بهبود تحمل پذيري خطا در پردازنده

امروزه پيشرفت فنّاوري و نياز روزافزون به تراشه‌هاي با بازده بالا باعث شده است كه صنايع توليد تراشه به افزايش چگالي ترانزيستور و كاهش ولتاژ كاري مدارها روي آورند. از سوي ديگر افزايش چگالي مدارهاي درون تراشه و كاهش ولتاژ كاري، باعث افزايش حساسيت مدار نسبت به خطاي گذرا يا خطاي نرم مي‌شود. همچنين نياز به استفاده از پردازنده‌ها در صنايع خاص مانند صنايع فضايي موجب مي‌شود طراحي مدارهاي مقاوم در برابر خطاي نرم به يك چالش طراحي تبديل شود. واحد محاسبه و منطق از حساس‎ترين واحد‎هاي سازنده يك پردازنده است كه اكثر دستورات يك پردازنده توسط اين بخش انجام مي‎شود. واحد محاسبه و منطق پردازنده تاثير‎پذيري بالايي نسبت به خطاي گذرا دارد. و خطاي اين واحد مي‎تواند بر عملكرد صحيح واحد‎هاي ديگر پردازنده تاثير بگذارد. لذا جهت كاهش اثرات خطا در پردازنده لازم است تدابيري جهت جلوگيري از انتشار خطاي واحد محاسبه و منطق به ديگر واحدهاي پردازنده اخذ شود. روش افزونگي زماني يكي از مناسب‌ترين روش‌هاي مقابله با خطاي گذرا است كه مي‌تواند با تكرار محاسبات و با كمترين سخت افزار لازم اثر خطاي گذرا را حذف كند. در اغلب روش‌هاي افزونگي زماني لازم است ابتدا خطا آشكار شود، بنابراين وجود مدارهاي آزمون در كنار روش‌هاي افزونگي زماني ضروري است. از بزرگ‌ترين ايرادهاي مدارهاي آزمون سربار سخت‌افزاري بالاي اين مدارها است كه باعث مي‌شود طراحان در طراحي مدارهاي كوچك مجبور به استفاده از روش‌هاي غيرمعمول شوند. در اين پايان‌نامه جهت آشكار‎سازي خطا چهار روش مختلف آشكار‎سازي خطا مورد بررسي قرار گرفته است و با روش پيشين كه مبتني بر كد برگر ديجيتال طراحي شده بود مقايسه شد. در روش پيشنهادي براي كاهش هزينه مدار آزمون برگر از مدارهاي حالت جريان استفاده شده است. اين مدار نسبت به مدار برگر ديجيتال سرعت بالاتر و پيچيدگي سخت‌افزاري كمتري دارد. و بدليل سادگي مدار ميتواند جايگزين خوبي براي مدارهاي مبتني بركد برگر بشمار آيد. سطح سخت افزاري مورد نياز در مدار پيشنهادي بطور متوسط 22 درصد روش پياده‎سازي ديجيتال كد برگر است و بطور متوسط هزينه مدار برگر حالت جريان (حاصل‎ضرب توان مصرفي در تاخير و سطح مصرفي)، 16 درصد روش‎ پياده‎سازي برگر ديجيتال معادل است.

190421

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر رضا اميدي

الكترونيك - سيستم‎هاي الكترونيك ديجيتال

دكتر كريم محمدي