基于fpga动态重构故障容错技术论文

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1、摘要可重构计算技术兼具通用处理器(General．PurposeProcessor，OVP)和专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuits，ASIC)的特点，既可以提供硬件高速的特性，又具有软件可以重新配置的特性。而动态部分可重构技术是可重构计算技术的最新进展之一。该技术的要点就是在系统正常工作的情况下，修改部分模块的功能，而系统其它模块能够照常运行，这样既节约硬件资源，又增强了系统灵活性。可重构SoC既可以在处理器上进行编程又可以改变FPGA内部的硬件结构，这使得SoC系统既具有处理器善于控制

2、和运算的特点，又具FPGA灵活的重构特点；由于处理器和FPGA硬件是在同一块硅片上，使得它们之间的通信宽带大大提高，这种平台很适合于容错算法的实现。本文基于863计划项目；动态重构计算机的可信实现关键技术，重点研究应用于恶劣环境中FPGA自我容错的体系结构，提出了一套完整的SoC系统的容错设计方案，并研究其实现技术，设计实现了实现该技术的硬件平台和软件算法，并验证成功。论文取得了如下的创新性研究成果：1、设计了实现动态重构技术的硬件平台，包括高性能的FPGA(内含入式处理器PowerPC)、PROM、SRAM、FLASH、串口通信等硬件模

3、块。2、说明了动态重构技术的设计规范和设计流程，实现动态重构技术。3、提出了一种基于动态重构实现容错的方法，不需要外部处理器干预，由嵌入式处理器负责管理整个过程。4、设计并实现了嵌入式处理器运行时需要的软件，主要有两个功能，首先是从CF卡中读入重构所需的配置文件，并将配置文件写进FPGA内部的配置存储器中，改变FPGA内部的功能。其次，是实现容错技术的算法。关键词：可重构SoC、动态重构SoC、可编程片上系统(SystemonProgrammablechip)、自重构、FPGA容错算法、自容错、PowcrPC嵌入式处器AbstractRe

4、configurablecomputingtechnologycombinestheadvantagesofGPP(General—PurposeProcessor)andASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuits)，providingthehardwareefficiencyandsoftwareprogrammabilityinoneplatform．Itisoneofthehottopicsofcurrentcomputerresearch．Asthemostrecentdevelopmen

5、tofreconfigurablecomputingtechnology,dynamicpartialreeontigurationCanreconfigureapartofthereconfigurablelogicdevicewhileotherpartsofthesystemcontinuetooperate,enablingtheparallelexecutionofrunningtasksandreconfigurations．ItCanefficientlyutilizethereconfigurableresourceand

6、improveflexibilityofthereconfigurablecomputingsystem．ReconfigurableSoCcombinedthehardwarehiglaperformanceandsoftwareflexibility,whichcanbecompatiblewimmultipleprotocolsandsimultaneouslygiveBserenoughspaceforindividuationandupdating．ThisdynamicpartialreconfigurableSoCisave

7、ryidealplatformforfaulttolerantalgorithm．BasedonthedynamicpartialreconfigurableSoCtechnology,aselffault—tolerantarchitectureofFPGAisdeeplystudiedinthispaper．AcompleteSOCfault-tolerantsolutionhasbeendesignedandimplemented．Thehardwareplatformandsoftwarealgorithmaredesignedf

8、orvalidatingthesolutionsuccessfully．Themainachievementsofthispaperare：Acompletedynamicpartialrec