[发明专利]基于周期粒度的双冗余流水线级间寄存器备份装置及方法

权利要求书

1.一种基于周期粒度的双冗余流水线级间寄存器备份装置，其特征在于：所述基于周期粒度的双冗余流水线级间寄存器备份装置包括功能逻辑A、功能逻辑B、级间寄存器A、级间寄存器B、比较逻辑、备份寄存器、多路选择A和多路选择B；所述功能逻辑A是流水级的功能逻辑执行主体，根据级间寄存器A中的信息执行流水级功能后，给出下一流水级需要寄存到级间寄存器的信息；所述功能逻辑B是流水级的功能逻辑执行主体，根据级间寄存器B中的信息执行流水级功能后，给出下一流水级需要寄存到级间寄存器的信息；所述级间寄存器A用于寄存前一个流水级功能逻辑给出的信息，并将寄存后的信息送入下一流水级的功能逻辑；所述级间寄存器B用于寄存前一个流水级功能逻辑给出的信息，并将寄存后的信息送入下一流水级的功能逻辑；所述比较逻辑设置在流水线A和流水线B之间，比较级间寄存器A和级间寄存器B的信息，用于检测流水线单元的单粒子故障；所述备份寄存器用于定期寄存流水线级间寄存器的信息，在比较逻辑检测出错误后，将备份寄存器的值恢复到两条流水线级间寄存器；所述多路选择A根据比较逻辑给出的错误信息，在功能逻辑A给出的值和备份寄存器的内容之间选出级间寄存器A寄存的信息；所述多路选择B根据比较逻辑给出的错误信息，在功能逻辑B给出的值和备份寄存器的内容之间选出级间寄存器B寄存的信息。

2.一种基于周期粒度的双冗余流水线级间寄存器备份方法，其特征在于：该级间寄存器备份方法用于基于周期粒度的双冗余流水线级间寄存器备份装置；所述基于周期粒度的双冗余流水线级间寄存器备份装置包括功能逻辑A、功能逻辑B、级间寄存器A、级间寄存器B、比较逻辑、备份寄存器、多路选择A和多路选择B；所述级间寄存器备份方法采用如下步骤和方法对单粒子导致的SET、SEU、MBU故障进行容错:

(1)指令执行时，流水线单元向指令缓存器输出指令地址及控制信息，从指令缓存中取出指令，分发给两条流水线并行执行；每个周期内，两条流水线五个流水级的功能逻辑根据上一流水级级间寄存器的信息进行操作，给出下一流水级功能逻辑需要的信息；此时，级间寄存器的选通信号无效，转到步骤(2)；

(2)在下一个周期上升沿到来时，将功能逻辑A给出的信息更新到级间寄存器A中，将功能逻辑B给出的信息更新到级间寄存器B中，当前周期的级间寄存器A的信息更新到备份寄存器中；转到步骤(3)；

(3)在功能逻辑A和功能逻辑B根据级间寄存器A和级间寄存器B进行逻辑运算的同时，比较逻辑对比级间寄存器A和级间寄存器B的信息；如果比较结果均相同，则流水线正常运行，转到步骤(1)；如果比较结果出现不同，则说明流水线单元中的某一条流水线受到单粒子轰击，标识流水线故障信号有效，转到步骤(4)；

(4)流水线故障信号有效，表明当前周期流水线单元出现故障；禁止流水线单元对数据缓存和寄存器堆的更新使能信号，同时，使能级间寄存器的选通信号，转到步骤(5)；

(5)在下一个周期上升沿到来时，将备份寄存器的内容恢复到级间寄存器A和级间寄存器B中；功能逻辑A和功能逻辑B根据正确的级间寄存器A和级间寄存器B的内容重新执行，插入2个等待周期对流水线单元的单粒子故障容错，转到步骤(1)。