一种用刷新技术实现SRAM抗SEU错误累积的方法

发布时间：2020-01-30 23:47

【摘要】：为了防止空间应用SRAM出现SEU错误累积,提出了一种优化的读→校验→回写刷新机制.该机制实时监测处理器状态,当处理器对外部主存进行读操作时,由存储器控制器自主地(即不需处理器干预)对读操作的存储单元进行刷新操作;当处理器进行访问外部主存以外的其他操作时,由存储器控制器自主的对所有的存储单元进行遍历式刷新操作,该机制可以避免长时间未被读的存储单元发生SEU错误的累积,保证SRAM单元中发生错误的比特位数小于校验码的纠检错能力.最后,通过向SRAM随机注错的方法对本机制的存储器控制器进行验证,结果表明存储器控制器满足设计要求.
【图文】：

法检测到处理器读写操作，那么进入ｓｃｕｒｄ状态，读出刷新地址对应的数据和校验码，然后根据校验结果控制状态机的转移，状态机的转移完全符合本文前述的控制算法，最后返回ｉｄｌｅ状态．４存储器控制器的仿真验证在验证过程中，通过编写验证测试程序，用ＣｙｇｗｉｎＢａｓｈＳｈｅｌｌ编译器将测试程序生成二进制机器码，存放在ｒｏｍｖ．ｄａｔ，随后将ｒｏｍｖ．ｄａｔ文件加载进ＲＯＭ模型中，最后利用仿真器Ｑｕｅｓｔａｓｉｍ１０．０ｃ对存储器控制器进行仿真，其仿真环境如图４所示．需要说明的是，系统设计中，ＲＯＭ的起始地址为０ｘ０，ＳＲＡＭ的起始地址为０ｘ４０００００００，处理器复位后从０ｘ０地址开始取指令、执行．图４存储器控制器的系统级仿真环境测试程序中主要的组成部分依次为：（１）处理器初始化程序，包括使能ＳＲＡＭ的ＥＤＡＣ功能；（２）对ＳＲＡＭ的０ｘ４０００００００～０ｘ４００００２００的１ｋ字写入固定值；（３）执行一段循环程序，使处理器Ｃａｃｈｅ命中，这段循环程序避免对步骤（２）的１ｋ字进行任意操作，循环程序所需的处理器时间Ｔ＞２Ｔｊ（Ｔｊ为１１６

写入０ｘ４００．概率刷新保护发生读操作的ＳＲＡＭ存储单元，避免其ＳＥＵ错误累积．图６所示为存储器空闲状态下的遍历式刷新，ａｈｂｓｉ．ｈｔｒａｎｓ为０，说明处理器未进行访存操作，遍历刷新对０ｘ７２４进行读操作，得到数据０ｘ０００００３Ｃ９，校验过程中发现单错，之后将校验后的数据０ｘ０００００１Ｃ９写回到０ｘ７２４，遍历刷新可以有效避免长时间未进行读操作的存储单元的ＳＥＵ错误累积．图５概率刷新技术时序图图６遍历刷新技术时序图５结束语为了防止空间应用ＳＲＡＭ出现ＳＥＵ错误累积，本文提出了一种基于存储器控制器空闲时间的刷新控制算法，之后搭建验证环境、编写测试用例对存储器控制器的抗ＳＥＵ错误累积的能力进行了验证，仿真结果表明，控制算法和存储器控制器符合设计预期，在不占用处理器执行的基础上，提供了一种有效的抗ＳＥＵ错误累积的方法，提高了存储系统的可靠性，为面向空间应用的处理器设计提供了一种加固思路．将来的工作是改进Ｃａｃｈｅ结构，提高Ｃａｃｈｅ命中率，为存储器控制器提供更多的空闲时间，从而进一步提高其抗ＳＥＵ错误累积的能力．参考文献：［１］李玉红，赵元富，岳素格，等．０．１８μｍ工艺下单粒子加固锁存器的设计与仿真［Ｊ］．微电子学与计算机，２００７，２４（１２）：６６－６９．［２］张英武，郭天雷，袁国顺．高可靠微处理器的设计［Ｊ］．微电子学与计算机，２００９，２６（１）：５９－６２．［３］贺朝会，李国政，罗晋生，等．ＣＭＯＳＳＲＡＭ单粒子翻转效应的解析分析［Ｊ］

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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2 张，

本文编号：2574855