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【6h】

基于纠错码的VLSI数据路径自检测设计及其芯片实现

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第一章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内外研究概况

1.3容错技术的现状

1.3.1硬件冗余现状

1.3.2软件冗余现状

1.3.3信息冗余现状

1.3.4时间冗余现状

1.4论文的主要研究内容

第二章自检测设计

2.1可靠性的基本概念

2.1.1可靠性、故障率与平均失效时间

2.1.2可保持性和可用性

2.2故障容错技术

2.2.1故障和故障模型

2.2.2故障容错技术

2.3编码检错技术

2.4电路的故障安全性和自检系统

2.5几种常见的自检系统

2.5.1功能块的重复使用

2.5.2奇偶校验码

2.5.3汉明编码

2.6本章小结

第三章Bose-Lin码原理和检测器的设计

3.1 Bose-Lin码原理介绍

3.2 Bose-Lin码的全自检系统检测器的设计

3.2.1 CCG的设计

3.2.2 1的个数取m模数的生成器设计

3.3全加器的设计

3.3.1加法器的基本原理和结构介绍

3.3.2半加器(HA,Half Adder)

3.3.3全加器(FA,Full Adder)

3.3.4进位传播加法器(CPA,Carry-Propagate Adders)

3.3.5加法器的延时分析

3.4 Bose-Lin码编码器延时分析

3.5本章小结

第四章TRC结构及设计

4.1数值比较器的基本原理

4.1.1 1位数值比较器

4.1.2多位数值比较器

4.2 TRC(Two-rail code checker)

4.2.1 TRC2的基本结构

4.2.2一种高速的TRC

4.3全自检系统的TRC设计

4.4本章小结

第五章基于Bose-Lin码的自检测设计应用

5.1 QuartusⅡ 6.0简介

5.2基于Bose-Lin码的自检测设计

5.2.1功能模块的设计

5.2.2全自检检测器的设计

5.3纠错功能的设计

5.4本章小结

第六章基于Bose-Lin码的全自检系统ASIC设计

6.1 Bose-Lin码编译码器芯片设计过程

6.2逻辑综合

6.3自动布局布线

6.4版图验证

6.5本章小节

第七章总结与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所作的项目

致 谢

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摘要

随着数字系统的广泛使用和复杂性急剧提高,系统运行的可靠性问题越来越引起人们的注意。提高可靠性的一个重要措施是“屏蔽”故障影响的故障冗余(容错)技术,虽然这种做法也要增加硬件和软件的开销,但因其可靠性高,引起人们的很大兴趣。同时我们知道超大规模集成电路中的数据错误大多数是单向的,学者们提出了许多编码来检测这样的错误。为了评价这些编码的检错能力,全自检电路的概念被提出来并被证明是十分有效的。这种电路能够像检测固定型故障一样实时检测偶发性故障。 本文首先介绍了容错的基本理论和全自检电路的基本结构,给出Bose-Lin码的常用算法,提出了改进的Bose-Lin码并行算法,并分析其延时。接着介绍了TRC的原理,给出了TRC<,2>的基本结构,对于n≥3时采用TRC树的方法。然后应用Bose-Lin码实现了简单功能的组合电路检错和纠错设计,并在OUARTUSⅡ 6.0上进行了功能仿真。采取在数据输入输出端加两个缓存的方法,在电路出现故障时系统重新工作一次以实现纠错。为了方便电路的扩展,优化统一了输入输出端缓存的结构。最后在0.25μm工艺下通过Cadence和Synopsys工具对Bose-Lin码编译码器进行ASIC(Application Specific Integrated Circuit)实现,并进行了版图验证。

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