基于双模冗余的胚胎电子细胞阵列在线故障检测

针对胚胎电子细胞阵列在线故障检测设计困难、检测率低、检测率难以准确计算等问题,提出了一种基于双模冗余的在线故障检测方法和一种基于电路等价性验证的故障检测率分析方法。设计了一种适用于查找表型功能单元的新型检测器,并开发了自动化设计程序。针对单固定型故障,将电路转变为待验证电路,再通过故障注入和等价性验证,可以快速精确地计算电路的故障检测率。仿真实验选取16个不同规模的标准电路,分别映射在胚胎电子细胞阵列中,分析了双模冗余后面积、延时变化情况和双模冗余的故障检测率。仿真结果给出了较为详细的面积消耗、电路延时和故障检测率等数据,并验证了本文方法具有很高的故障检测率。

一种簇结构的胚胎电子细胞阵列

针对胚胎电子细胞阵列中存在的故障自修复能力有限、资源利用率低、硬件资源消耗大等问题,设计了一种由簇内开关盒、簇内电子细胞和控制单元构成的电子细胞簇结构。基于这种结构提出了一种簇内基因移位的故障自修复方法。仿真实验以累计加法器为例,对电子细胞簇的功能进行了验证,并对电子细胞簇的硬件资源消耗和基于簇结构的电子细胞阵列可靠性进行了分析。仿真和分析结果表明,基于基因移位的故障自修复方法在修复故障的同时可有效保存时序电路的中间状态,而且随着阵列规模的增大,基于簇的电子细胞阵列平均失效前时间更长,硬件资源消耗更低。

一种新的胚胎电子细胞阵列测试结构

针对胚胎电子细胞阵列中测试结构与故障检测和定位方法受电子细胞和阵列结构限制较大,故障检测和定位能力有限,硬件消耗大等问题,提出一种由可配置边界扫描结构和可配置内部扫描结构组成的新的测试结构。基于这种测试结构,提出了寄存器传输级故障检测和细胞级故障定位相结合的故障检测和定位方法。仿真实验以s27电路为例,详细介绍了故障检测和定位的具体过程并对测试结构的硬件消耗进行了分析。仿真和分析结果表明,本文方法可有效检测并在细胞级定位故障,而且随着阵列规模增大,测试结构的硬件消耗所占比例明显下降,适用于大规模胚胎电子细胞阵列。

胚胎电子细胞阵列中空闲细胞的配置

空闲细胞是胚胎电子细胞阵列(EECA)实现自修复的前提,空闲细胞越多,系统的可靠性越高,但过多的空闲细胞也将带来巨大的硬件资源消耗。在航空航天等领域,电子系统追求高可靠性的同时,硬件资源消耗也必须考虑,为优化胚胎电子细胞阵列中空闲细胞的配置,以阵列可靠性和硬件资源消耗为出发点,将多态系统理论引入到阵列的可靠性分析中,优化可靠性计算模型。针对经典胚胎电子细胞阵列,在不同自修复策略下,仿真并分析阵列的可靠性、硬件资源消耗与空闲细胞配置的关系。根据研究结果制定了不同自修复方式下空闲细胞的配置方法,同时兼顾可靠性和硬件资源消耗的要求。同时,研究了确定规模的胚胎电子细胞阵列自修复方式的选择方法。本文研究成果对推动胚胎电子细胞阵列的实际应用具有重要的意义。

仿生物态模拟型硬件理论与关键技术研究

阐述了模拟型仿生硬件的概念、基本思想与技术瓶颈 ,分析了基于 FPTA( Field programmable transistorarray)的模拟型仿生硬件的结构与电子细胞电路工作原理。给出了模拟型仿生硬件的电路编码方案、个体电路测试评估方法和进化实现过程。提出了基于单染色体自适应变异进化机制的模拟型仿生硬件进化算法。以信号放大器、半波整流器、异或门数字电路作为典型应用实例 ,来验证模拟型仿生硬件的进化特性 ,并讨论了进化算法的参数选取、染色体适应度评估问题。仿真结果表明 :所提出硬件进化算法的进化速度快、成功率高 ,所设计的FPTA细胞阵列可以实现模拟信号放大。