基于C6000指令集可靠性評(píng)估方法的研究.pdf

1、航天和衛(wèi)星技術(shù)的迅猛發(fā)展以及對(duì)超大規(guī)模集成電路的應(yīng)用需求，使得對(duì)DSP等集成芯片的依賴性越來越強(qiáng)，并且微處理器設(shè)計(jì)向低功耗和高性能目標(biāo)的轉(zhuǎn)向，電路小規(guī)模趨勢的設(shè)計(jì)和供電電壓的降低，使得微處理器受單粒子翻轉(zhuǎn)的影響顯著增強(qiáng)，軟錯(cuò)誤的發(fā)生更為頻繁，而對(duì)于運(yùn)行的航天器來說，任何錯(cuò)誤的存在都可能導(dǎo)致巨大的災(zāi)難，軟錯(cuò)誤率反映了芯片出現(xiàn)故障或損壞的可能性。因此，對(duì)軟錯(cuò)誤的評(píng)估已經(jīng)成為設(shè)計(jì)中必須考慮的重要問題。
　　針對(duì)DSP微處理器的單粒子翻轉(zhuǎn)

2、容易引起軟錯(cuò)誤的現(xiàn)象，為了降低軟錯(cuò)誤率以及減少對(duì)整體防護(hù)的開銷，則需要對(duì)系統(tǒng)有針對(duì)性的進(jìn)行防護(hù)。本文以C6000系列芯片為研究對(duì)象，研究了脆弱性評(píng)估的方法，并對(duì)研究中需要解決的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析，最后對(duì)提出的評(píng)估方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。主要的研究工作如下：
　　（1）提出了一種適用于DSP C6000指令集的可靠性評(píng)估方法，以靜態(tài)匯編指令為研究對(duì)象，從單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)是否會(huì)對(duì)應(yīng)用程序的輸出結(jié)果產(chǎn)生影響方面對(duì)軟錯(cuò)誤率進(jìn)行評(píng)估。通過對(duì)評(píng)估指

3、標(biāo)的分析，將對(duì)軟錯(cuò)誤率的評(píng)估轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)脆弱性的評(píng)估，并指出評(píng)估中需要解決的關(guān)鍵問題。
　?。?）對(duì)當(dāng)前的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并指出了當(dāng)前評(píng)估方法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)?；谲涘e(cuò)誤率與應(yīng)用程序的緊密關(guān)系，以及當(dāng)前研究方法中對(duì)應(yīng)用程序可靠性評(píng)估的研究的缺乏性，根據(jù)對(duì)體系結(jié)構(gòu)脆弱性指標(biāo)的研究，提出了針對(duì)應(yīng)用程序的脆弱性評(píng)估方法，并分析了其計(jì)算模型。
　　（3）在評(píng)估過程中，根據(jù)指令對(duì)輸出結(jié)果的影響對(duì)指令進(jìn)行分類，遍歷匯編程序，對(duì)每種類型指令進(jìn)行

4、識(shí)別，通過建立指令鏈表和操作數(shù)的消費(fèi)者-產(chǎn)生者鏈來完成對(duì)動(dòng)態(tài)死指令的識(shí)別，并且依據(jù)每類指令的指令字二進(jìn)制格式完成對(duì)Un-ACE位和ACE位的采集，結(jié)合計(jì)算模型完成對(duì)可靠性的評(píng)估，避免了傳統(tǒng)評(píng)估方法中重復(fù)的注錯(cuò)和大量的仿真所帶來的復(fù)雜度和巨大的開銷。
　?。?）在對(duì)DSP的評(píng)估方法中，不同于以往的故障注入法，該方法不需要對(duì)微處理器的結(jié)構(gòu)完全的了解，而是對(duì)DSPC6000指令集進(jìn)行分析，對(duì)應(yīng)用程序根據(jù)一定的劃分規(guī)則進(jìn)行模塊劃分，以模塊