通過電子電路的分區(qū)進行的邏輯強化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路的強化技術(shù)，尤其是使用模塊冗余的邏輯強化技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]電子電路的大部分電子元件對于能夠生成單粒子瞬態(tài)脈沖(Single EventTransient, SET)的電磁福射敏感。
[0003]三重模塊冗余(triple modular redundancy, TMR)是包含在設(shè)計階段為電子電路引入冗余的邏輯強化技術(shù)。
[0004]參考圖1，依照該技術(shù)使用TMR塊和仲裁器來取代保證給定功能的模塊M，TMR塊包括執(zhí)行同一功能的三個并聯(lián)的相同的模塊M，仲裁器位于三個相同的模塊M各自的輸出端。仲裁器形成來自三個重復(fù)模塊的輸出信號的多數(shù)票決，并且借助于奇數(shù)個所述模塊來產(chǎn)生明確的輸出信號。即便這三個模塊之一出現(xiàn)故障，該輸出信號也是正確的，這在許多實際情況中能夠起到足夠的效用。然而，數(shù)個同時故障的出現(xiàn)會產(chǎn)生錯誤的輸出。
[0005]第一類邏輯加強技術(shù)提出，在沒有冗余的復(fù)雜電路中選擇尤其對故障敏感的子電路以及使用保證相同功能的TMR塊來代替所識別的每個子電路。因為電路中的某些部分并沒有重復(fù)，所以這些是STMR(Selective TMR，選擇性TMR)技術(shù)。
[0006]然而，STMR技術(shù)并不適于信度要求極高的電路，例如，可能被集成到核電站的電氣控制-命令設(shè)備中的電路。
[0007]另一類經(jīng)過分區(qū)的邏輯加強技術(shù)提出，將額外的仲裁器插入到已經(jīng)形成TMR塊的電路中，TMR塊作為整體為N個模塊序列Mp……、Mn。仲裁器的插入將電路劃分為各個分區(qū)，每個分區(qū)包括一個仲裁器。之前所述的單個故障約束被限制到每個分區(qū)。所以，如果存在J個分區(qū)Cp……、Cp假設(shè)每個分區(qū)中的故障不超過一個，則電路能夠容忍多達J個同時的故障。
[0008]然而，多數(shù)票決的仲裁器是特別重的元件，這是因為它們要求更高水平的內(nèi)部信度。因此，通過分區(qū)來強化則導(dǎo)致制造成本的大幅增加以及電路面積的增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提出了一種通過分區(qū)的強化方法，對所插入的仲裁器的數(shù)量進行優(yōu)化，從而保證針對電路確定的信度水平，而其本身不會引起電路的制造成本的急劇增加或者面積的急劇增大。
[0010]此目的由通過電子電路的分區(qū)進行的邏輯強化方法來實現(xiàn)，該電子電路包括:奇數(shù)K個分支，所述K個分支被并聯(lián)連接到相同的主輸入端I上，并且每個分支包括相同的N個模塊序列以及N-1個聯(lián)結(jié)兩個連續(xù)模塊的節(jié)點，所述K個分支共同形成N-1個連續(xù)的分別由并聯(lián)的K個節(jié)點分別組成的門；以及主仲裁器，形成所述K個分支的輸出信號的多數(shù)票決，其特征在于，所述方法包括針對所述門中每一個，所述步驟從最接近的門至所述主輸入端連續(xù)重復(fù)以下步驟:
[0011]確定由介于所述主輸入端和所述門之間的K個分支部分組成的所述門上游的子電路的信度；以及
[0012]當所查看的子電路的信度小于信度設(shè)定點時，在所述門處插入至少一個仲裁器，所述至少一個仲裁器執(zhí)行構(gòu)成所查看的子電路的所述分支部分的輸出信號的多數(shù)票決，并且將至少一個多數(shù)信號傳遞到由所述門下游的分支部分組成的互補子電路的各個輸入端處。
[0013]本發(fā)明的一個優(yōu)點是降低了制造成本。本發(fā)明的另一優(yōu)點是很容易實現(xiàn)自動化。
[0014]有利地，插入至少一個仲裁器的步驟包括:插入一仲裁器，所述仲裁器將單個多數(shù)信號傳遞到所述互補子電路的各自輸入端處。作為一個變型，插入至少一個仲裁器的步驟包括:插入并聯(lián)的K個仲裁器，每個仲裁器將多數(shù)信號傳遞到所述補充子電路的相應(yīng)的一個輸入端處。
[0015]另外，本發(fā)明涉及一種計算機程序產(chǎn)品，包括用于在該程序產(chǎn)品被數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行時，執(zhí)行前述的強化方法的代碼指令。
【附圖說明】
[0016]圖1示出了包括由三重模塊冗余保護的模塊的電路；
[0017]圖2示出了包括由三重模塊冗余保護的四個模塊序列的電路；
[0018]圖3示出了通過對圖2的電路應(yīng)用分區(qū)來進行強化所形成的電路的一個示例；
[0019]圖4A、4B和4C示出了電路的信度隨電路包含的門的數(shù)量的變化；
[0020]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的通過分區(qū)的強化方法的步驟的圖；
[0021]圖6A和6B示出了在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法期間插入的仲裁器的兩個實施例。
【具體實施方式】
[0022]首先對通過分區(qū)進行邏輯強化之前的初始電路進行詳細說明。
[0023]依照模塊秩序冗余K的已知技術(shù)，電路包括奇數(shù)K個主分支，K個主分支并聯(lián)連接到相同的主輸入端I上。
[0024]K個分支中每一個包括相同的N個模塊序列Mi;i ε [tl，N]]，M1S最接近電路的主輸入端I的模塊，MnS距離電路的主輸入端最遠的模塊。
[0025]N個模塊序列產(chǎn)生電路的全部邏輯功能。該序列的模塊中的每一個是子電路，該子電路自身保證邏輯子功能并且包括輸入和輸出。因而，模塊能夠是復(fù)雜的并且能夠保證邏輯基本功能，例如反相器。
[0026]每個分支還包括N-1個節(jié)點，從而保證兩個連續(xù)模塊之間的連接。按照慣例，在特定分支中形成模塊Mi及其后繼者M i+1之間的各個連接的電路的全部K個并行節(jié)點，被稱為級i的門Pi。電路因而包括N-1個門Pi+ tm — m。
[0027]初級仲裁器Vn被置于K個分支的輸出端，跟準確的說是在各個分支的最后K個模塊Mn的輸出端。以此方式，該仲裁器V N形成K個分支的輸出信號的多數(shù)票決并且將多數(shù)信號發(fā)送到至少一個主輸出端O。
[0028]圖2為根據(jù)之前的分支數(shù)K為3且模塊數(shù)N為4的說明的電路的一個示例:在該電路中，仲裁器V4被置于3個分支的輸出端，每個分支包括四個模塊序列M ρ M2、MjP M 4以及插入到兩個連續(xù)模塊之間的三個門Pl、巧和P 3;這些門中的每一個包括位于單獨分支上的三個節(jié)點。
[0029]圖3示出了經(jīng)過根據(jù)本發(fā)明的分區(qū)示例之后圖2的電路。仲裁器已經(jīng)被插入到該電路的門PjP P 2處，但是并未插入到門P 3處。以此方式，所形成的電路包括三個分區(qū)C P。2和 C3O
[0030]代表電路信度的測量單位是電路輸出端處的正確信號的概率。縱觀本文件，術(shù)語“信度”則指的是該測量單位?，F(xiàn)有技術(shù)中已知用于測量信度的多個方法，例如，F(xiàn)ranco等人的文件 “SPR Tool: Signal Reliability Analysis of Logic Circuits (SPR 工具:邏輯電路的信號信度分析)”中提出的SPR方法，又或者利用傳輸矩陣的PTM方法。
[0031]圖4A示出了電路的信度隨未分區(qū)電路的門數(shù)量的變化。一般來說，明顯有:電路的門越多(換言之，模塊的數(shù)量越大)，則該電路的輸出端處的信號的信度越低。
[0032]然而，當多數(shù)票決仲裁器被插入到門處時，插入的仲裁器所形成的多數(shù)票決導(dǎo)致該門處的信號的信度提高。圖4B概括示出了相同電路在門P5處插入仲裁器之后的信度曲線。
[0033]以相同方式，圖4C概括示出了相同電路在門p5、？9和ρ 12處插入仲裁器之后的信度曲線。
[0034]這些仲裁器的存在使得電路的信度保持為大于值Rmin。
[0035]在此對根據(jù)本發(fā)明的強化方法進行說明。令Rmin為針對未分區(qū)電路所考慮的最小信度設(shè)定點。本申請的目的是獲得一分區(qū)電路，在該分區(qū)電路的主輸出端O處測量的信號的信度大于或等于該設(shè)定點Rmin。
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