基于BIST的3D SRAM中TSV开路测试算法研究与实现

基于3D-IC技术实现的3D SRAM,其电路中使用了大量的TSV。目前TSV制造工艺尚未成熟,使得TSV容易出现开路或短路故障,从而给3D SRAM的测试带来新的挑战。现有的2D BIST测试方式能够探测到3D SRAM中存在的故障,但并不能判定是TSV故障还是存储器本身故障；TSV专用测试电路虽然能够探测出TSV的故障,但需要特定的测试电路来实现,这就增加了额外的面积开销,同时加大了电路设计复杂度。基于此,本文提出了一种使用测试算法来探测TSV开路故障的方法,在不使用TSV专用测试电路且不增加额外面积开销的情况下通过BIST电路解决3D SRAM中TSV的开路故障检测问题。结果显示该TSV测试算法功能正确,能够准确探测到TSV的开路故障,并快速定位TSV的开路位置。     

基于改进March SS算法的存储器测试技术研究

摘要：针对存储器的特点,介绍了存储器简化的功能故障模型．基于一种既可以测试静态简化故障又可以测试动态简化故障的MarchSS算法,提出了一种改进的存储器测试算法MarchSSI算法．该算法不仅能测出MarchSS算法测试的所有功能故障,而且能够覆盖MarchSS算法遗漏的故障,使算法故障覆盖率有了一定的提高．通过仿真,验证了算法的可行性．     

65 nm工艺双层三维静态存储器的软错误分析与评估

新兴的三维静态存储器将代替二维静态存储器被广泛用于高性能微处理器中,但它依然会受到软错误的危害。为了能够快速、自动分析多层管芯堆叠结构的三维静态存储器软错误特性,搭建了三维静态存储器软错误分析平台。利用该平台对以字线划分设计的三维静态存储器和同等规模的二维静态存储器分别进行软错误分析,并对分析结果进行对比。研究结果表明二维和三维静态存储器的翻转截面几乎相同,但三维静态存储器单个字中发生的软错误要比二维静态存储器更严重,导致难以使用纠检错技术对其进行加固。静态模式下二维和三维静态存储器敏感节点均分布于存储阵列中,表明静态模式下逻辑电路不会引发软错误。     

X射线脉冲星Si-PIN探测器阵列研究北大核心

X射线脉冲星导航是一种全自主的导航方式,在深空导航领域有着重要的应用前景。针对短时高精度导航的需求,分析了影响导航精度的主要因素,论证了通过增大探测器面积实现较高导航精度前提下缩短探测时间的可行性。在此基础上,提出了采用硅-PIN探测器阵列的探测方式,并设计了硅-PIN探测器阵列前端模块及相应的后端处理电路。最后,通过试验验证了硅-PIN探测器阵列的探测方案在扩大探测面积的同时,仍可以保留硅-PIN探测器的优良性能,能够有效缩短探测时间,将来有望应用于X射线脉冲星导航系统。     

X射线脉冲星Si-PIN探测器阵列研究

X射线脉冲星导航是一种全自主的导航方式,在深空导航领域有着重要的应用前景。针对短时高精度导航的需求,分析了影响导航精度的主要因素,论证了通过增大探测器面积实现较高导航精度前提下缩短探测时间的可行性。在此基础上,提出了采用硅-PIN探测器阵列的探测方式,并设计了硅-PIN探测器阵列前端模块及相应的后端处理电路。最后,通过试验验证了硅-PIN探测器阵列的探测方案在扩大探测面积的同时,仍可以保留硅-PIN探测器的优良性能,能够有效缩短探测时间,将来有望应用于X射线脉冲星导航系统。     

星载大容量固态存储控制器的级联编码设计

航天器大容量数据存储设备主要采用基于NAND Flash的固态存储器,但由于空间环境中单粒子翻转效应的影响,以及存储器芯片在操作过程中因为阈值电压偏移导致的位比特错误等原因,存储设备的可靠性降低。为提高数据存储设备的数据容错性,依据NAND Flash芯片物理结构和数据存储结构,具有针对性地提出RS(256,252)码+LDPC(8192,7154)码级联的纠检错并行编码设计,并优化编码算法的电路实现方法。建模仿真和地面测试系统测试结果表明:该设计具有低硬件开销、低功耗和高可靠性的优点。存储系统的数据总容量达512 Gb,有效数据吞吐率为700 Mb/s,能够满足航天器固态存储控制器对大容量数据控制和高数据吞吐量的设计需求。     

装甲车辆电源系统整流装置故障诊断方法

针对装甲车辆电源系统整流装置内部二极管的开路和短路故障,提出一种基于快速傅立叶变换(FFT)和Elman神经网络的诊断方法。在主电路结构基础上,通过增加外围测试电路的硬件设计方案,获取两路测试信号;对测试信号进行FFT运算,提取基波频率1次～6次谐波分量所占直流分量百分比为故障特征量,借助Elman神经网络的模式识别功能,实现整流装置故障诊断及模式分类。结合装甲车辆电源系统数学模型,基于仿真结果,构建了整流诊断装置诊断模型,开发了整流装置故障诊断系统,应用结果验证了该方法的有效性。     

电子装备随机存储器通用测试算法

随机存储器在电子装备中广泛使用,对其进行有效测试是电子装备自测试与生产功能测试的主要内容。以走一测试算法为基础,设计了数据线、地址线与存储单元测试方法,可以有效检测各种类型的RAM焊接质量与器件质量,对于提高故障定位精度和减少产品的测试时间起重要作用,特别是在电子装备的自测试、生产测试和维护测试中具有很好的应用前景。     

面向RISC-V内核的标记指令复算与纠错机制的设计

由宇宙辐射等环境因素引起的硬件瞬时故障会极大降低计算机系统的可靠性。为了减小硬件瞬时故障对系统可靠性的影响,保证程序的正确运行,基于RISC-V开源内核“蜂鸟e203”提出一种标记指令复算与纠错机制。该机制为指令码额外增加了复算标记,以较小的硬件开销实现对指定指令的复算操作。此外,该机制可以在第一次复算结果与初始运算结果不等时自动进行二次复算,并由三次运算结果的多数表决结果来纠正大部分硬件瞬时故障所引起的数据流异常。实验表明,通过与中断处理程序相结合,在随机注入瞬时故障的情况下,程序的正确执行概率平均增加了86.67%。     

基于免疫粒子群文化算法的数字电路故障诊断

为改善粒子群算法摆脱局部极值点的能力,提升种群进化的多样性,将免疫算法中免疫机制引入到粒子群算法中形成免疫粒子群算法;为有效提高故障覆盖率和缩短测试生成时间,将免疫粒子群算法引入文化算法框架中形成免疫粒子群的文化算法。将其应用于数字电路故障模型仿真实验并与其他测试生成算法进行对比,结果表明该算法能够有效提高故障覆盖率,缩短测试生成时间,在大规模电路测试生成与故障诊断中更具优势。     

一种应用定制指令集可重构结构及FFT算法映射优化

现代无线通信应用对FFT计算吞吐率与灵活性需求越来越高,针对传统方案实现FFT计算时难以兼顾性能与灵活性的问题,提出一种应用定制指令集可重构结构ASRA,实现了FFT算法在该结构上的映射优化。ASRA在静态多发射处理器内紧耦合应用定制的混合粒度可重构硬件作为扩展功能单元簇,通过运行时重构动态切换扩展指令集。ASRA采用多体便笺存储器、多端口便笺管理单元及可重构互连构成片上缓存系统,结合多体并行访问、循环级乒乓交替、读/写流水化等技术有效提高了访存带宽;静态多发射和运行时语境管理机制支持核心循环的硬件自动流水执行和软流水执行,开发了指令级、数据级和循环级等多层次并行性。实验结果表明,ASRA大幅提升了FFT计算吞吐率,且支持的FFT计算参数更加灵活,而增加的面积开销相对较小。     

潜艇指控系统输入输出通道故障诊断与分析

某潜艇指控系统采用微诊断原理,实现对指控系统各组成部件的测试与诊断,系统故障检测采用预防性检测和在线检测两种方式.当输入输出通道发生故障时,检测时存在多故障代码及代码重叠等不易定位故障.根据通道检测流程,利用在检测时所生成的故障代码,结合在随机存储器生成的数据块的信息,能够较好地为通道部件中存在的故障进行定位.     

一种基于Wallace树的分散式DCT/IDCT体系结构

提出了一种新的基于Wallace树的分散式DCT/IDCT体系结构。它不依赖于ROM和乘法器,用面积开销低的加法器、移位器和4-2压缩器,实现了乘法密集的DCT/IDCT算法。该体系结构在SMIC 0.18μm工艺上进行了设计和综合,可以达到100Mpixels/s的吞吐率,只消耗了36 141个晶体管和1024bits转换存储器,时序—面积性能较已有的体系结构有了显著的改善。     

E级超级计算机故障预测的数据采集方法

面向未来E级超级计算机,提出用于故障预测的数据采集框架,能够全面采集与计算结点故障相关的状态数据。采用自适应多层分组数据汇集方法,有效解决随着系统规模增长数据汇集过程开销过大的问题。在TH-1A超级计算机上的实现和测试表明,该数据采集框架具有开销小、扩展性好的优点,能够满足未来大规模系统故障预测数据采集的需求。     

基于小字典训练的语音增强算法

文章提出一种基于小字典训练和过完备稀疏表示的语音增强算法。该算法通过构造过完备的小字典并使用带噪语音的幅度谱对其进行训练来实现。训练过程中通过不断地使用K-SVD算法更新字典矩阵和相应的稀疏系数矩阵来实现对纯净语音的提取,达到语音增强的效果。该方法不同于传统增强算法需要对噪声进行估计与抑制,而是通过稀疏表示将纯净语音从带噪语音中分离出来。主客观测试结果表明,本文方法较好地消除了随机噪声,低信噪比情况下增强效果明显优于传统算法,且能够避免产生音乐噪声。     

带挤占的星载交换机中队列管理器的FPGA设计

针对星载交换机中信元存储器容量受限的情况,文章设计实现了一种带有队列挤占功能的信元队列管理器电路,详细介绍了其各个模块的设计思想和工作方式。使用Verilog HDL编程实现各个模块的功能,并通过ModelSim功能和时序仿真可知,该电路能够满足队列管理器的功能设计要求,具有较低的实现复杂度。     

E 级超级计算机故障预测的数据采集方法

随着超级计算机规模向E级迅速发展，其可靠性面临巨大挑战，基于故障预测的主动容错技术成为提高系统容错能力的有效方法之一。数据采集是故障预测的基础，现有用于超级计算机故障预测的数据采集方法采集数据属性少、开销大，影响了故障预测的准确性和效率。本文面向未来E级超级计算机，提出数据采集框架（Failure Prediction Data Collection Framework, FPDC），能够全面采集与计算结点故障相关的状态数据，采用自适应多层分组数据汇集方法，有效解决了随着系统规模增长数据汇集过程开销过大的问题。在TH-1A超级计算机上的实现和测试表明，该数据采集框架具有开销小，扩展性好的优点，能够适应未来大规模系统故障预测数据采集的需求。     

三维交互模拟系统动态数据实时管理研究

针对三维交互模拟系统常用数据管理方式存在的系统资源开销大、属性数据不能动态修改等问题,将XML运用到三维交互模拟系统的数据管理中,能够很好地解决在三维交互全景漫游中对动态数据的实时修改难题。以所研制的油库三维交互模拟系统为例,提出了基于Java编程实现对XML文档进行解析的技术方案,分析了设备设施类型维护、设备设施名称及对应属性名增加、设备设施属性值实时修改的实现方法。该方法能够扩展三维交互模拟系统的功能和应用范围。     

认知无线网络中不同场景的动态频谱聚合算法

在认知无线电网络中,不连续的频谱片段可以通过频谱聚合来满足认知用户的用频需求。常用的频谱聚合算法有具有聚合能力的频谱分配算法、最大满足算法和最小切换算法等。文章在这几种算法的基础上提出了一种能够预测高级用户出现概率的方法,从而减少网络开销;对于用频需求较大的情况,提出了折中算法和片段最大化算法,增加了可支持的用户数量,并减少了网络开销。仿真结果表明,上述算法具有较好的效果。     

低开销的软错误免疫寄存器设计

随着工艺尺寸的逐渐缩小,集成电路中由放射性粒子引起的软错误不断增加,在设计时必须考虑由软错误引起的可靠性问题.使用软错误免疫寄存器对电路敏感部分选择性加固是降低逻辑电路软错误率简单有效的方法.总结了常用的软错误免疫寄存器结构,并使用可靠性分析方法对8种寄存器进行量化研究和比较,得出双模时空冗余寄存器具有更高的可靠度;针对现有可靠寄存器开销较大的缺点,设计了一种基于时钟延时的动态主级时空双模冗余寄存器--DMTS-DR,不仅能很好地免疫自身的SEU,还能对前级组合逻辑的SET进行有效屏蔽.与其它可靠寄存器相比,DMTS-DR的面积和延时开销都有大幅降低,在可靠性、面积和速度间实现了较好的折中.