[发明专利]一种探测修正存储器两位错误的低冗余加固方法及电路装置

说明书

技术领域

本发明属于抗辐射集成电路设计领域的一种低冗余修正两位错误的存储器加固方法和电路装置。

背景技术

存储器通常使用汉明码（Hamming）作为一位错误修正、两位错误探测码，它以较小的硬件冗余来实现一位错误修正和两位错误探测。汉明码是一种最为常见的线性分组码，它的最小距离为3，可以修正一位错误、探测部分两位错误。在构造汉明码时需要对k个数据添加m个冗余位，添加的冗余位插入到数据位的2^k (k = 0，1，2，3，……)处，以满足2^k ≥ k + m+ 1的规则，如表1所示，其中P代表加入的冗余位，D代表数据位。根据汉明码的构造规则，可以得到其系统形式的奇偶校验矩阵H。下表为汉明码的构造规则：

汉明码系统形式的奇偶校验矩阵如下所示：

在编码过程中，冗余位根据错误模式的真值表执行相应的异或操作，例如。在译码过程中，先通过冗余位计算出校正子S，再根据错误模式修正相应的数据位，例如校正子S为000011表示数据位D₁出现错误，翻转数据位D₁，输出正确结果。

要实现修正一位错误和探测所有的两位错误，需要使用最小距离为4的缩短汉明码。在构造缩短汉明码时，可以从汉明码的奇偶校验矩阵H中删除任意α列，得到一个的矩阵，以满足和的规则。

对于线性分组码来说，第i位发生的一位错误对应的校正子S与奇偶校验矩阵H的第i列是相同的；第i和第j位发生的两位错误对应的校正子S与奇偶校验矩阵H的第i和第j列的异或结果是相同的。例如，当奇偶校验矩阵为时，第i和第j位的两位错误对应的校正子S为。如果校正子S(e₁), S(e₂),…, S(e_i)互不相同，那么错误模式e₁, e₂,…, e_i都是可以被译码器识别并修正的。由于一位错误的错误模式是可识别的，但是两位错误对应的错误模式会共享相同的校正子S，因此汉明码只能修正一位错误而不能对两位错误进行修正。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供了一种探测修正存储器两位错误的低冗余加固方法及电路装置。

随着集成电路工艺尺寸的不断降低，存储器中相临单元之间的距离不断缩小。存储器对空间辐射环境和地面噪声环境越发地敏感，一次辐射事件会造成多位翻转。为了解决存储器多位翻转问题，需要对汉明码的结构进行研究，对奇偶校验矩阵的构造进行改进和优化，探索修正能力更强的方法，在不增加冗余位的前提下，实现修正能力的提高。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种探测修正存储器两位错误的低冗余加固方法，包含如下步骤：

步骤1：构造线性码的低冗余修正两位错误的奇偶校验矩阵H：

    

式中，为奇偶校验矩阵H的列向量，为奇偶校验矩阵H的单位阵的列向量，根据码字的长度n和数据宽度k可以确定单位阵的列向量，因此只需要确定k个列向量即可构成奇偶校验矩阵H，奇偶校验矩阵H为阶矩阵，m为生成的校正子S的数据宽度位数。

步骤2：生成各个奇偶校验矩阵H的列向量，只需要确定。

步骤2.1：使低冗余修正两位错误的奇偶校验矩阵H不存在全0的列向量：；

步骤2.2：使低冗余修正两位错误的奇偶校验矩阵H所有的列向量都是唯一的: 

；

步骤2.3：异或运算任意两个列向量得到的向量与校验矩阵中其他的列向量均不同：

；

步骤2.4：使任意相邻两个列向量的异或结果都不同：

，为异或运算符；

步骤2.5：选取重量高的列向量，其中重量表示列向量中1的个数，不相邻两位错误与相邻两位错误共享的校正子S数量最小化：

；