容错处理器阵列重构算法

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：禁i俅／十砻签字日期：山廖年3月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解丞洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权云洼王些盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向

2、国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：棼i悻／于孝导师签名：彩易勤到签字日期：瑚侈年歹月1日签字日期：刎年；月／日学位论文的主要创新点一．现有的重构算法都是在分析无故障处理单元的基础上进行的重构，而在特定选路方案下一些不能构成逻辑阵列的无故障处理单元也要参与选路。与现有方法不同，本文中提出了一种新的启发式策略，根据故障处理单元的分布，提出的启发式方法能够快速识别和标记那些不可用的无故障单元，从而缩减了问题的规模，加速了重构过程。二．现有文献只是研究解决处理器故障的重构算法，由于开关故障会影响链路的连通性从而使得重构问题变

3、得十分复杂。在实际应用中由于芯片集成度的增大，在处理器阵列的制造以及后期使用过程中，选路开关完全有可能发生故障。为了解决这个问题，本文首先在原模型的基础上提出了解决开关故障的重构模型；并在新模型上设计了两种重构算法首次解决了开关故障的VLSI阵列重构问题。实验结果表明提出的算法很好的解决了开关故障的重构问题，而且集成行列选路算法相对现有算法显著地提高了目标阵列的结果。摘要当今一个主要趋势就是在一个芯片上集成大量的处理器，构成多核系统以实现高性能，而不是像过去那样单纯的依靠提高处理器的频率。这些集成度很高的处理器阵列通过并行和特定指令优化来解决当前日趋复杂的实际应用。集成度的日益增高

4、和实际应用中的复杂环境，使得芯片在制造及后期使用中内部器件不可避免的发生故障。因此迫切需要高效的容错技术来提高芯片的可靠性和延长设备的使用寿命。本文利用降阶重构的方法，在处理器阵列的容错方法方做了两方面的内容：一是提出了新的启发式方法降低了两种流行算法的重构费用；二是首次解决了包含开关故障的处理器阵列重构问题。现有算法都是在无故障处理单元的集合上进行重构的，而在选路约束下那些不能参与选路的无故障单元也参与了选路计算。本研究根据故障处理单元的分布，利用启发式的方法快速识别和标记那些不能参与选路的无故障单元，从而缩减了重构问题的规模，降低了重构的费用。实验结果表明，提出的算法能够降低两

5、种流行重构算法的运行时间，最大可分别降低48％和52％，同时重构后的目标阵列保持不变。由于开关故障影响了链路的连通性，因此开关故障的处理器重构问题更加复杂。为了解决这个问题，本文首先在原有模型的基础上提出了开关故障处理器阵列的新模型；在新模型基础上提出了两种新的重构算法，首次解决了这个问题，第一种算法在原有算法的基础上添加了预处理和行释放操作；而第二种算法采用了新的集成行列选路的方案，实验结果表明该算法相对原有算法显著地提高了目标阵列的结果。关键字：处理器阵列；超大规模集成电路；容错技术；重构算法；多核系统ABSTRACTC11iDswimtensofbillionsof打ansi

6、默ors柚dtImldredsofcoresareexpectedtobethe魉tufeofscaling。Thesechipswillaehieveperformancethrou班parallelismandapplicationspeci丘coptimizedcores．TllistrendwillusesuperiortechnologiestoiIltegratemorecoresonacbjprathermantopushthe露。queneyenVelopeasm也epast．Ast11edensi够increases，theprobabili够ofoccu盯enc

7、eofdefectsintllechipsdu—rngf．abdeationa180i直lereases。I重laddition，postdeploymentdefectseanalsooccufduetoharshenvironmems．Tllishasledto也esignificallceoff孤lttolef蚴ttechIliquestomaintainreliabilityofprocessorarrays曲ordertoincreasemeirproduc