基于DSP和FPGA工程代碼的軟防護方法研究.pdf

1、在太空環(huán)境中，宇宙射線輻射導致的軟錯誤是航天計算領(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)進步，現(xiàn)代處理器的計算可信性面臨著軟錯誤的嚴重威脅。因此，針對宇宙射線輻射導致的軟錯誤，對現(xiàn)代處理器進行軟防護是非常必要的。本文將對常用的DSP、FPGA軟防護方法進行研究，分析各種防護方法的原理，應用場合等，并最終得到各種防護方法的防護獲益與資源代價的關(guān)系，為實際應用中對防護方法的選擇、資源代價的評估作參考。具體有以下幾個方面：<

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，相當于一個多次獨立重復試驗的過程，其分布律服從二項分布。當獨立重復試驗的次數(shù)很大，而事件發(fā)生的概率很小時，二項分布可以用泊松分布近似估計。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二項分布，建立空間單粒子輻射引起器件翻轉(zhuǎn)的理論模型。
　　2.工程實踐應用建模；從理論模型分析，器件發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的概

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

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