学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
SRAM型FPGA单粒子故障传播特性与测试方法研究
作 者: 何伟
导 师: 王跃科
学 校: 国防科学技术大学
专 业: 仪器科学与技术
关键词: SRAM型FPGA 单粒子故障传播特性 元胞自动机 故障注入测试
分类号: V467
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 115次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
随着航天事业的蓬勃发展,SRAM型FPGA以其高性能、可重构等优势在卫星等航天器上得以应用,而空间单粒子效应一直是制约该类器件应用的瓶颈。近年来,随着SRAM型FPGA器件特征尺寸减小和工作频率的上升,单粒子效应的表现形式更为复杂:单个的、区域的单粒子效应通过电路的逻辑功能传播,引起相邻区域逻辑功能的故障,甚至导致电路输出的失效。本文称这种特性为单粒子故障在超大规模集成电路SRAM型FPGA中的传播特性。本文围绕SRAM型FPGA单粒子故障传播特性与测试方法问题,从器件应用层面出发,研究FPGA工作负载中局部的单粒子软错误对相关电路单元以及电路输出影响的量化描述和分析测试方法。主要研究内容如下:(1)根据单粒子效应特点,在分析SRAM型FPGA的结构模型及其单粒子敏感单元基础上,对单粒子故障在其中的传播进行归纳;阐明单粒子故障传播特性的研究内容,包括电路功能模块的耦合参数、故障传播模型和电路输出软错误失效率。(2)针对SRAM型FPGA单粒子故障传播现象,研究单粒子故障传播的建模方法。根据其动态传播过程特性,建立了基于元胞自动机的单粒子故障传播模型,研究该模型的算法设计与实现,并对该模型进行仿真,分析探讨影响故障传播的因素。(3)针对SRAM型FPGA的单粒子故障传播特性研究内容,给出了电路功能模块耦合因子的分析方法和软错误失效率的测试方法;研究基于SEU故障注入的原理与关键技术,在分析SEU故障注入系统结构的基础上,设计并实现了本文采用的SEU故障注入系统。最后,针对部分国际标准测试电路ISCASA’85和ISCASA’89,计算了其电路功能模块的耦合参数,采用SEU故障注入测试系统对电路输出软错误失效率进行了测试。本文研究的意义在于,加深理解SRAM型FPGA应用层的单粒子效应传播特性,为此类器件空间环境防护加固设计提供支撑。
|
全文目录
摘要 9-10 ABSTRACT 10-11 第一章 绪论 11-24 1.1 研究背景和意义 11-15 1.1.1 单粒子效应对航天器的影响 11-12 1.1.2 SRAM 型FPGA 的空间应用 12-13 1.1.3 SRAM 型FPGA 工艺发展带来的挑战 13-14 1.1.4 论文的研究意义 14-15 1.2 国内外研究现状综述 15-22 1.2.1 SRAM 型FPGA 单粒子故障传播特性研究现状 15-19 1.2.2 SRAM 型FPGA 单粒子故障测试方法研究现状 19-22 1.3 论文主要研究工作及章节安排 22-24 第二章 SRAM 型FPGA 单粒子故障传播特性 24-36 2.1 单粒子故障产生机理 24-25 2.2 单粒子故障在SRAM 型FPGA 中的传播 25-29 2.2.1 SRAM 型FPGA 的结构模型 25-26 2.2.2 SRAM 型FPGA 单粒子敏感单元 26 2.2.3 单粒子故障在SRAM 型FPGA 中的表现形式 26-29 2.3 单粒子故障传播特性 29-35 2.3.1 单粒子故障传播特性研究内容 30-31 2.3.2 单粒子故障传播特性的分析方法 31-35 2.4 本章小结 35-36 第三章 SRAM 型FPGA 单粒子故障传播模型 36-48 3.1 单粒子故障传播建模因素分析 36-38 3.2 基于元胞自动机的单粒子故障传播模型 38-43 3.2.1 元胞自动机理论及模型适用性分析 38-40 3.2.2 单粒子故障传播模型 40-43 3.2.3 单粒子故障传播过程 43 3.3 仿真实验及结果分析 43-47 3.3.1 算法设计与实现 43-45 3.3.2 仿真实验结果分析 45-47 3.4 本章小结 47-48 第四章 SRAM 型FPGA 单粒子故障测试方法与系统设计 48-59 4.1 单粒子故障传播特性的测试方法 48-50 4.1.1 电路功能模块耦合因子分析 48-49 4.1.2 软错误失效率的测试方法 49-50 4.2 单粒子故障注入测试原理与关键技术 50-54 4.2.1 SEU 离散随机事件模型 50-52 4.2.2 SEU 故障注入技术 52-54 4.3 单粒子故障注入测试系统的设计与实现 54-58 4.3.1 SEU 故障注入测试系统的结构分析 54-55 4.3.2 单粒子故障测试系统的设计与实现 55-58 4.4 本章小结 58-59 第五章 SRAM 型FPGA 单粒子故障实验测试 59-71 5.1 实验条件 59-60 5.2 实验设计与实施 60-66 5.2.1 实验目的与内容 60-61 5.2.2 实验方案设计 61-63 5.2.3 实验过程 63-66 5.3 实验结果分析 66-70 5.3.1 实验设计的测试验证 66-67 5.3.2 电路功能模块耦合因子 67-69 5.3.3 软错误失效率 69-70 5.4 本章小结 70-71 第六章 总结与展望 71-73 致谢 73-74 参考文献 74-81 作者在学期间取得的学术成果 81
|
相似论文
- 高光谱图像空—谱协同超分辨处理研究,TN911.73
- 基于电子海图的海上溢油预测系统的设计与实现,X55
- 几种秘密共享方案的研究,TN918.1
- 基于Agent的无线传感器网络自组织演化机制研究,TN929.5
- 基于元胞自动机和模糊控制的交通流模型研究,U491.112
- 基于地理元胞自动机的林火蔓延模型与模拟研究,S762
- 基于元胞自动机的无线传感器网络能量均衡控制研究,TP212.9
- 基于混合元胞自动机方法的结构拓扑优化研究,O342
- 基于GIS和CA模型的城市化土地利用扩展模拟与预测,P208
- 复杂数据多属性指标的估计模型,O242.1
- 基于元胞自动机方法的再结晶过程数值模拟,TG111.7
- 半固态铝合金浆料制备过程的多尺度模拟及优化设计,TG249.9
- Al-Si合金近液相线铸造组织多尺度模拟,TG249.9
- 基于SLEUTH模型的焦作市城市空间结构演化研究,TU984.113
- 基于元胞自动机的楼宇疏散仿真与疏散指挥策略优化,TU998.1
- 基于粒计算的三层结构的交通流模拟,U491.112
- 基于元胞自动机模型的公交线路系统建模与模拟,U491.17
- 城市道路车辆换道模型及换道影响研究,U491.112
- 基于元胞自动机的交通流研究,U491.112
- 基于元胞自动机模型的交通事故研究,U491.3
中图分类: > 航空、航天 > 航天(宇宙航行) > 制造工艺 > 航天器的维护与修理
© 2012 www.xueweilunwen.com
|