【摘要】：眾所周知,航天飛行器的工作環(huán)境中存在著大量的輻射粒子。芯片作為航天計(jì)算機(jī)的核心,在高空輻射環(huán)境中,高能粒子所產(chǎn)生的輻射效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致占據(jù)芯片大部分面積的存儲(chǔ)器發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)SEU,造成片上存儲(chǔ)單元的錯(cuò)誤翻轉(zhuǎn),從而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。X_DSP處理器是一款應(yīng)用于航天領(lǐng)域的多核SoC,其處理器核之一PowerPC460核本身不具有加固能力。因此本文主要針對(duì)X_DSP處理器的PowerPC460處理器核原有存儲(chǔ)機(jī)制以及糾檢錯(cuò)加固算法展開研究,以實(shí)現(xiàn)對(duì)PowerPC460處理器核的錯(cuò)誤的檢測(cè)與糾正EDAC加固設(shè)計(jì),保證了X_DSP在太空輻射環(huán)境中的安全性與可靠性。本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:1、研究了X_DSP處理器的基本結(jié)構(gòu),并對(duì)PowerPC460片上存儲(chǔ)器原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,并分析了加固需求,設(shè)計(jì)出了具體的加固方案。2、設(shè)計(jì)完成了BCH DEC-TED編碼和解碼算法的RTL級(jí)代碼,包括校驗(yàn)矩陣的獲得、校驗(yàn)位以及校正子的生成等,最終實(shí)現(xiàn)若信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)一位錯(cuò)或者兩位錯(cuò)能夠糾正,出現(xiàn)三位錯(cuò)能夠檢測(cè)出來(lái),并能夠計(jì)算出出錯(cuò)位置。并通過(guò)腳本語(yǔ)言python設(shè)計(jì)了基于BCH碼的糾二檢三參數(shù)化模板,包括糾二檢三的編碼參數(shù)化模板的設(shè)計(jì)和譯碼參數(shù)化模板的設(shè)計(jì),完成了根據(jù)需求參數(shù)便可快速生成對(duì)應(yīng)BCH糾二檢三編解碼RTL代碼的模板。3、針對(duì)PowerPC460的加固,設(shè)計(jì)了一系列EDAC加固控制寄存器,并通過(guò)使用這些加固控制寄存器,為PowerPC460的存儲(chǔ)體設(shè)計(jì)了EDAC的后臺(tái)刷新機(jī)制、兩種不同的糾檢錯(cuò)機(jī)制、后臺(tái)緩沖機(jī)制等。通過(guò)這些加固機(jī)制的設(shè)計(jì),最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)PowerPC460兩種不同糾錯(cuò)能力的EDAC加固設(shè)計(jì)。4、對(duì)前期基礎(chǔ)Hsiao碼的SEC-DED的編解碼算法、以及本文中設(shè)計(jì)的BCH碼DEC-TED編解碼算法模塊分別進(jìn)行了驗(yàn)證,以及對(duì)EDAC加固設(shè)計(jì)的功能點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證,然后進(jìn)行了PowerPC460的單核級(jí)、系統(tǒng)級(jí)以及FPGA驗(yàn)證。最后對(duì)兩種不同糾檢錯(cuò)能力的加固設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估,根據(jù)評(píng)估結(jié)果為X_DSP處理器的加固設(shè)計(jì)選擇了合適的加固方案。
【圖文】：

空間自然輻射環(huán)境

第二章 PPC460 加固設(shè)計(jì)需求及方案設(shè)計(jì)章首先掌握了 X_DSP 處理器的基本結(jié)構(gòu)。接著對(duì) PowerPC460 處理器的行分析，其中主要包括對(duì) PowerPC460 處理器的 ICA 指令存儲(chǔ)體以及 D體的原有存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并在對(duì)其結(jié)構(gòu)清晰化了解的基礎(chǔ)上，總結(jié)需求。最后在此基礎(chǔ)上，對(duì) PowerPC460 處理器的 ICA 以及 DCA 存儲(chǔ)加固方案。X_DSP 處理器結(jié)構(gòu)向航天數(shù)字信號(hào)處理與視頻應(yīng)用需求，，X_DSP 是 款視頻增強(qiáng)型百億作為 種多核的系統(tǒng)級(jí)芯片 SoC，X_DSP 是由 2 顆 DSP 內(nèi)核和 1 顆 CPwerPC460 核）構(gòu)成的異構(gòu)多核 DSP 芯片。其中 DSP 工作主頻 400MHz，計(jì)算能力。如圖 2.1 為多核的系統(tǒng)級(jí) SoC 芯片 X_DSP 的總體結(jié)構(gòu)圖。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V446;TP332

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本文編號(hào)：2588602