面向芯片級自修復(fù)的胚胎電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、數(shù)字系統(tǒng)芯片級自診斷與自修復(fù)技術(shù)是目前容錯(cuò)計(jì)算領(lǐng)域的難點(diǎn)問題與學(xué)術(shù)前沿。胚胎電子電路汲取多細(xì)胞生物體的胚胎發(fā)育過程的靈感，是在均勻的二維電子細(xì)胞陣列上實(shí)現(xiàn)的具有自診斷、自修復(fù)能力的數(shù)字電路，這種陣列稱為胚胎電子陣列。本文研究了面向芯片級自修復(fù)的胚胎電子電路的體系結(jié)構(gòu)、自修復(fù)機(jī)制及細(xì)胞電路設(shè)計(jì)，改進(jìn)了細(xì)胞內(nèi)部主要組成模塊的結(jié)構(gòu)，包括邏輯塊和配置存儲(chǔ)器，通過添加的自修復(fù)輔助電路實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞移除機(jī)制，使得胚胎電子電路能夠利用較少的資源獲得更好

2、的容錯(cuò)性能。以四位加法/減法器和模8計(jì)數(shù)器為例說明了基于胚胎電子陣列的應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)方法，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了改進(jìn)的細(xì)胞電路設(shè)計(jì)方案的有效性。本文主要研究成果為： （1）總結(jié)了傳統(tǒng)細(xì)胞電路中主要模塊的設(shè)計(jì)方法，對細(xì)胞主要功能模塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。設(shè)計(jì)了具有三種工作模式的邏輯塊結(jié)構(gòu)，與基于四輸入LUT的邏輯塊結(jié)構(gòu)相比，這種新的邏輯塊結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了細(xì)胞設(shè)計(jì)的靈活性，提高了資源利用率。 （2）針對基于查找表的配置存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)資源消耗大

3、的問題，設(shè)計(jì)了基于移位寄存器的配置存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，與常規(guī)的基于查找表的配置存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)相比，這種新的配置存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了細(xì)胞結(jié)構(gòu)的通用性，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模胚胎電子電路時(shí)在配置存儲(chǔ)器的資源消耗量方面也更有優(yōu)勢。 （3）針對列移除機(jī)制空閑資源利用率低的缺點(diǎn)，通過在細(xì)胞電路中添加自修復(fù)輔助電路，實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞移除機(jī)制，并基于兩種配置存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)給出了兩種單細(xì)胞移除設(shè)計(jì)方案。與常規(guī)的列移除機(jī)制相比，基于單細(xì)胞移除機(jī)制的胚胎電子電路表現(xiàn)出了更高的資源利用