基于在线自检测的高可靠性多核处理系统研究

发布时间：2017-08-30 22:38

  本文关键词：基于在线自检测的高可靠性多核处理系统研究

  更多相关文章： 可靠性设计 专用指令集处理器 多指令流多数据流 局部冗余 内建自测试

【摘要】：人们在追求电路系统高性能的同时对其可靠性的要求也越来越高,同时工艺的发展使得电路在各种干扰和噪声条件下更容易出故障,由此也带来了可靠性问题,而对于一些关键领域如兵器工程和航空航天等,可靠性更是至关重要。作为一种全新的设计理念和技术,专用指令集处理器既具有DSP灵活可编程的特点,还具备专用集成电路的高性能优点,且这种处理器很容易扩展为并行结构,因此在特定领域如网络处理、汽车、数字信号处理等领域得到广泛应用。本文主要针对这种处理器的并行结构高可靠性设计方法,进行了以下工作:第一,在深入研究数字信号处理领域应用的基础上,设计并实现了一个面向数字信号处理领域的单周期专用指令集处理器,接着在单周期处理器的基础上,设计并实现了一种基于共享存储器的多指令流多数据流并行处理系统。第二,研究并对比了集成电路高可靠性设计技术的多种经典方案,提出了一种针对本文设计的并行处理系统的可靠性设计方案,该方案将局部冗余、内建自测试、纠错编解码三种技术相结合,为并行处理系统配备两个冗余单元,冗余单元首先将处理单元切换下来,然后处理单元利用内建自测试技术检测自己,如果测试结果有故障,冗余单元变为处理单元执行电路功能,如果测试结果无故障,冗余单元切换下一个处理单元执行类似操作。第三,对本文设计的高可靠性并行处理系统进行了系统测试和分析,首先对系统的正常功能进行了测试,然后运用故障注入技术,对电路注入故障来测试系统的可靠性,给出了系统测试结果并对系统资源占用情况进行了统计,测试结果表明,本文的设计方案大幅提升了系统的可靠性。
【关键词】：可靠性设计 专用指令集处理器 多指令流多数据流 局部冗余 内建自测试
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 课题研究背景15-16
• 1.2 提高电路可靠性的技术和方法16-17
• 1.3 研究内容及章节安排17-19
• 第二章 可靠性设计技术19-33
• 2.1 冗余技术19-20
• 2.1.1 三模冗余19-20
• 2.1.2 局部冗余20
• 2.2 内建自测试技术20-28
• 2.2.1 内建自测试概述20-22
• 2.2.2 测试向量生成22-24
• 2.2.3 输出响应分析24-27
• 2.2.4 内建自测试结构27-28
• 2.2.5 BIST在高可靠性电路设计中的应用28
• 2.3 纠错编码技术28-29
• 2.3.1 纠错编码概述28
• 2.3.2 汉明码技术28-29
• 2.4 故障注入技术29-32
• 2.4.1 故障模型29-31
• 2.4.2 故障注入31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 基于RISC的ASIP处理器及其并行结构设计33-41
• 3.1 ASIP简介33
• 3.2 ASIP指令集的设计33-34
• 3.3 ASIP体系结构的设计34-35
• 3.4 ASIP并行处理结构35-36
• 3.5 基于ASIP的MIMD并行处理系统设计36-40
• 3.5.1 概述36
• 3.5.2 多端口存储器结构与设计36-39
• 3.5.3 MIMD并行处理系统的设计39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 高可靠性MIMD并行处理系统研究与设计41-51
• 4.1 高可靠性MIMD并行处理系统的设计思路41-42
• 4.2 高可靠性MIMD并行处理系统总体设计方案42-43
• 4.3 内建自测试控制单元设计43-46
• 4.4 切换控制单元设计46-47
• 4.5 存储器可靠性设计47-48
• 4.6 高可靠性MIMD并行处理系统的详细设计48-49
• 4.7 本章小结49-51
• 第五章 系统测试与分析51-59
• 5.1 系统测试方法51-52
• 5.2 系统测试结果52-57
• 5.3 本章小结57-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 本文工作总结59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 作者简介67-68

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