Τεχνικές εισαγωγής, ανίχνευσης και διόρθωσης προσωρινών σφαλμάτων σε προγραμματιζόμενες συσκευές λογικής Xilinx Virtex-5

Abstract

Ως απλή προσωρινή διαταραχή (Single Event Upset - SEU) ορίζεται η αλλαγή κατάστασης, σε κόμβο ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος, που προκαλείται από την σύγκρουση του τελευταίου, με φορτισμένα σωματίδια της ατμόσφαιρας. Η σύγκρουση εκλύει τόση ενέργεια, ώστε να προξενήσει διαταραχή στο σύστημα που την επιδέχεται. Τα τελευταία χρόνια, οι επιπτώσεις των SEUs στα κυκλώματα γίνονται ολοένα και σημαντικότερες, λόγω των τεχνολογικών εξελίξεων στην διαδικασία κατασκευής των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Οι ερευνητές λοιπόν αναζητούν μεθόδους ανοχής σφαλμάτων, ώστε τα νέα συστήματα να μπορούν να αποδώσουν την ορθή λειτουργία τους ακόμα και υπό την επήρεια SEUs. Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή δημιουργήθηκε εφαρμογή, στην οποία είναι εφικτή η εισαγωγή SEUs και η παρατήρηση της αντίδρασης του κυκλώματος. Το σύστημα αποτελείται από δύο μέρη. Το πρώτο φέρει τον SEU Controller της XILINX ο οποίος προγραμματίζεται μέσω του PicoBlaze, ενός ενσωματωμένου μικροεπεξεργαστή, με στόχο την εισαγωγή, ανίχνευση και διόρθωση προσωρινών σφαλμάτων στην συσκευή. Το δεύτερο μέρος φέρει έναν ακόμα PicoBlaze ο οποίος ελέγχει την LCD οθόνη της συσκευής. Ουσιαστικά, φροντίζει για την κύλιση ενός μηνύματος στην οθόνη και αποτελεί το κύριο μέρος του κυκλώματος που επιδέχεται τα σφάλματα από τον SEU Controller. Η εφαρμογή υλοποιήθηκε σε FPGA συσκευή της XILINX (VIRTEX-5 ML505), στην οποία εισήχθη πληθώρα SEUs σε καθορισμένες περιοχές της μνήμης διαμόρφωσης, με στόχο να παρατηρηθεί η αντίδραση του κυκλώματος και να εντοπιστούν τα κρίσιμα σημεία της σχεδίασης.