面向數(shù)字信號處理的自修復(fù)可重構(gòu)陣列研究.pdf

1、數(shù)字信號處理是現(xiàn)代信號處理系統(tǒng)所采用的主要方法，在現(xiàn)代雷達(dá)、自動控制和儀器儀表領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，同時，一些涉及苛刻環(huán)境下的關(guān)鍵應(yīng)用和高可靠性、高安全性領(lǐng)域，對高性能的數(shù)字信號處理系統(tǒng)提出了更高的要求，促使了容錯技術(shù)與數(shù)字信號處理技術(shù)的結(jié)合?？芍貥?gòu)陣列是數(shù)字信號處理算法的一種硬件實現(xiàn)方式，相比其他硬件實現(xiàn)，可重構(gòu)陣列具有功能靈活以及能夠?qū)崿F(xiàn)分布式重構(gòu)等優(yōu)點，其與容錯技術(shù)的結(jié)合為設(shè)計高可靠性的數(shù)字信號處理系統(tǒng)提供了更為靈活的方法。

2、　　可重構(gòu)陣列的自主容錯是指在不需要外部控制器進(jìn)行控制的情況下，實現(xiàn)故障自主修復(fù)。目前可重構(gòu)陣列的自主容錯方法中，重布線機制不易實現(xiàn)，特別是在一些大規(guī)模系統(tǒng)中，布線擁塞和延遲現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致容錯時間開銷大，容錯能力不高，因此目前的自修復(fù)可重構(gòu)陣列僅限于簡單電路的應(yīng)用。本文針對目前自修復(fù)可重構(gòu)陣列存在的不足，以數(shù)字信號處理為具體應(yīng)用對象，對自修復(fù)可重構(gòu)陣列進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，論文的主要研究工作如下：
　?。?）在研究典型數(shù)字信號處理算法的基

3、礎(chǔ)上，設(shè)計可重構(gòu)陣列通用的細(xì)胞單元。以目前自修復(fù)可重構(gòu)陣列的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，從重配置和重布線兩個方面對可重構(gòu)陣列的容錯重構(gòu)方式進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計了基于移位寄存器的配置存儲器結(jié)構(gòu)和采用純組合邏輯電路構(gòu)建的重布線開關(guān)塊結(jié)構(gòu)。新的重構(gòu)結(jié)構(gòu)不僅減少了冗余資源的占用和重構(gòu)過程的時間消耗，而且有效改善了可重構(gòu)陣列重布線機制不靈活，容錯控制復(fù)雜度隨陣列規(guī)模增大而增加，難以大規(guī)模實現(xiàn)等問題。
　?。?）以數(shù)字信號處理算法中常見的FIR濾波器電路作為本文設(shè)

4、計的面向數(shù)字信號處理的自修復(fù)可重構(gòu)陣列的驗證實例。選擇合適的FIR濾波器映射結(jié)構(gòu)，仿真驗證本文設(shè)計的自修復(fù)可重構(gòu)陣列的功能有效性和自修復(fù)容錯特性。并對本文設(shè)計的面向數(shù)字信號處理的自修復(fù)可重構(gòu)陣列在容錯能力、硬件資源開銷和容錯時間開銷等方面與其他典型容錯技術(shù)進(jìn)行分析對比，說明本文提出的面向數(shù)字信號處理的自修復(fù)可重構(gòu)陣列具有容錯能力高，硬件資源開銷小和容錯速度快等優(yōu)勢。
　?。?）設(shè)計開發(fā)物理實驗平臺，主要設(shè)計了可重構(gòu)陣列實驗電路和高