处理器也将融入CMP结构。新安腾处理器开发代码为Montecito，采用双核心设计，拥有最少18MB片内缓存，采取90nm工艺制造，它的设计绝对称得上是对当今芯片业的挑战。它的每个单独的核心都拥有独立的L1，L2和L3 cache，包含大约10亿支晶体管。
15、SMP
SMP（Symmetric Multi-Processing），对称多处理结构的简是指在
一个计算机上汇集了一组处理器(多CPU),各CPU之间共享内存子统以及
总线结构。在这种技术的支持下，一个服务器系统可以同时运行多个处理器，并共享内存和其他的主机资源。像双至强，也就是我们所说的二路，这是在对称处理器系统中最常见的一种（至强MP可以支持到四路，AMD Opteron可以支持1-8路）。也有少数是16路的。但是一般来讲，SMP结构的机器可扩展性较差，很难做到100个以上多处理器，常规的一般是8个到16个，不过这对于多数的用户来说已经够用了。在高性能服务器和工作站级主板架构中最为常见，像UNIX服务器可支持最多256个CPU的系统。
构建一套SMP系统的必要条件是：支持SMP的硬件包括主板和CPU；支持SMP的系统平台，再就是支持SMP的应用软件。
为了能够使得SMP系统发挥高效的性能，操作系统必须支持SMP系统，如WINNT、LINUX、以及UNIX等等32位操作系统。即能够进行多任务和多线程处理。多任务是指操作系统能够在同一时间让不同的CPU完成不同的任务；多线程是指操作系统能够使得不同的CPU并行的完成同一个任务要组建SMP系统，对所选的CPU有很高的要求，首先、CPU内部必须内置APIC（Advanced Programmable Interrupt Controllers）单元。Intel 多处理规范的核心就是高级可编程中断控制器（Advanced Program mable Interrupt Controllers–APICs）的使用；再次，相同的产品型号，同样类型的CPU核心，完全相同的运行频率；最后，尽可能保持相同的产品序列编号，因为两个生产批次的CPU作为双处理器运行的时候，有可能会发生一颗CPU负担过高，而另一颗负担很少的情况，无法发挥最大性能，更糟糕的是可能导致死机。
16 、NUMA技术
NUMA即非一致访问分布共享存储技术，它是由若干通过高速专用网络连接起来的独立节点构成的系统，各个节点可以是单个的CPU或是SM P系统。在NUMA中，Cache 的一致性有多种解决方案，需要操作系统和特殊软件的支持。图2中是Sequent公司NUMA系统的例子。这里有3个SMP模块用高速专用网络联起来，组成一个节点，每个节点可以有12个C PU。像Sequent的系统最多可以达到64个CPU甚至256个CPU。显然，
结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性，惯称自振特性。了解结构的动力特性是进行结构抗震设 计和结构损伤检测的重要步骤。目前，在结构地震反应分析中，广泛采用振型叠加原理的反 应谱分析方法，但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如 下： [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+? ?????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵，均为n 维矩阵； {})(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵；{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵；{} )(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵；{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数是结构的自振频率f （其倒数即自振周期T ）、振型Y(i)和 阻尼比ξ，这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可看作是由刚度、质量、阻尼矩阵（统称结构参数）构成的动力学系统， 结构一旦出现破损，结构参数也随之变化，从而导致系统频响函数和模态参数的改变，这种 改变可视为结构破损发生的标志。这样，可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损，进而提出修复方案，现代发展起来的“结构破损诊断”技术就是这样一种方法。其最 大优点是将导致结构振动的外界因素作为激励源，诊断过程不影响结构的正常使用，能方便 地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测 量方法已有几十年发展历史，积累了丰富的经验，振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展 也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高，结构的振动信息可以在桥 梁运营过程中利用环境激振来监测，并可得到比较精确的结构动态特性（如频响函数、模态 参数等）。目前，许多国家在一些已建和在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多，目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试 法和自由振动法。稳态正弦激振法是给结构以一定的稳态正弦激励力，通过频率扫描的办法 确定各共振频率下结构的振型和对应的阻尼比。 传递函数法是用各种不同的方法对结构进 行激励（如正弦激励、脉冲激励或随机激励等）,测出激励力和各点的响应，利用专用的分 析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数，进而可以得出结构的各阶模态参数（包括振 型、频率、阻尼比）。脉动测试法是利用结构物（尤其是高柔性结构）在自然环境振源（如 风、行车、水流、地脉动等）的影响下，所产生的随机振动，通过传感器记录、经谱分析， 求得结构物的动力特性参数。自由振动法是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定 的初位移后突然释放，使之产生一个初速度，以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点和局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率和阻 尼比,但其缺点是，采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性，而采用多点激振需较 多的设备和较高的试验技术；传递函数法应用于模型试验，常常可以得到满意的结果，但对 于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来，从而获得比较满意的传递函 数，这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源，来测定并分析结构物固有特性的方法，是近 年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的，现已被广泛应用于建筑物的动力分 析研究中，对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或 悬索桥的环境随机振源来自两方面：一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变 化而影响到上部结构的振动（根据动力量测结果，可发现其频谱是相当丰富的，具有不同的
第一章 集成电路的测试 1.集成电路测试的定义 集成电路测试是对集成电路或模块进行检测，通过测量对于集成电路的输出回应和预期输出比较，以确定或评估集成电路元器件功能和性能的过程，是验证设计、监控生产、保证质量、分析失效以及指导应用的重要手段。 .2.集成电路测试的基本原理 输入Y 被测电路DUT（Device Under Test）可作为一个已知功能的实体，测试依据原始输入x 和网络功能集F（x），确定原始输出回应y，并分析y是否表达了电路网络的实际输出。因此，测试的基本任务是生成测试输入，而测试系统的基本任务则是将测试输人应用于被测器件，并分析其输出的正确性。测试过程中，测试系统首先生成输入定时波形信号施加到被测器件的原始输入管脚，第二步是从被测器件的原始输出管脚采样输出回应，最后经过分析处理得到测试结果。 3.集成电路故障与测试 集成电路的不正常状态有缺陷（defect）、故障（fault）和失效（failure）等。由于设计考虑不周全或制造过程中的一些物理、化学因素，使集成电路不符合技术条件而不能正常工作，称为集成电路存在缺陷。集成电路的缺陷导致它的功能发生变化，称为故障。故障可能使集成电路失效，也可能不失效，集成电路丧失了实施其特定规范要求的功能，称为集成电路失效。故障和缺陷等效，但两者有一定区别，缺陷会引发故障，故障是表象，相对稳定，并且易于测试；缺陷相对隐蔽和微观，缺陷的查找与定位较难。 4.集成电路测试的过程 1.测试设备 测试仪：通常被叫做自动测试设备，是用来向被测试器件施加输入，并观察输出。测试是要考虑DUT的技术指标和规范，包括：器件最高时钟频率、定时精度要求、输入\输出引脚的数目等。要考虑的因素：费用、可靠性、服务能力、软件编程难易程度等。 1.测试界面 测试界面主要根据DUT的封装形式、最高时钟频率、ATE的资源配置和界面板卡形等合理地选择测试插座和设计制作测试负载板。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 集成电路测试原理及方法简介 院系：电气工程及自动化学院 姓名： XXXXXX 学号： XXXXXXXXX 指导教师： XXXXXX 设计时间： XXXXXXXXXX
摘要 随着经济发展和技术的进步，集成电路产业取得了突飞猛进的发展。集成电路测试是集成电路产业链中的一个重要环节，是保证集成电路性能、质量的关键环节之一。集成电路基础设计是集成电路产业的一门支撑技术，而集成电路是实现集成电路测试必不可少的工具。 本文首先介绍了集成电路自动测试系统的国内外研究现状，接着介绍了数字集成电路的测试技术，包括逻辑功能测试技术和直流参数测试技术。逻辑功能测试技术介绍了测试向量的格式化作为输入激励和对输出结果的采样，最后讨论了集成电路测试面临的技术难题。 关键词：集成电路；研究现状；测试原理；测试方法
目录 一、引言 (4) 二、集成电路测试重要性 (4) 三、集成电路测试分类 (5) 四、集成电路测试原理和方法 (6) 4.1.数字器件的逻辑功能测试 (6) 4.1.1测试周期及输入数据 (8) 4.1.2输出数据 (10) 4.2 集成电路生产测试的流程 (12) 五、集成电路自动测试面临的挑战 (13) 参考文献 (14)
一、引言 随着经济的发展，人们生活质量的提高，生活中遍布着各类电子消费产品。电脑﹑手机和mp3播放器等电子产品和人们的生活息息相关，这些都为集成电路产业的发展带来了巨大的市场空间。2007年世界半导体营业额高达2.740亿美元，2008世界半导体产业营业额增至2.850亿美元，专家预测今后的几年随着消费的增长，对集成电路的需求必然强劲。因此，世界集成电路产业正在处于高速发展的阶段。 集成电路产业是衡量一个国家综合实力的重要重要指标。而这个庞大的产业主要由集成电路的设计、芯片、封装和测试构成。在这个集成电路生产的整个过程中，集成电路测试是惟一一个贯穿集成电路生产和应用全过程的产业。如：集成电路设计原型的验证测试、晶圆片测试、封装成品测试，只有通过了全部测试合格的集成电路才可能作为合格产品出厂，测试是保证产品质量的重要环节。 集成电路测试是伴随着集成电路的发展而发展的，它为集成电路的进步做出了巨大贡献。我国的集成电路自动测试系统起步较晚，虽有一定的发展，但与国外的同类产品相比技术水平上还有很大的差距，特别是在一些关键技术上难以实现突破。国内使用的高端大型自动测试系统，几乎是被国外产品垄断。市场上各种型号国产集成电路测试，中小规模占到80%。大规模集成电路测试系统由于稳定性、实用性、价格等因素导致没有实用化。大规模/超大规模集成电路测试系统主要依靠进口满足国内的科研、生产与应用测试，我国急需自主创新的大规模集成电路测试技术，因此，本文对集成电路测试技术进行了总结和分析。 二、集成电路测试重要性 随着集成电路应用领域扩大，大量用于各种整机系统中。在系统中集成电路往往作为关键器件使用，其质量和性能的好坏直接影响到了系统稳定性和可靠性。 如何检测故障剔除次品是芯片生产厂商不得不面对的一个问题，良好的测试流程，可以使不良品在投放市场之前就已经被淘汰，这对于提高产品质量，建立生产销售的良性循环，树立企业的良好形象都是至关重要的。次品的损失成本可以在合格产品的售价里得到相应的补偿，所以应寻求的是质量和经济的相互制衡，以最小的成本满足用户的需要。 作为一种电子产品，所有的芯片不可避免的出现各类故障，可能包括：1.固定型故障；2.跳变故障；3.时延故障；4.开路短路故障；5桥接故障，等等。测试的作用是检验芯片是否存在问题，测试工程师进行失效分析，提出修改建议，从工程角度来讲，测试包括了验证测试和生产测试两个主要的阶段。
结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性,惯称自振特性。了解结构的动力特性就是进行结构抗震设 计与结构损伤检测的重要步骤。目前,在结构地震反应分析中,广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法,但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如下: [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+??????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵,均为n 维矩阵;{} )(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵;{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵;{})(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵;{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数就是结构的自振频率f (其倒数即自振周期T )、振型Y(i)与阻尼比ξ,这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可瞧作就是由刚度、质量、阻尼矩阵(统称结构参数)构成的动力学系统,结构一旦出现破损,结构参数也随之变化,从而导致系统频响函数与模态参数的改变,这种改变可视为结构破损发生的标志。这样,可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损,进而提出修复方案,现代发展起来的“结构破损诊断”技术就就是这样一种方法。其最大优点就是将导致结构振动的外界因素作为激励源,诊断过程不影响结构的正常使用,能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测量方法已有几十年发展历史,积累了丰富的经验,振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高,结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测,并可得到比较精确的结构动态特性(如频响函数、模态参数等)。目前,许多国家在一些已建与在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多,目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法与自由振动法。稳态正弦激振法就是给结构以一定的稳态正弦激励力,通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型与对应的阻尼比。 传递函数法就是用各种不同的方法对结构进行激励(如正弦激励、脉冲激励或随机激励等),测出激励力与各点的响应,利用专用的分析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数,进而可以得出结构的各阶模态参数(包括振型、频率、阻尼比)。脉动测试法就是利用结构物(尤其就是高柔性结构)在自然环境振源(如风、行车、水流、地脉动等)的影响下,所产生的随机振动,通过传感器记录、经谱分析,求得结构物的动力特性参数。自由振动法就是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定的初位移后突然释放,使之产生一个初速度,以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点与局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率与阻尼比,但其缺点就是,采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性,而采用多点激振需较多的设备与较高的试验技术;传递函数法应用于模型试验,常常可以得到满意的结果,但对于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来,从而获得比较满意的传递函数,这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源,来测定并分析结构物固有特性的方法,就是近年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的,现已被广泛应用于建筑物的动力分析研究中,对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或悬索桥的环境随机振源来自两方面:一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变化而影响到上部结构的振动(根据动力量测结果,可发现其频谱就是相当丰富的,具有不同的脉动卓越周期,反应了不同地区地质土壤的动力特性);另一方面主要来自过桥车辆的随机振动。
集成电路测试技术 测试概论 可测性设计技术
DFT） 雷鑑铭RCVLSI&S 扫描前综合：主要在综合中介绍。在这一步中综合工具会
Multiplexed Flip-Flop 使用一个可选择的数据输入端来实现串行移位的能力。在功能模式时，扫描使能信号选择系统数据输入；在扫描模式时，扫描使能信号选择扫描数据输入。扫描输入的数据来自扫描输入端口或者扫描链中前一个单元的扫描输出端口。为测试使能端，控制数据的输入。 时选通测试模式，测试数据从端输入；时为功能模式，这时系统数据从端输入。 Multiplexed Flip-Flop 扫描形式为工艺库普遍支持的一种模式。 Multiplexed Flip-Flop 结构 扫描 扫描形式使用一个特定的边沿触发测试时钟来提供串行移位的能力。在功能模式时，系统时钟翻转，系统数据在系统时钟控制下输入到单元中；扫描移位时，测试时钟翻转，扫描数据在测试时钟控制下进入到单元中。 为系统时钟，翻转时系统数据从D 钟，翻转时扫描数据从端输入。 Clocked-Scan 雷鑑铭 编译器支持三种变化的扫描形式：单边锁存，双边锁存和时钟控制单边锁存和双边锁存变化都要用到典型的LSSD 扫描单元，如上图所示。该单元含有一对主从锁存器。 主锁存器有两个输入端，能够锁存功能数据或者扫描数据。在功能模式下，系统主时钟控制系统数据的输入；在扫描模式下，测试主时钟控制从数据输入端到主锁存器的数据传输。从时钟控制数据从主锁存器到从锁存器的传输。 典型的LSSD 、扫描测试的步骤 1 各步骤的功能如下： 扫描输入阶段：在这一阶段中，数据串行加入到扫描输入端；当时钟沿到来时，该扫描数据被移入到扫描链。同时，并行输出被屏蔽。 并行测试：这一周期的初始阶段并行输入测试数据，此周期的末段检测并行输出数据。在此周期中时钟信号保持无效，CUT 并行捕获：这一阶段时钟有一次脉冲，在该脉冲阶段从扫描链中捕获关键并行输出数据。CUT 态。捕获到的数据用于扫描输出。 第一次扫描输出：此阶段无时钟信号，出端对扫描链输出值采样，检测第一位扫描输出数据。扫描输出阶段：扫描寄存器捕获到的数据串行移出，在每一周期在扫描输出端检测扫描链输出值。扫描测试是基于阶段的测试过程，典型的测试时序分SI 交叠，待测芯片的测试状态控制信号于有效状态。第一次扫描输出阶段时钟信号保持无效，出端之后每一扫描移位阶段都有一时钟信号，测试机也会采样一次SO 的状态；在最后一个扫描移位阶段用于产生并行输出的有效数
汽车动力性能检测设计 摘要：基于汽车动力性检测的必要性，对相关的检测方法、使用仪器等作一介绍，同时对各指标对动力性的影响进行分析，利于推动我国汽车动力性的定期检测，保障交通安全。 关键词：动力性检测；检测；综合测试仪 Cardynamicperformancetestdesign Someschoolsomeone Abstract:basedonthedynamicperformanceofthenecessityofcartesting,andrelative testmethods,thepaperintroducestheuseofinstruments,andsoon,atthesametimetothe indicatorstoanalyzetheeffectofdynamicperformance,behelpfulforpromotingourco untry'scarofdynamicperiodically,safeguardtrafficsafety. Keywords:powerperformancetesting;Detection;Comprehensivetestinstru ment 前言 汽车动力性是汽车在行驶中能达到的最高车速、最大加速能力和最大爬坡能力。是汽车的基本使用性能。汽车属高效率的运输工具。运输效率高低在很大程度上取决于汽车的动力性。这是因为汽车行驶的平均技术速度高。汽车的运输生产率就越高而影响平均技术速度的最主要因素就是汽车的动力性。 随着我国高等级公路里程的增长、公路路况与汽车性能的改善，汽车行驶速度愈来愈高，但在用汽车随使用时的延续其动力性将逐渐下降，不能达高速行驶的要求，这样不仅会降低汽
汽车动力性检测的研究分析 发表时间：2018-07-30T11:31:22.223Z 来源：《知识-力量》2018年8月下作者：郑昌杰 [导读] 汽车动力性是汽车运行的基本性能。汽车运输性能的优劣直接取决于汽车动力性能。随着经济的快速发展，我国汽车行业迎来了新的增长点。为了保证汽车更够具有良好的动力性，我们必须对汽车动力性进行检测，以保证汽车行驶的高效安全。 （浙江吉利新能源商用车有限公司，浙江杭州 310000） 摘要：汽车动力性是汽车运行的基本性能。汽车运输性能的优劣直接取决于汽车动力性能。随着经济的快速发展，我国汽车行业迎来了新的增长点。为了保证汽车更够具有良好的动力性，我们必须对汽车动力性进行检测，以保证汽车行驶的高效安全。 关键词：动力性，最高车速，最大爬坡度，传动系 1、前言 随着我国汽车行业的快速发展以及公路路况的改善，使得汽车运行数量逐年增加。汽车的运行时间的不断增长，汽车的动力性能会随之发生变化，达不到高速行驶的目标要求。如此不仅降低了应有的运输效率及通行能力，而且成为交通事故、交通阻滞的潜在因素。加上，我国先后制定了一系列法律法规要求制动性能定期检测。由此可见：汽车动力性检测的重要。 2、动力性评价指标 汽车动力性是指汽车所能达到的最高车速、最大加速度以及最大爬坡度。汽车是目前最为常用的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。因此，影响汽车平均运行速度的最主要因素就是汽车动力性，即汽车的平均运行速度是汽车动力性的总指标。 在实际检测中无法检测平均运行速度，因此汽车检测部门常用汽车的最高车速、加速能力、最大爬坡度等作为动力性评价指标。 1）、最高车速(km/h)。最高车速是指汽车在风速≤3m/s的条件下以厂定最大总质量状态，在干燥、清洁、平坦的混凝土或沥青路面上所能够达到的最高稳定行驶速度。 2）、加速能力t（s）。汽车加速能力是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力。通常采用汽车由某一速度到另一速度所用的时间来评价。由于车型种类的不同，我们采用的评价速度范围各不相同。对轿车常用0-80 km/h，0-100 km/h来评价汽车加速能力。另外，我们也会采用达到一定距离所需的时间来表述加速性能。如规定距离为0-800m或0-100Om所用的起步加速时间，时间越短，动力性越好。 3）、最大爬坡度Imax(%)。最大爬坡度是指在良好的混凝土或沥青路面的坡道上，满载汽车所能够实现的最大坡度。 3、影响因素分析 汽车动力性是一项综合性能，影响其性能优劣的主要因素有汽车自身结构因素和驾驶人使用因素。 3.1、汽车结构因素的影响 在设计前期，汽车会根据汽车的具体使用情况及定位,设计汽车动力系统、传动系统、汽车外观结构、汽车轮胎形式以及整车最大重量等。这些设计项目都和汽车动力性有着直接的影响关系。 汽车动力系统中发动机的功率与扭矩是汽车动力性影响的关键因素。发动机功率越大，汽车的动力性越好。但是发动机功率不宜过大，否则在常用条件下，发动机负荷率过低，油耗相对较高，即经济性较差。在桥速比及变速箱速比一定的情况下，发动机扭矩越大，汽车加速和上坡能力也强[1]。 传动系中主要影响汽车动力性的有桥速比、变速箱档数与传动比等。对于变速器无超速档的汽车，桥传动比将决定汽车的最高车速和克服行使阻力的能力。另，变速器档位数越多，发动机在最高功率附近工作的概率就会增加，即发动机功率利用率高，效率高，动力性好。 汽车流线型设计对汽车动力性及经济性影响较大，尤其是在汽车高速行驶的状态下。因为空气阻力和车速的平方成正比，克服空气阻力消耗的功率和车速的立方成正比。速度越高，汽车自身机构阻力就越大,即影响动力性就越高。 汽车选用的轮胎尺寸与形式对汽车动力性影响较大，汽车的驱动力与驱动轮的半径成反比，汽车的行驶速度与驱动力轮的半径成正比。因此，在分析对比中，我们要根据实际情况来选装符合整车性能的尺寸轮胎。轮胎尺寸与主减速器传动比的减小，使汽车质心高度减低，提高了汽车行驶的稳定性，有利于汽车的高速行驶。另外，轮胎形式﹑花纹的不同也会影响汽车动力性。对此，我们应尽量采用滚动阻力较小的轮胎，如子午线轮胎。同时合理选用花纹，以增加道路与轮胎间的附着力。 汽车整备质量是汽车设计的关键项，对汽车动力性影响很大。汽车整备质量与汽车动力性成反比。因此。随着汽车整备质量的增加，其动力性变差，汽车行驶的平均速度下降。 3.2、驾驶使用因素的影响 在实际使用过程中，汽车驾驶使用会受实际环境因素的影响。其中对汽车动力性影响较大主要有发动机的运行情况、汽车底盘的润滑情况、司机的驾驶技术以及汽车使用的道路环境及温度环境等。 发动机技术状况不良、功率﹑转矩下降等，均会直接影响汽车动力性。汽车动力总成的各部件的连接、润滑、前后轮的定位的优劣均会影响传动效率，进而影响动力性。另外，轮胎胎压、制动性能的好坏、离合器的调整情况以及传动系本身的质量问题也会影响整车动力性。 整车驾驶技术技术的好坏也会直接反应车辆运行的情况。熟练的驾驶﹑适时和迅速换档以及正确地选择档位等，对发挥和利用汽车的动力性有很大影响。 汽车使用环境的不同，对汽车整车性能影响较大。如汽车长时间在高温条件下工作，发动机会过热，功率会出现损耗，导致动力性降低。如汽车子啊高原地区运行时，汽车进气会出现不足，功率会下降，另外，滚动阻力也会增加，更主要的是由于附着系数减少，致使汽车的动力性大大降低。 4、汽车动力性检测分析 汽车的动力性检测方式较多，目前采用较多的是在道路或台架上进行检测。道路检测主要是检测最高速度、加速能力以及最大爬坡能力。由于滑行距离能够表明传动系和行驶系的配合间隙与润滑等技术状况，且可以测定汽车滚动阻力系数和空气阻力系数，所以在测试动
利用动力性能检测预应力结构的发展及现状 近年来部分学者提出：利用预应力结构的动力性能，即进行动测试验是解决包括大型复杂的预应力混凝土结构在内的预应力损失检测问题的良好途径：（1）Lin,T.Y提出结构的预应力损失与结构的刚度有关。 （2）1979 年英国的Cawley P.等人提出结构的自振频率可以反映其整体特性，而预应力的大小则是结构的整体特性之一，所以可以推测预应力与结构的自振频率必然有一定的关系。借用损伤识别的理论，可以知道预应力的损失改变了结构的动力性能； （3）Clough 1982年提出：假设沿梁的长度方向上轴压力是均匀的、不随时间改变的，则其横向自由振动方程为： 由上式可见随着轴向力的增加，固有频率减小。 （4）Saiidi等人1994年采用前两阶固有频率对一系列预应力损失的情况进行试验，试验结果表明：第一阶自振频率随着轴力的增加而增大，第二阶自振频率对轴向力变化的反应规律性不强；并且用金门峡大桥做了探索性的试验，试验的结果也支持这种观点，但试验结果与他们预测的趋势并不相符，没有找出更合适的理论来支持其试验结果。 （5）1995年美国的MoisesA.Abraham等人提出，结构损伤的积累会导致刚度的变化，而刚度的变化会反映在结构的动力性能上，例如振动模态和自振频率，他们用商业有限元软件建立了预应力钢筋混凝土梁桥的三维有限元模型，模拟了具有两根预应力索的预应力混凝土梁的前2阶自振频率的变化与预应力损失的关系，结果显示：随着预应力损失的增加，一、二阶自振频率都在下降；在理论上证明了预应力与自振频率之间存在着相关关系。 （6）2000年日本的MiyamotoA.等人在有关文献中指出至今没有一个成功地建立预应力损失与模态参数改变之间的关系。 （7）2003年Jeong-Tae Kim等人在梁式桥中用振动的方法根据一、二阶自
汽车动力性和经济性 试验报告 实验内容：汽车加速性能试验 汽车等速燃油消耗率试验
一、 汽车加速性能试验 1、 实验目的 1) 通过实验的环节，了解汽车试验的全过程； 2) 掌握最基本的汽车整车道路试验测试技术，包括试验车的检查准备、测量原理， 试验方案的设计、测试设备的选择、试验操作、误差来源和控制、数据的取得和记录、试验结果分析计算整理； 3) 巩固课堂上所学的汽车理论和汽车试验知识，提高实践能力； 2、 实验条件 1) 试验前检查汽油发动机化油器的阻风阀和节气阀，以保证全开； 2) 柴油发动机喷油泵齿条行程能达到最大位置； 3) 装载量按试验车技术条件规定装载（满载）； 4) 轮胎气压负荷车上标示规定； 5) 风速3/m s ≤； 6) 试验车经充分预热； 7) 试验场地应为干燥平坦且清洁的水泥或沥青路面，任意方向的坡度2%≤ 3、 主要实验仪器设备与实验车参数 试验车参数列表：
试验仪器： 五轮仪采样频率100赫兹 4、试验内容 总体的速度-时间曲线如下所示： 4.1 实验一：低速滑行法测滚动阻力系数 1)试验目的： 了解滑行试验条件、方法；学会仪器使用；掌握车速记录、分析方法；计算滚动阻力系数。 2)试验内容： a）.在符合实验条件的道路上，选取合适长度的直线路段，作为加速性能试验路段，在两端设置标杆作为标号； b）.试验车辆加速到大于20km/h，将变速器置于空挡后，按下采集系统“开始”键，
直至车辆停止，按“结束键”，记录车辆从20km/h 到停止这一过程车速的变化。 c ）. 试验在同一路段往返各进行一次； 3) 试验数据处理 汽车理论课上学到，汽车行驶方程式为：t f w i j F F F F F =+++；即 02cos sin 21.15q g T D a T i i C A du Gf G u m r dt ηααδ=++ + 考虑到试验场地的道路坡度不大，从而有：cos 1,sin tan i ααα≈≈=；实验过程中风速较小，且车速较低，因此也可以忽略空气阻力w F 一项；同时试验汽车挂空挡记录，所以0t F =。 从而汽车行驶方程式简化为：0du Gf Gi m dt δ=++ 同时空挡的情况下，飞轮空转，可以认为1δ=，所以 ()du f i g dt =-+；（在滚动阻力与坡道阻力同向情况下，i 取正号；反向时，i 取负号）； 截取20km/h-0km/h 的数据，用matlab 作图如下所示： 由北向南20km/h 滑行停车曲线 拟合到的曲线为y=-0.3362x+40.3207
1、引线键合技术的分类及结构特点？ 答： 1、热压焊：热压焊是利用加热和加压力，使焊区金属发生塑性形变，同时破坏压 焊界面上的氧化层，使压焊的金属丝与焊区金属接触面的原子间达到原子的引 力范围，从而使原子间产生吸引力，达到“键合”的目的。 2、超声焊：超声焊又称超声键合，它是利用超声波(60-120kHz)发生器产生的能量， 通过磁致伸缩换能器，在超高频磁场感应下，迅速伸缩而产生弹性振动经变幅 杆传给劈刀，使劈刀相应振动；同时，在劈刀上施加一定的压力。于是，劈刀 就在这两种力的共同作用下，带动Al丝在被焊区的金属化层(如Al膜）表面迅 速摩擦，使Al丝和Al膜表面产生塑性形变。这种形变也破坏了Al层界面的氧 化层，使两个纯净的金属面紧密接触，达到原子间的“键合”，从而形成牢固 的焊接。 3、金丝球焊：球焊在引线键合中是最具有代表性的焊接技术。这是由于它操作方 便、灵活，而且焊点牢固，压点面积大，又无方向性。现代的金丝球焊机往往 还带有超声功能，从而又具有超声焊的优点，有的也叫做热(压)(超)声焊。可实 现微机控制下的高速自动化焊接。因此，这种球焊广泛地运用于各类IC和中、 小功率晶体管的焊接。 2、载带自动焊的分类及结构特点？ 答：TAB按其结构和形状可分为 Cu箔单层带：Cu的厚度为35-70um， Cu-PI双层带 Cu-粘接剂-PI三层带 Cu-PI-Cu双金属 3、载带自动焊的关键技术有哪些？ 答：TAB的关键技术主要包括三个部分： 一是芯片凸点的制作技术； 二是TAB载带的制作技术； 三是载带引线与芯片凸点的内引线焊接和载带外引线的焊接术。制作芯片凸点除作为TAB内引线焊接外，还可以单独进行倒装焊（ＦＣＢ） 4.倒装焊芯片凸点的分类、结构特点及制作方法？ 答：蒸镀焊料凸点：蒸镀焊料凸点有两种方法，一种是C4 技术，整体形成焊料凸点； 电镀焊料凸点：电镀焊料是一个成熟的工艺。先整体形成UBM 层并用作电镀的导电层，然后再用光刻胶保护不需要电镀的地方。电镀形成了厚的凸点。 印刷焊料凸点：焊膏印刷凸点是一种广泛应用的凸点形成方法。印刷凸点是采用模板直接将焊膏印在要形成凸点的焊盘上，然后经过回流而形成凸点钉头焊料凸点：这是一种使用标准的球形导线键合技术在芯片上形成的凸点方法。可用Au 丝线或者Pb 基的丝线。 化学凸点：化学镀凸点是一种利用强还原剂在化学镀液中将需要镀的金属离子还原成该金属原子沉积在镀层表面形成凸点的方法。
集成电路测试原理及方法简介 院系：电气工程及自动化学院姓名： 学号： 指导教师： 设计时间：
摘要 随着经济发展和技术的进步，集成电路产业取得了突飞猛进的发展。集成电路测试是集成电路产业链中的一个重要环节，是保证集成电路性能、质量的关键环节之一。集成电路基础设计是集成电路产业的一门支撑技术，而集成电路是实现集成电路测试必不可少的工具。 本文首先介绍了集成电路自动测试系统的国内外研究现状，接着介绍了数字集成电路的测试技术，包括逻辑功能测试技术和直流参数测试技术。逻辑功能测试技术介绍了测试向量的格式化作为输入激励和对输出结果的采样，最后讨论了集成电路测试面临的技术难题。 关键词：集成电路；研究现状；测试原理；测试方法
目录 一、引言.................................................................................................... 错误！未指定书签。 二、集成电路测试重要性........................................................................ 错误！未指定书签。 三、集成电路测试分类............................................................................ 错误！未指定书签。 四、集成电路测试原理和方法................................................................ 错误！未指定书签。 4.1.数字器件的逻辑功能测试 ..................................................................... 错误！未指定书签。 4.1.1测试周期及输入数据............................................................................ 错误！未指定书签。 4.1.2输出数据................................................................................................ 错误！未指定书签。 4.2 集成电路生产测试的流程 ..................................................................... 错误！未指定书签。 五、集成电路自动测试面临的挑战........................................................ 错误！未指定书签。参考文献.................................................................................................... 错误！未指定书签。
发动机振动特性分析与试验 作者：长安汽车工程研究院 来源：AI 汽车制造业 完善的项目前期工作预示着更少的项目 后期风险，这也是CAE 工作的重要意义之一。在整机开发的前期（概念设计和布置设计阶段），由于没有成熟样机进行NVH 试验，很难通过试验的方法预测产品的NVH 水平。因此，通过仿真的方法对整机NVH 性能进行分析甚至优化显得十分重要。 众所周知，发动机NVH 是个复杂的概念，包括发动机的振动、噪声以及个体对振动和噪声的主观评价等。客观地说，噪声与振动也相互联系，因为发动机一部分噪声由结构表面振动直接辐射，另一部分由发动机燃烧和进排气通过空气传播。除此之外，发动机附件（如风扇）也存在噪声贡献。本文仅考虑发动机结构振动问题，即在主轴承载荷、燃烧爆发压力和运动件惯性力的作用下，对发动机结构振动进行分析以及与试验的对比。发动机结构噪声的激励源主要包括燃烧爆发压力、气门冲击、活塞敲击、主轴承冲击、前端齿轮/链驱动和变速器激励等，这些结构振动又通过缸盖罩、缸盖、缸体和油底壳等传出噪声。 发动机结构振动分析方法简介 图1 发动机结构振动分析方法 如图1所示，发动机结构噪声分析方法包括以下几个步骤： 1. 动力总成FE 建模及模态校核 建立完整的短发动机和变速器装配的有限元模型；对该有限元模型进行模态分析，通过分析结果判断各零件间连接是否完好；通过分析结果判断动力总成整体模态所在频率范围是否合理，零部件的局部模态频率是否合理，若存在整体或局部模态不合理的情况，需要对结构进行初步更改或优化。
2. 动力总成模态压缩 缩减有限元模型，得到动力总成的刚度、质量、几何以及自由度信息，用于多体动力学分析。 3. 运动件简化模型建立 发动机中的部分动件不用进行有限元建模，可作简化处理，形成梁-质量点模型，用于多体动力学分析。其中包括：活塞组、连杆组和曲轴及其前后端。 4. 动力总成多体动力学分析 在定义了动力总成各零部件间连接并且已知各种载荷的情况下，对动力总成进行时域下的多体动力学分析，并对得到的发动机时域和频域下的动态特性进行评判，同时，其输出用于结构振动分析。 5. 动力总成结构振动分析 基于多体动力学分析结果，对整个动力总成有限元模型进行强迫振动分析，得到发动机本体、变速器以及各种外围件的表面振动特性，进行评判和结构优化。 实例分析 1. 分析对象 以一款成熟的直列四缸1.5L发动机为平台，针对其结构振动问题，对其进行结构振动CAE 分析，并与其台架试验结果相比较。发动机的部分参数如下：缸径75mm，冲程85mm，缸间距84mm，最大缸压6MPa。 2. 坐标定义 为了便于以后叙述，对动力总成进行了坐标定义（见图2）。
集成电路技术已经进入纳米时代，世界上多条90nm／12英寸的生产线已进入规模化生产； 65nm的生产技术已经基本成型，采用65nm技术的产品已经出产。 集成电路设计技术中，EDA工具已成为必备基础手段，一系列设计方法学的研究成果在其中得以体现并在产品设计过程中发挥作用，IP核复用技术已被广泛应用，相关产业即将成熟，系统级芯片(SOC)的设计思想在实际应用中得到广泛应用，并处于逐渐丰富和完善之中：芯片制造技术得益于光刻技术、SOI(Silicon on Insulator)技术、铜互连等技术的突破，目前已经达到90nm的水平并且正向65nm工艺节点前进I封装技术中，封装形式的主流已经转变，新型封装技术的应用正在增多，以Sp(System in Package)封装为代表的下一代封装形式已经出现，封装与组装的界限已经变得模糊：测试技术从相关领域中的分离已经成为定局，测试系统向高速、多管脚、多器件并行同测、SOC测试的方向发展明确。 集成电路设计技术 随着工艺技术水平的不断提高，早期的人工设计已逐步被计算机辅助设计(CAD)所取代，目前已进入超超大规模集成电路设计和SOC设计阶段。在集成电路设计技术中最重要的设计方法、EDA工具及IP核三个方面都有新的发展： 半定制正向设计成为世界集成电路设计的主流技术，而全定制一般应用在CPU(Central Process Unit)等设计要求较高的产品中，逆向设计多应用于特定的集成电路设计过程中，当今世界领先的EDA工具基本掌握在世界专业EDA公司手中，如益华计算机(Cadence)、新思科技(Synopsys)、明导科技(Mentor Graphics)和近年发展迅猛的迈格玛(Magma)，它们的世界市场占有率高达60%以上，世界上IP专营公司日见增多，目前自主开发和经营IP核的公司有英国的ARM和美国的DeSOC等，世界IP核产业已经初具规模。 在我国，近年来集成电路设计业得到了长足发展，大唐微电子、杭州士兰、珠海炬力、华大等专业设计公司已经崭露头角，年销售额已经达到几亿元人民币。其设计能力达到 0.25-0.18μm，高端设计达到0.13μm。我国集成电路设计已从逆向设计过渡到正向设计， 全定制的设计方法也在某些电路设计中得到体现。但值得指出的是，我国集成电路设计公司基本上都是依赖国际先进的设计工具。 在EDA工具方面，华大集成电路设计中心足我国大陆唯一研发EDA工具的科研机构。 该设计中心已经成功开发出全套EDA工具软件包——熊猫九天系列(Zeni系列)。虽然我国在EDA工具研发方面取得了一定的成绩，但产品仍未达到普及的水平，还不能与世界顶尖厂家在高层次、高水平上竞争。 在IP核方面，我国IP核技术的发展相对落后，研发总量不大，未能形成规模市场，而且还存在着接口标准不统一、复用机制不健全以及知识产权保护力度不够等问题，加之国际大型IP公司纷纷以各种合作的方式向国内企业以低价甚至免费方式授权使用其IP核产品，对我国IP核产品的市场化形成非常大的阻力。 集成电路芯片制造技术
论述集成电路测试的意义和作用 物理与电子工程学院电子信息科学与技术专业2010级*** 摘要：集成电路测试系统是一类用于测试集成电路直流参数、交流参数和功能指标的测试设备。根据测试对象的不同，其主要分类为数字集成电路[1]测试系统、模拟集成电路测试系统、数模混合信号集成电路测试系统。集成电路测试系统的主要技术指标有测试通道宽度、测试数据深度、通道测试数据位数、测试速率、选通和触发沿、每引脚定时调整、时钟周期准确度、测试周期时间分辨率、测试应用范围等。 关键字：集成电路；集成电路测试；测试服务业 引言 集成电路测试技术伴随着集成电路的飞速发展而发展，对促进集成电路的进步和广泛应用作出了巨大的贡献。在集成电路研制、生产、应用等各个阶段都要进行反复多次的检验、测试来确保产品质量和研制开发出符合系统要求的电路，尤其对于应用在军工型号上的集成电路，控制质量，保障装备的可靠性，集成电路的检测、筛选过程至关重要。各个军工行业的研究院、所、厂都有自己的元器件检测中心，并引进先进的国产、进口各类高性能集成电路测试设备，负责集成电路在军工行业应用的质量把关，主要的工作就是对国内生产、进口的元器件按照标准要求进行检测，是集成电路使用的一个重要检查站。集成电路测试技术是所有这些工作的技术基础。 集成电路测试基本意义和作用是检验产品是否存在问题。好的测试过程可以将所有不合格的产品挡在到达用户手中之前。 测试失败的可能原因：（1）测试本身存在错误；（2）加工过程存在问题；（3）设计不正确；（4）产品规范有问题。 集成电路测试系统的结构 集成电路测试系统的构成主要包括，通道板、管脚电路、波形产生器、波形分析器、定时器、精密测量单元、程控电源、程控负载、测试程序库等。其主要功能就是对各类微处理器（CPU、MCU）、动态存储器、E2PROM、EPROM、PROM、数字接口、数字信号处理器（DSP）、SOC[2]、FPGA、CPLD、A/D、D/A、IC卡、无线通信类、数字多媒体类[3]、汽车电子类等集成电路产品提供直流参数、交流参数和功能指标的测试。 3 集成电路测试 3.1 集成电路测试概述 集成测试就是组装测试。在单元测试的基础上，将所有模块按照设计要求根据结构图组装成为子系统或系统，进行集成测试。测试的目的是检查电路设计和制造的正确与否，为此，需要建立一套规范的描述术语和检查分析方法。集成电路产业是由设计业、制造业、封装业和测试业等四业组成。集成电路测试，包括集成电路设计验证测试、集成电路的中测（晶圆测试[4]）和成测（成品测试）、测试程序的研发、测试技术研究交流、测试系统研发和测试人员的技术培训等服务项目。（如图1所示）集成电路测试是对集成电路或模块进行检测，通过测量对于集成电路的输出响应和预期输出比较，以确定或评估集成电路元器件功能和性能的过程，是验证设计、监控生产、保证质量、分析实效以及指导应用的重要手段。 图1 3.2 集成电路的分类： （1）按测试目的分类：验证测试、生度测试、验收测试、使用测试 （2）按测试内容分类：参数测试、功能测试、结构测试 （3）按测试器件的类型分类：数字电路测试、模拟电路测试、混合信号电路测试、存储器