[發明專利]基于周期粒度的雙冗余流水線級間寄存器備份裝置及方法

在審

• 申請號: 201710544256.2
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107168826A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 朱曉燕;張偉功;申嬌;王晶;尚媛園
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14;G06F9/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于周期粒度的雙冗余流水線級間寄存器備份裝置，其特征在于：所述基于周期粒度的雙冗余流水線級間寄存器備份裝置包括功能邏輯A、功能邏輯B、級間寄存器A、級間寄存器B、比較邏輯、備份寄存器、多路選擇A和多路選擇B；所述功能邏輯A是流水級的功能邏輯執行主體，根據級間寄存器A中的信息執行流水級功能后，給出下一流水級需要寄存到級間寄存器的信息；所述功能邏輯B是流水級的功能邏輯執行主體，根據級間寄存器B中的信息執行流水級功能后，給出下一流水級需要寄存到級間寄存器的信息；所述級間寄存器A用于寄存前一個流水級功能邏輯給出的信息，并將寄存后的信息送入下一流水級的功能邏輯；所述級間寄存器B用于寄存前一個流水級功能邏輯給出的信息，并將寄存后的信息送入下一流水級的功能邏輯；所述比較邏輯設置在流水線A和流水線B之間，比較級間寄存器A和級間寄存器B的信息，用于檢測流水線單元的單粒子故障；所述備份寄存器用于定期寄存流水線級間寄存器的信息，在比較邏輯檢測出錯誤后，將備份寄存器的值恢復到兩條流水線級間寄存器；所述多路選擇A根據比較邏輯給出的錯誤信息，在功能邏輯A給出的值和備份寄存器的內容之間選出級間寄存器A寄存的信息；所述多路選擇B根據比較邏輯給出的錯誤信息，在功能邏輯B給出的值和備份寄存器的內容之間選出級間寄存器B寄存的信息。

2.一種基于周期粒度的雙冗余流水線級間寄存器備份方法，其特征在于：該級間寄存器備份方法用于基于周期粒度的雙冗余流水線級間寄存器備份裝置；所述基于周期粒度的雙冗余流水線級間寄存器備份裝置包括功能邏輯A、功能邏輯B、級間寄存器A、級間寄存器B、比較邏輯、備份寄存器、多路選擇A和多路選擇B；所述級間寄存器備份方法采用如下步驟和方法對單粒子導致的SET、SEU、MBU故障進行容錯:

(1)指令執行時，流水線單元向指令緩存器輸出指令地址及控制信息，從指令緩存中取出指令，分發給兩條流水線并行執行；每個周期內，兩條流水線五個流水級的功能邏輯根據上一流水級級間寄存器的信息進行操作，給出下一流水級功能邏輯需要的信息；此時，級間寄存器的選通信號無效，轉到步驟(2)；

(2)在下一個周期上升沿到來時，將功能邏輯A給出的信息更新到級間寄存器A中，將功能邏輯B給出的信息更新到級間寄存器B中，當前周期的級間寄存器A的信息更新到備份寄存器中；轉到步驟(3)；

(3)在功能邏輯A和功能邏輯B根據級間寄存器A和級間寄存器B進行邏輯運算的同時，比較邏輯對比級間寄存器A和級間寄存器B的信息；如果比較結果均相同，則流水線正常運行，轉到步驟(1)；如果比較結果出現不同，則說明流水線單元中的某一條流水線受到單粒子轟擊，標識流水線故障信號有效，轉到步驟(4)；

(4)流水線故障信號有效，表明當前周期流水線單元出現故障；禁止流水線單元對數據緩存和寄存器堆的更新使能信號，同時，使能級間寄存器的選通信號，轉到步驟(5)；

(5)在下一個周期上升沿到來時，將備份寄存器的內容恢復到級間寄存器A和級間寄存器B中；功能邏輯A和功能邏輯B根據正確的級間寄存器A和級間寄存器B的內容重新執行，插入2個等待周期對流水線單元的單粒子故障容錯，轉到步驟(1)。