一种芯片功能安全故障处理方法与流程

本发明属于电子系统功能安全，尤其涉及一种芯片功能安全故障处理方法。

背景技术：

1、随着电子科技产业的高速发展，数字芯片在工业、通信、军事、电子消费领域的应用越来越广泛。数字芯片容易随着时间增加或工作环境变化发生故障，高故障率已成为制约其发展的重要因素之一。随着工艺节点的降低，芯片面积的增大，芯片的容量的显著提升，芯片的良品率也面临着巨大的挑战。

2、在众多的消费领域中，随着车辆价格和芯片价格的降低，车辆领域的应用增速明显；而显然，车辆作为和人类生命安全密切相关的产物，其功能安全对于汽车领域的安全相关的电子电气系统至关重要。越来越多的汽车配备了电子电气系统，这些系统对芯片的依赖以及安全等级要求更高。

3、现在的车规级芯片已经很关注芯片自身的功能安全，也非常关心是否能够在最大程度减少因为随机硬件失效造成的安全风险，芯片上的每个功能单元ip的功能故障也已经存在相应的处理机制，能够进行软硬件等多种形式的上报。但是众所周知，数字芯片故障受诸多因素的共同影响，包括工作温度、环境温度、工作电压、环境辐射、器件老化、机械振动等等；随着芯片尺寸的不断降低，这些因素共同作用的影响越来越难以分辨也越来越难以独立克服；另外，现有芯片中有几千到几十亿个各种类型的存储单元，由于工艺的不一致性，以及其他各种各样的外界因素，将不可避免的导致其中的个别存储单元性能较差甚至无法使用；如果只是关注单个的ip带来的功能故障显然是不合理的，在ip集成度越来越高的情况下，因为数据通信和共享使得影响更加复杂，共享存储带来的功能故障显然也是不能忽略的。如何在复杂芯片系统结构的情况下，应对复杂因素的共同影响，提供有效的安全保障，是待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种芯片功能安全故障处理方法，所述系统包含：

2、步骤s1：芯片上设置有操作系统，操作系统基于用户请求创建任务；具体的：操作系统基于用户请求创建一个或多个任务，将所述任务按照功能类型划分为一个或者多个功能任务；芯片包含多个处理单元，每个处理单元包含一个或多个执行单元，其中：执行单元为通用内核或功能单元；每个执行单元均具有唯一的编号；

3、步骤s2：按顺序将所述一个或多个功能任务分配给芯片中能够执行相应功能类型的执行单元；具体为：判断功能任务是否已分配完毕，若是，则返回步骤s1，否则，将功能任务预分配给执行单元，判断预分配是否落入故障单元组合表，如果落入，则记录所述预分配方案并放入预分配方案集合中，然后返回步骤s2进行重新预分配；此时，如果不能进行重新预分配，则进入步骤s3；如果未落入，则将功能任务按照预分配方案分配给执行单元；继续执行步骤s2直到所有功能任务均分配完毕；

4、故障单元组合表保存了一个或者多个故障单元组合及其对应的故障概率和故障代码；每个故障单元组合中包含一个或者多个按照时间顺序先后排列的执行单元编号；用于指示当故障单元组合中指示的执行单元执行顺序发生时，所对应的统计故障代码及其对应的故障概率；

5、步骤s3：将功能任务分配给执行单元；确定是否触发执行单元进入安全保障模式,以插入冗余执行；

6、步骤s31：将当前待分配功能任务分配给一可用通用内核；

7、步骤s32：确定是否触发执行单元进入安全保障模式，如果是，则进入步骤s33，否则，返回步骤s2；

8、步骤s33：获取预分配方案集合中每个预分配方案；获取所述每个预分配方案落入故障单元组合表中的所有故障单元组合，以构成故障单元组合集合；从中确定最有利故障单元组合；其中：所述最有利故障单元组合是动态执行效率最高的故障单元组合；

9、步骤s34：插入冗余执行；具体为：创建对应最有利故障单元组合的功能任务组合，获取当前执行单元对应的现场数据作为所创建功能任务组合的现场数据；分配并执行所述功能任务组合，更新故障处置方式，使得更新后的故障处置方式使得在后续功能任务出现故障时能够获取所插入冗余执行的执行结果。

10、进一步的，所述芯片为车规级芯片。

11、进一步的，所述划分的功能任务是有序的，顺序是基于其控制流或数据流顺序的。

12、进一步的，处理单元是异构处理单元。

13、进一步的，处理单元内部的内核和功能单元共享外部总线单元或共享的二级高速缓存、内存；一级高速缓存是内核和功能单元所独享的。

14、进一步的，每个功能单元对应的功能类型可能是相同或者不同的。

15、进一步的，在功能任务均分配完毕后清空预分配方案集合。

16、一种执行设备，包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现所述的芯片功能安全故障处理方法。

17、一种计算机可读存储介质，包括程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的芯片功能安全故障处理方法。

18、一种芯片，所述芯片包括处理电路，所述处理电路配置为执行所述的芯片功能安全故障处理方法。

19、本发明的有益效果包括：

20、（1）面向复杂芯片系统结构，提出基于故障单元组合故障处置方式，在现有单功能单ip单内核故障处理机制的基础上，为复杂环境下出现跨任务跨功能单元和通用内核故障，提供有效的安全保障；

21、（2）基于故障提前避免和插入冗余执行的双重保障机制，在当前分配周期无法避免的情况下，结合后续任务类型侦测和故障组合分析，提供冗余执行保障，在下一分配周期时再次给予避免机会；从而在任务执行的完整周期中，在尽力避免潜藏故障发生可能的同时精准提供冗余保障；

22、（3）在不打乱原有操作系统的任务分配方式的基础上，在插入冗余执行时让冗余执行通过全面的量化计算确定最有利故障组合，并使冗余执行占据最有利故障组合，使得冗余执行本身的执行是有意义和有效的，并最终在故障发生时保障芯片整体响应速度。

技术特征：

1.一种芯片功能安全故障处理方法，其特征在于，所述方法包含：

2.根据权利要求1所述的芯片功能安全故障处理方法，其特征在于，所述芯片为车规级芯片。

3.根据权利要求2所述的芯片功能安全故障处理方法，其特征在于，所述划分的功能任务是有序的，顺序是基于其控制流或数据流顺序的。

4.根据权利要求3所述的芯片功能安全故障处理方法，其特征在于，处理单元是异构处理单元。

5.根据权利要求4所述的芯片功能安全故障处理方法，其特征在于，处理单元内部的内核和功能单元共享外部总线单元或共享的二级高速缓存、内存；一级高速缓存是内核和功能单元所独享的。

6.根据权利要求4所述的芯片功能安全故障处理方法，其特征在于，每个功能单元对应的功能类型可能是相同或者不同的。

7.根据权利要求4所述的芯片功能安全故障处理方法，其特征在于，在功能任务均分配完毕后清空预分配方案集合。

8.一种执行设备，其特征在于，包括处理器，所述处理器和存储器耦合，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现权利要求1所述的芯片功能安全故障处理方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1所述的芯片功能安全故障处理方法。

10.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括处理电路，所述处理电路配置为执行如权利要求1所述的芯片功能安全故障处理方法。

技术总结
本发明涉及一种芯片功能安全故障处理方法，所述系统包括:步骤S1：芯片上设置有操作系统，操作系统基于用户请求创建任务；步骤S2：按顺序将一个或多个功能任务分配给芯片中能够执行相应功能类型的执行单元；步骤S3：将功能任务分配给执行单元；确定是否触发执行单元进入安全保障模式,以插入冗余执行；本发明能够在复杂芯片系统结构的情况下，应对复杂因素的共同影响，提供有效的安全保障。

技术研发人员：丁黄胜,何小敏,孙思伟,耿晓祥
受保护的技术使用者：苏州云途半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12