毕业设计（论文）AMD微处理器的介绍与测试

IVT-REJX-50苏州工业园区职业技术学院2011年 4 月 15 日毕业项目 2011 届项目类别：毕业论文 项目名称：AMD微处理器的介绍与测试 专业名称： 应用电子技术 姓 名 ： 学 号 班 级： 指导教师： IVT-REJX-51 苏州工业园区职业技术学院毕业项目任务书系部： 毕业项目类别：毕业论文毕业项目题目：AMD微处理器的介绍与测试校内指导教师： 职称：副教授类别：专职校外指导教师：职称：类别：学 生： 专业： 班级： 11、 毕业项目的主要任务及目标任务：结合工作实际，就AMD公司的CPU产品进行介绍，并对CPU的测试过程和方法做详细分析。目标：完成一篇7000字以上（图文混排A4 10页左右）的论文。2、毕业项目的主要内容1 超威半导体技术（简称AMD）公司的历史背景和我们公司的客户群2 AMD微处理器的发展历史3 AMD 大家族的产品介绍 4 AMD 微处理器的性能测试续表：3、主要参考文献（若不需要参考文献，可空白）1AMD微处理器内部培训教材2RMA&FA初级培训教程4、进度安排毕业项目各阶段任务起止日期收集和准备资料2010.12.20之前开题2010.12.20-2010.12.25论文排版和目录确定2010.12.25-2009.12.30撰写设计论文初稿2011.1.10-2011.2.20论文修改2011.2.20-2011.4.20论文提交2011.5.10注： 此表在指导老师的指导下填写诚 信 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业项目报告/论文 AMD微处理器的介绍与测试 是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人独自承担。 作者签名： 2011年4月15 日 摘 要本论文共分两个部分，第一部分是为大家介绍一下AMD微处理器的发展过程，对AMD微处理器的类别做一个比较详细的介绍，从早期的x86架构的处理器到k8系列、k9 系列 甚至 k10 系列。那第二部分就是为大家讲一下我的工作，就是AMD微处理器的测试过程，包括那几个阶段，还有一些用到的工具和一些需要注意的事项。关键字：VM、SCT、Smarbob II 、UTI、ATE 、VF、 设计者：刘冰 指导老师:李淑萍 5目 录一 、AMD 公司的简介与微处理器的发展历史11.1 AMD公司简介11.2 AMD 微处理器的发展历史1二、AMD微处理器的产品介绍22.1 什么是X86 架构22.2笔记本系列微处理器的介绍32.3台式机系列微处理器介绍42.4微处理器的制作流程简介5三 AMD微处理器的测试的准备工作63.1测试前的注意事项63.2测试工具的介绍6四、AMD 微处理器的测试过程的详解111.AMD 微处理器的借取的步骤112.微处理器的测试的整个流程113.报表的生成14五、设计小结15参考文献16致谢17附图：企业文化18一 、AMD 公司的简介与微处理器的发展历史 1.1 AMD公司简介AMD（超威半导体）成立于 1969 年，总部位于加利福尼亚州桑尼维尔。AMD 公司专门为计算机、通信和消费电子行业设计和制造各种创新的微处理器、闪存和低功率处理器解决方案。 AMD 致力为技术用户从企业、政府机构到个人消费者提供基于标准的、以客户为中心的解决方案。 AMD 在全球各地设有业务机构， 在美国、中国、德国、日本、马来西亚、新加坡和泰国设有制造工厂，并在全球各大主要城市设有销售办事处， 拥有超过 1.6 万名员工。2004 年，AMD 的销售额是 50 亿美元。 AMD 有超过 70% 的收入都来自于国际市场，是一家真正意义上的跨国公司。公司在美国纽约股票交易所上市，代号为 AMD。业务发展在 AMD ，我们坚持“客户为本 推动创新”的理念， 这是指导 AMD 所有业务运作的核心准则。 我们与客户建立了成功的合作关系，以便更加深入地了解他们的需求；我们与技术领袖开展了密切的合作，以开发下一代解决方案，拓展全球市场和推广 AMD 的品牌；我们还与一些以克服艰巨困难并依靠技术获得成功的世界级领先者建立了合作关系。 迄今为止，全球已经有超过 2,000 家软硬件开发商、 OEM 厂商和分销商宣布支持 AMD64 位技术。 在福布斯全球 2000 强中排名前 100 位的公司中， 75% 以上在使用基于 AMD 皓龙 处理器的系统运行企业应用，且性能获得大幅提高。AMD 中国简介：作为全球经济发展速度最快的国家之一，中国日益成为 AMD 全球战略重点之一。 2004 年 9 月， AMD 公司大中华区在京正式成立， AMD 全球副总裁 郭可尊女士任 AMD 大中华区总裁兼总经理，统辖 AMD 在中国大陆、香港和台湾地区的所有业务，进一步 把握“中国机会”。 AMD 首开先河推出了高性能和无缝移植 32 位、 64 位计算优势的技术；在合作伙伴的支持下， AMD 率先在中国市场推出 64 位计算。 2005 年， AMD 再开行业之先河，推出了双核处理器。 AMD 的客户及业务伙伴已遍布中国，覆盖科研、教育、电信、气象、石油勘探等行业， AMD 的产品受到了中国市场与用户的广泛肯定 。 在中国， AMD 已与众多 OEM 厂商建立联盟，其中包括联想、清华紫光、曙光、 方佳、中科梦兰 等中国公司，以及 HP 、 IBM 、 Sun 等全球领先的计算机制造商。 为了实现美好的远景，把握“中国机会”， AMD 创造着一个又一个辉煌。1.2 AMD 微处理器的发展历史AMD 发展史如图1.1所示。经历了将近20年。图1.1 AMD发展史二、AMD微处理器的产品介绍2.1 什么是X86 架构X86就是采用cisc（Complex Instruction Set Computer,复杂指令架构计算机）架构的处理器大多数CPU厂商(如AMD,Intel)生产的就是这种处理器与采用RISC(Reduced .,精简指令架构计算机)架构的PowerPC(如苹果电脑)不同. 在CISC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。 诸如IA32、x8632、x8664都是属于x86架构的。如Intel的32位服务器Xeon（至强）处理器系列、AMD的全系列，还有VIA的全系列处理器产品都属于x86架构的。英特尔推出X86架构已满20年了，同486相比，Pentium向前迈进了一大步， 而P的前进步伐则没有这么大了，X86 CPU的发展似乎已到了尽头。英特尔非常清楚，是X86指令集限制了CPU性能的进一步提高，因此，他们正同惠普一道努力开发下一代指令集架构（Instruction Set Architecture ，ISA）： EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computing，显性并行指令计算)。对英特尔而言， IA64（英特尔的64位架构）是下一个10到15年的架构。新的ISA将使英特尔摆脱X86架构的限制，从而设计出超越所有现有RISC CPU和X86 CPU的新型处理器。2.2笔记本系列微处理器的介绍1、AMD Athlon Neo Processor for Ultrathin Notebooks超低功耗AMD Athlon Neo处理器Asigned to enable todays latest ultrathin notebook designs.专为支持当前最新的超轻薄笔记本电脑而设计。BLow CPU Thermal Design Power更低CPU热设计功耗CAMD PowerNow! TechnologyAMD PowerNow!业内首创的动态电源管理技术DAMD Digital Media XPressAMD 数字媒体加速技术2、AMD Athlon X2 Dual-Core Processor for Notebook PCs 面向笔记本的AMD速龙TM双核处理器 AThe industrys first true on-die dual-core x86 processor 业界第一个原生双核X86处理器 B. A high-bandwidth, low-latency integrated DDR memory controller 高带宽，低延时的内存控制器 C. HyperTransport technology for high speed I/O communication HyperTransport技术带来高速I/O通讯。3、Mobile AMD SempronTMprocessor 移动版AMD闪龙TM系列A.Helps you to make things happen whether at home, in the office or on the go为您创造移动办公生活B.Feature lower power requirements to enable thin and light designsor for full size mobile computing that delivers best-in-class performance低电耗需求, 打造的轻薄型笔记本，或是全尺寸笔记本，让您拥有最 强劲的芯 C. With Enhanced Virus Protection* 采用病毒防护技术 D.Features AMD PowerNow! technology 采用了AMD PowerNow!技术4、Mobile AMD TurionTM64 processorAMD炫龙64位移动式处理器 Deliver outstanding multi-tasking performance in thin and light notebook PC A.designs with longer battery life为轻薄型笔记本电脑提供卓越的多任务处理性能,超长的电池使用时间B.Better security Enhanced Virus Protection*更安全的病毒防护技术C.Designed for compatibility with the latest wireless and graphics technologiestoday and tomorrow与现有及先进的无线和图解技术更为兼容D.Griffin the core part of AMD new platform PUMA, this platform has AMD CPU, GPU, Chipset with the best compatibilityGriffin 是AMD全新的平台PUMA的核心，这个平台运用AMD自己的CPU, GPU, chipset, 拥有最佳的兼容性2.3台式机系列微处理器介绍1、AMD Phenom Processor Family AMD 羿龙处理器系列A. Featuring true quad-core and triple-core design and award-winning AMD64 technology with Direct Connect Architecture 原生三核、四核设计和AMD64位直连架构设计 B. ward winning HyperTransport 3.0 technology 第三代超线程技术（HyperTransport） C. An integrated memory controller with AMD Memory Optimizer Technology and Balanced Smart Cache with Shared L3 cache 集成内存控制器拥有内存优化器技术及共享三级缓存的平衡智能缓存 D. Wide Floating Point Accelerator with 128-bit floating point unit 备有12位浮点运算器的宽浮点加速器2、AMD Athlon processor FamilyAMD 速龙系列处理器 A.Runs on revolutionary AMD64 technology 基于革命性的AMD64位技术 B. Ready for coming wave of powerful, 64-bit software applications 为即将到来的64位软件时代提供芯片支持C. Enable life-like games with cinema-quality graphics and pro-level video editing 为制作提供堪比电影效果的游戏画面提供澎湃动力，拥有专业级的影像编 辑能力 D. Provides Enhanced Virus Protection when used with the Windows XP Service Pack2 (SP2) 为装有Windows XP SP2的电脑提供“增强型病毒保护”功能3、AMD Sempron processorAMD 闪龙系列处理器 A. Optimized for home and business applications 为家用及商务应用优化 B. Include HyperTransport technology 采用HyperTransport (超传输）技术 C. Up to 256KB total high-performance cache 256KB的高速缓存 D. An integrated DDR2 memory controller 内建的DDR2内存控制器2.4微处理器的制作流程简介微处理器制作流程如图2.1所示。老化测试封装晶片级测试激光打印自动化测试系统测试入库/出货外观包装品保检查图2.1 微处理器制作流程 三 AMD微处理器的测试的准备工作3.1测试前的注意事项静电的危害很多，它的第一种危害来源于带电体的互相作用。在飞机机体与空气、水气、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电，如果不采取措施，将会严重干扰飞机无线电设备的正常工作，使飞机变成聋子和瞎子；在印刷厂里，纸页之间的静电会使纸页粘合在一起，难以分开，给印刷带来麻烦；在制药厂里。 由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度；在放电视时荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污，形成一层尘埃的薄膜，使图像的清晰程度和亮度降低；就在混纺衣服上常见而又不易拍掉的灰尘，也是静电捣的鬼。静电的第二大危害，是有可能因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸。漆黑的夜晚，我们脱尼龙、毛料衣服时，会发出火花和“叭叭”的响声，这对人体基本无害。但在手术台上，除电火花会引起麻醉剂的爆炸，伤害医生和病人；在煤矿，则会引起瓦斯爆炸，会导致工人死伤，矿井报废。 总之，静电危害起因于用电力和静电火花，静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的起火和爆炸。 所以我们在进入实验室的第一件是就是要穿上防静电的衣服、鞋子还有静电环。 如图3.1所示。图3.1 静电防护3.2测试工具的介绍 1、基本工具：（1）镊子 用途：用来对CPU 个别偏移的引脚进行矫正和清理CPU引脚里面的污渍。（2）螺丝刀 用途：用来测试的时候拆卸CPU所用。（3）CPU矫正器 用途：用于CPU大量引脚歪斜的矫正。 2、主要工具: (1) Short Circuit Test 简称 SCT（中文名为短路测试仪）如图3.2所示。 图3.2 SCT用途：用于对微处理器的一些重要的电压参数的测量，测试这些参数有没有得短路。短路测试仪参数中文译解: ThermD: 温测二极管，衡量处理器温度的参数 VDDIOFB:传输线路电源的反馈，衡量传输线路电压的参数 VDDA:锁相环线路电源，衡量锁相环线路电压的参数（PLL，锁相环） VTT Sense:总线电压感应，衡量总线电压的参数（VTT，AMD的HT总线电压；HT，hyper transport） VLDT: HT传输电源，衡量HT传输电压的参数（HyperTransport，高速、低延时、点对点连接、传输制式） （2）Identify Desktop and Server Platform （文名为测试平台即主板）如图3.3所示。图3.3 Identify Desktop and Server Platform用途：对CPU进行系统的测试，首先测试 CPU在linux系统下的运行，然后再测试CPU在windows 系统下的运行。如果两个系统中有一个测试失败即判为不良，只有两个系统下CPU都可以正常的运行即判为好的。不同型号的CPU都会用不同型号的主板与之对应。表3-1是详细的测试平台的对照表。测试界面如图3.4所示。表3-1 测试平台对照表封装主板型号AM2Asus M2NPV-VMAM2r2Asus M3A78-EMH HDMIAM3Asus M4A78T-ELG1207Tyan S2932S1g1DuneS1g2ANT boardS1g3BALIS1g4GUAM图3.4 测试界面（3）Automatic test equipment 简称 ATE中文名为自动化测试设备用途是ATE是自动化测试设备的英文缩写，是一种通过计算机控制进行器件、电路板和子系统等测试的设备。通过计算机编程取代人工劳动，自动化的完成测试序列。 ATE在60年代早期始于快捷半导体(Fairchild)。 那时Fairchild生产门电路器件(如14管脚双列直插与非门IC)和简单的模拟集成电路器件(如6管脚双列直插运算放大器)。当时对于器件量产测试是一个很大的问题。 Fairchild开发了计算机控制的测试设备，如5000C用于简单模拟器件测试，Sentry 200用于简单门电路器件测试。两种机器都是由Fairchild自主开发的计算机FST2进行控制。FST2是一种简单的24位，10MHz计算机。 70年代早期，器件开发由小规模集成电路过渡到中规模集成电路，又于80年代早期从大规模集成电路过渡到超大规模集成电路。对于器件制造商来说，这时计算机控制的测试系统已经成为主要的测试设备。Fairchild开发了Sentry 400, Sentry 600, Sentry 7, Sentry 8测试系统用于数字器件测试。80年代中期，门阵列器件开发成功，测试方面要求达到256管脚，速度高于40MHz。 针对这一需求，Fairchild 试图开发Sentry 50，但是失败了。Fairchild将其ATE部门卖给斯伦贝谢，成为斯伦贝谢测试系统公司。Fairchild将测试系统卖给斯伦贝谢以后，许多专家离开了Fairchild加入Genrad，成立了Genrad西海岸系统公司。GR16 和 GR18数字测试系统由这里诞生了。这些新型的测试系统每个管脚有独立的测试资源，管脚数最多达144。不久这些工程师离开Ganrad成立了Trillium测试系统，并将其卖给LTX。之后这些工程师又离开了LTX，他们中的一些加入了科利登(Credence)，其它人加入了其他的ATE公司。 同一时期，泰瑞达的自动化测试设备在模拟测试和存储器测试方面占据统治地位。90年代早期Intel开发成功高速、高管脚数的单片处理器单元(MPU)，随之而来的是高速高管脚数的ATE。多媒体器件的出现使ATE变得更复杂，需要同时具有数字电路、模拟电路和存储器电路的测试能力，SoC测试系统应运而生。目前器件速度已经达到1.6GHz，管脚数达到1024，所有的电路都集成到单个芯片。因此出现了真正系统级芯片测试的需求。ATE可以由带一定内存深度的一组通道，一系列时序发生器及多个电源组成。这些资源是通过负载板把信号激励到芯片插座上的芯片管脚。卓能达ATE正是，踏着前辈们的足迹，开发出自己的道路一步一步逐渐发展壮大。实现了我们自主品牌的ATE系统。 ATE可分为以下几种类型： 1.数字测试系统 共享资源测试系统，每个管脚有独立测试资源的测试系统。用来特性化测试集成电路的逻辑功能。 2.线性器件测试系统用来测试线性集成电路的测试系统。 3.模拟测试系统用来特性化测试集成电路的模拟功能。如科利登的ASL系列。 4.存储器测试系统 DRAM 测试系统，闪存测试系统。这些类型的自动化测试设备用于验证内存芯片。如科利登的Personal Kalos和Kalos系列，Agilent 的Versatest系列， Advantest的T5593。 5.板测试系统 板测试是用来测试整块印制电路板，而不是针对单个集成电路。如泰瑞达的1800。 6.混合信号测试系统这种类型的系统资源用来测试集成电路的模拟及数字功能。 如科利登的Quartet系列。 7.RF测试系统用来测试射频集成电路的测试。如科利登的ASL 3000RF和SZ-Falcon。 8.SOC 测试系统通常就是一个昂贵的混合信号集成电路测试系统，用来测试超大规模集成电路(VLSI)芯片；并且这种超大规模集成电路(VLSI)芯片的集成度比传统的混合信号芯片高得多。如科利登的Octet系列， Agilent的93000系列， Advantest的T6673。 ATE开发是从简单器件、低管脚数、低速测试系统(10 MHz, 64 pins)到中等数量管脚、中速测试系统(40 MHz, 256 pins)到高管脚数、高速(超过100 MHz, 1024 pins)并最终过渡到现在的SoC测试系统(1024 pin, 超过400MHz，并具备模拟、存储器测试能力)。 未来的测试系统测试速度将超过1.6GHz，时序精度在几百纳秒范围内，并将数字、模拟、存储器和RF测试能力集成于一台测试系统。 这样一台测试系统的成本将非常高，因此需要使用一台或多台测试工作台进行并行的器件测试。为了降低测试成本，芯片中将加入自测试电路。同时基于减少测试系统成本的考虑，模块化的测试系统将取代通用的测试系统。四、AMD 微处理器的测试过程的详解1.AMD 微处理器的借取的步骤 AMD 微处理器的借取有一个严格的流程。首先需要在专门的系统中进行申请（我们称它为电子出门系统），这个申请必须有主管进行批准才生效，然后会把这个出门的单据以邮件的方式发个保安部和仓库管理员那里。这个出门的单据由我们自己打印出来，这时就可以去仓库领取处理器了。在仓库里拿到我们所需型号的微处理器，必须要做的事情，就是对处理器的数量的清点，如有数目不对的话，我们是无法把处理器的领出去的。我们一共有两次的清点过程，一次是在仓库那里，一次是在保安部那里。只有两次清点数目都没有任何的问题，才可以把处理器拿到实验室进行分析。图4.1是一个详细的流程图：领取处理器数目清点单据打印邮件发送主管审批系统申请图4.1 流程图2.微处理器的测试的整个流程 微处理器的测试流程相当的复杂，在这里我就用最通俗的语言，给大家简单的介绍一下微处理器的测试的整个的流程。 先简单的有文字叙述一下。当我们拿到处理器的做的第一部是做一个视觉的观察，这个要在显微镜下进行，主要是观察引脚上有没有污渍，引脚有没有弯曲，有没有缺少引脚还有处理器表面有没有破损或者缺少。特别要注意的是观察处理器的表面有没有烧伤，如果第一部的时候观察出由以上的现象，将无需进行第二部。第二部是用我们上面提到的短路测试仪即SCT，进行一些必要参数的测量，目的是测试这些电压是否与标准电压一致，同样如果第二部出现有与标准电压不符合的将不在进行第三部。第三部也是很重要的一部，也就是把处理器放在主板上测试，我们公司有一个专门的系统对它进行测试（包括在Linux和windows 环境下的测试），这个阶段与上面的有所不同，如果通过这部的测试将测试结束，也就是说这个处理器是好的。反之如果没有通过第三部的测试，拿将进入第四部。第四部就是对不良的处理器（比如：测试中死机的、不能开机的、蓝屏的等等）进行ATE的测试，也是一个程序，它会对处理器的每一个管脚进行扫描，我们会把短路的管脚都要记录，生成数据。图4.2，图4.3所示为测试流程图。FailFailBench top testSCT Fail（CID）FailSCT testV/M inspectionVM Fail（CID） Valid Failure (VF)CloseNFF图4.2 测试流程图The Short Circuit Tester is a tool that is utilized to measure a relative resistance for each of the five individual power planes to ground to determine if any shorts exists or if the part has been damaged due to a possible Electrical Overstress Event or Electrostatic Discharge which can possibly be identified with this device as having a relatively low resistance value.The bench test runs the processor on AMD reference platform or 3rdparty commercial board while executing through the latest revision of AMD Customer CPU test suite. This test suite is comprised of Windows 7 and Linux 64-bits operation systems, directed tests, SST and magnum that serve to stress the processors functional blocks and cache operations to ensure that the unit is fully functional and can operate in any realistic environment.Visual and Mechanical Inspection is performed upon receiving units from customer to observe any type of visual anomaly and/or mechanical damage including, but not limited to cracked r chipped die, bent, burned or missing pins, package chips or scratches, and any type of foreign matter on any portion of the unit such as thermal grease or tape.StartENDATEBenchSCTVM 图4.3 总体测试流程图注意：List of Abbreviations （缩略语）CID Customer Induced Damage （客户导致的损坏）No Fault Found （没有发现故障）VF Valid Failure （正常故障）3.报表的生成整个流程测试完成以后，我们会把得到的数据进行整理，把它做成的表格。由于表格很复杂而且是公司的内部数据，这个就不与展示。这里就只是简要的说一下表格过那几大块。首先是测试的日期、客户的名称、产品的型号、产品的码，然后就是的结果、的结果、的结果、的结果等等。五、设计小结 通过这次对毕业论文的制作，让我更加熟悉和了解我日常一直所做的工作，也让我理解了一些以前不懂的问题。以前的我总是认为这是一份非常的简单的工作，可是工作了一段时间才知道我并不能把它的做的很好，在我的实习经历还有在做毕业设计的过程中，让我明白了一个道理，做事情要脚踏实地，如果简单的事情你都做不好，你还能做什么那。向我们这些刚出来的大学生，心很大，对未来的想象很美好，觉得自己什么都可以做，心有多大，舞台就有多大。其实并不然，我们要做的就是把自己身边的小事先做好。参考文献1AMD微处理器内部培训教材2RMA&FA初级培训教程致谢 这段时间里一直在做毕业设计，终于大功告成了，特别的开心。我非常感谢我的指导老师、我的同学对我的帮助。还要感谢我企业里的同事对我的帮助，非常感谢他们，他们教会我很多的东西。眼看大学生活就结束了，说实话真还特别的舍不得，真的特别留恋在学校的时那段时光。大学不仅给予了无穷的知识，更重要让我认识一帮好朋友，是一辈子的好朋友。真心的希望大家在离开大学校门以后，都能够努力的拼搏，实现自己的梦想，一起努力吧。附图：企业文化在超威半导体的接近一年的实习中，真的特别的开心。这是我们公司图片给大家分享一下： 19