隨著半導體工藝的不斷發(fā)展,微處理器芯片朝著更小的特征尺寸、更低的工作電壓和更高的時鐘頻率的方向發(fā)展。更高的集成度能夠帶來更強勁的性能和更小的芯片體積,適應(yīng)更加豐富的應(yīng)用場景,但也使得微處理器對粒子輻射、電磁干擾、電壓擾動等因素變得更加敏感。此外,在一些航空航天等苛刻的關(guān)鍵任務(wù)中,微處理器芯片極易受到空間輻射環(huán)境中各種能量粒子的撞擊而產(chǎn)生單粒子效應(yīng),從而引發(fā)軟錯誤,嚴重影響微處理器的可靠性。傳統(tǒng)的評估技術(shù)主要集中于發(fā)生在存儲單元中的單粒子翻轉(zhuǎn)。近年來有研究表明,隨著時鐘頻率的不斷上升,特征尺寸的不斷減小,單粒子瞬態(tài)的影響占據(jù)了越來越關(guān)鍵的地位。在軟錯誤敏感性評估領(lǐng)域,故障注入作為一種有效、靈活并且方便的方法受到研究人員的廣泛關(guān)注,但也存在著許多不足。為了自動快速的對微處理器進行軟錯誤敏感性評估,本文對基于FPGA故障注入的方法進行了研究。本文首先對FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、開發(fā)環(huán)境和開發(fā)流程進行簡單的介紹。然后采用模塊化的方法對PIC16F54微處理器進行設(shè)計,并在FPGA上實現(xiàn)和驗證。接著提出一種基于FPGA的微處理器SEU軟錯誤敏感性評估方法,在FPGA芯片上同步運行有故障和無故... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

輻射粒子轟擊CMOS晶體管

FPGA結(jié)構(gòu)

圖 2.4 IOB 內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig 2.4 The internal structure of IOB隨著FPGA技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的FPGA芯片上還會集成存儲器資源（BlockRAM和Select RAM）、數(shù)字時鐘管理單元(Digital clock management，DCM)、I/O多電平標準兼容（Select I/O）、算數(shù)運算單元（乘法器、加法器）、特殊功能模塊（MAC 等IP 核）、微處理器（Power PC 等處理器），可以滿足不同的應(yīng)用場景，為開發(fā)者和用戶提供更好的服務(wù)。2.1.2 FPGA 的工作原理隨著FPGA技術(shù)的快速發(fā)展，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理也呈現(xiàn)多樣化的趨勢。目前主流的FPGA芯片都是基于靜態(tài)隨機存儲器（Static RandomAccessMemory ，SRAM）原理來實現(xiàn)可編程配置的。SRAM型FPGA通過加載預(yù)先存儲在PROM或者Flash等存儲器里的數(shù)據(jù)來配置SRAM單元，從而確定FPGA內(nèi)部各種可編程資源實現(xiàn)的邏輯功能和各模塊間相應(yīng)的連接關(guān)系。配置存儲器單元主要由2個CMOS反相器和1個用來控制讀寫的MOS管組成，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]抗單粒子翻轉(zhuǎn)的低功耗鎖存器設(shè)計[J]. 梁華國,李昕,王志,黃正峰.  計算機輔助設(shè)計與圖形學學報. 2017(08)
[2]40 nm CMOS工藝下的低功耗容軟錯誤鎖存器[J]. 黃正峰,王世超,歐陽一鳴,易茂祥,梁華國.  電子與信息學報. 2017(06)
[3]一種基于FPGA的微處理器軟錯誤敏感性分析方法[J]. 梁華國,孫紅云,孫駿,黃正峰,徐秀敏,易茂祥,歐陽一鳴,魯迎春,閆愛斌.  電子與信息學報. 2017(01)
[4]65nm工藝下單粒子加固鎖存器設(shè)計[J]. 黃正峰,錢棟良,梁華國,易茂祥,歐陽一鳴,閆愛斌.  計算機輔助設(shè)計與圖形學學報. 2016(08)
[5]考慮單粒子多瞬態(tài)故障的數(shù)字電路失效概率評估[J]. 梁華國,袁德冉,閆愛斌,黃正峰.  計算機輔助設(shè)計與圖形學學報. 2016(03)
[6]考慮NBTI效應(yīng)的組合電路軟錯誤率計算方法[J]. 閆愛斌,梁華國,黃正峰,蔣翠云.  計算機輔助設(shè)計與圖形學學報. 2015(08)
[7]基于故障概率的組合電路軟錯誤率分析[J]. 閆愛斌,梁華國,黃正峰,袁德冉.  電子測量與儀器學報. 2015(03)
[8]基于時序優(yōu)先的電路容錯混合加固方案[J]. 黃正峰,陳凡,蔣翠云,梁華國.  電子與信息學報. 2014(01)
[9]一種交替互補的雙狀態(tài)機自恢復方案[J]. 陳秀美,梁華國,黃正峰,吳珍妮,曹源.  計算機研究與發(fā)展. 2012(01)
[10]龍芯1號處理器的故障注入方法與軟錯誤敏感性分析[J]. 黃海林,唐志敏,許彤.  計算機研究與發(fā)展. 2006(10)

博士論文
[1]輻照環(huán)境中通信數(shù)字集成電路軟錯誤預(yù)測建模研究[D]. 周婉婷.電子科技大學 2014
[2]集成電路單粒子效應(yīng)建模與加固方法研究[D]. 劉必慰.國防科學技術(shù)大學 2009



本文編號：2910249