resource leakage detection on Windows

本文探讨了在Windows XP SP3上使用VC++本机应用程序进行资源泄漏调查的方法。通过使用多种工具如Intel Parallel Inspector 2011、Valgrind等,作者详细记录了遇到的问题及解决方案。还介绍了如何设置Intel C++ Compiler进行代码覆盖率分析。

Time frame: May 2011

Subject: Investigate resource leakage of a VC++ native application on Windows XP SP3.

DevPartner 10.5 - cause debuggee crash due to 0x80080003. After disabling certain features so that it only logs memory leaks, the debuggee does not crash, but hang up at exit.

Purify 7.0.1 cause debuggee exit abnormally, no memory leakage found.

Intel Parallel Inspector 2011 can only work inside VC++ 2008, so I have to open a solution, then start error inspection, browse to my executable and run. It is a little bit slow, but it did found some resource leakages. Some of the leakage has call stack, file name and line number information, but others only show "unkown". The callstack depth is only 2. 

Intel Parallel Composer 2011 provides a code coverage tool - profmerge and codecov.exe.

Steps: enable "Instrument for Code Coverage" in Project properties -> General -> Code Coverage Build Options

Compiler and Environment Settings: Intel C++ Compiler (icl.exe)

Run program with "Hotspots - Where is my program spending time?"

Open C:/WINDOWS/system32/cmd.exe /E:ON /K ""C:/Program Files/Intel/Parallel Studio 2011/ips-vars.cmd" ia32 vs2008"

generate pgopti.dpi by this command: G:/workspace/testvld2/Debug>profmerge

G:/workspace/testvld2/Debug>codecov -prj testvld2

 

 

Intel(R) C++ Compiler XE 12.0.2.154 [IA-32]... (Intel C++ Environment)

1>Linking... (Intel C++ Environment)

1>ipo: error #11018: Cannot open X:/server/Base/

1>xilink: executing 'link'

1>LINK : fatal error LNK1181: cannot open input file 'X:/server/Base/.obj'

 

This is due to empty value in Base project Linker -> Advanced -> Import Library (/IMPLIB linker option).  Set the value as: $(TargetDir)$(TargetName).lib, then rebuild is successful.

 

Valgrind is able to do memory checking and profiling on Linux.

 

Memory Validator  is not compatible with Visual Leak Detector. It also reported incorrect source code position when executable is not built with VLD. 

 

Maybe next time I'll try Microsoft tools if none of the above is working well.

Umdhtools.exe: How to use Umdh.exe to find memory leaks

Memory Leak Detection Using Windbg By Mayank Rai

Q177415 How to use Memory Pool Monitor (Poolmon.exe) to troubleshoot kernel mode memory leaks

Detect and Plug GDI Leaks in Your Code with Two Powerful Tools for Windows XP by Christophe Nasarre

 

<think>嗯,用户这次的问题很明确,是关于电子电路和半导体器件中的输入漏电流和输出漏电流。从用户引用的资料来看,虽然引用了四篇文献,但实际只有引用[1]和引用[4]与半导体器件特性相关,特别是引用[4]讨论的体二极管漏电流问题很有参考价值。 用户之前询问过DDIC中的gamma resistor概念,但这次完全转向了半导体器件的漏电流特性,说明用户可能是从事芯片设计或电子工程的工程师。考虑到用户连续两次提问都涉及半导体物理特性,ta的专业背景应该比较扎实。 在准备回答时,需要特别注意三点:一是区分清楚input leakage和output leakage的物理机制差异;二是结合用户引用的体二极管案例说明实际应用场景;三是数学表达要严格遵循LaTeX格式要求。 用户引用的文献[4]中提到的体二极管漏电流机制特别值得展开。当下管关闭时,续流电流通过体二极管产生的-0.7V电压会形成寄生NPN结构,这正是导致输出漏电流的典型场景。这个案例可以生动地说明漏电流的产生机理和防护措施(如guard ring)。 另外注意到用户没有要求对比不同器件的漏电流参数,所以回答重点放在物理机制分析而非具体数值比较。但最后生成的问题里可以加入参数对比相关的问题,拓展用户的思考方向。 在组织回答结构时,决定先定义基本概念,再从三个层面(物理机制/电路表现/防护措施)展开分析,特别强调MOSFET和BJT的差异。表格对比是个好主意,能清晰展示输入输出漏电流的关键区别。用户引用的体二极管案例正好作为输出漏电流的实际案例插入。 最后生成的问题要覆盖测量方法、工艺影响和系统级防护三个层面,这样既延续了当前话题深度,又拓展了应用场景维度。特别是"系统级防护"这个问题,可以把用户引用的guard ring解决方案延伸出去。</think>在电子电路和半导体器件中,**输入漏电流(Input Leakage Current)** 和 **输出漏电流(Output Leakage Current)** 是影响器件性能的关键参数,其本质是绝缘或阻断状态下非理想的微小电流。以下是系统解析: --- ### 一、物理机制与定义 1. **输入漏电流** ($I_{IL}$) - **定义**:输入端悬空或施加固定电平时,从输入引脚流入/流出的微小电流 - **产生原因**: - **PN结反偏漏电流**:输入保护二极管反偏时的少子扩散 ($I_s \propto e^{-qV/kT}$) - **MOS栅极隧穿**:栅氧层厚度 $T_{ox}<2nm$ 时的量子隧穿效应[^1] - **寄生沟道泄漏**:CMOS工艺中的亚阈值导通 ($I_{sub} \propto e^{V_{gs}/nV_T}$) - **典型值范围**: | 器件类型 | 漏电流范围 | |----------------|------------------| | CMOS逻辑门 | 1nA ~ 10μA | | 高阻运放输入 | 0.1pA ~ 1nA | 2. **输出漏电流** ($I_{OL}$) - **定义**:输出端处于高阻态时,从输出引脚流入/流出的电流 - **特殊场景**: - **功率器件体二极管导通**:如引用[4]所述,当下管关闭时,续流电流通过体二极管形成 $V_{sw}=-0.7V$,导致**寄生NPN导通**引发漏电流[^4] - **三态总线竞争**:多驱动器冲突时的反向电流 --- ### 二、电路级影响与建模 1. **输入漏电流的影响** $$ V_{err} = I_{IL} \times R_{source} $$ - **高阻信号源失真**:源阻抗 > 10kΩ 时可能造成电压误差 - **动态功耗增加**:高速电路中的累积电荷损耗 2. **输出漏电流的电路表现** ```plaintext VDD │ ┌─────┴─────┐ │ Driver │ └─────┬─────┘ ├─→ I_OL (泄漏路径) │ Load ``` - 导致: - 总线逻辑电平漂移 - 电池供电设备的待机功耗上升(引用[3]中充放电算法需补偿此损耗)[^3] --- ### 三、关键抑制技术 1. **工艺层面** - **Guard Ring隔离**:如引用[4]方案,通过N-well/P+环阻断少子注入[^4] - **高K栅介质**:降低栅极隧穿概率(HfO₂比SiO₂泄漏低 $10^3$ 倍) 2. **电路设计** - **输出级保护**: ```plaintext Output ──┤◄ Schottky Diode ├─ GND // 箝位负电压 └───|◄ Resistor |──┘ // 限流 ``` - **输入偏置补偿**:运放采用对称差分结构抵消漏电流 3. **系统级策略** - **电源门控**:闲置模块断电 - **动态体偏置**:反向体偏压提升阈值电压 --- ### 四、测试方法 1. **输入漏电流测试** ```plaintext DUT Input ───► Ammeter ────► V_src (其他引脚接地) ``` - 扫描 $V_{in}$ 并记录电流极值 2. **输出漏电流测试** ```plaintext DUT Output ──┬─► Voltmeter └─► Current Source → GND ``` - 强制 $V_{out}=V_{DD}/GND$ 测量电流 --- ### 输入 vs 输出漏电流对比 | **特性** | 输入漏电流 ($I_{IL}$) | 输出漏电流 ($I_{OL}$) | |------------------|----------------------------|----------------------------| | **主要来源** | 输入保护电路/栅氧层 | 输出级寄生器件/总线冲突 | | **影响范围** | 信号精度 | 功耗/逻辑电平 | | **关键工艺参数** | 栅氧厚度 ($T_{ox}$) | 阱隔离间距 | | **典型抑制技术** | 低漏电输入级 | Guard Ring[^4]/Schottky箝位 | --- ### 总结 漏电流本质是**半导体结的非理想特性**,需通过工艺优化(如Guard Ring[^4])、电路设计(补偿结构)及系统策略(电源门控)协同抑制。在电池供电系统(引用[3])和高频开关电路(引用[4])中,漏电流控制直接决定能效和可靠性。
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