一種隨機(jī)存儲器的周期性自檢錯恢復(fù)方法
【專利摘要】一種隨機(jī)存儲器的周期性自檢錯恢復(fù)方法，可對隨機(jī)存儲器進(jìn)行容錯和糾錯設(shè)計。方法首先將隨機(jī)存儲器進(jìn)行冗余處理，設(shè)計判決模塊對冗余的輸出結(jié)果進(jìn)行三取二判決和一致性比較，判決結(jié)果做為糾錯輸入，一致性比較結(jié)果作為糾錯使能。同時地址產(chǎn)生模塊周期性產(chǎn)生存儲器讀取地址實現(xiàn)檢錯控制。本發(fā)明可為易由于外因（例如空間輻射環(huán)境）而產(chǎn)生錯誤的隨機(jī)存儲器提供一種檢錯和糾錯的方法，改變傳統(tǒng)冗余容錯技術(shù)的錯誤累積失效問題，糾錯能力不受糾檢錯算法限制，有效的對存儲器進(jìn)行防護(hù)。
【專利說明】一種隨機(jī)存儲器的周期性自檢錯恢復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隨機(jī)存儲器的周期性自檢錯恢復(fù)的方法，屬于星載隨機(jī)存儲器單粒子效應(yīng)防護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]空間輻射環(huán)境會給CMOS器件帶來單粒子效應(yīng)，其中用來存儲大量數(shù)據(jù)的隨機(jī)存儲器是單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的敏感資源，產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)錯誤后如果沒有防護(hù)措施，可能導(dǎo)致用戶設(shè)計產(chǎn)生錯誤，影響系統(tǒng)可靠性。用戶使用隨機(jī)存儲器存儲正在使用或即將使用的臨時數(shù)據(jù)時，發(fā)生錯誤只影響當(dāng)次運(yùn)算結(jié)果，需要關(guān)注的是該次錯誤數(shù)據(jù)傳遞后的影響。如果用戶使用存儲器資源存儲恒定重要數(shù)據(jù)，發(fā)生軟錯誤后會使該部分錯誤保持下去。沒有糾錯重寫措施時錯誤會持續(xù)影響用戶設(shè)計功能，這種存儲器使用方式必須采用防護(hù)措施。
[0003]傳統(tǒng)存儲器資源的防護(hù)技術(shù)主要有三模冗余技術(shù)和糾檢錯編碼技術(shù)。這兩種技術(shù)有以下特點(diǎn):
[0004]三模冗余技術(shù)原理簡單易于實現(xiàn)，但是由于其只對存儲器出錯部分進(jìn)行容錯，無法對錯誤進(jìn)行定位和糾錯。在存儲器長期工作中，錯誤累積可能導(dǎo)致多路冗余路徑出錯，導(dǎo)致三模冗余技術(shù)判決失效，防護(hù)效果喪失。
[0005]糾檢錯編碼技術(shù)需增加額外資源實現(xiàn)糾檢錯編譯碼電路，且監(jiān)督碼元存儲需采用其他防護(hù)措施，而且糾檢錯編碼技術(shù)中糾檢錯算法決定糾錯能力，超出糾檢錯算法糾錯能力的大量錯誤不能被糾正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種隨機(jī)存儲器周期性自檢錯恢復(fù)的方法。本方法通過基于隨機(jī)存儲器冗余處理后，對存儲器輸出數(shù)據(jù)實現(xiàn)三取二判決和數(shù)據(jù)一致性比較檢測，實現(xiàn)檢錯功能。檢測出錯誤一次對錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行回寫恢復(fù)。有效的解決傳統(tǒng)冗余措施可能由于錯誤累積導(dǎo)致防護(hù)失效的問題和糾檢錯編碼技術(shù)糾錯能力算法限制的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0008]一種隨機(jī)存儲器的周期性自檢錯恢復(fù)方法，所述隨機(jī)存儲器可被用戶配置成為雙端口或單端口可讀可寫存儲器、或單端口只讀存儲器。對于用戶使用存儲器的單個端口時，另一個未用端口可獨(dú)立作為周期性自檢錯恢復(fù)端口，與用戶用存儲器功能獨(dú)立；如果用戶用寄存器兩個端口同時實現(xiàn)讀寫時，則自檢錯和恢復(fù)與用戶對存儲器的讀取相結(jié)合；
[0009]所述的周期性自檢錯恢復(fù)方法包括以下步驟:
[0010](I)對隨機(jī)存儲器進(jìn)行參數(shù)配置；設(shè)計參數(shù)配置文件，依據(jù)用戶對存儲器的地址深度和數(shù)據(jù)寬度兩個參數(shù)進(jìn)行配置；
[0011](2)對步驟(I)中配置好的用戶隨機(jī)存儲器進(jìn)行三模冗余處理；
[0012](3)若用戶使用存儲器作為單端口讀寫或只讀存儲器，則利用隨機(jī)存儲器的用戶未用端口作為自檢錯恢復(fù)端口進(jìn)入步驟(4);若用戶使用存儲器為雙端口存儲器，進(jìn)入步驟
(8)；
[0013](4)利用地址產(chǎn)生模塊周期性計數(shù)循環(huán)產(chǎn)生自檢錯恢復(fù)端口的檢測地址；
[0014](5)利用判決器模塊對步驟(4)中隨機(jī)存儲器地址輸出三路數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行三取二判決和一致性檢測；
[0015](6)當(dāng)步驟(5)中出現(xiàn)檢測的三路輸出數(shù)據(jù)不一致時，判決器模塊向地址產(chǎn)生模塊發(fā)送計數(shù)使能信號使得地址產(chǎn)生模塊停止計數(shù)，并將步驟(5)中三取二正確結(jié)果回寫入隨機(jī)存儲器進(jìn)行自恢復(fù)，同時利用比較器模塊處理用戶端口對存儲器的寫操作和周期性自檢錯恢復(fù)端口恢復(fù)操作的地址沖突問題；當(dāng)檢測的三路輸出數(shù)據(jù)一致時進(jìn)入(4)繼續(xù)重復(fù)檢測，直到隨機(jī)存儲器所有地址檢測結(jié)束進(jìn)入步驟(7 );
[0016](7)當(dāng)隨機(jī)存儲器所有地址檢測結(jié)束時，判斷是否有用戶發(fā)送來的檢測結(jié)束信號，若有則停止檢測進(jìn)入(11)，若沒有則進(jìn)入步驟(4 )，地址清零從頭開始循環(huán)檢測；
[0017](8)利用判據(jù)器模對三路存儲器數(shù)據(jù)進(jìn)行三取二判決和一致性檢測。判決器模塊的輸入為用戶對三個冗余存儲器的讀出數(shù)據(jù)。
[0018](9)若檢測出錯誤，在用戶對存儲器寫空閑時將判決后的正確結(jié)果寫入隨機(jī)存儲器進(jìn)行自恢復(fù)。
[0019](10)判斷是否存在用戶發(fā)送來的檢測結(jié)束信號，若有則停止檢測進(jìn)入(11)，若沒有返回步驟(8)。
[0020](11)結(jié)束。
[0021]所述步驟(6)中的存儲器的寫操作和周期性自檢錯恢復(fù)端口恢復(fù)操作的地址沖突問題的處理方法為:用戶功能實現(xiàn)的優(yōu)先級高于周期性自檢錯恢復(fù)，出現(xiàn)用戶功能和自檢測恢復(fù)端口寫訪問地址沖突時，首先保證用戶功能實現(xiàn)。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0023](I)本發(fā)明可對星載隨機(jī)存儲器進(jìn)行有效的單粒子效應(yīng)防護(hù)，不僅可對錯誤進(jìn)行容錯，最終要是可以對出現(xiàn)錯誤部分進(jìn)行檢測和自恢復(fù)。
[0024](2)本發(fā)明針對傳統(tǒng)冗余技術(shù)可能由于錯誤累積導(dǎo)致防護(hù)失效的問題。通過地址產(chǎn)生模塊循環(huán)產(chǎn)生檢測地址，對冗余存儲器相應(yīng)地址的數(shù)據(jù)進(jìn)行判決和一致性檢測。檢測出錯誤時，利用判決結(jié)果回寫入出錯的存儲器中實現(xiàn)自恢復(fù)功能。同時本發(fā)明的檢測可獨(dú)立于用戶設(shè)計，周期性對存儲器進(jìn)行檢測和恢復(fù)，檢測周期取決于存儲器的地址深度。
[0025](3)本發(fā)明的錯誤自恢復(fù)通過將判決出的正確結(jié)果直接寫入存儲器當(dāng)前的檢測地址中，一次將該地址中所有存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。本發(fā)明簡單有效，糾錯能力不受糾檢錯編譯算法的限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明方法流程圖；
[0027]圖2為本發(fā)明用戶使用單端口存儲器的周期性自檢錯恢復(fù)電路實現(xiàn)圖；
[0028]圖3為本發(fā)明中用戶使用雙端口存儲器的周期性自檢錯恢復(fù)電路實現(xiàn)圖。
【具體實施方式】[0029]下面結(jié)合附圖和具體實施電路對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0030]如圖1所示，一種隨機(jī)存儲器的周期性自檢錯恢復(fù)方法流程。依據(jù)隨機(jī)存儲器的應(yīng)用方式，隨機(jī)存儲器周期性自檢測恢復(fù)方法有兩種實現(xiàn)方式:如圖2所示，一種為用戶使用存儲器單端口實現(xiàn)功能時，獨(dú)立于用戶功能的實現(xiàn)；如圖3所示，一種為當(dāng)用戶使用存儲器雙端口實現(xiàn)功能時，與用戶功能結(jié)合的實現(xiàn)。
[0031]所述的周期性自檢錯恢復(fù)方法包括以下步驟:
[0032](I)對隨機(jī)存儲器進(jìn)行參數(shù)配置；設(shè)計參數(shù)配置文件，依據(jù)用戶對存儲器的地址深度和數(shù)據(jù)寬度兩個參數(shù)進(jìn)行配置；
[0033](2)對步驟(I)中配置好的用戶隨機(jī)存儲器進(jìn)行三模冗余處理；
[0034](3)若用戶使用存儲器作為單端口讀寫或只讀存儲器，則利用隨機(jī)存儲器的用戶未用端口作為自檢錯恢復(fù)端口進(jìn)入步驟(4);若用戶使用存儲器為雙端口存儲器，進(jìn)入步驟
(7)；
[0035](4)利用地址產(chǎn)生模塊周期性計數(shù)循環(huán)產(chǎn)生自檢錯恢復(fù)端口的檢測地址；
[0036](5)利用判決器模塊對步驟(4)中隨機(jī)存儲器地址輸出三路數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行三取二判決和一致性檢測；
[0037](6)當(dāng)步驟(5)中出現(xiàn)檢測的三路輸出數(shù)據(jù)不一致時，將步驟(5)中三取二正確結(jié)果回寫入隨機(jī)存儲器進(jìn)行自恢復(fù)，利用比較器模塊處理用戶端口對存儲器的寫操作和周期性自檢錯恢復(fù)端口恢復(fù)操作的地址沖突問題(存儲器的寫操作和周期性自檢錯恢復(fù)端口恢復(fù)操作的地址沖突問題的處理方法為:用戶功能實現(xiàn)的優(yōu)先級高于周期性自檢錯恢復(fù)，出現(xiàn)用戶功能和自檢測恢復(fù)端口寫訪問地址沖突時，首先保證用戶功能實現(xiàn))，同時當(dāng)周期性自檢測恢復(fù)端口向存儲器寫入正確數(shù)據(jù)時，向地址產(chǎn)生模塊發(fā)送計數(shù)使能信號使得地址產(chǎn)生模塊停止計數(shù)；當(dāng)檢測的三路輸出數(shù)據(jù)一致時進(jìn)入(4)繼續(xù)重復(fù)檢測，直到隨機(jī)存儲器所有地址檢測結(jié)束進(jìn)入步驟(7);
[0038](7)當(dāng)隨機(jī)存儲器所有地址檢測結(jié)束時，判斷是否有用戶發(fā)送來的檢測結(jié)束信號，若有則停止檢測進(jìn)入(10)，若沒有則進(jìn)入步驟(4)，地址清零從頭開始循環(huán)檢測；
[0039](8)利用判據(jù)器模對三路存儲器數(shù)據(jù)進(jìn)行三取二判決和一致性檢測。判決器模塊的輸入為用戶對三個冗余存儲器的讀出數(shù)據(jù)。
[0040](9)若檢測出錯誤，在用戶對存儲器寫空閑時將判決后的正確結(jié)果寫入隨機(jī)存儲器進(jìn)行自恢復(fù)。
[0041](10)結(jié)束。
[0042]下面以一個具體實例來具體說明本發(fā)明的工作原理和工作過程:
[0043](I)與用戶設(shè)計獨(dú)立的周期性自檢測恢復(fù)方法實現(xiàn)
[0044]與用戶設(shè)計完全獨(dú)立的存儲器自檢測恢復(fù)技術(shù)，其中一個端口(例如A端口)完成用戶功能，另一個端口(例如B端口)用來完成自檢錯恢復(fù)，首先對存儲器進(jìn)行冗余處理，利用自檢錯恢復(fù)端口周期性對存儲器存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取判決，使用判決后的結(jié)果對存儲器內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行重寫糾錯。同時增加電路解決用戶設(shè)計和自檢錯恢復(fù)設(shè)計對存儲器訪問時的地址沖關(guān)問題。
[0045]如圖2所示，方法實現(xiàn)中兩個端口描述以及設(shè)計的模塊功能詳細(xì)描述如下:
[0046](a)兩個端口描述如下:[0047]利用存儲器資源的B端口實現(xiàn)周期性自檢錯恢復(fù)(地址產(chǎn)生模塊產(chǎn)生B端口地址(ADDRB)5B端口地址中讀出的數(shù)據(jù)是B端口的數(shù)據(jù)輸出(DOB);對三個冗余存儲器數(shù)據(jù)輸出判決，如果判決發(fā)現(xiàn)三個冗余存儲器同一地址數(shù)據(jù)出錯，B端口的寫使能信號(WEB)有效，將判決糾錯后的數(shù)據(jù)寫入B端口數(shù)據(jù)輸入端(DIB);比較器模塊判斷用戶操作與自檢錯恢復(fù)操作是否沖突產(chǎn)生B端口的使能信號(ENB));利用存儲器資源的A端口實現(xiàn)用戶功能；兩個端口同時對存儲器進(jìn)行操作，互相獨(dú)立；
[0048]( c )地址產(chǎn)生模塊
[0049]地址產(chǎn)生模塊通過計數(shù)器周期性產(chǎn)生自檢錯恢復(fù)端口的執(zhí)行地址，并根據(jù)接收到的判決器模塊發(fā)送的計數(shù)使能信號(CEN)判斷是否停止計數(shù)，地址產(chǎn)生模塊通過計數(shù)器實現(xiàn)。
[0050](d)判決器模塊
[0051]判決器模塊的輸入為冗余存儲器的輸出數(shù)據(jù)(data_in)，利用三取二選舉電路產(chǎn)生檢測恢復(fù)B端口的輸入數(shù)據(jù)信號(data_v)，三取二選舉電路邏輯為輸出=(輸入land輸A 2) or (輸入land輸入3) or (輸入2and輸入3);利用異或邏輯對輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比較產(chǎn)生一致性檢測結(jié)果信號(eiror)，檢測結(jié)果信號作為B端口的寫使能信號(WEB)使用。
[0052](e)比較器模塊
[0053]由于存儲器資源即被用戶使用，又需要進(jìn)行自檢錯恢復(fù)，設(shè)計比較器模塊處理用戶設(shè)計和自檢錯恢復(fù)設(shè)計的地址沖突問題。以用戶功能實現(xiàn)的優(yōu)先級高，出現(xiàn)兩個端口寫訪問地址沖突時，首先保證用戶功能實現(xiàn)。比較器模塊的輸入為三個冗余存儲器用戶端口A的地址(ADDRA)和寫使能信號(WEA)J^D B的地址信號(ADDRB)和判決器模塊產(chǎn)生的一致性檢測結(jié)果信號(error)。輸出為端口 B的使能信號(ENB)及地址計數(shù)器的計數(shù)使能信號(CEN)。比較器模塊設(shè)計直接進(jìn)行三模冗余處理:
[0054]?自檢錯恢復(fù)端口(B端口)的使能信號ENB:
[0055]僅在用戶A端口地址與自檢測恢復(fù)B端口地址沖突時，且A端口寫使能有效，則B端口使能無效，其余情況B端口使能有效。
[0056]?地址計數(shù)器的計數(shù)使能信號CEN:
[0057]只有在A端口與B端口地址未沖突，且B 口寫使能信號有效時，地址計數(shù)器的計數(shù)器使能信號(CEN)無效，其他情況置計數(shù)使能信號有效。
[0058](2)基于用戶設(shè)計的自檢錯恢復(fù)技術(shù)實現(xiàn)
[0059]如圖3所示，與用戶對存儲器設(shè)計結(jié)合的周期性自檢錯恢復(fù)設(shè)計，直接在用戶設(shè)計基礎(chǔ)上對存儲器冗余處理，增加三個判決器模塊，對用戶讀出的冗余存儲器三路輸出數(shù)據(jù)判決和一致性檢測，檢測出錯誤后，由用戶控制邏輯決定何時對錯誤數(shù)據(jù)利用判決后正確數(shù)據(jù)進(jìn)行自恢復(fù)。這種用法只增加冗余的存儲器和判決器模塊，但是防護(hù)效果取決于用戶對存儲器訪問的頻率，只有在用戶需要對存儲器進(jìn)行訪問讀取時才進(jìn)行檢錯糾正。
[0060]a)判決器模塊:
[0061]判決器模塊輸入(data_in)為用戶從冗余后存儲器的讀出數(shù)據(jù)(DOx)，對三路讀出數(shù)據(jù)進(jìn)行三取二判決，產(chǎn)生數(shù)據(jù)判決結(jié)果信號(data_v)，同時利用異或邏輯產(chǎn)生數(shù)據(jù)一致性檢測結(jié)果信號(error)，將一致性檢測結(jié)果信號與用戶對存儲器的寫信號做優(yōu)先級處理控制(用戶控制邏輯完成)，產(chǎn)生送給存儲器的寫使能(WEx)，寫使能有效時可將數(shù)據(jù)判決結(jié)果信號寫入存儲器輸入端(DIx)，自恢復(fù)時機(jī)由用戶控制部分設(shè)計產(chǎn)生。
[0062]隨機(jī)存儲器的周期性自檢測恢復(fù)方法的兩種實現(xiàn)方式特點(diǎn)如下表總結(jié)所示:
[0063]表1隨機(jī)存儲器周期性自檢錯恢復(fù)方法不同實現(xiàn)方式特點(diǎn)表
[0064]
【權(quán)利要求】
1.一種隨機(jī)存儲器的周期性自檢錯恢復(fù)方法，所述隨機(jī)存儲器可被用戶配置成為雙端口或單端口可讀可寫存儲器、單端口只讀存儲器；用戶使用存儲器的單個端口時，另一個未用端口可獨(dú)立作為周期性自檢錯恢復(fù)端口，與用戶用存儲器功能獨(dú)立；用戶使用寄存器兩個端口同時實現(xiàn)讀寫時，則自檢錯和恢復(fù)與用戶對存儲器的讀取相結(jié)合； 其特征在于所述的周期性自檢錯恢復(fù)方法包括以下步驟: (1)對隨機(jī)存儲器進(jìn)行參數(shù)配置；設(shè)計參數(shù)配置文件，依據(jù)用戶對存儲器的地址深度和數(shù)據(jù)寬度兩個參數(shù)進(jìn)行配置； (2)對步驟(I)中配置好的用戶隨機(jī)存儲器進(jìn)行三模冗余處理； (3)若用戶使用存儲器作為單端口讀寫或只讀存儲器，則利用隨機(jī)存儲器的用戶未用端口作為自檢錯恢復(fù)端口進(jìn)入步驟(4);若用戶使用存儲器為雙端口存儲器，進(jìn)入步驟(8); (4)利用地址產(chǎn)生模塊周期性計數(shù)循環(huán)產(chǎn)生自檢錯恢復(fù)端口的檢測地址； (5)利用判決器模塊對步驟(4)中隨機(jī)存儲器地址輸出三路數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行三取二判決和一致性檢測； (6)當(dāng)步驟(5)中出現(xiàn)檢測的三路輸出數(shù)據(jù)不一致時，判決器模塊向地址產(chǎn)生模塊發(fā)送計數(shù)使能信號使得地址產(chǎn)生模塊停止計數(shù)，并將步驟(5)中三取二正確結(jié)果回寫入隨機(jī)存儲器進(jìn)行自恢復(fù)，同時利用比較器模塊處理用戶端口對存儲器的寫操作和周期性自檢錯恢復(fù)端口恢復(fù)操作的地址沖突問題；當(dāng)檢測的三路輸出數(shù)據(jù)一致時進(jìn)入(4)繼續(xù)重復(fù)檢測，直到隨機(jī)存儲器所有地址檢測結(jié)束進(jìn)入步驟(7 ); (7)當(dāng)隨機(jī)存儲器所有地址檢測結(jié)束時，判斷是否有用戶發(fā)送來的檢測結(jié)束信號，若有則停止檢測進(jìn)入(11 )，若沒有則進(jìn)入步驟(4)，地址清零從頭開始循環(huán)檢測； (8)利用判據(jù)器模塊對三路存儲器數(shù)據(jù)進(jìn)行三取二判決和一致性檢測。判決器模塊的輸入為用戶對三個冗余存儲器的讀出數(shù)據(jù)。 (9)若檢測出錯誤，在用戶對存儲器寫空閑時將判決后的正確結(jié)果寫入隨機(jī)存儲器進(jìn)行自恢復(fù)。 (10)判斷是否存在用戶發(fā)送來的檢測結(jié)束信號，若有則停止檢測進(jìn)入(11)，若沒有返回步驟(8)。 (11)結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨機(jī)存儲器的周期性自檢錯恢復(fù)方法，其特征在于:所述步驟(6)中的存儲器的寫操作和周期性自檢錯恢復(fù)端口恢復(fù)操作的地址沖突問題的處理方法為:用戶功能實現(xiàn)的優(yōu)先級高于周期性自檢錯恢復(fù)，出現(xiàn)用戶功能和自檢測恢復(fù)端口寫訪問地址沖突時，首先保證用戶功能實現(xiàn)。
【文檔編號】G11C29/44GK103680639SQ201310635260
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】賈亮, 周國昌, 賴曉玲, 巨艇, 張國霞, 朱啟 申請人:西安空間無線電技術(shù)研究所