[發明專利]面向SystemC電路模型的軟錯誤敏感度分析方法

在審

• 申請號: 201510079568.1
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104598699A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 徐東超;繩偉光;何衛鋒;毛志剛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及電路設計可靠性領域，特別是涉及一種基于故障仿真和故障注入的面向SystemC電路模型的軟錯誤敏感度分析方法。

背景技術

隨著半導體制造工藝的不斷進步，由粒子輻射、噪聲干擾等原因引起的軟錯誤問題日益凸顯，對電路可靠性造成了越來越嚴重的影響。在電路設計流程各階段引入軟錯誤敏感度評估，能有效提高電路可靠性指標、減少設計反復、節約開發成本。

現有電路軟錯誤敏感度分析方法主要面向傳統VHDL/Verilog?HDL電路模型與系統設計，以部分電路節點作為故障注入點，通過仿真命令修改電路節點邏輯值實現故障注入，并監控故障注入對系統運行結果的影響，最終基于大規模統計實驗得到電路軟錯誤敏感度。然而，現有軟錯誤敏感度分析方法存在一下幾點不足：未全面考慮故障注入點的選取，無法模擬絕大多數的軟錯誤現象，從而降低了評估精度；未考慮電路面積因素對軟錯誤發生概率的影響，從而增大了評估結果與實際電路情況間的差異；相較于SystemC語言，傳統VHDL/Verilog?HDL語言對大規模復雜系統設計的建模存在不足。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種面向SystemC電路模型的軟錯誤敏感度分析方法，通過對復雜電路系統的SystemC建模和仿真，對軟錯誤故障的分析建模，對故障注入點的全面考慮，并將故障注入電路仿真模型中，分析和記錄故障對系統運行的影響，并在此基礎上進行大規模重復統計實驗，從而得到電路軟錯誤敏感度。

為達上述及其它目的，本發明提出一種面向SystemC電路模型的軟錯誤敏感度分析方法，包括如下步驟：

步驟一，對測試電路進行SystemC建模；

步驟二，驗證SystemC仿真模型的功能正確性；

步驟三，選取仿真模型故障注入點；

步驟四，在SystemC仿真模型運行過程中，對所選取的故障注入點進行隨機的信號位翻轉，以模擬軟錯誤故障，實現故障注入；

步驟五，結合測試電路SystemC仿真模型、故障注入點的選取以及故障注入實現，構建仿真故障測試平臺；

步驟六，基于仿真故障測試平臺進行統計實驗；

步驟七，將面積因子引入軟錯誤敏感度指標，獲得電路的軟錯誤敏感度。

進一步地，步驟一中，根據標準SystemC語言標準與參考手冊以及測試電路實現細節對測試電路進行SystemC建模。

進一步地，步驟二中，采用自底向上的驗證策略，使用Verilog/SystemC混合仿真的驗證方法，對電路各模塊逐個進行功能驗證。

進一步地，步驟二進一步包括：

使用待驗證SystemC模塊替換原電路設計中對應模塊，以組成混合系統；

以原電路設計作為對照系統，使用腳本語言實現不同測試負載的自動加載與系統運行；

對相應測試模塊的輸出端口數據進行周期記錄；

使用腳本實現混合系統與對照系統運行所產生的數據記錄文件的自動化比較，如果相同則表示SystemC模塊功能正確，否則需要對SystemC模型進行修改。

進一步地，步驟三中，分析SystemC仿真模型實現細節，選擇電路內部模塊輸出端口信號以及模塊內部所有控制、數據信號作為故障注入點。

進一步地，步驟四中，征是，使用仿真命令法實現故障注入，使用C++語言，通過對仿真模型內部隨機信號數據位進行翻轉，實現故障注入。

進一步地，隨機信號位的翻轉包括單比特信號翻轉以及多比特信號中某一隨機位的翻轉。

進一步地，步驟五進一步包括

使用偽隨機數生成函數產生故障注入時間與故障注入位置；

根據故障注入時間控制仿真模型的運行、暫停與重啟；

在仿真模型暫停時，根據步驟四內容以及故障注入位置進行故障注入；

將系統運行結果與未故障注入系統運行結果對比，輸出比較結果與故障信息。

進一步地，步驟六中，使用分層抽樣策略進行統計實驗，以電路模塊個數作為分層數，以10倍模塊故障注入點數作為層內樣子數，針對電路各模塊，基于仿真故障測試平臺進行統計實驗。

進一步地，步驟七中，通過分析軟件綜合得到測試電路內部各模塊的電路面積，從而得到各模塊所占電路總面積的比例因子θ_i；根據大規模統計實現記錄數據，得到引起仿真模型功能錯誤的故障注入數占模塊總故障注入數的比值結合面積比例因子與故障比值，根據軟錯誤敏感度計算公式得到模塊的軟錯誤敏感度。