隨著半導體工藝的不斷發展,微處理器芯片朝著更小的特征尺寸、更低的工作電壓和更高的時鐘頻率的方向發展。更高的集成度能夠帶來更強勁的性能和更小的芯片體積,適應更加豐富的應用場景,但也使得微處理器對粒子輻射、電磁干擾、電壓擾動等因素變得更加敏感。此外,在一些航空航天等苛刻的關鍵任務中,微處理器芯片極易受到空間輻射環境中各種能量粒子的撞擊而產生單粒子效應,從而引發軟錯誤,嚴重影響微處理器的可靠性。傳統的評估技術主要集中于發生在存儲單元中的單粒子翻轉。近年來有研究表明,隨著時鐘頻率的不斷上升,特征尺寸的不斷減小,單粒子瞬態的影響占據了越來越關鍵的地位。在軟錯誤敏感性評估領域,故障注入作為一種有效、靈活并且方便的方法受到研究人員的廣泛關注,但也存在著許多不足。為了自動快速的對微處理器進行軟錯誤敏感性評估,本文對基于FPGA故障注入的方法進行了研究。本文首先對FPGA的內部結構、工作原理、開發環境和開發流程進行簡單的介紹。然后采用模塊化的方法對PIC16F54微處理器進行設計,并在FPGA上實現和驗證。接著提出一種基于FPGA的微處理器SEU軟錯誤敏感性評估方法,在FPGA芯片上同步運行有故障和無故... 

【文章來源】：合肥工業大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

輻射粒子轟擊CMOS晶體管

FPGA結構

圖 2.4 IOB 內部結構Fig 2.4 The internal structure of IOB隨著FPGA技術的發展，現在的FPGA芯片上還會集成存儲器資源（BlockRAM和Select RAM）、數字時鐘管理單元(Digital clock management，DCM)、I/O多電平標準兼容（Select I/O）、算數運算單元（乘法器、加法器）、特殊功能模塊（MAC 等IP 核）、微處理器（Power PC 等處理器），可以滿足不同的應用場景，為開發者和用戶提供更好的服務。2.1.2 FPGA 的工作原理隨著FPGA技術的快速發展，其內部結構和工作原理也呈現多樣化的趨勢。目前主流的FPGA芯片都是基于靜態隨機存儲器（Static RandomAccessMemory ，SRAM）原理來實現可編程配置的。SRAM型FPGA通過加載預先存儲在PROM或者Flash等存儲器里的數據來配置SRAM單元，從而確定FPGA內部各種可編程資源實現的邏輯功能和各模塊間相應的連接關系。配置存儲器單元主要由2個CMOS反相器和1個用來控制讀寫的MOS管組成，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]抗單粒子翻轉的低功耗鎖存器設計[J]. 梁華國,李昕,王志,黃正峰.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2017(08)
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[3]一種基于FPGA的微處理器軟錯誤敏感性分析方法[J]. 梁華國,孫紅云,孫駿,黃正峰,徐秀敏,易茂祥,歐陽一鳴,魯迎春,閆愛斌.  電子與信息學報. 2017(01)
[4]65nm工藝下單粒子加固鎖存器設計[J]. 黃正峰,錢棟良,梁華國,易茂祥,歐陽一鳴,閆愛斌.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2016(08)
[5]考慮單粒子多瞬態故障的數字電路失效概率評估[J]. 梁華國,袁德冉,閆愛斌,黃正峰.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2016(03)
[6]考慮NBTI效應的組合電路軟錯誤率計算方法[J]. 閆愛斌,梁華國,黃正峰,蔣翠云.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2015(08)
[7]基于故障概率的組合電路軟錯誤率分析[J]. 閆愛斌,梁華國,黃正峰,袁德冉.  電子測量與儀器學報. 2015(03)
[8]基于時序優先的電路容錯混合加固方案[J]. 黃正峰,陳凡,蔣翠云,梁華國.  電子與信息學報. 2014(01)
[9]一種交替互補的雙狀態機自恢復方案[J]. 陳秀美,梁華國,黃正峰,吳珍妮,曹源.  計算機研究與發展. 2012(01)
[10]龍芯1號處理器的故障注入方法與軟錯誤敏感性分析[J]. 黃海林,唐志敏,許彤.  計算機研究與發展. 2006(10)

博士論文
[1]輻照環境中通信數字集成電路軟錯誤預測建模研究[D]. 周婉婷.電子科技大學 2014
[2]集成電路單粒子效應建模與加固方法研究[D]. 劉必慰.國防科學技術大學 2009



本文編號：2910249