VLSI电路短路和开路故障模型研究进展

本文概述了近十年来VLSI电路的短路和开路缺陷及其故障建模的研究进展。本文将VLSI电路短路缺陷分为逻辑门内部的短路和逻辑门之间的互连短路两大类,重点介绍了栅氧短路和桥接故障模型。相应地,文中将VLSI电路的开路缺陷分为逻辑门内部的开路和逻辑门之间的互连开路两大类,重点介绍了逻辑门内部的网络断开、浮栅和互连开路的故障模型。文中还讨论了故障模型与测试的关系。分析结果表明,目前已有的短路和开路故障模型还不够完善,特别需要研究故障机制对电路中其它节点动态行为的依赖性和对噪声的敏感性。     

数字电路并发差错定位的概念与基本结构

在数字电路的并发差错检测理论的基础上,建立了一种并发差错定位数字电路理论,它包括并发差错定位电路有关特性的定义,实现基本功能的电路的模块结构及其内部模块之间互连的条件,数字电路的并发差错定位指的是电路在政党工作条件下,无需任何外加用于定位电路故障的输入矢量就能自动定位其内部的故障,一个基本并发差错定位电路由实现电路基本功能的基本功能模块和实现电路差错定位功能的定位器级联所构成,系统地定义了表征并发     

基于Pareto支配的MPRM电路面积与可靠性优化

针对MPRM（Mixed-Polarity Reed-Muller）电路的面积与可靠性折中优化问题,在逻辑级建立面积估算模型以及电路SER（Soft Error Rate）解析评价模型,并采用Pareto支配概念对MPRM电路进行面积与可靠性多目标优化.通过对MPRM电路的XOR部分进行树形异或门分解,并考虑多个输出之间异或门的共享,建立面积估算模型.采用信号概率和故障传播方法,并考虑电路中的逻辑屏蔽因素以及信号相关性,建立电路SER解析评价模型.根据所提出的面积和SER评价模型,采用极性向量的格雷码序穷举搜索MPRM的极性空间得到MPRM电路面积与可靠性的Pareto最优解集,并使用效率因子技术指标选取最终解.MCNC基准电路的实验结果表明,与面积最小MPRM电路相比,所选取的MPRM电路可以在较小面积开销的前提下获得较高电路可靠性.     

基于概率转移矩阵的串行电路可靠度计算方法

概率转移矩阵(Probabilistic Transfer Matrix,PTM)方法是一种能够在门级比较精确地估计差错对电路可靠性影响的方法,但目前其实现方法只能适用于较小规模的电路.本文引入了电路划分的思想,先把电路分割成一组适宜用原始PTM方法直接计算其可靠度的模块,然后计算出这些模块的可靠度,再依据串行可靠度模型,将所有模块可靠度合成为整个电路的可靠度.本文用实验的方法通过对74系列电路的分析得到了合适的电路分割参数,即分割宽度,再进一步对ISCAS85基准电路进行了可靠度的计算,结果表明新方法可以适用于更大规模的无冗余组合电路.通过与依据美军标MIL-HDBK-217所算得的可靠度的比较,验证了本文所提出的方法的合理性.     

基于故障注入的基准电路故障响应分析

为了提高集成电路的成品率,试图采用更简便有效的方法测试芯片,并获得反映电路特性的故障响应率,在进行电路功能仿真(前仿真)或电路时序仿真(后仿真)的过程中,对电路注入单故障或多故障,然后在电路存在故障的情况下,模拟电路的行为,获得电路的故障响应率.实现了一个通用的数字电路"故障响应分析"程序,他模拟电路注入故障,收集模拟结果,通过分析获取电路的故障响应率.     

交替互补定位器及其用于双模比较冗余结构的差错定位

双模比较冗余结构是一种广泛应用的低成本容错结构。当两个冗余模块之一发生故障时,比较器将给出差错检测指示输出,该输出既可以按中断信号形式通知系统作出相应的差错处理,也可以按硬件信号形式直接用于终止系统工作或启动重构,目的是防止故障冗余结构给出错误输出,或者确保系统能够提供连续的服务。这种冗余结构的缺点是比较器不能确切指明故障模块,并因此而需要较大的时间开销来完成系统重构和恢复操作。为解决这一问题,提出了一种具有并发输出差错定位功能的双重比较冗余结构。其中单个冗余模块的输出是一个交替矢量,两个冗余模块的输出形成了一个交替互补矢量,该矢量送入一个交替互补定位器。在正常输入情况下,根据定位器的输出就可以确定冗余系统是无差错的、还是冗余模块或定位顺本身存在故障。交替互补定位器由D型触发器和通用门电路构成,它被证明为是一个完全故障定位的定位器。由于所提出的双模比较冗余结构是基于时间冗余原理工作的,因此它适用于对速度要求并不是非常苛刻的容错系统。     

嵌入式程序的故障行为分析

为分析由软件缺陷引发的程序异常行为,首先给出了程序行为的表征方法,并对程序基准行为和故障行为进行定义和形式化描述。在此基础上,提出了能够反映程序故障行为特性的三个量化指标。其次,提出并实现了一种以系统调用为程序状态提取粒度的故障行为分析(PFBA)方法,并以嵌入式基准程序为对象进行故障注入实验以获得上述故障行为特征的各量化指标。实验结果表明,不同故障类型下的程序行为特征存在较大差异,且这些差异主要来源于与嵌入式程序的实现机制、结构特性等相关的固有特性。因此,该故障行为特征及其量化指标能够准确地揭示嵌入式程序运行时的故障行为,为程序开发过程提供了有效的回溯信息。     

基于返回地址变换的动态栈缓冲区溢出防御机制

根据Intel 80X86体系结构与栈缓冲区溢出的基本特点,从汇编语言程序的视角对缓冲区溢出攻击进行分类,分析了现有的动态防御机制所存在的优缺点,指出现有防御策略所存在的不足.提出一种基于返回地址变换的动态栈缓冲区溢出防御机制,理论分析和实验表明新机制能够极大概率对抗各种缓冲区溢出攻击.该机制能根据所部署系统的安全要求不同采用不同的方案,以满足不同的安全性和不同的效率要求.     

操作系统健壮性测试方法研究

健壮性已经成为衡量软件性能的一个重要指标。目前,人们已经提出了一些健壮性测试的方法,并且构建了一批健壮性测试工具。对这些方法和工具进行了研究,并利用开放源代码工具对Linux2．4．22进行了测试,还对测试结果进行了分析和比较。     

芯片级系统的在线测试技术

在线测试是基本容错技术之一．把在线测试技术概括为差错控制码、重复与比较、在线监督等3类,对其发展历史进行了回顾,重点是20世纪90年代以来的成果,包括芯片设计方案、原型及产品．研究结果表明,在线测试技术已经融入了高性能处理机芯片的设计之中．