包括用于估计经受高海拔飞行条件的电子存储器的故障的设备的电子系统的制作方法

文档序号:25543679发布日期:2021-06-18 20:40
包括用于估计经受高海拔飞行条件的电子存储器的故障的设备的电子系统的制作方法

本发明属于飞行器上嵌入的电子存储器的技术领域。当飞行器在高海拔(通常为10000米及以上)移动时,电子设备(尤其是电子存储器)会暴露于高能粒子(通常为中子),这会影响主要电子组件的运行。当效果足以引起组件状态变化时,将其称为“单效果翻转”或“seu”,或“多效果翻转”或“meu”。因此,电子的“0”可以转换为电子的“1”,反之亦然。

更具体地,本发明的技术领域是“ram”的易失性存储器和“rom”的非易失性存储器的领域,ram是“随机存取存储器”及其派生词的缩写,rom是“只读存储器”的缩写。



背景技术:

应当理解,就航空电子设备对于确保飞行器及其乘客的安全至关重要而言,这种存储器更改的问题极为敏感。因此,此类设备受制于极其严格的认证要求。

此外,电子技术的趋势允许组件的日益显著的微型化,因此使它们对这种干扰更加敏感。

因此,重要的是要知道在实际使用条件下,给定时间段内受seu或meu影响的存储器的单元或字的数量。该比率称为“fit率”,代表“时间故障率(failureintimerate)”或每单位时间的故障率。当存储器位于计算机中以及在飞机上的实际使用条件下时,知道此比率很重要。此表征与制造商在实验室条件下进行的表征不同。

为了确定该比率,有两种可能的方法。在第一种方法中,将彻底扫描整个存储器以检测变化并对其进行计数。第一种方法给出了准确的结果,但是由于检测是侵入性的,因此对性能的影响很大。专用于检测的访问被添加到操作访问中,从而减小了存储器的有用带宽,或者需要更复杂的电子设备,例如双端口存储器,该解决方案仅对于小尺寸的存储器才是可能的。该缺点通常是禁止的。

在第二种方法中,仅在存储器的操作读取期间检测和计数更改。该第二种方法比第一种方法容易实施,但存在两个主要缺点:

-在观察期间内不能保证对存储器进行彻底扫描;

-在观察期间内,当操作访问多次读取同一存储器单元时,存在多次计数相同更改的风险,这是非常普遍的情况,因此会歪曲测量结果。

为了纠正第二个缺陷,一些集成电路,例如“fpga”电路,fpga是“现场可编程门阵列”的缩写,或者是“asic”电路,asic是“专用集成电路”的缩写,当检测到更改时校正存储器的内容,从而保证只对它计数一次。但是,这些存储器校正设备非常复杂,并且会影响性能,因为校正设备会在重写经校正的数据所需的时间内阻止读出流。

因此,现有的解决方案要么在执行时间上过于密集,要么是部分错误的。



技术实现要素:

本发明的一个目的是在不改变读取时间并且不对被监视的电子系统进行实质性修改的情况下补救当在观察期间内操作访问多次读取同一存储器单元时对一个且同一个更改进行多次计数的问题。

更具体地,根据本发明的用于航空应用的电子系统包括:至少一个电子存储器,其包括第一复数个字;以及用于检测所述字的错误的系统,其特征在于,所述电子系统包括错误计数设备,所述错误计数设备包括:

-包括第二复数个位的寄存器,位的地址与至少一个字相关联;

-用于在所述错误检测系统标记所述字的更改时对与所述字相关联的位进行索引的模块,所述位的索引在给定时间段内是唯一的,而不管由错误检测系统在所述给定时间段内检测到所述字的更改的次数;

-用于在给定时间段结束时重置所述寄存器的模块。

有利地,所述第二复数等于所述第一复数,所述寄存器的位数严格等于所述存储器的字数,每个地址对应于单个字。

有利地,所述第二复数是第一复数的约数,所述字被相同大小的组划分,每组字与唯一的位地址相关联。

有利地,与唯一位地址相关联的一个且同一个组的不同字具有互相跟随的地址号。

有利地,选择与唯一位地址相关联的一个且同一个组的不同字,以便在所述电子存储器中进行物理分离。

附图说明

通过阅读参考附图给出的描述,本发明的其他特征、细节和优点将变得显而易见,所述描述以示例的方式给出并且分别表示:

图1是根据本发明的电子系统的图示;

图2是根据本发明的系统的第一操作模式的图示;

图3是根据本发明的系统的第二操作模式的图示。

具体实施方式

作为示例,图1表示根据本发明的用于航空应用的嵌入式电子系统1。该系统可以是任何类型的系统。在该图中,仅示出了用于估计和计数电子存储器的故障的设备的操作所必需的元件。箭头指示不同元件之间的关系。该电子系统尤其是嵌入在飞行器上的电子计算机。

电子系统1包括至少一个电子存储器2。根据本发明的设备与所有种类的存储器一起操作。该系统适合于可能对在海拔高于或等于10000米处出现的高能宇宙粒子或辐射敏感的电子存储器。

作为示例,该存储器可以是ram或rom或对高海拔辐射敏感的任何类型的存储器。以下,t表示存储器2中包含的字数。

通常,存储器的大小是2的幂。然而,该设备对于不是2的幂的存储器大小同样良好地操作。存储器通常由数据总线寻址。

电子系统1包括用于对所述存储器的错误进行计数的设备。该计数设备包括以下详述的不同元件。

电子处理器3。它管理允许确定包括错误的电子存储器2的字数的所有模块。该处理器可以是独立的,也可以是由包含其他应用的电子计算机管理的专用功能。处理器也可能是硬件状态机或硬连线定序器。

错误估计器4,也以术语“edc”而为人所知,意思是“错误检测代码”。有多种技术可以检测二进制编码字中的错误。它们全部基于冗余信息的添加。在字中出现错误的情况下,将冗余设计用于该错误,以导致某些参数不一致,从而检测出错误。通常,这些系统被设计成不仅允许检测,而且还允许对检测的错误进行校正。

寄存器6包括nbr数量的位。该寄存器可以由设备5重置。该重置可以由软件或电子状态机完成。根据本发明的设备可以适合于各种存储器大小。但是,有必要根据存储器的大小来调整与之链接的寄存器的大小。

理想地,数字nbr等于存储器大小t的数字。然后,寄存器的每一位都与存储器的一个且仅一个字相关联。图2说明了这一原理。存储器2包括32个字,并且寄存器6包括32位。因此,第一个字m1与位1相关联,下一个字m2与位2相关联,依此类推。

当存储器的大小很大时,可以将一个位与存储器的几个字相关联,以减少寄存器的位数。读取寄存器的时间也减少了该相同的因子。如果使用g表示与一个且同一个位相关联的一组字,则数字nbr可以减少此因子g,并且存在简单关系:图3说明了这一原理。存储器2包括32个字,并且寄存器6包括8位。因此,四个字的组寻址相同的位,如该图3所示。因此,第一个字m1、m2、m3和m4与位1相关联,依此类推。

组的大小通常为2的幂。应注意,存储器的大小本身不必为2的幂。

电子系统的操作是周期性的。周期的持续时间取决于技术和存储器2的大小,取决于期望的精度,取决于携带包括所述存储器的嵌入式系统的飞行器的飞行高度。

在周期的开始或周期的末尾,处理器3通过重置命令5命令寄存器6的重置。

接下来,在该周期的持续时间内,每次使用存储器2的一个字,它也由错误估计器4扫描。如果估计器未观察到任何错误,则寄存器中与存储器的该字对应的位保持为0。

如果错误估计器观察到此字有错误,则寄存器的位如果为0则变为1。如果该位已经为1,则保持为1。可以看出寄存器的大小可以要么等于存储器的大小,要么是约数。当寄存器的大小等于存储器大小时,寄存器的位的保留为1意味着,当多次读取包含错误的存储器的字时,将防止错误估计器对其在寄存器中进行多次索引。

当寄存器的大小是存储器的大小的约数时,这意味着与寄存器位相关联的一组字仅被计数一次,即使该组中的几个不同的字包括错误。这种布置导致分辨率的简单降低,这对应于寄存器的大小小于存储器的大小的事实。

当周期的持续时间过去时,所有寄存器都被电子处理器读取,以进行后续处理,无论是出于统计目的还是出于存储器管理目的。显然,可以同时处理多个存储器。

存储器的内部几何形状由于与关于存储器的布局的工业秘密有关的原因而很少为人所知,并且在携带存储器的芯片上,字的地址与字的几何位置之间存在的关系因此是未知的。在这种情况下,可以任意选择组。例如,为了简化阅读,可以选择地址连续的字的组。

如果字在芯片内的物理位置是已知的,则为每个组选择物理上不连续的字是有利的。如果存储器的几何结构使得两个连续的地址不存储在相同的物理位置,则第一个简单的解决方案在于选择如前具有连续地址的字组。

如果连续地址在存储器上在物理上互相跟随,则第二种解决方案在于通过将由g个字隔开的字组合在一起,将每个组扩展在所有存储器上。例如,第一组将包含地址编号为0、(g-1)、(2g-1)、(3g-1)等的g个字,第二组将包含地址编号为1、g、2g、3g等的g个字,第三个组将包含地址编号为2、(g+1)、(2g+1)、(3g+1)等的g个字。

在变形实施例中,扩展可以有利地由子组完成,而不是逐字地进行。

当当前应用仅使用存储器的一部分时,这种分组在一起是有利的。通常,在这种情况下,仅使用存储器的较低部分,并且上述分组在一起提高了粒度。

例如,如果通过使用连续分组仅使用了对应于从0到t/2–1编号的地址的存储器的下半部分,则仅调用第一组。实际上,组的第二部分与从未读取的存储器字相关联。然后,粒度等于g。

利用扩展分组,所有组均被调用,因为它们都在存储器的底部部分包含字。而且,恰好是每个组的字的一半被调用,而组的字的另一半从不被调用。从计数的角度来看,好像组小了两倍一样发生所有情况。粒度则为g/2。因此,相对于前述情况节省了2倍。

如上所述,组的大小g为2的幂是有利的。实际上,在这种情况下,简化了以二进制完成的地址的编码。

根据本发明的检测设备的优点如下。对于一个应用,它处理且仅处理该应用所必需的所有存储器字。

不管对更改进行计数的寄存器的大小如何,即使在应用期间多次读取受影响的字,它们也仅计数一次。因此避免了与对存储器造成的损坏有关的解释错误。

该设备不会改变包括存储器的电子系统的性能,特别是存储器访问时间。最后,它只需要对电子系统进行很小的改动,这很容易实施。

再多了解一些
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