可重構(gòu)計算采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有通用處理器的靈活性和專用集成電路的高效性,常常被應(yīng)用于多媒體數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)變換處理、模式識別等高性能計算領(lǐng)域。隨著半導(dǎo)體制造工藝的不斷減小,電子器件的穩(wěn)定性大幅度下降。在航空航天領(lǐng)域各種高能粒子使電子器件容易發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)(Single Event Upset,SEU)。在目前異構(gòu)多核計算系統(tǒng)中,可重構(gòu)計算單元作為系統(tǒng)中重要的運算單元,沒有對SEU問題進(jìn)行合理的容錯加固,其可靠性無法得到保障。針對這一問題,本文對系統(tǒng)中現(xiàn)有可重構(gòu)計算單元展開了可靠性研究,主要工作如下:首先,結(jié)合可重構(gòu)計算單元的結(jié)構(gòu)特征及功能作用,分別對不同模塊采用不同容錯方案。控制層資源消耗少、邏輯復(fù)雜采用三模冗余方案;運算層存在運算資源冗余采用雙模冗余方案;存儲層中存儲資源采用信息冗余,邏輯資源采用三模冗余方案。然后,對可重構(gòu)計算單元的容錯方案進(jìn)行具體設(shè)計實現(xiàn)。對控制層采用三模表決設(shè)計并改動多個控制模塊;對運算層中的比較器進(jìn)行設(shè)計和對執(zhí)行部件內(nèi)部進(jìn)行改動實現(xiàn)了相關(guān)性數(shù)據(jù)流運算的優(yōu)化回卷;使用漢明碼對存儲器件進(jìn)行加固存儲,對控制邏輯進(jìn)行了三模冗余加固設(shè)計。最后,按照可靠性設(shè)計原則完成可重...

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及研究意義
    1.2 可重構(gòu)計算的研究發(fā)展
    1.3 容錯理論及研究現(xiàn)狀
    1.4 課題來源
    1.5 研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)
第二章 針對SEU故障的容錯方法
    2.1 SEU介紹
    2.2 硬件冗余容錯
        2.2.1 三模冗余技術(shù)
        2.2.2 雙模冗余技術(shù)
        2.2.3 多模冗余技術(shù)
    2.3 時間冗余技術(shù)
    2.4 信息冗余技術(shù)
        2.4.1 奇偶校驗碼
        2.4.2 漢明碼糾錯校驗
        2.4.3 其他檢錯糾錯碼
    2.5 本章小結(jié)
第三章 可重構(gòu)計算單元的容錯方案
    3.1 當(dāng)前系統(tǒng)介紹
        3.1.1 主控模塊
        3.1.2 通訊模塊
        3.1.3 存儲模塊
        3.1.4 計算模塊
        3.1.5 接口模塊
    3.2 可重構(gòu)計算單元介紹
        3.2.1 可重構(gòu)計算單元的結(jié)構(gòu)
        3.2.2 可重構(gòu)計算單元功能
        3.2.3 可重構(gòu)計算單元的運算模式
    3.3 可重構(gòu)計算單元的容錯難點
    3.4 可重構(gòu)計算單元的目標(biāo)容錯
        3.4.1 控制層的目標(biāo)容錯
        3.4.2 運算層的目標(biāo)容錯
        3.4.3 存儲層的目標(biāo)容錯
    3.5 可重構(gòu)計算單元容錯方案總結(jié)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 可重構(gòu)計算單元容錯方案的設(shè)計和實現(xiàn)
    4.1 可重構(gòu)計算單元的整體容錯系統(tǒng)
    4.2 可重構(gòu)計算單元的容錯工作流程
    4.3 控制層的容錯設(shè)計
        4.3.1 表決器設(shè)計
        4.3.2 運算控制模塊改動
        4.3.3 地址生成模塊改動
        4.3.4 控制狀態(tài)機模塊改動
    4.4 運算層的容錯設(shè)計
        4.4.1 比較器的設(shè)計
        4.4.2 特定運算類型的優(yōu)化回卷
    4.5 存儲層的容錯設(shè)計
        4.5.1 數(shù)據(jù)存儲模塊的容錯設(shè)計
        4.5.2 交叉互聯(lián)的容錯設(shè)計
    4.6 本章小結(jié)
第五章 測試實驗與結(jié)果分析
    5.1 可重構(gòu)計算單元結(jié)構(gòu)測試
        5.1.1 控制層結(jié)構(gòu)測試
        5.1.2 運算層結(jié)構(gòu)測試
        5.1.3 存儲層結(jié)構(gòu)測試
    5.2 可重構(gòu)計算單元功能測試
    5.3 可重構(gòu)計算單元的可靠性測試
    5.4 可重構(gòu)計算單元的性能測試
        5.4.1 基本向量性能測試
        5.4.2 相關(guān)性向量運算性能測試
        5.4.3 復(fù)雜算法運算的性能測試
    5.5 面積和資源開銷測評
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要工作總結(jié)
    6.2 后續(xù)研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況



本文編號：3828119