[发明专利]一种基于移位寄存器的双备份自修复配置存储器及其自修复方法

说明书

本发明公开了一种基于移位寄存器的双备份自修复配置存储器及其自修复方法，该配置存储器电路设计应用于分布式细胞阵列结构数字电路。配置存储器电路主要包括两个移位寄存器组(SR0、SR1)和细胞寄存器(CR)及相应的控制开关构成，由细胞内的控制模块发出信号控制。SR0和SR1分别备份左侧细胞和当前细胞的配置数据，CR中存储着当前细胞工作的配置数据。配置存储器通过并行移位的方式传递配置数据，采用奇偶校验检测配置数据故障，使用动态重配置的方式修复故障。

技术领域

本发明涉及一种应用于分布式细胞阵列结构数字电路的双备份自修复配置存储器及其自修复方法，属于仿生自修复可重构硬件设计技术领域。

背景技术

随着电子技术的不断发展，数字电路芯片应用越来越广泛。恶劣环境下工作的芯片对可靠性要求越来越高，尤其是工作在航空航天领域的电子系统，由于人工维修困难，系统故障成本高昂，所以对可靠性的要求更高。分布式细胞阵列结构数字电路，简称细胞阵列电路，是一种分布式自修复能力的可重构数字电路，由多个基本单元组成的二维细胞阵列电路。这种基本单元叫做细胞，一般细胞中包含的模块有：控制模块，配置存储器，功能模块和连接块。

配置存储器是电子细胞单元中存储配置数据(类似生物体的基因)的电路模块，控制细胞间互连和细胞功能，配置数据可靠是电路正常工作的前提。目前，保证配置数据可靠的方法是冗余存储，将细胞配置数据大量备份，用数据冗余掩盖寄存器硬件故障，但由于可重构硬件中配置信息所需硬件消耗本来就大，因此，配置存储器硬件消耗占细胞阵列电路硬件消耗的比例很高，配置存储器电路简化和自修复设计是细胞阵列电路研究需要迫切解决的问题。目前研究的主要方向成果是配置数据简化，缺乏配置存储器自身故障的修复方法，往往认为配置存储器中备份有所替代细胞的配置数据就可靠，但若备份该配置数据的寄存器故障，则配置数据出错，将导致细胞阵列无法修复。

细胞阵列电路中电子细胞内配置存储器的结构主要有全配置数据备份存储、部分配置数据备份存储和相关配置数据备份存储三种。三种结构中，部分配置数据备份存储结构是研究的主流方向，但都没有解决如何修复备份当前工作配置数据的寄存器故障的问题。

配置存储器作为细胞阵列电路中关键模块，其可靠性设计非常迫切。

发明内容

发明目的：在简化配置存储器中备份的配置数据数目的同时，注重实现配置存储器本身硬件的自修复，提高配置存储器的可靠性。

为实现上述目的，本发明通过以下的技术方案来实现：

一种基于移位寄存器的双备份自修复配置存储器，应用于细胞阵列电路中，该细胞阵列电路中的每个细胞结构相同，包括：控制模块、配置存储器、功能模块和连接块，同行相邻细胞的配置存储器相连构成链状结构，左侧细胞配置存储器的输出与右侧细胞配置存储器的输入相连接，每一行细胞末尾细胞与相邻上一行细胞首细胞相连，整个细胞阵列组成一个完整的移位链条，所述配置存储器包括移位寄存器组和细胞寄存器CR，所述移位寄存器组在选择信号的控制下备份左侧细胞配置数据和当前细胞配置数据，所述细胞寄存器CR用于保存当前细胞配置数据；采用移位寄存器的方式传递细胞配置数据。进一步的，所述移位寄存器组包括移位寄存器SR0和移位寄存器SR1，所述移位寄存器SR0的串行输入和移位寄存器SR1的串行输入分别由选择信号M1和选择信号M2来控制，当M1＝1时，移位寄存器SR0写入左侧细胞配置数据，为左侧备份寄存器；当M1＝0时，移位寄存器SR0首尾相接，自身配置数据循环移位，为当前细胞备份寄存器，此时配置存储器的串行输出由此移位寄存器SR0输出；当M2＝1时，移位寄存器SR1写入左侧细胞配置数据，为左侧备份寄存器；当M2＝0时，移位寄存器SR1首尾相接，自身配置数据循环移位，为当前细胞备份寄存器，此时配置存储器的串行输出由此移位寄存器SR1输出；移位寄存器SR0和移位寄存器SR1的并行输出数据由经过选择信号M1控制的选择开关后连接细胞寄存器CR的输入，该细胞寄存器CR由控制信号LOAD控制加载；

所述细胞寄存器CR的并行输出连接功能模块和连接块。