[发明专利]处理器指令Cache单粒子翻转软错误的防护方法

说明书

本发明提供了一种处理器指令Cache单粒子翻转软错误的防护方法，该方法，包括：确定处理器指令Cache单粒子翻转所引起的故障异常类型；根据故障异常类型，绑定单粒子翻转软错误恢复函数；根据故障异常类型，启动相应的单粒子翻转软错误恢复函数；通过单粒子翻转软错误恢复函数，保存处理器的异常返回地址寄存器中的返回地址，并对处理器指令Cache进行无效化操作；通过返回地址确定单粒子翻转发生的地址；从主存储器中重新获取单粒子翻转发生的地址对应的数据，执行单粒子翻转的数据修复。从而解决了处理器在星载计算机中应用中，单粒子翻转引起的程序软错误问题，具有结构简单、成本低、执行效率高、适用性广泛的优点。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，具体地，涉及一种处理器指令Cache单粒子翻转软错误的防护方法。

背景技术

随着航天器向长寿命高可靠方向发展，银河宇宙线、太阳宇宙线以及地球辐射带中的高能带电粒子，特别是其中的重离子等造成的单粒子翻转，成为航天器在轨可靠运行必须关注的一个关键因素。单粒子翻转是针对逻辑器件和逻辑电路的带电粒子辐射效应。单个空间高能带电粒子轰击到大规模、超大规模集成电路中微电子器件的芯片时，会引起逻辑器件或电路的瞬时逻辑错误或硬错误，比如存储器单元存储的数据发生翻转(“1”翻到“0”或“0”翻到“1”)而造成数据处理错误、电路逻辑功能混乱等。

PowerPC(PPC)750是PPC体系架构下的一款高性能处理器，具备了诸如多指令并发和乱序执行等高速特性，处理能力可达到100～300MIPS，在欧美宇航领域有着广泛的应用。其宇航加固型是由英国BAE systems公司生产的RAD750，曾应用于NASA的火星轨道探测器、费米射电望远镜、太阳能动力学天文台等宇航项目，截止2010年底，已经有超过150个空间飞行器使用了RAD750。鉴于PPC750的高性能和丰富的应用经验，PPC750已逐步成为我国下一代高性能宇航计算机的主要发展方向之一。

然而，目前国内尚没有对应RAD750的加固型PPC750处理器，并且对于这种高速处理器的抗辐射加固研究也刚刚处于起步阶段。作为高性能处理器的主要单粒子敏感部件，指令Cache中的单粒子翻转会引起程序流中的软错误，给处理器在星载计算机产品中的应用带来问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种处理器指令Cache单粒子翻转软错误的防护方法。

第一方面，本发明实施例提供一种处理器指令Cache单粒子翻转软错误的防护方法，包括：

确定处理器指令Cache单粒子翻转所引起的故障异常类型；

根据所述故障异常类型，绑定单粒子翻转软错误恢复函数；

当单粒子翻转软错误引起故障时，根据故障异常类型，启动相应的单粒子翻转软错误恢复函数；

通过所述单粒子翻转软错误恢复函数，保存处理器的异常返回地址寄存器中的返回地址，并对处理器指令Cache进行无效化操作；

通过所述返回地址确定单粒子翻转发生的地址；

从主存储器中重新获取所述单粒子翻转发生的地址对应的数据，执行单粒子翻转的数据修复。

可选地，确定处理器指令Cache单粒子翻转所引起的故障异常类型，包括：

从处理器自身异常类型数据库中，查找处理器指令Cache单粒子翻转所引起的故障异常类型。

可选地，根据所述故障异常类型，绑定单粒子翻转软错误恢复函数之后，还包括：

将单粒子翻转软错误恢复函数所在地址区域设置为缓存抑制模式，并配置处理器MMU中的异常分区映射类型为缓存抑制。

可选地，通过所述单粒子翻转软错误恢复函数保存处理器的异常返回地址寄存器中的返回地址，包括：