數(shù)字電路容錯(cuò)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)是提高計(jì)算系統(tǒng)可信性的重要措施。高能粒子輻射引起的軟錯(cuò)誤曾被認(rèn)為是影響宇航電子用品可靠性的首要因素。隨著集成電路特征尺寸的急劇減小進(jìn)入納米級(jí)，關(guān)鍵電荷也相應(yīng)減小，伴之工作電壓持續(xù)降低，工作頻率急劇升高，即使在地面環(huán)境中，宇宙射線中的中子和封裝材料中的α粒子造成的軟錯(cuò)誤已對(duì)VLSI的正常工作構(gòu)成嚴(yán)重威脅。本文針對(duì)軟錯(cuò)誤對(duì)電路進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，全文主要內(nèi)容及創(chuàng)新之處如下：
　　 首先，構(gòu)造能夠容忍單事件翻轉(zhuǎn)(SEU，Sing

2、le Event Upset)與單事件瞬態(tài)(SET，Single Event Transient)的高可靠性觸發(fā)器(Radiation Hardened By Design DFlipflop)，其不但具備傳統(tǒng)觸發(fā)器的功能，并能夠容忍組合電路和時(shí)序電路發(fā)生軟錯(cuò)誤的情況，通過SPICE工具的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，RHBD-DFF能夠使電路中出現(xiàn)的粒子干擾不會(huì)影響結(jié)果的正確性。
　　 其次，針對(duì)擁有大量時(shí)序單元的流水線電路進(jìn)行加固并評(píng)估

3、，根據(jù)流水線電路要求高速運(yùn)行的特性，使用只針對(duì)單事件翻轉(zhuǎn)的特定結(jié)構(gòu)RHBD-DFF進(jìn)行加固，并在全局加固策略與選擇性加固策略間進(jìn)行分析與比較。
　　 最后，基于BFIT工具的分析結(jié)果，對(duì)ISCAS系列電路的時(shí)序單元觸發(fā)器進(jìn)行加固，此方案僅對(duì)時(shí)序單元進(jìn)行加固，就能防護(hù)SEU與SET引發(fā)的軟錯(cuò)誤，考慮到加固所帶來的附加開銷，采取選擇性加固的策略，對(duì)電路中的關(guān)鍵時(shí)序單元進(jìn)行加固。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于開銷限制前提的選擇性加固，能夠達(dá)到以低