基于ACE位分析法的DSP可靠性评估

摘要

随着社会和科技的发展，人类开始探索和开发空间资源。太空中恶劣的环境和大量的信息资源要求我们建设一个高性能、高可靠的信息处理平台。宇航级处理器的可靠性虽高但性能较低，且高端芯片的交易存在限制。商用处理器的性能虽好但无法满足太空环境下对可靠性的要求。因此如何评估和提高一个系统的可靠性成为了一个重要的研究课题。评估系统可靠性的方法主要有故障注入法和ACE位分析法，相比于故障注入法ACE位分析法具有成本低、周期短、精度高等特点。
　　本文首先先介绍了一些基础知识。然后针对TI的Xxx系列DSP处理器研究了重要存储部件上AVF的计算，并利用AVF计算了系统的可靠性。最后分析了常见的防护方法对系统可靠性的影响。本文的主要工作如下：
　　（1）针对Xxx系列DSP完成了常用存储部件上AVF的计算。针对特定的处理器模拟其指令的读取执行情况，并分析指令流水线上的Un_ACE位；根据指令对寄存器和DRAM上数据的读写情况，识别寄存器和DRAM上数据的生存周期，利用生存周期计算这些部件上的AVF；对于PRAM则通过分析程序的执行流程，识别PRAM上程序的生存周期。
　　（2）为方便计算，引入了本征可靠性的概念。然后推导了用AVF计算程序本征可靠性的公式，并用本征可靠性推导出了MTTF、FIT、可靠度等常用的可靠性评价指标。通过本征可靠性即可以很方便的推出其他的可靠性评价指标，又能够很方便的用于防护模型的推导。
　　（3）针对三模冗余、刷新和汉明码三种防护方法。首先介绍了这三种方法的基本概念，然后分析了他们各自的防护原理与适用情况，最后推导了防护后程序可靠性的变化情况。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.1.1 空间单粒子翻转

1.1.2 软错误的容错

1.1.3 课题研究意义

1.2课题研究现状

1.3课题研究内容

1.4本文结构安排

第二章 基础知识

2.1 Xxx系列DSP简介

2.1.1 DSP的指令集与结构

2.1.2 操作数间的依赖关系

2.2可靠性的评价指标

2.3体系结构脆弱性因子

第三章 可靠性的评估方法

3.1 AVF的计算

3.1.1 指令流水线上AVF的计算。

3.1.2 寄存器组上AVF的计算

3.1.3 PRAM上AVF的计算

3.1.4 DRAM上AVF的计算

3.2可靠性的计算

第四章 有容错设计时可靠性的计算

4.1三模冗余

4.1.1 三模冗余的概念

4.1.2 三模冗余的可靠性分析

4.2刷新

4.2.1 刷新的概念

4.2.2 刷新的可靠性分析

4.3纠错码

4.3.1 纠错码的概念

4.3.2 纠错码的可靠性分析

第五章 总结与展望

5.1本文工作总结

5.2今后研究展望

参考文献

致谢

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