一種用于連續(xù)MBU檢測的Hsiao編碼校驗矩陣生成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于連續(xù)MBU檢測的Hsiao編碼校驗矩陣生成方法，該方法首先根據(jù)漢明不等式確定所需的校驗碼位寬L，然后列出基于L位校驗碼、符合Hsiao編碼規(guī)范的列向量形成搜索空間，并根據(jù)列向量中1的個數(shù)對搜索空間優(yōu)先級排列；其次初始化校驗矩陣，再次根據(jù)實際需要檢測的連續(xù)翻轉(zhuǎn)位數(shù)i，分別利用搜索和判別函數(shù)盡量從高優(yōu)先級搜索空間取得合法的列向量補充到校驗矩陣中，最后生成符合要求的校驗矩陣?；诖诵ｒ灳仃嚨募m檢錯電路，在未增加傳統(tǒng)SEC-DED校驗電路的延遲的前提下，可檢測連續(xù)多位數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)，應對宇航用處理器Cache的MBU現(xiàn)象，適宜Cache可靠性加固方案的應用。
【專利說明】-種用于連續(xù)MBU檢測的Hs i ao編碼校驗矩陣生成方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于宇航用處理器可靠性領域，涉及一種用于連續(xù)MBU檢測的Hsiao編碼 校驗矩陣生成方法。

【背景技術】
[0002] 當代微處理器和SoC芯片中嵌入式存儲器面積分別超過30%和60%，因此片上存 儲器的可靠性至關重要。由于空間單粒子效應的影響，宇航用處理器Cache中的數(shù)據(jù)易發(fā) 生翻轉(zhuǎn)，且隨著集成電路工藝進步，錯誤圖樣由傳統(tǒng)的單位翻轉(zhuǎn)（SBU)向多位翻轉(zhuǎn)（MBU)發(fā) 展。太空和地面單粒子實驗發(fā)現(xiàn)，重粒子可引起90nm SRAM中10?15個連續(xù)存儲位的翻 轉(zhuǎn)（連續(xù)多位翻轉(zhuǎn)是MBU的重要特征）?；诖耍斍捌洗鎯w主要依靠高階糾錯碼（如 RS、BCH碼等）實現(xiàn)系統(tǒng)級容錯，高階糾錯碼擁有糾正和檢測多位翻轉(zhuǎn)的能力，但其校驗過 程復雜，校驗過程中的編解碼往往需要數(shù)個時鐘周期，故使用高階糾錯碼會大大延長存儲 器的讀寫訪問周期。Cache的讀寫訪問周期會嚴重影響處理器性能，高階糾錯碼的高延遲特 性使其無法應用在Cache的加固保護方案。
[0003] 為了最大程度上降低Cache的讀寫周期，通常采用SEC-DED編碼或奇偶校驗等延 遲較小的加固方案對Cache數(shù)據(jù)進行保護，當處理器發(fā)現(xiàn)Cache數(shù)據(jù)存在可糾正錯誤時，則 進行糾正，當發(fā)現(xiàn)不可糾正錯誤時，則強制Cache不命中，從主存中讀取Cache的相應數(shù)據(jù) 副本。然而SEC-DED或奇偶校驗均不能有效應對Cache中的MBU現(xiàn)象，即無法恢復或檢測 空間單粒子引起的Cache存儲單元中數(shù)據(jù)的連續(xù)多位翻轉(zhuǎn)，一旦Cache數(shù)據(jù)無法100%的恢 復或檢測數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)，處理器將使用發(fā)生連續(xù)多位翻轉(zhuǎn)的指令或數(shù)據(jù)，可能造成"跑飛"等不 可預知的情況。
[0004] 為了應對宇航用處理器Cache的MBU問題，必須構造一種低延遲、可糾正或者檢測 連續(xù)多位翻轉(zhuǎn)的糾錯碼，基于此糾錯碼的EDAC電路在不增加Cache訪問延遲的前提下，保 證Cache數(shù)據(jù)的可靠性，維持宇航用處理器的可靠運行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種用于連續(xù)MBU檢測的 Hsiao編碼校驗矩陣生成方法，該方法生成的Hsiao編碼校驗矩陣中的任一列向量滿足 Hsiao編碼規(guī)范以方便優(yōu)化硬件延遲。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明所述的用于連續(xù)MBU檢測的Hsiao編碼校驗矩陣生成方 法包括如下步驟：
[0007] 1)根據(jù)漢明不等式f彡k+r+1確定k位信息位所需的校驗碼位寬r ;
[0008] 2)列出符合Hs iao編碼規(guī)范的所有L維列向量，所述L維列向量總數(shù)等于

【權利要求】
1. 一種用于連續(xù)MBU檢測的Hsiao編碼校驗矩陣生成方法，其特征在于，包括如下步 驟： 1) 根據(jù)漢明不等式? < k+r+Ι確定k位信息位所需的校驗碼位寬r ; α ηβ 2) 列出符合Hsiao編碼規(guī)范的所有L維列向量，所述L維列向量總數(shù)等于Σ (Γ% 2n+l為L維列向量中二進制1的個數(shù)，根據(jù)L維列向量中1的個數(shù)將其歸屬到搜索空間 A2n+1，所述搜索空間A2n+1包括Cf+1個L維列向量，η為整數(shù)且it jl ，L = r+Ι ; 3) 初始化LXM維的二進制校驗矩陣C，其中，M = k+L，二進制校驗矩陣C的前k個列 向量均為零向量，后L個列向量由L階單位矩陣組成，則二進制校驗矩陣C的列向量形式為 C = [(I1 d2 ... dk C1 ... cL]; 4) 判斷所需檢測的連續(xù)翻轉(zhuǎn)位數(shù)i，當所需檢測的連續(xù)翻轉(zhuǎn)位數(shù)i彡L+1時，則確定 搜索函數(shù)Funcl及搜索函數(shù)Func2,其中，搜索函數(shù)Funcl保證從搜索空間A2n+1中取出的新 向量b與二進制校驗矩陣C中已存在的任一列向量不重復，搜索函數(shù)Func2保證從搜索空 間A 2n+1中取出的新向量b與其在二進制校驗矩陣C中相鄰的1個列向量線性無關，其中， I e [3, i]，從搜索空間A2lrt中取出滿足搜索函數(shù)Funcl和搜索函數(shù)Func2的列向量填充 到二進制校驗矩陣C的對應位置以替代初始化中的零向量，得Hsiao編碼校驗矩陣； 5) 當所需檢測的連續(xù)翻轉(zhuǎn)位數(shù)i > L+1時，則生成能夠檢測L+1位連續(xù)翻轉(zhuǎn)的校驗矩 陣C1，確定判決函數(shù)Func3,通過判決函數(shù)Func3對校驗矩陣C 1進行檢測，判斷校驗矩陣C1 中任意連續(xù)的X個列向量是否線性相關，其中，X e [L+2, i]，當任意連續(xù)的X個列向量線性 相關時，則對搜索空間4"+1中的列向量隨機排列，隨機顛倒列向量的位置； 6) 重復步驟5)直到校驗矩陣C1滿足任意連續(xù)的X個列向量線性無關為止，然后將校 驗矩陣C1賦值給校驗矩陣C，得Hsiao編碼校驗矩陣。
2. 如權利要求1所述的用于連續(xù)MBU檢測的Hsiao編碼校驗矩陣生成方法，其特征在 于，所述的搜索函數(shù)Funcl滿足遍歷二進制校驗矩陣C中所有列向量，任意一個列向量與搜 索空間A 2n+1中取出的新向量b均不相同。
3. 如權利要求1所述的用于連續(xù)MBU檢測的Hsiao編碼校驗矩陣生成方法，其特征在 于，所述的搜索函數(shù)Func2滿足從A 2n+1中取出的新向量b能夠填充到二進制校驗矩陣C內(nèi) 第1?第k列中的任意一列中；同時，搜索函數(shù)Func2的列向量指數(shù)p從M-(L-i+l)遞減i， 對于M-(L-i+l)到i中的任一個列向量指數(shù)p，取包括列向量p在內(nèi)的i-1個列向量，通過 所述i-Ι個列向量從搜索空間A 2n+1查找合法的新向量b，并保證所述i-Ι個列向量和新向 量b中任意相鄰的1個列向量線性無關。
4. 如權利要求1所述的用于連續(xù)MBU檢測的Hsiao編碼校驗矩陣生成方法，其特征在 于，所述判決函數(shù)Func3滿足判決函數(shù)Func3的搜索指數(shù)r從1遞增到Μ-i+l，從任一個決 函數(shù)Func3的搜索指數(shù)r對應的列向量中取連續(xù)抽取i個列向量，判決函數(shù)Func3能夠滿 足這i個向量中任意相鄰的X個列向量線性無關。
5. 如權利要求1所述的用于連續(xù)MBU檢測的Hsiao編碼校驗矩陣生成方法，其特征在 于，步驟4)中所述從搜索空間A2n+1中取出滿足搜索函數(shù)Funcl和搜索函數(shù)Func2的列向 量填充到二進制校驗矩陣C的對應位置以替代初始化中的零向量的具體操作為：搜索函數(shù) Func2首先從高優(yōu)先級的A3進行搜索，當A3無法滿足，則將搜索空間擴展A2n+1為A 3+A5，當 A3+A5依然無法滿足，則一次逐漸擴大搜索空間A2n+1，直到二進制校驗矩陣C轉(zhuǎn)變?yōu)椴缓?向量的LXM維矩陣為止。
【文檔編號】H03M13/09GK104378120SQ201410649686
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權日:2014年11月14日
【發(fā)明者】陳慶宇, 吳龍勝, 石文俠 申請人:中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所