[發明專利]基于動態I/O值不變式的硬件故障檢測系統及方法

無效

• 申請號: 201010203036.1
• 申請日: 2010-06-18
• 公開（公告）號: CN101866312A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 程旭;鄭衍松;李皓;張琦;吳永軍;佟冬
• 申請（專利權）人: 北京北大眾志微系統科技有限責任公司
• 主分類號: G06F11/34
• 分類號: G06F11/34
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 栗若木;王漪

技術領域

本發明涉及硬件故障檢測技術，尤其涉及用于系統芯片的基于動態I/O值不變式的硬件故障檢測方法及其系統。

背景技術

隨著集成電路工藝和制造水平的快速發展，系統芯片(System-on-Chip，簡稱SoC)的規模越來越大，所集成的晶體管越來越多，工作頻率越來越高，芯片面積越來越小。隨著3C(Computers、Consumer?electronics、Communication)融合技術和應用市場的發展，3C融合產品越來越多地采用功耗低、成本低的系統芯片設計，且產品上市時間(Time-To-Market)越來越短。

由于半導體工業的發展和消費類電子上市時間的驅動，新開發的系統芯片存在硬件故障的可能性越來越大，硬件故障包括功能故障和永久性故障(Permanent?Faults)等，比如設計缺陷和芯片生產缺陷等。為了保證系統芯片的正確性，一些高端系統采用硬件部件冗余(如冗余多線程等)的方法來提高系統可靠性，但是這些方法要求在系統中加入特定的額外硬件支持，導致成本昂貴，開銷偏大。由于冗余技術成本較高，非關鍵領域的系統芯片通常不采用冗余技術來保障系統芯片正確性，而是通過硬件故障檢測技術來排除故障，從而確保系統芯片的正確性。由此可見，高效的硬件故障檢測方法對于系統芯片的研發是非常重要的。

目前，硬件故障檢測方法大致可以分為基于硬件的故障檢測方法和基于軟件的故障檢測方法。其中，基于硬件的硬件故障檢測方法，如基于掃描鏈等測試結構的方法、基于電路仿真器的方法和基于片上仿真的方法，它們依賴于特定的額外硬件支持，其成本較高，使用靈活性較低。

基于軟件的硬件故障檢測方法是指通過在軟件代碼中增加專用代碼或者通過已有工具提取軟件行為來檢測與硬件故障相關的異常軟件癥狀的一類方法。基于軟件的硬件故障檢測方法的特點是應用成本較低，并且只針對那些引發系統軟件失效的硬件故障，而忽略那些被體系結構或者軟件所屏蔽的硬件故障。現有的基于軟件的硬件故障檢測方法大多數針對瞬時故障(TransientFaults)，或者需要軟件源代碼和編譯器的修改支持，或者只采用小規模評測程序，其真實應用存在諸多限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種基于動態I/O值不變式的硬件故障檢測系統及方法。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種基于動態I/O值不變式的硬件故障檢測方法，包括：

目標測試系統運行過程中，實時檢測所述目標測試系統的I/O值，當檢測到不符合事先所確定的目標測試系統的動態I/O值不變式的I/O值時，判斷所述目標測試系統發生硬件故障，其中，所述目標測試系統的動態I/O值不變式是通過所述目標測試系統的參考系統確定的。

進一步地，上述方法中，所述目標測試系統的動態I/O值不變式指，所述目標測試系統中各I/O端口的動態I/O值不變式。

其中，所述I/O端口的動態I/O值不變式采用目標測試系統的I/O值范圍不變式表示時，若檢測到該I/O端口的I/O值位于所述目標測試系統的I/O值范圍以外，則確定所檢測到的I/O值不符合所述動態I/O值不變式。

所述I/O端口的I/O值范圍包括多個I/O值子范圍，當檢測到該I/O端口的I/O值不在所述多個I/O值子范圍中任一個I/O值子范圍內，則確定所檢測到的I/O值不符合所述動態I/O值不變式。

所述I/O端口的動態I/O值不變式采用目標測試系統的I/O值的位掩碼不變式表示，或者采用目標測試系統的I/O值的布魯姆過濾器不變式表示。

本發明還公開了一種基于動態I/O值不變式的硬件故障檢測系統，包括動態I/O值不變式提取單元和動態I/O值不變式檢驗單元，其中：

所述動態I/O值不變式提取單元，用于根據目標測試系統的參考系統確定所述目標測試系統的動態I/O值不變式；

所述動態I/O值不變式檢驗單元，用于實時檢測所述目標測試系統的I/O值，當檢測到不符合所述目標測試系統的動態I/O值不變式的I/O值時，判斷所述目標測試系統發生硬件故障。

進一步地，上述系統中，所述目標測試系統的動態I/O值不變式指，所述目標測試系統中各I/O端口的動態I/O值不變式。

其中，所述動態I/O值不變式提取單元，采用目標測試系統的I/O值范圍不變式表示所述I/O端口的動態I/O值不變式；

所述動態I/O值不變式檢驗單元，檢測到該I/O端口的I/O值位于所述動態I/O值不變式提取單元所確定的I/O值范圍以外時，確定所檢測到的I/O值不符合所述動態I/O值不變式。