[发明专利]一种N-1级故障过滤表决器

说明书

本发明涉及一种发明提供的N‑1级故障过滤表决器，所述N为表决器输入端的个数，表决器包含N‑1级,各个被表决电路的输出端一一和表决器的输入端相连；该表决器共有N个输入端，并且这些输入端当中有2个为原输入端，记作IN1和INn，有N‑2个为新输入端，记作IN3，IN4，…，和INn‑1，n的取值范围为大于1的自然数。该表决器及其同构表决器都存在异构表决器，并且这些表决器都具有多级故障过滤功能，它们连同被表决的电路模块一起能够分别容忍任意N‑1或N‑2个节点同时发生的翻转。不仅实现了容忍任意N‑1或N‑2个节点的翻转，而且传输延迟和面积开销更低。当输入端连接具有单节点翻转自恢复功能的电路模块时，这些表决器能够容忍任意N个节点发生的同时翻转。

技术领域

本发明涉及抗多节点翻转的多级故障过滤集成电路设计技术领域，尤其是一种N-1级故障过滤表决器。

背景技术

随着半导体技术的快速发展，现代电路的集成度越来越高，并且IC芯片的制作工艺已经达到了深纳米级水平。但是由于电路特征尺寸越来越小，集成电路更容易受到外部辐射粒子的影响，比如中子、α粒子、质子、重离子、电子和介子等，当这些粒子撞击集成电路的敏感节点时，它们将促进额外的电荷产生，导致错误的瞬态脉冲或翻转，称为软错误。在纳米工艺下，特别是在强辐射环境中，软错误严重的影响了电路的可靠性。

表决器是用来与被表决的电路连接在一起，从而进行表决来输出表决结果。基于传统表决器的N模冗余不仅传输延迟和面积开销大，而且无法容忍任意N-1个节点的翻转。因此在这种情况下，基于传统表决器的N模冗余是无法满足电路的高可靠性需求的。

目前基于传统表决器的N模冗余设计方面主要存在以下问题：一是只能够以多胜少地进行表决，与被表决的电路模块一起不能完全容忍更多节点同时发生的翻转，即当不满足以多胜少的条件时，该表决器将输出错误的表决值；二是传输延迟和面积开销都较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够分别容忍任意N-1或N-2个节点的同时翻转、具有低开销特性的N-1级故障过滤表决器。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种N-1级故障过滤表决器，其特征在于：所述N为表决器输入端的个数，表决器包含N-1级,各个被表决电路的输出端一一和表决器的输入端相连；

第N-1级：包含1个C单元，该C单元的输出端即为表决器的输出端，该C单元的输入端分别连接至上一级两个C单元的输出端，若上一级C单元不存在，则该C单元的输入端均为表决器的输入端；

第N-2级：包含2个C单元，先取出任意一个C单元，并将其一个原输入端与另一个C单元的一个原输入端进行连接，且连接点作为一个新输入端，最后将此新输入端和未被连接过的两个原输入端分别连接至上一级三个C单元的输出端，若上一级C单元不存在，则本级的该一个新输入端和未被连接过的两个原输入端均为表决器的输入端；

第N-3级：包含3个C单元，先取出任意一个C单元，并将其两个原输入端分别与另两个C单元的一个原输入端进行连接，且连接点分别作为两个新输入端，最后将这两个新输入端和未被连接过的两个原输入端分别连接至上一级的四个C单元的输出端，上一级C单元若不存在，则本级的该两个新输入端和未被连接过的两个原输入端均为表决器的输入端；

第N-4级：重复以上步骤，递归进行构造，因此，该表决器共有N个输入端，并且这些输入端当中有2个为原输入端，记作IN1和INn，有N-2个为新输入端，记作IN3，IN4，…，和INn-1，n的取值范围为大于1的自然数。

还包括一个高速数据输入端IN和一个传输门TG，高速数据输入端IN连接至传输门TG的输入端，传输门TG的输出端连接至表决器的输出端Out；将最末级C单元修改为基于钟控的二输入C单元，且该C单元中的时钟信号与传输门TG的时钟信号相反。