基于DSP和FPGA工程代碼的軟防護(hù)方法研究.pdf

1、在太空環(huán)境中，宇宙射線輻射導(dǎo)致的軟錯(cuò)誤是航天計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)面臨的最重要的挑戰(zhàn)之一，而隨著集成電路制造工藝的持續(xù)進(jìn)步，現(xiàn)代處理器的計(jì)算可信性面臨著軟錯(cuò)誤的嚴(yán)重威脅。因此，針對宇宙射線輻射導(dǎo)致的軟錯(cuò)誤，對現(xiàn)代處理器進(jìn)行軟防護(hù)是非常必要的。本文將對常用的DSP、FPGA軟防護(hù)方法進(jìn)行研究，分析各種防護(hù)方法的原理，應(yīng)用場合等，并最終得到各種防護(hù)方法的防護(hù)獲益與資源代價(jià)的關(guān)系，為實(shí)際應(yīng)用中對防護(hù)方法的選擇、資源代價(jià)的評估作參考。具體有以下幾個(gè)方面：<

2、br>　　1.空間DSP/FPGA系統(tǒng)抗單粒子翻轉(zhuǎn)的理論建模；空間單粒子對器件的輻射，相當(dāng)于一個(gè)多次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)的過程，其分布律服從二項(xiàng)分布。當(dāng)獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)的次數(shù)很大，而事件發(fā)生的概率很小時(shí)，二項(xiàng)分布可以用泊松分布近似估計(jì)。在本文的研究對象中，粒子流量很大，而器件發(fā)生 SEU的概率很小，所以可以用泊松分布去近似估計(jì)二項(xiàng)分布，建立空間單粒子輻射引起器件翻轉(zhuǎn)的理論模型。
　　2.工程實(shí)踐應(yīng)用建模；從理論模型分析，器件發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的概

3、率是時(shí)間上的增函數(shù)。在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，是用單位時(shí)間出錯(cuò)次數(shù)來評估性能，因此，在理論模型的基礎(chǔ)上，用一次函數(shù)去近似估計(jì)器件的概率-時(shí)間函數(shù)，建立工程應(yīng)用的評估模型。
　　3.常用軟防護(hù)方法的理論研究；根據(jù)理論模型，分析了常用的軟防護(hù)方法的防護(hù)性能，包括三模冗余、刷新和糾錯(cuò)碼，給出了防護(hù)性能的評估函數(shù)。利用Matlab繪制出性能評估曲線，使防護(hù)的效果能更直觀的反映出來，同時(shí)，對防護(hù)性能曲線和防護(hù)代價(jià)作了定性分析。
　　4.DS

4、P軟防護(hù)方法研究；針對DSP結(jié)構(gòu)，研究了針對DSP的軟防護(hù)方法，包括關(guān)鍵指令的時(shí)間濾波冗余防護(hù)方法、關(guān)鍵變量的LS-TMR防護(hù)方法、關(guān)鍵變量的糾錯(cuò)碼防護(hù)方法和基于模塊劃分的三模冗余防護(hù)方法，并就工程應(yīng)用模型對每種防護(hù)方法的防護(hù)性能和防護(hù)代價(jià)做了定量的分析，給出了近似估算式，可以為工程應(yīng)用中防護(hù)方法的選擇提供參考。
　　5.FPGA軟防護(hù)方法研究；針對FPGA結(jié)構(gòu)，研究了針對FPGA的軟防護(hù)方法，包括時(shí)間濾波冗余防護(hù)方法、基于模塊劃