[发明专利]一种电力二次设备内存位翻转的检测恢复方法及系统

说明书

本发明公开了内存错误纠正技术领域的一种电力二次设备内存位翻转的检测恢复方法及系统，旨在解决现有技术中电力二次设备因内存位翻转而导致设备功能或结果异常的技术问题。所述方法包括如下步骤：按预设的ECC段长度对应用程序加载时应用程序运行区进行ECC校验码计算，获取应用程序加载时应用程序的段数据的ECC校验码；按预设的ECC段长度对应用程序运行时应用程序的段数据进行ECC校验码计算，获取应用程序运行时应用程序的段数据的ECC检验码；对ECC校验码与ECC检验码进行比对；如果根据比对结果判定应用程序运行时应用程序的段数据发生单比特位错误，对发生错误的比特位进行纠正。

技术领域

本发明涉及一种电力二次设备内存位翻转的检测恢复方法及系统，属于内存错误纠正技术领域。

背景技术

现代电力系统二次设备多数为嵌入式设备，由大量的芯片构成，其核心部件之一的内存芯片中有数以百万计的记忆单元，每个单元均可存储“0”或“1”等信息。由于内存用于暂存正在执行的程序和数据，其内部一旦出现数据错误，将会影响程序的正常运转，严重时可导致整个系统失效，故其可靠性和容错能力一直是业界研究的热点问题。

业界对半导体和内存技术多年研究发现，造成内存错误的原因主要分为硬错误和软错误两类。其中，硬错误可以重复发生，主要是由于内存芯片中记忆单元硬件损坏或者是外部连线错误导致的，硬错误一般只能通过更换硬件解决。软错误则是随机发生的，程序重新加载后可以恢复。软错误通常是1位数据发生了非预期的翻转（由0-1或由1-0），而且发生概率较高。

软错误通常是由单粒子效应导致的。单粒子效应（Single Event Effects，SEEs）是指来源于宇宙辐射和地面辐射环境中的辐射粒子（重粒子、质子、中子、X射线、γ射线及α粒子等）对集成电路甚至电子设备造成严重破坏的现象。当辐射粒子与硅材料发生碰撞后，由于直接或者间接离化将会产生额外的辐射诱导电子一空穴对，而器件反偏耗尽层中的电场能够把这些电子一空穴对分离，并通过漂移过程将其有效地收集，从而导致在器件敏感区域存在额外电荷的积累。当积累的电荷足够多时，将产生一个大的电压瞬态脉冲，此瞬态脉冲能够暂时将电路敏感节点的电压翻转。在组合电路中，这样的电压瞬态脉冲叫做单粒子瞬态效应（Single Event Transients，SETs）。SETs能够沿着电路进行传播直至存储单元中，如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM)的存储单元。如果满足适当条件，SETs可以导致存储单元捕获错误的时序信息而导致比特位发生变化。

检测纠错（Error Correcting Code，ECC）技术可用于解决内存和Nand Flash设备由于1位翻转而导致软错误的问题。该技术出现在“奇偶校验”技术之后，是更为先进的存储错误检查和更正手段，在工作站、服务器产品中得到了较为广泛的应用。ECC技术是在数据位上额外地位存储一个用于数据加密的代码，当数据被写入内存，相应的ECC代码同时也被保存下来；当重新读回刚才存储的数据时，保存下来的ECC代码就会和读数据时实时计算的ECC代码做比较，如果两个代码不相同，他们则会被解码，以确定数据中的哪一位是不正确的。然后这一错误位会被抛弃，并由内存控制器释放出正确数据，如果相同错误数据再次被读出，则纠正过程再次被执行。

近年来，一部分嵌入式处理器和数字信号处理器芯片（DSP）开始陆续加入硬件ECC检错纠错技术，如Ti公司的多核ARM处理器AM572x、Ti公司的DSP芯片C665X以及Xilinx公司最新推出的全可编程SOC芯片UltraScale MPSoC等。但是，大多数位翻转检测恢复方案都需要硬件单元的支持，都是从硬件角度实现位翻转错误的防护。由于硬件ECC检错纠错需要在处理器的内存控制器中集成硬件检错纠错控制模块，进而导致大幅增加芯片成本，因而目前广泛应用于电力二次设备的处理器和RAM器件，大多数均不支持硬件ECC检测恢复功能，无法从硬件层面防护位翻转的问题。

发明内容