EDAC算法实现方法及片上存储加固模板设计

摘要

未来二十年是我国航天卫星事业发展的战略机遇期，然而在太空环境中一直都存在单粒子翻转效应，这会导致航天器中的存储器的数据出错，为了保证航天器的运行可靠性，通常都是在航天器上使用抗辐照处理器。多年来我国的抗辐照处理器很多都是进口的，因而研发更多的自主抗辐照处理器对摆脱我国宇航级处理器长期依赖进口的局面具有重要意义。但是在自主抗辐照处理器设计中，由于片上存储在形态和功能上的多样性，其逻辑加固工作比较复杂，而且工作量较大。本文基于当前使用较为广泛的纠一检二码Hsiao码构建了一种支持任意位宽校验矩阵的快速生成算法。并根据不同片上存储的加固需求，设计了一套片上存储加固模板工具，该工具可以自动快速地生成存储体加固所需要的代码，从而提高设计人员的效率，对实际工程中的大量的存储加固任务有一定的意义。 本文首先设计实现了4-4096bits任意位宽Hsiao码校验矩阵快速生成算法。引入了非等价生成向量，设计了向量循环移位法以及尾巴矩阵的构建法。并对算法进行了整体描述、算法举例以及正确性和先进性评估。完成了Hsiao码编解码模块的RTL实现；然后设计了片上存储加固模板。基于本文构建的可以进行高效存储体纠检错加固的存储体加固套接层，对数据回写、小粒度写、刷新等问题提出了专门的处理机制，解决了数据相关性处理以及忙信号设置等关键问题。将Hsiao码的编解码模块嵌入到此套接层中，对不同端口需求存储体的进行了处理并且进行了可参数化与可配置化设计；接着基于SV的验证环境对Hsiao码编解码模块以及存储加固套接层模块进行了验证并且在DC综合后做了时序分析，最终结果表明本设计功能正确并且时序满足实际工程中的要求。 最后，基于Linux下的Python语言对本文的设计进行了实现以及进行了脚本工具化处理。包括设计了可输入参数的人机交互界面，在输入参数后可在相应路径下输出Hsiao码编码和解码代码、不同类型存储加固套接层代码以及配套的两种验证环境的代码，生成的全部代码都是可以直接使用的。目前，该工具已经在最新的项目中进行了应用。经过统计，总计在13个部件中输出了56种不同类型的代码，目前尚未发现问题，大大减少了设计和验证的工作量，提高了工作效率。

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