[發明專利]一種單粒子效應防護有效性的評估系統及方法

有效

• 申請號: 201210484295.5
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN103838946A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 王群勇;陽輝;陳冬梅;白樺;陳宇;鐘征宇
• 申請（專利權）人: 北京圣濤平試驗工程技術研究院有限責任公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及衛星用器件防護評估領域，特別涉及一種單粒子效應防護有效性的評估系統及方法。

背景技術

在一些電磁、輻射環境比較惡劣的情況下，器件會發生單粒子效應。單粒子效應有多種表現形式，如單粒子翻轉（SEU）、單粒子瞬態（SET）、單粒子閂鎖（SEL）、單粒子擾動（SED）等。其中，由單個高能粒子入射引起單元邏輯狀態的改變稱為單粒子翻轉。單粒子翻轉主要發生于存儲器件和邏輯電路中。單粒子翻轉使電路邏輯狀態發生0、1″翻轉，或者使電路發生邏輯狀態錯誤、電路燒毀等，從而導致系統功能紊亂，嚴重時會發生災難性事故。為了提高器件在空間軌道的生存能力，目前常用的單粒子效應防護措施主要為三模冗余(TMR)技術、檢錯糾錯法（EDAC）等，但是，器件在采取防護措施后，部分單粒子翻轉產生的錯誤可以被糾正，部分單粒子翻轉產生的錯誤仍未能糾正；這樣使得系統在初步設計時，仍然不能直觀的預計商用器件在采取防護措施后的有效性，限制了系統只能選用采取防護措施后其抗單粒子效應能力高的器件，減少了器件類別的選用；因此，如何說明器件采取的防護措施是否有效，成為了設計師關注的主要問題。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種單粒子效應防護有效性的評估系統及方法，使得設計師在選取器件時，能夠直觀的確定器件采取的防護措施是否有效。

為實現以上功能，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種單粒子效應防護有效性的評估方法，包括以下步驟：

S1、計算器件未采取防護措施時的單粒子翻轉率，其計算公式為：

λ(t)_器件=NBλ；

S2、計算器件采取防護措施后的單粒子翻轉錯誤率；所述防護措施為檢錯糾錯防護或三模冗余防護；其中：

器件部分采取三模冗余防護后的單粒子翻轉錯誤率的計算公式為：

λ(t)_器件-TMR=Yλ+3Xλ²t；

器件采取檢錯糾錯防護后的單粒子翻轉錯誤率的計算公式為：

S3、比較器件未采取防護措施時的單粒子翻轉率和器件采取防護措施后的單粒子翻轉錯誤率，評估器件采取的防護措施是否有效；

其中，上述三個公式中λ(t)_器件為器件未采取防護措施時的單粒子翻轉率；λ(t)_器件-TMR為器件部分采取三模冗余防護后的單粒子翻轉錯誤率；λ(t)_器件-EDAC為器件采用檢錯糾錯防護后的單粒子翻轉錯誤率；λ為器件每位的單粒子翻轉率，器件的存儲容量為N字節，每字節數為B位，t為器件的刷新周期；

在器件部分采取三模冗余防護時，X為器件采取了三模冗余防護的單元其三個相同冗余模塊各自的位數；Y為器件未采取三模冗余防護的單元的位數。

所述步驟S2中器件部分采取三模冗余防護，當所述的部分為全部時，器件采取防護措施后的單粒子翻轉錯誤率的計算公式為：

λ(t)_器件-TMR=3Xλ²t；

式中，λ(t)_器件-TMR為器件部分采取三模冗余防護后的單粒子翻轉錯誤率；λ為器件每位的單粒子翻轉率，t為器件的刷新周期，X為器件采取了三模冗余防護的單元其三個相同冗余模塊各自的位數。

所述步驟S3進一步包括比較器件未采取防護措施時的單粒子翻轉率和器件采取防護措施后的單粒子翻轉錯誤率，當器件采取防護措施后的單粒子翻轉錯誤率小于器件未采取防護措施時的單粒子翻轉率時，器件采取的防護措施有效；否則，器件采取的防護措施無效。

一種單粒子效應防護有效性的評估系統，包括有：

第一計算單元，用于計算器件未采取防護措施時的單粒子翻轉率，其計算公式為：

λ(t)_器件=NBλ；

第二計算單元，用于計算器件采取防護措施后的單粒子翻轉錯誤率，所述防護措施為檢錯糾錯防護或三模冗余防護；其中：

器件部分采取三模冗余防護后的單粒子翻轉錯誤率計算公式為：

λ(t)_器件-TMR=Yλ+3Xλ²t；

器件采取檢錯糾錯防護后的單粒子翻轉錯誤率的計算公式為：

評估單元，用于對器件未采取防護措施時的單粒子翻轉率和器件采取防護措施后的單粒子翻轉錯誤率進行比較，評估器件采取的防護措施是否有效；