面向芯片級自修復的胚胎電子電路設計與實現.pdf

1、數字系統芯片級自診斷與自修復技術是目前容錯計算領域的難點問題與學術前沿。胚胎電子電路汲取多細胞生物體的胚胎發(fā)育過程的靈感，是在均勻的二維電子細胞陣列上實現的具有自診斷、自修復能力的數字電路，這種陣列稱為胚胎電子陣列。本文研究了面向芯片級自修復的胚胎電子電路的體系結構、自修復機制及細胞電路設計，改進了細胞內部主要組成模塊的結構，包括邏輯塊和配置存儲器，通過添加的自修復輔助電路實現了單細胞移除機制，使得胚胎電子電路能夠利用較少的資源獲得更好

2、的容錯性能。以四位加法/減法器和模8計數器為例說明了基于胚胎電子陣列的應用電路的設計方法，通過實驗結果驗證了改進的細胞電路設計方案的有效性。本文主要研究成果為： （1）總結了傳統細胞電路中主要模塊的設計方法，對細胞主要功能模塊的結構進行了改進。設計了具有三種工作模式的邏輯塊結構，與基于四輸入LUT的邏輯塊結構相比，這種新的邏輯塊結構增強了細胞設計的靈活性，提高了資源利用率。 （2）針對基于查找表的配置存儲器結構資源消耗大

3、的問題，設計了基于移位寄存器的配置存儲器結構，與常規(guī)的基于查找表的配置存儲器結構相比，這種新的配置存儲器結構增強了細胞結構的通用性，實現大規(guī)模胚胎電子電路時在配置存儲器的資源消耗量方面也更有優(yōu)勢。 （3）針對列移除機制空閑資源利用率低的缺點，通過在細胞電路中添加自修復輔助電路，實現了單細胞移除機制，并基于兩種配置存儲器結構給出了兩種單細胞移除設計方案。與常規(guī)的列移除機制相比，基于單細胞移除機制的胚胎電子電路表現出了更高的資源利用