發(fā)布時間：2021-02-20 00:53

　　集成電路設(shè)計與制造工藝的飛速發(fā)展使得特征尺寸越來越小,尤其是進(jìn)入納米級工藝之后,電路的閾值電壓進(jìn)一步降低,集成的晶體管數(shù)目持續(xù)增長,軟錯誤率急劇上升。而緩存系統(tǒng)是宇航應(yīng)用中的重要組成部分,存儲著大量的數(shù)據(jù),如果不加以保護(hù),容易受到輻射的影響產(chǎn)生錯誤。Cache系統(tǒng)對速度、面積和功耗的要求很高,因此在較小的開銷下對Cache系統(tǒng)進(jìn)行有效地保護(hù)是非常有意義的。對于Cache系統(tǒng),針對Cache的不同工作模式,論文設(shè)計了對應(yīng)的加固方法。對于寫直達(dá)模式,采用交錯奇偶校驗的方法應(yīng)對多位翻轉(zhuǎn)的問題。對于寫回模式,錯誤檢查與糾正加固方法常用,但是編譯碼器的延遲對于高速要求的Cache來說,性能開銷比較大。論文提出了冗余備份的加固策略,通過增加備份Cache（Replication Cache,RCache）,臟的cacheline備份到RCache中,并且使用延遲開銷小的奇偶校驗進(jìn)行數(shù)據(jù)檢錯。當(dāng)檢測到錯誤時,發(fā)出強(qiáng)制不命中的信號,對于不臟的cacheline,從底層內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù),而對于臟的Cacheline,從RCache中獲取數(shù)據(jù)�；贠R1200處理器平臺,論文分別驗證了交錯奇偶校驗、漢明碼加... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

帶有基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)壓縮方法[35]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-圖1-2帶路指針的TAG復(fù)制緩沖區(qū)[37]文獻(xiàn)[42]針對編解碼方法面積開銷較大的問題，提出了一種加固策略，即對于多路組相聯(lián)，不是給每一路都加一個解碼電路，而是對CPU給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，同時比較校驗位和原始數(shù)據(jù)來判斷是否命中，可以較小面積的開銷。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀雖然國內(nèi)對于宇航器件可靠性的研究起步相對較晚，但通過眾多學(xué)者的不懈努力，已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。通過近年來的工作，國內(nèi)電子科技集團(tuán)的相關(guān)研究單位與高校的微電子研究院在超大規(guī)模集成電路抗輻射加固設(shè)計與工藝制造方面已取得了一些研究成果，也相繼研制成功了許多抗輻射加固水平接近國際先進(jìn)指標(biāo)的集成電路產(chǎn)品。國內(nèi)的抗輻射加固技術(shù)逐步從效仿國外的方法到推出自己的新策略，推陳出新的這些前沿技術(shù)更加適用于我國自己的航天器件，為國內(nèi)的宇航衛(wèi)星事業(yè)打下了堅實的基矗不僅如此，國內(nèi)學(xué)者多年的鉆研使得我國在抗輻射版圖與工藝設(shè)計方面也取得了不俗的成績。文獻(xiàn)[43]提出了一種強(qiáng)制不命中的加固方法，即用奇偶校驗或者CRC這類只檢錯不糾錯的編碼方式，當(dāng)譯碼后發(fā)現(xiàn)出錯時，將原本命中的狀態(tài)強(qiáng)制變成不命中的狀態(tài)，使CPU從下一級存儲中取得數(shù)據(jù)，覆蓋錯誤的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到了加固的效果，如圖1-3所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-6-圖1-3CRC編碼的強(qiáng)制不命中加固方法[43]文獻(xiàn)[9]概括性的提出了多種加固方法，包括SOI工藝加固方法、電路級加固方法和系統(tǒng)級加固方法。具體的方法包括定時沖刷、寫穿透和強(qiáng)制不命中等。雖然國內(nèi)的抗輻射加固技術(shù)一直在緊追國外，并且逐漸縮小差距，但集成電路的飛快發(fā)展要求我們不能停止鉆研的腳步。工藝制程的持續(xù)減小急需更加新穎高效的抗輻射加固技術(shù)。即使不久前還處于前沿的技術(shù)，也會隨著宇航器件的快速升級而優(yōu)勢不再。所以，我們要在提升自主研發(fā)能力的同時，緊跟國際先進(jìn)水平，加強(qiáng)對集成電路輻射效應(yīng)的認(rèn)識，培養(yǎng)集成電路抗輻射方面的人才。為了促進(jìn)我國航天事業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展，我們必須加大輻射效應(yīng)基礎(chǔ)研究的力度，深入探索各種抗輻射加固技術(shù)，全面提高抗輻射集成電路的自主研發(fā)能力。1.2.3國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述簡析目前，國外在Cache系統(tǒng)的加固方面趨于成熟，而國內(nèi)還處于探索階段，但是隨著集成電路的快速發(fā)展，國內(nèi)外的加固技術(shù)都需要不斷改進(jìn)與創(chuàng)新才能應(yīng)對先進(jìn)制程下的高敏感性，并且做到盡量不降低性能。隨著制程不斷減小，多位翻轉(zhuǎn)的幾率大大提升，再加上一位錯誤積累成多位錯誤，所以以前檢測單位錯誤的方法有很大的局限性，需要在性能、面積和功耗都能接受的前提下提出比較可靠


本文編號：3041967