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使用软件查找硬件错误

星星科技指导员 来源:嵌入式计算设计 作者:Russell Klein 2022-06-29 15:25 次阅读

有一个基本的自然法则适用于任何计算芯片,无论是处理器、微控制器还是片上系统:软件总是会发现硬件错误。在我的整个职业生涯中,我参与过的项目中没有一个被证明是正确的。

如果你很不幸,在你制作芯片后软件发现了一个错误,那么接下来会发生什么取决于问题的严重程度。

如果它不是致命的,并且如果你很幸运并且像一些知名处理器制造商那样拥有市场力量,那么每个人都会围绕这个 bug 编写代码,然后所有未来的版本都必须复制这个 bug 以实现向后兼容性。这不适用于我们大多数人。更倾向于:

您可能必须删除不起作用的功能。

功率可能太高,或性能太慢,损害您的竞争力和获得好价格的能力。

在最坏的情况下,您可能不得不花费大量时间并旋转另一套面具。额外的延误和费用。

最好的解决方案是在您投入芯片之前运行该软件并捕获这些错误。您将同时验证软件和硬件。但是怎么做呢?

模拟软件非常慢。我们说的是几年。除了琐碎的代码之外,根本不是一个选项。

相比之下,仿真被证明是解决这个问题的关键工具。您可以在模拟器上实例化硬件,然后让它在合理的时间范围内运行实际代码。也许不是真正的系统速度,但足够快以使其成为可行的解决方案。

但是,假设您要找到问题,您必须能够追踪这些问题的原因,而调试部分在历史上一直是问题所在。事实上,许多工程师一直不愿意使用仿真,因为在过去,访问内部处理器状态的唯一途径是通过 JTAG。仿真器以几 MHz 的时钟速度运行;仿真器上的 JTAG 只运行其中的一小部分。

那么,例如,如果你想单步执行指令?这意味着通过 JTAG 传输大约 400 万个低级位。在仿真器上以 1 MHz 完成,这将需要 4 秒非常昂贵的实时仿真器时间。

而且,更糟糕的是,它是侵入性的:在这 4 秒内,时钟正在走动。处理器状态将保持不变,但处理器之外的世界将继续。如果您只是在调试处理器代码,这可以工作(即使速度很慢)。但是,如果您尝试调试与非处理器硬件的交互,这将变得非常困难,因为在您完成该单个步骤时,处理器之外的所有内容都已更改状态。

由于仿真器上的 JTAG 既缓慢又具有侵入性,调试——尤其是与性能和同步相关的问题——变得非常令人沮丧。因此,考虑到这一点,仿真在过去并不是首选解决方案——阻力仍然存在。

今天的模拟器调试速度很快

但是时代和模拟器已经改变。Mentor 有一种单独的方法来捕获不依赖于 JTAG 的处理器状态,因此它可以快速发生 - 在 40-50 MHz 范围内。这可能比 FPGA 原型上的 JTAG 更快。数据被馈送到我们的 CoModel 主机,状态历史可以在其中存储和重新创建,一个周期一个周期。

鉴于已存储的跟踪,您现在可以针对该跟踪重放任何有问题的软件,它将遵循系统状态,以便您可以看到哪里出了问题。可以单步执行;您可以探测寄存器和内存;你可以看公交车。一切都没有入侵:您的调试工作不会改变系统状态。这一切都可以离线完成——您无需使用实时仿真器,这使其更具成本效益。

因此,关于软件调试在模拟器上是否实用的历史担忧不再适用。您可以在流片前彻底使用您的计算平台。软件开发人员可以在芯片可用甚至 FPGA 原型可用之前很久就开始软件开发。可用于调试的工具旨在为软件工程师所熟悉——即使您最终发现了硬件错误。

行使部分系统

我们要解决的下一个挑战是影响单个 IP 块的开发人员,这些 IP 块最终将成为整个系统的一部分。今天的问题是,在完全系统集成之前,你真的不能用真正的软件运行你的块,因为系统需要你的部分和所有其他部分才能工作。因此,即使您提前完成了块设计,也是“快点等待”。

在 Mentor,我们正在开发一个测试平台增强功能,它将提供计算平台的关键部分。鉴于 ARM 的流行,我们将从 ARM 架构和与 ARM 相关的总线开始。处理器将覆盖 AndroidLinux。这将让您在仿真器上实现您的模块,并在完整系统设计可用之前将其“插入”抽象环境,让您在验​​证方面领先一步。

总之,您必须在生成掩码之前运行软件,以证明您的计算硬件是正确的。仿真是做到这一点的唯一现实方法,而目前 Mentor 的 Veloce 仿真器上提供的工具使其成为非常实用、高效的练习。您可以用最少的实时仿真时间快速调试您的软件和硬件。而且,在不久的将来,您将能够在完全系统集成之前在 IP 块上运行和调试该软件。

您可以更早地编写软件,并且可以更快地验证您的硬件。所有这些都使得您在真正的硅片中发现这些硬件错误的可能性大大降低。

审核编辑:郭婷

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    发表于 04-18 20:07 622次 阅读

    TLC0831 8 位,31kSPS ADC 串行输出,微处理器外设/独立运算,单通道

    信息描述 These devices are 8-bit successive-approximation analog-to-digital converters. The TLC0831 has single input channels; the TLC0832 has multiplexed twin input channels. The serial output is configured to interface with standard shift registers or microprocessors. The TLC0832 multiplexer is software configured for single-ended or differential inputs. The differential analog voltage input allows for common-mode rejection or offset of the analog zero input voltage value. In addition, the voltage reference input can be adjusted to allow encoding any smaller analog voltage span to the full 8 bits of resolution. The operation of the TLC0831 and TLC0832 devices is very similar to the more complex TLC0834 and TLC0838 devices. Ratiometric conversion can be attained by setting the REF input equal to the maximum analog input signal value, which gives the highest possible conversion resolution. Typically, REF is set equal to VCC (done internally on...
    发表于 04-18 20:06 618次 阅读

    TLC0820A 8 位,392kSPS ADC 并行输出,微处理器外设,片上跟踪与保持,单通道

    信息描述 The TLC0820AC and the TLC0820AI are Advanced LinCMOSTM 8-bit analog-to-digital converters each consisting of two 4-bit flash converters, a 4-bit digital-to-analog converter, a summing (error) amplifier, control logic, and a result latch circuit. The modified flash technique allows low-power integrated circuitry to complete an 8-bit conversion in 1.18 us over temperature. The on-chip track-and-hold circuit has a 100-ns sample window and allows these devices to convert continuous analog signals having slew rates of up to 100 mV/us without external sampling components. TTL-compatible 3-state output drivers and two modes of operation allow interfacing to a variety of microprocessors. Detailed information on interfacing to most popular microprocessors is readily available from the factory.特性 Advanced LinCMOSTM Silicon-Gate Technology 8-Bit Resolution Differential Reference Inputs Parallel Microprocessor Interface Conversion and A...
    发表于 04-18 20:06 449次 阅读

    TMS470MF03107 16/32 位 RISC 闪存微处理器

    信息描述TMS470MF04207/03107 器件隶属于德州仪器 (TI) 的 TMS470M 汽车级 16/32 位精简指令集计算机 (RISC) 微控制器系列。 TMS470M 微控制器利用高效率的 Cortex™–M3 16/32 位 RISC 中央处理单元 (CPU) 提供了高性能,由此实现了很高的指令吞吐量并保持了更加出色的代码效率。 TMS470M 器件运用了大端字节序格式,在该格式中,一个字的最高有效字节被存储于编号最小的字节中,而最低有效字节则存储在编号最大的字节中。 高端嵌入式控制应用要求其控制器提供更多的性能并保持低成本。 TMS470M 微控制器架构提供了针对这些性能和成本需求的解决方案,并保持了低功耗。 TMS470MF04207/03107 器件的组成如下: 16/32 位 RISC CPU 内核 TMS470MF04207 高达 448K 字节的程序闪存(具有 SECDED ECC) TTMS470MF03107 高达 320K 字节的程序闪存(具有SECDED ECC) 具有 SECDED ECC 的 64K 字节闪存 (用于获得额外的程序空间或进行 EEPROM 仿真) 高达 24K 字节的静态 RAM (SRAM) (具有 SECDED ECC) 实时中断定时器 (RTI) 矢量中断模块 (VIM) 硬件...
    发表于 04-18 20:03 393次 阅读

    TMS470MF04207 16/32 位 RISC 闪存微处理器

    信息描述TMS470MF04207/03107 器件隶属于德州仪器 (TI) 的 TMS470M 汽车级 16/32 位精简指令集计算机 (RISC) 微控制器系列。 TMS470M 微控制器利用高效率的 Cortex™–M3 16/32 位 RISC 中央处理单元 (CPU) 提供了高性能,由此实现了很高的指令吞吐量并保持了更加出色的代码效率。 TMS470M 器件运用了大端字节序格式,在该格式中,一个字的最高有效字节被存储于编号最小的字节中,而最低有效字节则存储在编号最大的字节中。 高端嵌入式控制应用要求其控制器提供更多的性能并保持低成本。 TMS470M 微控制器架构提供了针对这些性能和成本需求的解决方案,并保持了低功耗。 TMS470MF04207/03107 器件的组成如下: 16/32 位 RISC CPU 内核 TMS470MF04207 高达 448K 字节的程序闪存(具有 SECDED ECC) TTMS470MF03107 高达 320K 字节的程序闪存(具有SECDED ECC) 具有 SECDED ECC 的 64K 字节闪存 (用于获得额外的程序空间或进行 EEPROM 仿真) 高达 24K 字节的静态 RAM (SRAM) (具有 SECDED ECC) 实时中断定时器 (RTI) 矢量中断模块 (VIM) 硬件...
    发表于 04-18 20:03 356次 阅读

    TMS470MF06607 16/32 位 RISC 闪存微处理器

    信息描述TMS470MF06607 器件是德州仪器 TMS470M 系列汽车级 16/32 位精简指令集计算机 (RISC) 微控制器产品的成员。 TMS470M 微控制器利用高效率的 ARM Cortex™–M3 16/32 位 RISC 中央处理单元 (CPU) 实现了高性能,由此在保持了更高代码效率的同时实现了很高的指令吞吐量。 高端嵌入式控制应用要求其控制器提供更多的性能并保持低成本。 TMS470M 微控制器架构提供了针对这些性能和成本需求的解决方案,并保持了低功耗。 TMS470MF06607 器件的组成如下:16/32 位 RISC CPU 内核 带有 SECDED ECC 的 640k 字节的总闪存 512K 字节程序闪存用于额外的程序空间或 EEPROM 仿真的 128K 字节的闪存 带有 SECDED ECC 的 64K 字节静态 RAM (SRAM) 实时中断定时器 (RTI) 矢量中断模块 (VIM) 硬件内置自测试 (BIST) 校验器,用于SRAM (MBIST) 和 CPU (LBIST) 64 位循环冗余校验器 (CRC) 带预置分频器的基于调频 0 引脚锁相环 (FMzPLL) 的时钟模块 两个多缓冲串行外设接口 (MibSPI) 两个具有本地互连网络接口 (LIN) 的 UART (SCI) 两个 CAN 控...
    发表于 04-18 20:03 339次 阅读

    TMS320F28027 Piccolo 微处理器

    信息描述F2802x Piccolo 系列微控制器为 C28x 内核供电,此内核与低引脚数量器件中的高集成控制外设相耦合。 该系列的代码与以往基于 C28x 的代码相兼容,并且提供了很高的模拟集成度。 一个内部电压稳压器允许单一电源轨运行。 对 HRPWM 模块实施了改进,以提供双边缘控制 (调频)。 增设了具有内部 10 位基准的模拟比较器,并可直接对其进行路由以控制 PWM 输出。 ADC 可在 0V 至 3.3V 固定全标度范围内进行转换操作,并支持公制比例 VREFHI / VREFLO 基准。 ADC 接口专门针对低开销/低延迟进行了优化。特性亮点高效 32 位中央处理单元 (CPU) (TMS320C28x) 60MHz,50MHz,和 40MHz 器件 3.3V 单电源 集成型加电和欠压复位 两个内部零引脚振荡器 多达 22 个复用通用输入输出 (GPIO) 引脚 三个 32 位 CPU 定时器 片载闪存、SRAM、一次性可编程 (OTP) 内存 代码安全模块 串行端口外设 (SCI/SPI/I2C) 增强型控制外设 增强型脉宽调制器 (ePWM)高分辨率 PWM (HRPWM)增强型捕捉 (eCAP)模数转换器 (ADC)片上温度传感器比较器38 引脚和 48 引脚封装高效 32 位 CPU (TMS320C28x) 6...
    发表于 04-18 20:03 1099次 阅读

    TMS320F28035 Piccolo 微处理器

    信息描述F2803x Piccolo 系列微控制器为 C28x 内核和控制律加速器 (CLA) 供电,此内核和 CLA 与低引脚数量器件中的高集成控制外设向耦合。 该系列的代码与以往基于 C28x 的代码相兼容,并且提供了很高的模拟集成度。 一个内部电压稳压器允许单一电源轨运行。 对 HRPWM 模块实施了改进,以提供双边缘控制 (调频)。 增设了具有内部 10 位基准的模拟比较器,并可直接对其进行路由以控制 PWM 输出。 ADC 可在 0V 至 3.3V 固定全标度范围内进行转换操作,并支持公制比例 VREFHI / VREFLO 基准。 ADC 接口专门针对低开销/低延迟进行了优化。特性亮点高效 32 位中央处理单元 (CPU) (TMS320C28x) 60MHz 器件 3.3V 单电源 集成型加电和欠压复位 两个内部零引脚振荡器 多达 45 个复用通用输入输出 (GPIO) 引脚 三个 32 位 CPU 定时器 片载闪存,SRAM,OTP 内存 代码安全模块 串行端口外设 (SCI/SPI/I2C/LIN/eCAN) 增强型控制外设 增强型脉宽调制器 (ePWM) 高分辨率 PWM (HRPWM) 增强型捕捉 (eCAP) 个高分辨率输入捕获 (HRCAP) 增强型正交编码器脉冲 (eQEP) 模数转换器 (ADC...
    发表于 04-18 20:03 2613次 阅读

    TDA3 ADAS 应用处理器

    信息描述 TI 的 TDA3x 片上系统 (SoC) 是经过高度优化的可扩展系列器件,其设计满足领先的高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 要求。 TDA3x SoC 处理器集成了性能、低功耗、小尺寸和 ADAS 视觉分析处理功能的最优组合,支持广泛的 ADAS 应用,旨在推进更加自主流畅的驾驶体验。TDA3x SoC 支持业内最广泛的 ADAS 应用,包括前置摄像头、后置摄像头、环视系统、雷达和单一架构整合系统,将复杂的嵌入式视觉技术应用于现代化汽车。TDA3x SoC 整合了非单一型可扩展架构,其中包括 TI 定点和浮点 TMS320C66x 数字信号处理器 (DSP)、具有嵌入式视觉引擎 (EVE) 的视觉 AccelerationPac 和双路 ARM Cortex-M4 处理器。 该器件可采用不同的封装选项(包括叠加封装)实现小外形尺寸设计,从而实现低功耗配置。 TDA3x SoC 还集成有诸多外设,包括 LVDS 环视系统的多摄像头接口(并行和串行)、显示屏、控制器局域网 (CAN) 和千兆位以太网视频桥接 (AVB)。TDA3x 视觉 AccelerationPac 中的 EVE 承担了处理器的视觉分析功能,同时还降低了功耗。 视觉 AccelerationPac 针对视觉处理进行了优化,可通过 32 位...
    发表于 04-18 20:02 864次 阅读

    BELASIGNA 300 用于便携式通信设备的24位音频处理器

    信息BelaSigna®300是一款超低功耗,高保真单声道音频处理器,适用于便携式通信设备,可在不影响尺寸或电池寿命的情况下提供卓越的音频清晰度。 BelaSigna 300为易受噪声和回声影响的设备提供了卓越音频性能的基础。其独特的专利双核架构使多种高级算法能够同时运行,同时保持超低功耗。微型超低功耗单芯片解决方案对电池寿命或外形尺寸几乎没有影响,是便携式设备的理想选择。具有领域专业知识和一流算法,安森美半导体和我们的解决方案合作伙伴网络可以帮助您快速开发和推出产品。 BelaSigna 300芯片提供全套开发工具,实践培训和全面技术支持。 针对音频处理优化的负载均衡双核DSP架构 超低功耗:通常为1-10 mA 微型外形尺寸:3.63 x 2.68 mm PCB面积,外部元件很少 输入级: - 88 dB系统动态范围可扩展至110 dB - A / D采样率从8.0到60 kHz - 4个独立通道 输出阶段: - 高保真D类输出直接驱动扬声器 - 25 mA最大声功率输出 灵活的输入输出控制器(IOC),用于卸载DSP上的数字信号移动< / li> 支持具有极低群延迟的高级自适应音频处理算法 128位AES高级加密以保护制造商和用户数据 与其他系统和HMI的无缝连接按钮,电位器和L...
    发表于 04-18 19:43 445次 阅读

    BELASIGNA 250 16位音频处理器,全立体声2声道,2声道输出

    信息BelaSigna®250是一款完整的可编程音频处理系统,专为超低功耗嵌入式和便携式数字音频系统而设计。这款高性能芯片以BelaSigna 200的架构和设计为基础,可提供卓越的音质和无与伦比的灵活性。 BelaSigna 250集成了完整的音频信号链,来自立体声16位A / D转换器或数字接口,可接受信号通过完全灵活的数字处理架构,可以直接连接到扬声器的立体声模拟线路电平或直接数字电源输出。 独特的并行处理架构 集成转换器和电源输出 超低功耗:20 MHz时5.0 mA; 1.8 V电源电压 支持IP保护 智能电源管理,包括需要 88 dB系统动态范围且系统噪声极低的低电流待机模式 灵活的时钟架构,支持高达33 MHz的速度 全系列可配置接口,包括:IS,PCM,UART,SPI,IC,GPIO...
    发表于 04-18 19:43 478次 阅读

    BELASIGNA 300 AM 带AfterMaster HD的音频处理器

    信息BelaSigna®300AM是一款基于DSP的音频处理器,能够在包含主机处理器和/或外部I 基于S的单声道或立体声A / D转换器和D / A转换器。 AfterMaster HD是一种实时处理音频信号的算法,可显着提高响度,清晰度,深度和饱满度。 br> BelaSigna 300 AM专门设计用于需要解决方案以克服小型或向下扬声器(包括平板电视或耳机)限制的应用。 通常4执行AfterMaster HD时为-8 mA 尺寸为3.63 mm x2.68 mm x 0.92 mm(包括焊球)提供 包括一个快速的I 基于C的界面,用于下载和AfterMaster HD算法的一般配置,一个高度可配置的PCM接口,用于将数据流入和器件,高速UART,SPI端口和5个GPIO。 这些器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准...
    发表于 04-18 19:42 553次 阅读

    AD567 12位电流输出、微处理器兼容型DAC

    信息优势和特点 单芯片结构 双缓冲锁存器支持兼容8位微处理器 快速建立时间:500 ns(最大值,至±1/2 LSB) 片内集成高稳定性嵌入式齐纳基准电压源 整个温度范围内保证单调性 整个温度范围内保证线性度:1/2 LSB(最大值,AD567K) 保证工作电压:±12 V或±15 V 欲了解更多信息,请参考数据手册产品详情AD567是一款完整的高速12位单芯片数模转换器,内置一个高稳定性嵌入式齐纳基准电压源和一个双缓冲输入锁存器。该转换器采用12个精密、高速、双极性电流导引开关和一个经激光调整的薄膜电阻网络,可提供快速建立时间和高精度特性。微处理器兼容性通过片内双缓冲锁存器实现。输入锁存器能够与4位、8位、12位或16位总线直接接口。因此,第一级锁存器的12位数据可以传输至第二级锁存器,避免产生杂散模拟输出值。锁存器可以响应100 ns的短选通脉冲,因而可以与现有最快的微处理器配合使用。AD567拥有如此全面的功能与高性能,是采用先进的开关设计、高速双极性制造工艺和成熟的激光晶圆调整技术(LWT)的结果。该器件在晶圆阶段进行调整,25°C时最大线性误差为±1/4 LSB(K级),整个工作温度范围内的线性误差为±1/2 LSB。芯片的表面下(嵌入式...
    发表于 04-18 19:24 531次 阅读

    AD557 DACPORT低成本、完整微处理器兼容型8位DAC

    信息优势和特点 完整的8位DAC 电压输出:0 V至2.56 V 内部精密带隙基准电压源 单电源供电:5 V (±10%) 完全微处理器接口 快速建立时间:1 xxs内电压达到±1/2 LSB精度 低功耗:75 mW 无需用户调整 在工作温度范围内保证单调性 规定了 T min至T max的所有误差 小型16引脚DIP或20引脚PLCC封装 低成本产品详情AD557 DACPORT®是一款完整的电压输出8位数模转换器,它将输出放大器、完全微处理器接口以及精密基准电压源集成在单芯片上。无需外部元件或调整,就能以全精度将8位数据总线与模拟系统进行接口。AD557 DACPORT的低成本和多功能特性是单芯片双极性技术持续发展的结果。完整微处理器接口与控制逻辑利用集成注入逻辑(I2L)实现,集成注入逻辑是一种极高密度的低功耗逻辑结构,与线性双极性制造工艺兼容。内部精密基准电压源是一种取得专利的低压带隙电路,采用+5 V单电源时可实现全精度性能。薄膜硅铬电阻提供在整个工作温度范围内保证单调性工作所需的稳定性,对这些薄膜电阻进行激光晶圆调整则可实现出厂绝对校准,误差在±2.5 LSB以内,因此不需要用户进行增益或失调电压调整。新电路设计可以使电压在800 ns内达到±...
    发表于 04-18 19:12 550次 阅读

    AD558 电压输出8位数模转换器,集成输出放大器、完全微处理器接口和精密基准电压源

    信息优势和特点 完整8位DAC 电压输出:两种校准范围 内部精密带隙基准电压源 单电源供电:+5 V至+15 V 完全微处理器接口 快速建立时间:1 ±s内电压达到±1/2 LSB精度 低功耗:75 mW 无需用户调整 在工作温度范围内保证单调性 规定了 Tmin至Tmax的所有误差 16引脚DIP和20引脚PLCC小型封装 激光晶圆调整单芯片供混合使用产品详情AD558 DACPORT®是一款完整的电压输出8位数模转换器,它将输出放大器、完全微处理器接口以及精密基准电压源集成在单芯片上。无需外部元件或调整,就能以全精度将8位数据总线与模拟系统进行接口。这款DACPORT器件的性能和多功能特性体现了近期开发的多项单芯片双极性技术成果。完整微处理器接口与控制逻辑利用集成注入逻辑(I2 L)实现,集成注入逻辑是一种极高密度的低功耗逻辑结构,与线性双极性制造工艺兼容。内部精密基准电压源是一种取得专利的低压带隙电路,采用+5 V至+15 V单电源时可实现全精度性能。薄膜硅铬电阻提供在整个工作温度范围内保证单调性工作所需的稳定性(所有等级器件),对这些薄膜电阻运用最新激光晶圆调整技术则可实现出厂绝对校准,误差在±1 LSB以内,因此不需要用户进行增...
    发表于 04-18 19:12 2136次 阅读

    TMS320C5545 TMS320C5545 定点数字信号处理器

    信息描述这些器件是 TI C5000定点数字信号处理器 (DSP) 产品系列的成员之一,适用于低功耗应用。 选择。 定点 DSP 基于 TMS320C55x DSP 系列 CPU 处理器内核。C55x DSP 架构通过提升的并行性和节能性能实现高性能和低功耗。CPU 支持一个内部总线结构,此结构包含一条程序总线,一条 32 位读取总线和两条 16 位数据读取总线,两条数据写入总线和专门用于外设和 DMA 操作的附加总线。这些总线可实现在一个单周期内执行高达四次 16 位数据读取和两次 16 位数据写入的功能。此器件还包含四个 DMA 控制器,每个控制器具有 4 条通道,可在无需 CPU 干预的情况下提供 16 条独立通道的数据传送。每个 DMA 控制器在每周期可执行一个 32 位数据传输,此数据传输与 CPU 的运行并行并且不受 CPU 运行的影响。 C55x CPU 提供两个乘积累积 (MAC) 单元,每个单元在一个单周期内能够进行 17 位 × 17 位乘法以及 32 位加法。一个中央 40 位算术和逻辑单元 (ALU) 由一个附加 16 位 ALU 提供支持。ALU 的使用受指令集控制,从而提供优化并行运行和功耗的能力。C55x CPU 内的地址单元 (AU) 和数据单元 (DU) 对这些资源进...
    发表于 04-18 19:06 358次 阅读