發(fā)布時間：2020-01-30 23:47

【摘要】：為了防止空間應(yīng)用SRAM出現(xiàn)SEU錯誤累積,提出了一種優(yōu)化的讀→校驗→回寫刷新機(jī)制.該機(jī)制實時監(jiān)測處理器狀態(tài),當(dāng)處理器對外部主存進(jìn)行讀操作時,由存儲器控制器自主地(即不需處理器干預(yù))對讀操作的存儲單元進(jìn)行刷新操作;當(dāng)處理器進(jìn)行訪問外部主存以外的其他操作時,由存儲器控制器自主的對所有的存儲單元進(jìn)行遍歷式刷新操作,該機(jī)制可以避免長時間未被讀的存儲單元發(fā)生SEU錯誤的累積,保證SRAM單元中發(fā)生錯誤的比特位數(shù)小于校驗碼的糾檢錯能力.最后,通過向SRAM隨機(jī)注錯的方法對本機(jī)制的存儲器控制器進(jìn)行驗證,結(jié)果表明存儲器控制器滿足設(shè)計要求.
【圖文】：

法檢測到處理器讀寫操作，那么進(jìn)入ｓｃｕｒｄ狀態(tài)，讀出刷新地址對應(yīng)的數(shù)據(jù)和校驗碼，然后根據(jù)校驗結(jié)果控制狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)移，狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)移完全符合本文前述的控制算法，最后返回ｉｄｌｅ狀態(tài)．４存儲器控制器的仿真驗證在驗證過程中，通過編寫驗證測試程序，用ＣｙｇｗｉｎＢａｓｈＳｈｅｌｌ編譯器將測試程序生成二進(jìn)制機(jī)器碼，存放在ｒｏｍｖ．ｄａｔ，隨后將ｒｏｍｖ．ｄａｔ文件加載進(jìn)ＲＯＭ模型中，最后利用仿真器Ｑｕｅｓｔａｓｉｍ１０．０ｃ對存儲器控制器進(jìn)行仿真，其仿真環(huán)境如圖４所示．需要說明的是，系統(tǒng)設(shè)計中，ＲＯＭ的起始地址為０ｘ０，ＳＲＡＭ的起始地址為０ｘ４０００００００，處理器復(fù)位后從０ｘ０地址開始取指令、執(zhí)行．圖４存儲器控制器的系統(tǒng)級仿真環(huán)境測試程序中主要的組成部分依次為：（１）處理器初始化程序，包括使能ＳＲＡＭ的ＥＤＡＣ功能；（２）對ＳＲＡＭ的０ｘ４０００００００～０ｘ４００００２００的１ｋ字寫入固定值；（３）執(zhí)行一段循環(huán)程序，使處理器Ｃａｃｈｅ命中，這段循環(huán)程序避免對步驟（２）的１ｋ字進(jìn)行任意操作，循環(huán)程序所需的處理器時間Ｔ＞２Ｔｊ（Ｔｊ為１１６

寫入０ｘ４００．概率刷新保護(hù)發(fā)生讀操作的ＳＲＡＭ存儲單元，避免其ＳＥＵ錯誤累積．圖６所示為存儲器空閑狀態(tài)下的遍歷式刷新，ａｈｂｓｉ．ｈｔｒａｎｓ為０，說明處理器未進(jìn)行訪存操作，遍歷刷新對０ｘ７２４進(jìn)行讀操作，得到數(shù)據(jù)０ｘ０００００３Ｃ９，校驗過程中發(fā)現(xiàn)單錯，之后將校驗后的數(shù)據(jù)０ｘ０００００１Ｃ９寫回到０ｘ７２４，遍歷刷新可以有效避免長時間未進(jìn)行讀操作的存儲單元的ＳＥＵ錯誤累積．圖５概率刷新技術(shù)時序圖圖６遍歷刷新技術(shù)時序圖５結(jié)束語為了防止空間應(yīng)用ＳＲＡＭ出現(xiàn)ＳＥＵ錯誤累積，本文提出了一種基于存儲器控制器空閑時間的刷新控制算法，之后搭建驗證環(huán)境、編寫測試用例對存儲器控制器的抗ＳＥＵ錯誤累積的能力進(jìn)行了驗證，仿真結(jié)果表明，控制算法和存儲器控制器符合設(shè)計預(yù)期，在不占用處理器執(zhí)行的基礎(chǔ)上，提供了一種有效的抗ＳＥＵ錯誤累積的方法，提高了存儲系統(tǒng)的可靠性，為面向空間應(yīng)用的處理器設(shè)計提供了一種加固思路．將來的工作是改進(jìn)Ｃａｃｈｅ結(jié)構(gòu)，提高Ｃａｃｈｅ命中率，為存儲器控制器提供更多的空閑時間，從而進(jìn)一步提高其抗ＳＥＵ錯誤累積的能力．參考文獻(xiàn)：［１］李玉紅，趙元富，岳素格，等．０．１８μｍ工藝下單粒子加固鎖存器的設(shè)計與仿真［Ｊ］．微電子學(xué)與計算機(jī)，２００７，２４（１２）：６６－６９．［２］張英武，郭天雷，袁國順．高可靠微處理器的設(shè)計［Ｊ］．微電子學(xué)與計算機(jī)，２００９，２６（１）：５９－６２．［３］賀朝會，李國政，羅晉生，等．ＣＭＯＳＳＲＡＭ單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的解析分析［Ｊ］

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 賀朝會,李國政,羅晉生,劉恩科;CMOS SRAM單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的解析分析[J];半導(dǎo)體學(xué)報;2000年02期

2 李玉紅;趙元富;岳素格;梁國朕;林任;;0.18μm工藝下單粒子加固鎖存器的設(shè)計與仿真[J];微電子學(xué)與計算機(jī);2007年12期

3 張英武;郭天雷;袁國順;;高可靠微處理器的設(shè)計[J];微電子學(xué)與計算機(jī);2009年01期

4 王步冉;夏克強(qiáng);;SRAM的SEU效應(yīng)及加固技術(shù)三維數(shù)值模擬[J];質(zhì)量與可靠性;2012年03期

5 陳慶宇;盛廷義;吳龍勝;段青亞;姜興通;;面向AHB總線從單元的可復(fù)用接口設(shè)計[J];微電子學(xué)與計算機(jī);2012年12期

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉征;孫永節(jié);李少青;梁斌;;SRAM單元單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的電路模擬[J];半導(dǎo)體學(xué)報;2007年01期

2 孫巖;張甲興;張民選;郝躍;;Reducing vulnerability to soft errors in sub-100 nm content addressable memory circuits[J];半導(dǎo)體學(xué)報;2010年02期

3 王園明;郭紅霞;張鳳祁;張科營;陳偉;羅尹虹;郭曉強(qiáng);;SRAM single event upset calculation and test using protons in the secondary beam in the BEPC[J];半導(dǎo)體學(xué)報;2011年09期

4 夏海寶;向建軍;姜運(yùn)生;許蘊(yùn)山;;基于PCIe總線的航空視頻采集記錄系統(tǒng)的設(shè)計[J];電子技術(shù);2011年11期

5 余永濤;封國強(qiáng);陳睿;韓建偉;;Laser SEU sensitivity mapping of deep submicron CMOS SRAM[J];Journal of Semiconductors;2014年06期

6 趙又新;;SRAM輻射效應(yīng)測試裝置的研制與應(yīng)用[J];核電子學(xué)與探測技術(shù);2006年04期

7 陳瑞;楊忱;;靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器輻射效應(yīng)測試系統(tǒng)的研制[J];核電子學(xué)與探測技術(shù);2008年06期

8 向建軍;夏海寶;許蘊(yùn)山;;基于DSP的機(jī)載數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)的設(shè)計[J];航空計算技術(shù);2011年03期

9 張振力;張振龍;韓建偉;安廣朋;蔡明輝;封國強(qiáng);馬英起;;臨近空間大氣中子誘發(fā)電子器件單粒子翻轉(zhuǎn)模擬研究[J];空間科學(xué)學(xué)報;2011年03期

10 陳善強(qiáng);師立勤;;基于TCAD和Geant 4的SRAM單粒子效應(yīng)評估[J];空間科學(xué)學(xué)報;2011年04期

相關(guān)會議論文 前2條

1 羅尹虹;郭紅霞;陳偉;姚志斌;張鳳祁;郭剛;蘇秀娣;陸虹;;2k SRAM重離子微束單粒子翻轉(zhuǎn)實驗研究[A];第十三屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（下冊）[C];2006年

2 樊磊;王科;張圣君;嚴(yán)珂;姜維春;李鮮;王錚;劉振安;張萬昌;曹學(xué)蕾;;一種抗單粒子翻轉(zhuǎn)的D觸發(fā)器[A];第十六屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 吳艷霞;基于匯編語言的控制流錯誤檢測算法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

2 劉必慰;集成電路單粒子效應(yīng)建模與加固方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

3 趙振宇;鎖相環(huán)中單粒子瞬變效應(yīng)的分析與加固[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 武榮偉;高速數(shù)據(jù)通信與系統(tǒng)加固技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 上官士鵬;脈沖激光模擬試驗數(shù)字器件單粒子效應(yīng)的機(jī)理與方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2011年

3 田歡;低冗余存儲器相鄰雙錯誤糾正碼設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 劉瑞;宇航處理器Cache系統(tǒng)的可靠性分析和加固研究[D];上海交通大學(xué);2011年

5 陳宇睿;復(fù)雜環(huán)境下專用計算機(jī)的設(shè)計及驗證[D];浙江大學(xué);2012年

6 田虹;嵌入式128Kb SRAM的研究與設(shè)計[D];西北大學(xué);2002年

7 程陸明;基于雙口RAM計數(shù)器陣列的設(shè)計與實現(xiàn)[D];首都師范大學(xué);2004年

8 楊清寶;嵌入式SRAM的高速、低功耗設(shè)計及優(yōu)化[D];西安電子科技大學(xué);2007年

9 劉婷;靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器IP核全定制設(shè)計與實現(xiàn)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

10 劉征;單粒子效應(yīng)電路模擬方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

【二級參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 賀朝會,李國政,羅晉生,劉恩科;CMOS SRAM單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的解析分析[J];半導(dǎo)體學(xué)報;2000年02期

2 張，

本文編號：2574855