[发明专利]一种基于贝叶斯概率模型的组合逻辑电路选择性加固方法

说明书

本发明公开了一种基于贝叶斯概率模型的组合逻辑电路选择性加固算法，首先读取输入的电路网表文件并生成电路传播网络，计算出整个电路网络中边的SP值；其次采用深度优先搜索算法对每一个节点都搜索出其通往电路输出的所有路径；然后利用贝叶斯概率模型以及逻辑屏蔽法则计算出这些路径中错误传播到输出的概率，并乘以距离因子，即为节点敏感度；最后利用生成的节点敏感度排序表以及用户指定的加固比例进行选择性加固，并输出加固后的电路网表。本发明的选择性加固算法经过实际仿真测试，在不同加固开销下都有不同程度的可靠性提升。

技术领域

本发明涉及一种基于贝叶斯概率模型的组合逻辑电路选择性加固方法，属于数据结构与算法领域。

背景技术

在宇宙空间中存在着许多高能粒子，而当这些高能粒子击中数字芯片时会导致芯片中逻辑门的状态发生改变，这种现象称为单粒子效应。在高端应用领域如卫星中，由于单粒子效应导致的芯片功能出错可能会导致灾难性后果，因此对逻辑电路进行加固可以提高芯片抗单粒子效应的性能，从而提高系统的可靠性。一种常用的加固方案是TMR(三模冗余)，即将原先的一个门改成三个相同的门，再结合投票器即可实现对节点错误的逻辑屏蔽。但是在对逻辑电路进行加固时，由于加固电路门数越多，电路面积就越大，功耗也越大，所以就需要用最小的加固比例得到最优的可靠性提升，也就是应用选择性加固方法，只选择最敏感的节点进行加固。

在已有的基于逻辑屏蔽的选择性加固算法中，每条路径的错误传播都单独分析，路径之间是相互独立的。但是在实际的大型数字电路中，很有可能会出现多条路径交叉在一起的情况，也就是路径间的相互影响，所以在本发明中我们采用贝叶斯概率模型去分析路径间的相互影响，可以有效解决已有算法的不足。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于贝叶斯概率模型的组合逻辑电路选择性加固方法。

本发明采用如下技术方案：一种基于贝叶斯概率模型的组合逻辑电路选择性加固算法，包括如下步骤：

(1)、读取输入电路网表文件并生成电路传播网络，计算出整个电路网络中边的SP值；

(1.1)、根据读入的电路网表，将电路的每一个逻辑门都看作是图的节点，电路的连线看作是图的边，将一个逻辑电路转化为一个电路传播网络，同时也是一个有向图，然后利用计算机图论相关算法去分析电路；

(1.2)、在计算电路中信号的SP值时，当信号为1的概率，假设整个电路最开始的输入信号SP值为0.5，然后根据电路传播网络计算出后面其他边的信号SP值。

(2)、采用深度优先搜索算法对每一个节点都搜索出其通往电路输出的所有路径；

(2.1)、首先选中电路中的某一个节点进行模拟打击；

(2.2)、利用深度优先搜索算法搜索出这个错误的所有传播路径，保留传播到输出的路径，这些路径即为需要进行分析的错误传播路径。

(3)、利用贝叶斯概率模型以及逻辑屏蔽法则计算出步骤(2)路径中错误传播到输出的概率，并乘以距离因子，即为节点敏感度；

(3.1)、首先选择一个电路门节点，将其输出信号的SP值取反，即SP＝1-SP，来模拟出错；

(3.2)、然后将整个电路的SP值都重新计算，根据路径的逻辑屏蔽法则计算出这个错误传播到电路输出的概率，由于同一个门节点到输出可能有多条路径，在计算出的多个概率值中按照用户需求选择最大值、平均值或者最小值；