【摘要】：近年來(lái),伴隨著集成電路設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)的飛速發(fā)展,芯片的特征尺寸急劇減小,單位面積內(nèi)所能容納的晶體管數(shù)量也迅速增多,但同時(shí)這也使得電路系統(tǒng)在工作過(guò)程中發(fā)生故障的概率有所升高,尤其在深空探測(cè)、航空航天及國(guó)防軍事等應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵系統(tǒng)中,惡劣復(fù)雜的物理環(huán)境要求電路系統(tǒng)必須擁有一定的容錯(cuò)能力�？芍貥�(gòu)硬件由于功能靈活多變的特點(diǎn),已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,設(shè)計(jì)能夠自主容錯(cuò)的可重構(gòu)硬件具有重要的實(shí)用價(jià)值和研究意義。本文設(shè)計(jì)了一種可重構(gòu)陣列,對(duì)其容錯(cuò)方法進(jìn)行了研究,所做的主要研究工作如下:(1)設(shè)計(jì)了一種具有容錯(cuò)能力的粗粒度可重構(gòu)陣列,它以片上網(wǎng)絡(luò)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(jiǎn)指令集處理器為計(jì)算單元,它包含算術(shù)邏輯運(yùn)算單元及乘累加運(yùn)算單元兩個(gè)計(jì)算內(nèi)核,具有較強(qiáng)的運(yùn)算能力,適用于數(shù)字信號(hào)處理等乘累加運(yùn)算較為密集的應(yīng)用領(lǐng)域。容錯(cuò)可重構(gòu)陣列可分為傳輸層與細(xì)胞層兩個(gè)主要部分,其中片上網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成傳輸層,處理單元組成細(xì)胞層。(2)在傳輸層中,對(duì)于端口之間的互連線,采用三模冗余、擴(kuò)展海明碼和檢錯(cuò)重傳機(jī)制這三種容錯(cuò)方法應(yīng)對(duì)瞬態(tài)故障。其中三模冗余主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)流控制和鏈路狀態(tài)信號(hào)的加固;擴(kuò)展海明碼能夠?qū)Χ丝谥g所傳數(shù)據(jù)中的單個(gè)數(shù)據(jù)位故障進(jìn)行糾正,對(duì)兩位數(shù)據(jù)故障進(jìn)行報(bào)錯(cuò);檢錯(cuò)重傳機(jī)制則用于實(shí)現(xiàn)對(duì)雙數(shù)據(jù)位故障的糾正,以降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率。針對(duì)永久故障,采用自適應(yīng)路由和連線內(nèi)建自測(cè)試與自修復(fù)的方法進(jìn)行解決。在細(xì)胞層中,對(duì)于單元失效的問(wèn)題,模仿生物體胚胎細(xì)胞的分化機(jī)制,在系統(tǒng)初始化階段,通過(guò)給每個(gè)細(xì)胞分配不同的配置信息,將陣列分化為不同的形式,使用正�？臻e細(xì)胞代替失效細(xì)胞完成相應(yīng)的運(yùn)算,從而保證系統(tǒng)仍然可以實(shí)現(xiàn)原有的運(yùn)算功能。(3)將一個(gè)19階的音頻FIR帶通濾波器映射到所設(shè)計(jì)的3×3容錯(cuò)可重構(gòu)陣列上,對(duì)其基本運(yùn)算功能和容錯(cuò)機(jī)制的可行性及有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN402

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本文編號(hào)：2555605