[發明專利]支持局部永久故障恢復的多核處理器芯片可重構系統

有效

• 申請號: 201511005348.0
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105653411B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 季振洲;劉君;吳倩倩;張源悍;王楷
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F11/22
• 分類號: G06F11/22
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種支持局部永久故障恢復的多核處理器芯片可重構系統，其特征在于，所述系統包括故障檢測模塊、故障定位模塊和故障恢復模塊；

故障檢測模塊，用于確定多核處理器中發生局部永久故障的故障核，并對該核進行隔離；

故障定位模塊，采用回讀方法，從故障核的配置文件寄存器中讀取隔離的臨時配置文件，與故障核的全局配置文件進行差異比對，并根據配置文件碼流與故障核的資源映射關系獲取故障的位置、地址和類型信息，實現對故障點的定位；通過對故障點的定位分析，確定重構布線的約束條件和需要重構的最小電路模塊；

故障恢復模塊，用于避開故障點所在位置，采用硬件演化算法生成與需要重構的最小電路模塊功能一致的等效模塊，獲得新的配置碼流，基于局部重配置方法將配置文件的差異碼流重新下載，實現對故障核的重構，恢復其正常功能，完成多核處理器芯片的局部永久故障恢復。

2.根據權利要求1所述的支持局部永久故障恢復的多核處理器芯片可重構系統，其特征在于，所述故障檢測模塊包括校驗器和多核處理器瞬時故障恢復系統；

校驗器，用于根據多核處理器每個核的運算結果，輸出診斷故障發生在哪一個核上，確定故障核；

所述多核處理器以鎖步模式運行程序；

多核處理器瞬時故障恢復系統，用于對故障核進行瞬時故障恢復，當恢復不成功，則對該故障核進行隔離，進行局部永久故障恢復。

3.根據權利要求1所述的支持局部永久故障恢復的多核處理器芯片可重構系統，其特征在于，所述故障定位模塊包括外部微控制器、故障定位器、配置文件存儲器和配置數據總線；

外部微控制器，用于控制回讀操作，從故障核的配置文件寄存器中讀取隔離的臨時配置文件；

故障定位器，用于將故障核的臨時配置文件與全局配置文件進行差異比對，并根據配置文件碼流與故障核的資源映射關系獲取故障的位置、地址和類型信息；通過對故障點的定位分析，確定重構布線的約束條件和需要重構的最小電路模塊；

配置文件存儲器，用于存儲故障核的全局配置文件和局部配置文件；

配置數據總線，用于讀寫配置文件寄存器。

4.根據權利要求3所述的支持局部永久故障恢復的多核處理器芯片可重構系統，其特征在于，所述故障恢復模塊包括故障恢復器、功能單元庫、器件特征庫、技術特征庫和參數庫；

功能單元庫，用于識別資源使用量和各個功能單元的特征；

器件特征庫，用于存儲確定的重構布線的約束條件和需要重構的最小電路模塊；

技術特征庫，用于存儲硬件演化算法中的功能模型；

參數庫，用于存儲硬件演化算法中的參數；

故障恢復器，用于避開故障點所在位置，采用硬件演化算法生成與需要重構的最小電路模塊功能一致的等效模塊，獲得新的配置碼流，基于局部重配置方法將配置文件的差異碼流重新下載，注入故障核的配置文件寄存器中，實現對故障核的重構，恢復其正常功能，完成多核處理器芯片的局部永久故障恢復。

5.一種支持局部永久故障恢復的多核處理器芯片可重構方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1：四個處理器核以鎖步模式運行程序，當校驗器發現比對結果不匹配時，認為檢測到故障發生，通過校驗器輸出診斷故障發生在哪一個核上，確定故障核；

步驟2：首先對故障核進行瞬時故障恢復；若恢復不成功，轉步驟3；

步驟3：將故障核進行隔離，其余三個核工作在TMR模式下，可保障在故障修復期內處理器仍具有較高的可靠性；

步驟4：采用回讀方法，從故障核的配置文件寄存器中讀取隔離的臨時配置文件，與故障核的全局配置文件進行差異比對，并根據配置文件碼流與故障核的資源映射關系獲取故障的位置、地址和類型信息，實現對故障點的定位；

步驟5：根據故障點的定位分析，確定重構布線的約束條件和需要重構的最小電路模塊，將其存儲到器件特征庫中；

步驟6：采用硬件演化算法生成與需要重構的最小電路模塊功能一致的等效模塊，從而生成新的配置碼流；

步驟7：獲得新的配置碼流，基于局部重配置方法將配置文件的差異碼流重新下載，注入故障核的配置文件寄存器中，實現對故障核的重構，恢復其正常功能。

6.根據權利要求5所述的支持局部永久故障恢復的多核處理器芯片可重構方法，其特征在于：所述步驟6中，硬件演化算法包括如下步驟：

步驟一：確定布局評價方法；

步驟二：確定硬件演化算法中的各個參數：編碼串長度、群體規模、交叉概率、變異概率和自適應度函數；并將各個參數存入參數庫；

步驟三：確定功能模型，將其存入技術特征庫；

步驟四：在重構布線的約束條件下，對需要重構的最小電路模塊進行布局，產生初始布局種群；

步驟五：計算初始布局種群的適應度，若滿足退出條件，則算法結束，否則，轉步驟六；

步驟六：通過適應度選擇種群中適應度高的個體；

步驟七：使用賭輪盤法選取適應度較高的個體以相應概率進行交叉和變異操作，轉步驟五。