[发明专利]微处理器单粒子翻转截面的测试方法

说明书

本发明针对现有微处理器单粒子翻转截面测试方法不能全面、准确地反映微处理器对单粒子翻转效应敏感程度的问题，提出一种微处理器单粒子翻转截面的测试方法，包括如下步骤：1.构建单粒子翻转测试系统；2.设计指令集遍历程序、内部存储器循环遍历程序和数据搬移程序；3.测试被测微处理器运行指令集遍历程序时的单粒子翻转截面C1；4.测试被测微处理器运行内部存储器循环遍历程序时的单粒子翻转截面C2；5.测试被测微处理器运行数据搬移程序时的单粒子翻转截面C3；6.计算被测微处理器整体的单粒子翻转截面C＝C1+C2+C3。本发明能够全面、准确地反映被测微处理器正常工作时对单粒子翻转效应的敏感程度，提高微处理器单粒子翻转效应测试的精确度。

技术领域

本发明涉及单粒子效应测试领域，特别涉及一种微处理器单粒子翻转截面的测试方法。

背景技术

现代微处理器凭借其集成度高、运算能力强、IO接口丰富等特点，在航空、航天领域得到了越来越广泛的应用。然而，应用于航空、航天等恶劣辐射环境的现代微处理器很容易受到单粒子翻转效应(Single-Event Upset，SEU)的影响而发生错误，造成不可估量的损失。

随着工艺水平的进步，现代微处理器一般都具有片上系统(System on Chip，SoC)的特点。首先，其片上往往集成了复杂的微处理器内核，具有众多的运算和加速单元，如算术运算单元(Arithmetic Logical Unit，ALU)、浮点运算单元(Float Point Unit，FPU)、高级加密标准模块(Advanced Encryption Standard，AES)、乘累加器等；其次，其片上集成有众多的外设部件，如直接存储访问控制器(Direct Memory Access，DMA)、外部存储器总线接口(External Memory Interface，EMIF)、多通道缓冲串口(Multichannel BufferedSerial Port，McBSP)、DDR控制器、PCIE控制器等；最后，片上集成有大容量静态随机存储器(Static Radom Access Memory，SRAM)，动辄百万字节的容量，对微处理器的性能有着重要的影响。微处理器的内核和众多外设部件，特别是大容量的片上SRAM存储器，都对单粒子翻转效应非常敏感，极易由于单粒子翻转效应而出现软错误，对系统的可靠性造成不利的影响。因此准确全面的测试微处理器对单粒子翻转效应的敏感程度尤为重要。

微处理器对单粒子翻转效应的敏感程度一般用单粒子翻转截面来表示。单粒子翻转截面C是指微处理器在具有一定LET(Linear Energy Transfer，传能线密度)的高能粒子轰击下会发生软错误的区域的面积，设高能粒子总注量(即轰击到单位面积微处理器的高能粒子个数)为Q，在这些高能粒子的轰击下微处理器发生软错误数为K，则C＝K/Q。高能粒子一般采用高能粒子加速器产生。

传统的微处理器单粒子翻转截面测试方法一般有两类，第一类是统计被测微处理器运行用户应用程序时发生的软错误，第二类是基于可测性设计(Design for Test，DFT)技术，使用扫描链这类测试的方式去统计被测微处理器发生的软错误，最后再计算出单粒子翻转截面。

第一类单粒子翻转截面测试方法是在高能粒子轰击微处理器时运行用户应用程序，统计该用户应用程序发生的软错误来代表被测微处理器整体发生的软错误。此时微处理器处于正常工作模式。微处理器包括内部存储器、内核、外设类部件等多种内部部件，不同部件对单粒子翻转效应的敏感程度及其软错误影响是不同的。用户应用程序往往只使用个别主要内部部件，统计到的软错误是该程序使用到的内部部件发生的软错误，其余内部部件发生的软错误无法统计，因此采用该方法得到的软错误不能代表被测微处理器整体的软错误，也就不能全面、正确反映微处理器整体对单粒子翻转效应的敏感程度。

对于第二类测试方法，申请号为200780027325.7的中国发明专利公开了一种单粒子翻转测试电路及方法，该方法要求被测试的微处理器运行在测试模式下，而测试模式下的微处理器并不具有计算和处理数据的能力，不能真实准确地反映微处理器正常工作时对单粒子翻转效应的敏感程度。