针对功能丰富、大规模集成微处理器总剂量效应的测试需要，研制了一种可扩展式的在线测试系统。测试系统由主控制电路、可扩展信号采集电路、被测样品接口、上位机及配套软件组成，提供了功耗电流、片内存储、通信、时钟、模数/数模转换、直接存储访问等多种参数测量或功能校验方法。利用测试系统对16个特征尺寸40 nm的微处理器开展了⁶⁰Co源辐照实验，所有样品在吸收剂量达到（377.44±20.34）Gy（Si）后出现了数字通信中断、功耗电流突然下降、模数/数模输出异常等现象。综合所有12项测量或校验结果，推断该微处理器的总剂量失效模式很可能是部分内核指令无法执行而导致的功能失效，同时也说明在线原位测试系统能够为总剂量失效模式分析提供更多、更直接的数据信息。