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SRAM型FPGA的SEU容错技术研究 随着科技的发展,FPGA(现场可编程门阵列)的应用越来越广泛。FPGA为硬件提供了灵活性和可重构性,使其具有适应不同应用场景的功能。然而,FPGA的可重构性也使其面临一个显著的安全威胁,即单粒子翻转(SEU)。 SEU是一种由单个粒子(如中子)引起的电子设备故障。这种故障通常无法通过设计硬件电路来完全消除,因此需要采用容错技术来解决。在FPGA中,SEU可能会导致逻辑缺陷和错误的计算结果,因此必须采取措施来保证FPGA的运行稳定性和正确性。 SRAM(静态随机访问存储器)是FPGA中常用的存储器类型。SRAM型FPGA的SEU容错技术研究主要集中在以下几个方面: 1.硬件级别的容错技术 硬件级别的容错技术包括多芯片冗余、三重模块冗余和偏差设计等。多芯片冗余技术将多个SRAM芯片配置到一个FPGA上,这样当一个芯片出现故障时,其他芯片可以继续正常工作。三重模块冗余技术将每个逻辑模块复制三次,并将它们分别配置在不同的位置上。这样当一个模块出现故障时,其他两个模块可以继续进行计算。偏差设计则是通过对逻辑电路进行偏差设计,来消除单粒子翻转所造成的寄存器错误。 2.代码级别的容错技术 代码级别的容错技术主要包括冗余计算和软件错误检测与修复。冗余计算技术使用多个计算单元来进行同一个计算,从而检测和纠正由单粒子翻转引起的计算错误。软件错误检测与修复技术则是利用存储器中的冗余信息,比较正常计算结果与实际计算结果,来检测并修复由单粒子翻转引起的错误。 3.结合硬件和代码的容错技术 结合硬件和代码的容错技术包括动态重配置和空间复用。动态重配置技术可以检测到单粒子翻转引起的配置错误,并且将出错的部分重新配置给新的逻辑单元。空间复用技术则是通过将不同的逻辑单元放在同一个物理位置上,来避免单粒子翻转所带来的位置相关性错误。 总的来说,SRAM型FPGA的SEU容错技术研究不仅涉及硬件设计,还需要涉及逻辑设计和软件实现。在实际应用中,需要按照具体的应用场景,结合实际需求,选择合适的容错技术,以确保FPGA的性能和可靠性。