[发明专利]一种基于三模lockstep的多处理器芯片错误恢复方法

说明书

本发明公开了一种基于三模lockstep的多处理器芯片错误恢复方法，基于checkpoint的rollback错误恢复的双核lockstep结构，通过第二从处理器可以快速检查出出现错误的CPU，通过后续操作还可以对CPU硬错误具备一定的检测能力，在极大地提高处理器错误处理的可靠性和实时性的同时，减少三模lockstep的资源消耗。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，更具体地，涉及一种基于三模lockstep的多处理器芯片错误恢复方法。

背景技术

随着集成电路工艺节点的不断缩小，集成电路的可靠性越来越成为人们关注的焦点，而软错误的出现是影响集成电路可靠性的重要因素。所谓的软错误也被称为单粒子翻转，是当晶体管受到高能带电粒子(如来自宇宙射线的中子和来自封装材料的阿尔法离子)的轰击，使得存储在PN结中的电荷改变，继而引起数据的逻辑状态发生变化，如01之间的翻转。这种翻转会导致电路出现逻辑故障，从而影响电路的正常使用。相较于永久性器件损坏引起的硬错误，软错误的产生更加随机化也更加频繁，但软错误是可恢复的，通过重写或者复位即可消除软错误。

作为集成电路核心之一的处理器无疑是设计中保证可靠性的重点，消除处理器软错误的主要方法是lockstep。所谓的lockstep是一项基于空间冗余的容错技术，它的主要思想是通过添加一份与主处理器系统相同的硬件单元来实现两个处理器的相互监控，不间断的检查其操作功能的正确性，从而确保处理器的功能正确并可以检测错误，隔离错误并在一定程度上进行错误恢复。lockstep的主要方法是基于checkpoint的rollback方法。通过在处理器进行一致性检查来检测错误，并在一定的时间间隔内进行checkpoint用以保存处理器的正确状态，并在出现错误是进行rollback，将保存的正确状态重新加载进处理器，然后执行刚刚出错的程序。

公开日为2015年06月10日，公开号为CN104699550A的中国专利公开了一种基于lockstep架构的错误恢复方法，包括以下步骤：1)Lock-Step模块运行状态与转换：Lock-Step模块上电后，采用基于时间流进行状态保存，通过硬件计时器，在一段时间之后发送一个硬件信号，软件读到这个状态后保存处理器状态；2)对硬件状态进行切换，将硬件的保存恢复分为2个状态，即运行状态以及保存状态，在运行状态时如果处理器发生写操作，在运行状态的时间片内如果有对写入SM的地址数据的操作由SM完成读写，以保证数据的一致。但这种方法无法确定具体出现错误的CPU，同时对于硬错误的产生没有检测能力。

发明内容

本发明提供一种基于三模lockstep的多处理器芯片错误恢复方法，能识别出具体出现错误的CPU。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于三模lockstep的多处理器芯片错误恢复方法，包括以下步骤：

S1：利用检查模块对主处理器和第一从处理器的输出进行比较，当主处理器和第一从处理器的输出不一致时，检查模块产生中断指令，主处理器和第一从处理器进行错误恢复操作；

S2：第二从处理器执行checkpoint操作，将自身的处理器状态保存到内存中；

S3：将第二从处理器的设置成lockstep模式，输入从主处理器得到，输出至检查模块；

S4：将内存中保存的主处理器状态加载至主处理器、第一从处理器和第二从处理器；

S5：检查模块对主处理器、第一从处理器和第二从处理器的输出同时进行比较，若未发现错误，认为上次错误为软错误且已经得到恢复，进入步骤S6；若主处理器、第一从处理器和第二从处理器的输出出现不一致，进入步骤S7；

S6：检查模块向第二从处理器发起中断，第二从处理器退出lockstep模式，并将上次保存的处理器状态重新加载进处理器，另外主处理器和第一从处理器则继续以正常的lockstep架构运行；