發(fā)布時間：2019-11-04 11:14

【摘要】：近年來,伴隨著集成電路設計與制造的技術的飛速發(fā)展,芯片的特征尺寸急劇減小,單位面積內所能容納的晶體管數量也迅速增多,但同時這也使得電路系統(tǒng)在工作過程中發(fā)生故障的概率有所升高,尤其在深空探測、航空航天及國防軍事等應用領域的關鍵系統(tǒng)中,惡劣復雜的物理環(huán)境要求電路系統(tǒng)必須擁有一定的容錯能力。可重構硬件由于功能靈活多變的特點,已經得到了越來越廣泛的應用,設計能夠自主容錯的可重構硬件具有重要的實用價值和研究意義。本文設計了一種可重構陣列,對其容錯方法進行了研究,所做的主要研究工作如下:(1)設計了一種具有容錯能力的粗粒度可重構陣列,它以片上網絡路由器為互連單元,從而提高了單元互連的靈活性;以一種精簡指令集處理器為計算單元,它包含算術邏輯運算單元及乘累加運算單元兩個計算內核,具有較強的運算能力,適用于數字信號處理等乘累加運算較為密集的應用領域。容錯可重構陣列可分為傳輸層與細胞層兩個主要部分,其中片上網絡構成傳輸層,處理單元組成細胞層。(2)在傳輸層中,對于端口之間的互連線,采用三模冗余、擴展海明碼和檢錯重傳機制這三種容錯方法應對瞬態(tài)故障。其中三模冗余主要用于實現對數據流控制和鏈路狀態(tài)信號的加固;擴展海明碼能夠對端口之間所傳數據中的單個數據位故障進行糾正,對兩位數據故障進行報錯;檢錯重傳機制則用于實現對雙數據位故障的糾正,以降低數據傳輸的誤碼率。針對永久故障,采用自適應路由和連線內建自測試與自修復的方法進行解決。在細胞層中,對于單元失效的問題,模仿生物體胚胎細胞的分化機制,在系統(tǒng)初始化階段,通過給每個細胞分配不同的配置信息,將陣列分化為不同的形式,使用正常空閑細胞代替失效細胞完成相應的運算,從而保證系統(tǒng)仍然可以實現原有的運算功能。(3)將一個19階的音頻FIR帶通濾波器映射到所設計的3×3容錯可重構陣列上,對其基本運算功能和容錯機制的可行性及有效性進行了驗證。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN402

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