[发明专利]计算单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的计算单元。

背景技术

公知的是，第一计算内核借助于第二计算内核以锁步方法（Lockstep-Verfahren）予以监视，以便识别错误、诸如随机持续性硬件错误以及例如由中子或阿尔法粒子引起的瞬态错误。为此，第二计算内核基本上与第一计算内核冗余地来构造，并且执行与第一计算内核相同的指令。

发明内容

本发明所基于的现有技术问题通过根据权利要求1所述的计算单元来解决。

所提出的是，有流水线功能的（Pipeline-faehig）第一计算内核被构造为开始对指令的流水线处理；有流水线功能的第二计算内核被构造为开始对该指令的冗余的流水线处理；比较单元被构造为确定第一存储元件的第一状态与第二存储元件的第二状态之间的偏差；并且第一和第二计算内核被构造为在所述偏差被确定时开始对该指令的重新的流水线处理。

以这种方式和方法，可以通过比较存储元件中的推测性数据实时地识别瞬态错误。通过重新开始对指令的流水线处理，同样实时地引入了用于修正所识别的瞬态错误的应对措施。这样，瞬态错误在相应流水线的范围内就已经被处理和消除。尤其是，瞬态错误的出现从架构设计上在计算内核之外变得不可见，这意味着，由于瞬态错误而被歪曲的结果在计算单元之外是不可见的。因此，改善了现有的锁步架构，并且实现了相对于瞬态错误的容差。

在一个有利的实施方式中，比较单元被构造为在开始对指令的重新的流水性处理以后确定在第一存储元件的第一状态与第二存储元件的第二状态之间的一致性。第一和第二计算内核包括回写单元，该回写单元被构造为在所述一致性被确定时将对指令的流水线处理的结果写入到相应的输出存储区中。由此，有利地实现了：即使在出现瞬态错误的情况下，计算单元的快速恢复也是可能的。此外，这还有利地在低的时间花费的情况下被实现，因为原则上不需要比对于指令的单次流水线处理所需的双倍时间多得多的时间。

在一个有利的实施方式中，比较单元被构造为在通过第一和第二计算内核对指令的重新的流水线处理以后确定重新的偏差。这样，可以推断出涉及所述两个计算内核中的至少一个的持续性错误。

在一个有利的实施方式中，第一和第二计算内核被构造为根据对偏差的确定来中断在该指令以后已经开始的其它指令的流水线处理。这样可以保证的是，通过对其它指令的处理而产生的有错误的数据没有被向外写并且借此没有变为可见。

在一个有利的实施方式中，为了对指令进行流水线处理，比较单元能实施在回写单元之前。由此，有利地实现了：对在所述两个计算内核中的状态的比较在建立所述计算内核的向外可见的状态之前就已经被执行。

在一个有利的实施方式中，执行单元被构造用于执行指令，其中为了对指令进行流水线处理，比较单元能实施在执行单元之后。因此，在处于相应的流水线末尾的流水线区域中的存储元件的状态彼此进行比较。

在一个有利的实施方式中，第一和第二计算内核被构造为在偏差被确定时将第一和第二存储元件的受偏差影响的存储区标记为有错误的。这样可以有利地避免：在对其它指令的随后的流水线处理中，存储元件的有错误的状态被流水线级使用。

在一个有利的实施方式中，第一和第二计算内核是时钟同步的。借此，比较单元可以在基本上相同的时间点被执行，并且没有出现不利的同步问题和/或时间延迟。

在一个有利的实施方式中，第一和第二计算内核以时钟偏移来运行。有利地，由此可以识别突然出现的可能以相同方式影响所述两个计算内核的错误。因此，得到在错误识别和运行安全性方面的优点。

附图说明

本发明的其它的实施方式和示例在随后对附图的描述中予以示出。在这种情况下，即使在不同的实施方式中也使用相同附图标记。在附图中：

图1和2分别示意性地示出了计算内核；

图3示出了比较单元；

图4示意性地示出了第一和第二流水线；

图5以示意性形式示出了流水线处理；

图6示出了示意性的框图；

图7示出了示意性的流程图；以及

图8以示意性形式示出了重复缓冲器的内容。

具体实施方式