Σχεδίαση και υλοποίηση σε FPGA του μικροεπεξεργαστή PicoBlaze με την τεχνική Triple Modular Redundancy

Abstract

Σκοπός αυτής της μεταπτυχιακής διατριβής είναι να παρουσιάσει την τεχνική τριπλού αρθρωτού πλεονασμού (Triple Modular Redundancy - TMR), τόσο σε θεωρητικό επίπεδο όσο και σε επίπεδο εφαρμογής. Αρχικά γίνεται μια εισαγωγή στις διάφορες τεχνικές ανοχής σφαλμάτων και στις επιδράσεις των σφαλμάτων στις διάφορες εφαρμογές. Παρατίθεται μια λεπτομερής περιγραφή της μεθόδου TMR και του PicoBlaze (Xilinx), της CPU που τροποποιήθηκε σύμφωνα με τις προτάσεις της Xilinx για την υλοποίηση της ενισχυμένης, TMR, εκδοχής της, καθώς και όλα τα βήματα που ακολουθήθηκαν για την επίτευξη αυτού του σκοπού. Στη συνέχεια γίνεται εισαγωγή σφαλμάτων στη σχεδίαση, μόνιμων και προσωρινών, και μελετάμε τη συμπεριφορά της TMR έκδοσης του PicoBlaze για να αποδείξουμε ότι είναι ανεκτικός σε σφάλματα. Επίσης υπολογίζουμε τις επιπτώσεις της εφαρμογής της τεχνικής TMR στον επεξεργαστή PicoBlaze όσον αφορά την απόδοσή του και τους πόρους της συσκευής FPGA που καταλαμβάνει. Τέλος, γίνονται προτάσεις για μελλοντικές εφαρμογές.