[发明专利]高数据完整性处理系统、方法和交通工具

说明书

高数据完整性处理系统、方法和交通工具。公开了一种高数据完整性处理系统HDIPS，其包括第一处理装置和与第一处理装置进行信号通信的三重表决处理TVP装置。第一处理装置具有高耐辐射性，并且包括处理器、高速缓冲存储器和计算机可读介质CRM。CRM上编码有计算机可执行指令，以使处理器对第一处理装置执行周期性第一完整性检查，生成第一完整性结果，第一完整性结果被发送至TVP装置。TVP装置包括固件，固件上编码有机器指令，以使TVP装置与周期性第一完整性检查同时地执行第二完整性检查，生成第二完整性结果，将第一完整性结果与第二完整性结果进行比较，并且如果第一完整性结果与第二完整性结果不匹配，则对第一处理装置进行电源重置。

技术领域

本公开涉及在产生单粒子事件效应(single event effects(“SEE”))的环境中操作的装置，并且具体地，涉及减轻SEE的影响的装置。

背景技术

目前许多数字电子装置的特征尺寸已经降低到亚微米级别。尺寸缩小导致功耗、吞吐量、速度以及存储器密度方面的性能得到提高。然而，特征尺寸的减小也会导致针对单粒子事件效应(“SEE”)的脆弱性增加，其中，SEE是由单一高能粒子引起的，并且可以采取许多形式。在太空中，SEE是由被地球地磁场俘获的质子、银河宇宙射线以及太阳能粒子事件引起的。

遗憾的是，目前收缩装置几何尺寸的趋势也增加了SEE在地球上和与飞机有关的高度上的威胁。这是银河宇宙射线和太阳能带电粒子与大气反应产生包括高能中子的一系列粒子的结果。这些中子与半导体材料反应生成带电的“子系”产品，其可能会接着导致SEE。另外，SEE也可能是由于装置封装中自然发生的铀和钍衰变而产生的α粒子，以及在许多电子装置的末端处理中与有时在BPSG(即，硼磷硅酸盐玻璃)中利用的硼-10相互作用的热中子引起的。一般来说，电子装置的中子暴露率取决于电子装置的高度和纬度，例如，在极地纬度，海平面上升到43000英尺，其增加超过700倍。

本领域普通技术人员应当清楚，SEE的影响可以从良性小故障延伸到因诸如“闭锁”或“烧坏”的破坏性事件而造成的灾难性故障。一般而言，最常见的SEE是翻转存储器存储部件的逻辑状态的单粒子事件倒转(“SEU”)。另外，SEE还包括线性装置(举例来说，如比较器或运算放大器)中的单粒子事件瞬变(“SET”)，其可以导致启用故障保护，举例来说，如通电-重置或欠压/过压保护。然而，更令人担忧的是导致功能中断(其中装置不再按照预期操作直到将其重置)的SEE(“SEFI”)、电力循环、或者导致单粒子事件闭锁(“SEL”)的更差的SEE。SEL可能与运行中的SEFI相似，但是，涉及通过寄生结构在电子装置中接地的电源短路。除了锁定以外，SEL的症状还可以包括电流的突然增加，这可能导致电子装置的物理损坏。其它破坏性SEE包括在电力装置(举例来说，如金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”))中最普遍的单粒子事件烧毁和单粒事件栅极破裂。

解决SEE的已知方法包括：利用包括高数据完整性要求的硬件，该要求利用多个处理器以时钟锁步(clock-lock-step)配置实现，所述时钟锁步配置是定制设计且昂贵。这些方法利用并行锁步计算和特别硬化电路(即，硬件)中的形式化表决结果，其例如可以是三模式冗余。典型地，该硬件被实现为具有昂贵的低体积产量的一个或更多个专用集成电路(“ASIC”)(即，由于ASIC是针对特定用途而定制设计和生产的，因而非常少量生产)。此外，这些ASIC通常被设计成没有设计错误、意想不到的特征，或二者，并且必须经过验证和确认该效果，这进一步增加了ASIC的生产成本。因此，需要克服这些问题并利用非定制硬件的系统和方法。

发明内容