可靠性微处理器设计关键技术研究

从面积开销、性能和可靠性的角度分析比较了检错纠错码(EDAC)、三模冗余(TMR)和控制流检测(CFC)在可靠性微处理器设计中广泛使用的抗单粒子翻转(SEU)效应技术.用VHDL描述并在FPGA上实现EDAC、TMR和CFC.研究结果表明,TMR和EDAC通过保护寄存器或存储器达到高度的容错能力,但是代价较高,适用于可靠性要求较高的恶劣环境.CFC则是可靠性和代价的一个较好的折中,适用于商用可靠性微处理器的设计.

一种存储器容错设计方法

空间辐射环境常导致存储器发生单粒子翻转,设计了一种基于Hsiao编码的EDAC电路,并通过编解码电路复用的策略来进一步减小电路面积,该电路与目前广泛应用的扩展Hamming码电路相比,面积减少了近50%,速度提高了近20%,并采用了一种新颖的方法来实现单错自动回写功能,可有效解决CPU中断行为.通过增加控制寄存器的三模冗余(TMR)设计来保证存储器操作的正确性,仿真验证了该设计的有效性和优越性.

空间辐照环境下的FPGA可靠性设计技术

为了使基于SRAM结构的FPGA系统能够在空间辐照环境下稳定、安全、可靠地运行,FPGA软件的高可靠性设计便显得尤为重要。本文分析了空间辐照条件下FPGA发生故障的原因和机理,并结合实际设计的空间载荷项目,着重从软件方面提出了防范和解决的措施和方案。最后通过仿真和环境实验,验证了设计方案的可行性。

一种基于概率判决的强纠错卫星数据存储编码

单粒子翻转可能造成星载电子系统的损伤,甚至使之失效。本文针对解决皮卫星数据存储的可靠性问题,提出一种新的纠错编码:交叉正反码,并将之与常用的三倍冗余判决(TMR)技术进行了比较研究。

SRAM型FPGA单粒子翻转防护的工程实现

SRAM型FPGA在空间中应用越来越广泛,尤其是高速信号处理领域,随着FPGA的规模越来越大,面临的单粒子问题也越显突出,本文首先分析了空间辐射环境对SRAM型FPGA的影响,分别针对配置存储区、用户数据区以及专用逻辑介绍了适合工程实现的单粒子翻转(SEU)防护措施,最后介绍了工程应用中的防护效果验证方法。