專利名稱：一種空間設(shè)備的tcam抗輻照防護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間網(wǎng)絡(luò)中對(duì)空間設(shè)備的三態(tài)內(nèi)容尋址存儲(chǔ)器TCAM (TernaryContent Addressable Memory)的抗福照防護(hù)方法。
背景技術(shù)：
目前，大量面向網(wǎng)絡(luò)與信息安全的空間設(shè)備，包括防火墻、轉(zhuǎn)發(fā)表、協(xié)處理器等主要用TCAM實(shí)現(xiàn)。但是由于空間環(huán)境中存在大量a粒子、重離子等粒子，它們?cè)斐傻妮椛浜蜎_擊會(huì)對(duì)空間中運(yùn)行的電子設(shè)備造成較大的影響，使TCAM產(chǎn)生單粒子翻轉(zhuǎn)。一旦TCAM發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)，它內(nèi)部存儲(chǔ)的信息則會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，對(duì)空間網(wǎng)絡(luò)與信息安全產(chǎn)生重要影響。TCAM存儲(chǔ)單元有邏輯“O”、邏輯“I”、邏輯“X”三個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程中，·一個(gè)TCAM存儲(chǔ)單元用兩個(gè)靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM存儲(chǔ)單元來(lái)存儲(chǔ)。如圖4所示，兩個(gè)SRAM存儲(chǔ)單元用b0和bl表示，TCAM的邏輯“0”狀態(tài)的二進(jìn)制編碼為bObl = 01,邏輯“I”狀態(tài)的二進(jìn)制編碼為bObl = 10，邏輯“X”狀態(tài)的二進(jìn)制編碼為bObl =00。從圖4可以看出，如果bObl比特位發(fā)生翻轉(zhuǎn)而變成11，則TCAM處于無(wú)效狀態(tài)，TCAM本身能夠自動(dòng)識(shí)別出發(fā)生了粒子翻轉(zhuǎn)事件。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于TCAM抗輻照的研究主要集中在工藝、冗余編碼和硬件冗余等方面。TCAM抗輻照的方法有以下幾種Baeg. S等在文獻(xiàn)《通過(guò)計(jì)算刷新時(shí)間降低TCAM設(shè)備中的軟錯(cuò)誤的方法》(發(fā)表在2010年IEEE TRANSACT 10NS0N CIRCUITS AND SYSITEMS期刊上)，提出了一種通過(guò)計(jì)算刷新周期值對(duì)TCAM進(jìn)行防護(hù)的方法。方法的前提條件是必須用一位錯(cuò)誤糾正編碼SEC (Single Error Correction)對(duì)每個(gè)TCAM字進(jìn)行一位防護(hù)。主要步驟是I、計(jì)算出TCAM中的存儲(chǔ)單元發(fā)生X次翻轉(zhuǎn)(X是TCAM中發(fā)生翻轉(zhuǎn)的次數(shù))的概率，概率的計(jì)算采用文獻(xiàn)《復(fù)合泊松軟件可靠性模型》(發(fā)表在1992年IEEE TRANSACT 10NS0N
SOFTWARE ENGINEERING 期刊上)第 2 頁(yè)公式P(JQ = Zf =1 哄) ，Cy(I — :r/的方法，
其中Ci二i表示從X-I個(gè)元素中一次取Y-I個(gè)的可能組合數(shù)，該概率是隨時(shí)間變化的值。2、根據(jù)TCAM內(nèi)部存儲(chǔ)單元排列組合規(guī)律(矩形陣列)計(jì)算出每個(gè)TCAM字發(fā)生一位翻轉(zhuǎn)以上而引起TCAM發(fā)生錯(cuò)誤的概率，因?yàn)榘l(fā)生一位以上翻轉(zhuǎn)時(shí)SEC不能對(duì)每個(gè)字進(jìn)行保護(hù)，此時(shí)TCAM發(fā)生錯(cuò)誤；3、將前面兩步得到的概率相乘，得到的乘積即為發(fā)生X次翻轉(zhuǎn)TCAM發(fā)生錯(cuò)誤的概率，對(duì)X從0到無(wú)窮的TCAM發(fā)生錯(cuò)誤的概率求和最后可以得到TCAM失效(發(fā)生錯(cuò)誤)概率隨時(shí)間分布的曲線。該方法不足之處TCAM電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要在TCAM電路內(nèi)部額外設(shè)計(jì)冗余糾錯(cuò)編碼電路(由于有SEC存在);采取了冗余糾錯(cuò)編碼SEC，必將需要部分存儲(chǔ)字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)校驗(yàn)位，使得編碼率降低；文獻(xiàn)僅在理論上對(duì)TCAM的刷新容錯(cuò)進(jìn)行了研究，如何在工程中實(shí)現(xiàn)沒(méi)有描述。
Noda. H等在文獻(xiàn)《帶嵌入式DRAM的免維護(hù)TCAM軟錯(cuò)誤容錯(cuò)結(jié)構(gòu)》(發(fā)表在2005年IEEE CUSTOM INTEGRATED CIRCUITS期刊上)提出了帶嵌入式動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM(Dynamic RandomAccess Memory)的TCAM容錯(cuò)結(jié)構(gòu)。通過(guò)周期性地對(duì)嵌入式DRAM進(jìn)行刷新，即從嵌入式DRAM中讀取帶糾錯(cuò)冗余編碼的數(shù)據(jù)，并利用糾錯(cuò)編碼電路對(duì)嵌入式DRAM中發(fā)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正，最后將糾正后的正確數(shù)據(jù)分別寫(xiě)入TCAM和嵌入式DRAM中。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是糾錯(cuò)電路在嵌入式DRAM中實(shí)現(xiàn)，TCAM內(nèi)部不需要進(jìn)行糾錯(cuò)電路的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是嵌入式DRAM的刷新周期僅由DRAM工藝設(shè)計(jì)決定，無(wú)法進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。刷新周期值過(guò)大，發(fā)生錯(cuò)誤的概率提高；刷新周期值過(guò)小，對(duì)TCAM進(jìn)行寫(xiě)操作過(guò)于頻繁，降低了 TCAM查找過(guò)程中的匹配效率。將冗余編碼糾錯(cuò)和刷新這兩種方法相結(jié)合起來(lái)，對(duì)TCAM進(jìn)行容錯(cuò)設(shè)計(jì)以提高其抗輻照性能，至今沒(méi)有公開(kāi)文獻(xiàn)涉及。

發(fā)明內(nèi)容
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本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種面向空間設(shè)備的TCAM抗輻照防護(hù)方法，滿足空間設(shè)備可靠性要求。本發(fā)明的技術(shù)方案是第一步，構(gòu)建TCAM抗輻照防護(hù)系統(tǒng)，TCAM抗輻照防護(hù)系統(tǒng)由刷新周期計(jì)算模塊、刷新控制模塊、ECC編碼模塊、ECC解碼糾錯(cuò)模塊組成。TCAM抗輻照防護(hù)系統(tǒng)與RAM、TCAM、用戶端相連。TCAM抗輻照防護(hù)系統(tǒng)從用戶端接收參數(shù)，計(jì)算刷新周期值tsp，向RAM發(fā)送刷新控制信號(hào)，對(duì)RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)按地址逐步進(jìn)行ECC解碼糾錯(cuò)和編碼，將糾正后的數(shù)據(jù)發(fā)送給TCAM。刷新周期計(jì)算模塊是一個(gè)軟件，它從用戶端接收參數(shù)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到抗輻照防護(hù)系統(tǒng)所需要的刷新周期值tsp，將tsp發(fā)送給刷新控制模塊。刷新控制模塊與刷新周期計(jì)算模塊、RAM存儲(chǔ)器、ECC編碼模塊、ECC解碼糾錯(cuò)模塊、TCAM相連。它從刷新周期計(jì)算模塊接收刷新周期值tsp，根據(jù)tsp產(chǎn)生刷新控制信號(hào)ctrl_scrub，將ctrl_scrub發(fā)送給RAM和ECC解碼糾錯(cuò)模塊，控制ECC解碼糾錯(cuò)模塊讀RAM中的數(shù)據(jù)；當(dāng)從ECC編碼模塊接收到編碼結(jié)束信號(hào)eoc時(shí)，刷新控制模塊將寫(xiě)使能信號(hào)分別發(fā)送給RAM和ECC編碼模塊，控制ECC編碼模塊將數(shù)據(jù)寫(xiě)到RAM中。刷新控制模塊由刷新控制邏輯、初始狀態(tài)控制寄存器、計(jì)時(shí)器、刷新周期寄存器、時(shí)間比較器、地址寄存器、RAM最大地址寄存器、地址比較器組成。初始狀態(tài)控制寄存器與刷新周期計(jì)算模塊、刷新控制邏輯相連，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)tsp ;計(jì)時(shí)器與時(shí)間比較器、刷新控制邏輯相連，負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)；刷新周期寄存器與時(shí)間比較器、刷新控制邏輯、刷新周期計(jì)算模塊相連，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)刷新周期值tsp ;時(shí)間比較器與計(jì)時(shí)器、刷新周期寄存器、刷新控制邏輯相連，比較計(jì)時(shí)器和刷新周期寄存器的值，當(dāng)t〈tsp時(shí)，時(shí)間比較器輸出為0 ;當(dāng)計(jì)時(shí)器的值t ^ tsp時(shí)，時(shí)間比較器輸出為I ;地址寄存器與地址比較器、刷新控制邏輯、TCAM、RAM相連，負(fù)責(zé)指示讀寫(xiě)RAM和TCAM的當(dāng)前數(shù)據(jù)位置；RAM最大地址寄存器與地址比較器相連，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)RAM的最大地址值N ;地址比較器與刷新控制邏輯、RAM最大地址寄存器、地址寄存器相連，負(fù)責(zé)比較地址寄存器和RAM最大地址寄存器的值，判斷地址寄存器所指示的地址是否超出了 RAM的最大地址值，當(dāng)?shù)刂芳拇嫫鞯闹敌∮诘扔贜時(shí)，地址比較器輸出為0 ;當(dāng)?shù)刂芳拇嫫鞯闹荡笥贜時(shí)，地址比較器輸出為I。刷新控制邏輯與初始狀態(tài)控制寄存器、計(jì)時(shí)器、時(shí)間比較器、刷新周期寄存器、地址比較器、地址寄存器、ECC編碼模塊、ECC解碼糾錯(cuò)模塊、RAM存儲(chǔ)器相連，負(fù)責(zé)對(duì)初始狀態(tài)控制寄存器、計(jì)時(shí)器、刷新周期寄存器、地址寄存器、RAM、ECC編碼模塊、ECC解碼糾錯(cuò)模塊進(jìn)行控制；刷新控制邏輯是一個(gè)狀態(tài)機(jī)，由空閑、產(chǎn)生刷新控制信號(hào)、寫(xiě)RAM、更新地址寄存器、一次刷新完成，等待下一次刷新5個(gè)狀態(tài)組成。系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，刷新控制邏輯進(jìn)入空閑狀態(tài)。當(dāng)刷新控制邏輯處于空閑狀態(tài)時(shí)，當(dāng)從初始狀態(tài)控制寄存器讀取到tsp后，狀態(tài)轉(zhuǎn)為產(chǎn)生刷新控制信號(hào)狀態(tài)；當(dāng)刷新控制邏輯處于產(chǎn)生刷新控制信號(hào)狀態(tài)時(shí)，刷新控制邏輯將計(jì)時(shí)器復(fù)位為0，將初始狀態(tài)控制寄存器置0，并給計(jì)時(shí)器發(fā)送開(kāi)始計(jì)時(shí)信號(hào)，產(chǎn)生刷新控制信號(hào)ctrl_scrub,將ctrl_scrub發(fā)送給RAM的讀使能端和ECC解碼糾錯(cuò)模塊信號(hào)輸入控制端ctrl_in，控制ECC解碼糾錯(cuò)模塊讀地址寄存器所指示的RAM地址中的數(shù)據(jù)，當(dāng)接收編碼結(jié)束信號(hào)eoc后，狀態(tài)轉(zhuǎn)為寫(xiě)RAM狀態(tài)；當(dāng)刷新控制邏輯處于寫(xiě)RAM狀態(tài)時(shí)，發(fā)送寫(xiě)使能信號(hào)到RAM的寫(xiě)控制端和ECC編碼模塊信號(hào)輸出控制端ctrl_out，控制ECC編碼模塊將 數(shù)據(jù)寫(xiě)入地址寄存器所指示的RAM地址，待寫(xiě)操作完成后，狀態(tài)轉(zhuǎn)為更新地址寄存器狀態(tài)；當(dāng)刷新控制邏輯處于更新地址寄存器狀態(tài)時(shí)，控制寫(xiě)使能信號(hào)無(wú)效，將地址寄存器加1，當(dāng)?shù)刂繁容^器輸出為0時(shí)，刷新控制邏輯的狀態(tài)轉(zhuǎn)為產(chǎn)生刷新控制信號(hào)狀態(tài)；當(dāng)?shù)刂繁容^器輸出為I時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)為一次刷新完成，等待下一次刷新?tīng)顟B(tài)；當(dāng)刷新控制邏輯處于一次刷新完成，等待下一次刷新?tīng)顟B(tài)時(shí)，地址寄存器置0，一次刷新完成，當(dāng)時(shí)間比較器輸出為0時(shí)，保持在一次刷新完成，等待下一次刷新?tīng)顟B(tài)；當(dāng)時(shí)間比較器輸出為I時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)入產(chǎn)生刷新控制信號(hào)狀態(tài)。ECC解碼糾錯(cuò)模塊與RAM存儲(chǔ)器、TCAM存儲(chǔ)器、ECC編碼模塊、刷新控制邏輯相連。它從刷新控制邏輯接收到刷新控制信號(hào)ctrl_SCrub后，從RAM存儲(chǔ)器讀取地址寄存器所指示的RAM地址中的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)采取里德-所羅門碼即R-S解碼糾錯(cuò)，將解碼糾錯(cuò)后數(shù)據(jù)送給TCAM存儲(chǔ)器和ECC編碼模塊，保證待寫(xiě)入TCAM存儲(chǔ)器和ECC編碼模塊數(shù)據(jù)是正確的。ECC編碼模塊與ECC解碼糾錯(cuò)模塊、RAM存儲(chǔ)器、刷新控制邏輯相連，它從ECC糾錯(cuò)解碼模塊接收解碼后數(shù)據(jù)，對(duì)解碼后數(shù)據(jù)進(jìn)行R-S編碼，待編碼完成后產(chǎn)生編碼結(jié)束信號(hào)eoc，將eoc發(fā)送給刷新控制邏輯，待接收刷新控制邏輯的寫(xiě)使能信號(hào)后，ECC編碼模塊將編碼后數(shù)據(jù)寫(xiě)入地址寄存器所指示的RAM地址。第二步，TCAM抗輻照防護(hù)系統(tǒng)加電，刷新控制邏輯進(jìn)入空閑狀態(tài)。地址寄存器、刷新周期寄存器、初始狀態(tài)控制寄存器全置0，RAM最大地址寄存器置N。第三步，刷新周期計(jì)算模塊獲取參數(shù)信息，通過(guò)計(jì)算獲得TCAM存儲(chǔ)器失效概率隨時(shí)間變化曲線，根據(jù)該曲線確定刷新周期值tsp。步驟3. 1，刷新周期計(jì)算模塊從用戶端獲得以下信息3. I. I采用文獻(xiàn)《通過(guò)計(jì)算刷新時(shí)間降低TCAM設(shè)備中的軟錯(cuò)誤的方法》中第7頁(yè)介紹的方法獲得單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生粒子翻轉(zhuǎn)的平均次數(shù)\和發(fā)生多粒子翻轉(zhuǎn)的比重值r;r是反映存儲(chǔ)器中發(fā)生多粒子翻轉(zhuǎn)所占比重的量，0 < r < 1，當(dāng)r為0時(shí)，說(shuō)明存儲(chǔ)器僅發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)；當(dāng)r為I時(shí)，說(shuō)明存儲(chǔ)器僅發(fā)生多粒子翻轉(zhuǎn)。3. I. 2從TCAM硬件尺寸獲得TCAM存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)、字寬和容量M，M 1，M是遠(yuǎn)大于I的整數(shù)，M表示TCAM的存儲(chǔ)單元數(shù)。
3. I. 3將入、r、M輸給刷新周期計(jì)算模塊。步驟3. 2，刷新周期計(jì)算模塊計(jì)算復(fù)合泊松模型下的TCAM存儲(chǔ)器失效概率隨時(shí)間變化曲線。假設(shè)空間輻射環(huán)境中，粒子碰撞只引起一個(gè)存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)發(fā)生變化，周圍的其它存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)不發(fā)生變化。從教材《概率論基礎(chǔ)教程》第358頁(yè)中關(guān)于泊松過(guò)程定義可知，空間輻射引起的粒子翻轉(zhuǎn)事件是一個(gè)速率為、的泊松過(guò)程，時(shí)刻tTCAM存儲(chǔ)器發(fā)生X次翻轉(zhuǎn)的概率為
權(quán)利要求
1.一種空間設(shè)備的TCAM抗輻照防護(hù)方法，其特征在于包括以下步驟 第一步，構(gòu)建TCAM抗輻照防護(hù)系統(tǒng)，TCAM抗輻照防護(hù)系統(tǒng)由刷新周期計(jì)算模塊、刷新控制模塊、ECC編碼模塊、ECC解碼糾錯(cuò)模塊組成；TCAM抗輻照防護(hù)系統(tǒng)與RAM、TCAM、用戶端相連；TCAM抗輻照防護(hù)系統(tǒng)從用戶端接收參數(shù)，計(jì)算刷新周期值tsp，向RAM發(fā)送刷新控制信號(hào)，對(duì)RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)按地址逐步進(jìn)行ECC解碼糾錯(cuò)和編碼，將糾正后的數(shù)據(jù)發(fā)送給TCAM ； 刷新周期計(jì)算模塊是一個(gè)軟件，它從用戶端接收參數(shù)，對(duì)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到抗輻照防護(hù)系統(tǒng)所需要的刷新周期值tsp，將tsp發(fā)送給刷新控制模塊； 刷新控制模塊與刷新周期計(jì)算模塊、RAM存儲(chǔ)器、ECC編碼模塊、ECC解碼糾錯(cuò)模塊、TCAM相連，它從刷新周期計(jì)算模塊接收刷新周期值tsp，根據(jù)tsp產(chǎn)生刷新控制信號(hào)ctrl_scrub，將ctrl_scrub發(fā)送給RAM和ECC解碼糾錯(cuò)模塊，控制ECC解碼糾錯(cuò)模塊讀RAM中的數(shù)據(jù)；當(dāng)從ECC編碼模塊接收到編碼結(jié)束信號(hào)eoc時(shí)，刷新控制模塊將寫(xiě)使能信號(hào)分別發(fā)送給RAM和ECC編碼模塊，控制ECC編碼模塊將數(shù)據(jù)寫(xiě)到RAM中； 刷新控制模塊由刷新控制邏輯、初始狀態(tài)控制寄存器、計(jì)時(shí)器、刷新周期寄存器、時(shí)間比較器、地址寄存器、RAM最大地址寄存器、地址比較器組成；初始狀態(tài)控制寄存器與刷新周期計(jì)算模塊、刷新控制邏輯相連，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)tsp ;計(jì)時(shí)器與時(shí)間比較器、刷新控制邏輯相連，負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)；刷新周期寄存器與時(shí)間比較器、刷新控制邏輯、刷新周期計(jì)算模塊相連，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)刷新周期值tsp ;時(shí)間比較器與計(jì)時(shí)器、刷新周期寄存器、刷新控制邏輯相連，比較計(jì)時(shí)器和刷新周期寄存器的值，當(dāng)t < tsp時(shí)，時(shí)間比較器輸出為O ;當(dāng)計(jì)時(shí)器的值t ^ tsp時(shí)，時(shí)間比較器輸出為I ;地址寄存器與地址比較器、刷新控制邏輯、TCAM、RAM相連，負(fù)責(zé)指示讀寫(xiě)RAM和TCAM的當(dāng)前數(shù)據(jù)位置；RAM最大地址寄存器與地址比較器相連，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)RAM的最大地址值N ;地址比較器與刷新控制邏輯、RAM最大地址寄存器、地址寄存器相連，負(fù)責(zé)比較地址寄存器和RAM最大地址寄存器的值，判斷地址寄存器所指示的地址是否超出了 RAM的最大地址值，當(dāng)?shù)刂芳拇嫫鞯闹敌∮诘扔贜時(shí)，地址比較器輸出為O ;當(dāng)?shù)刂芳拇嫫鞯闹荡笥贜時(shí),地址比較器輸出為I ; 刷新控制邏輯與初始狀態(tài)控制寄存器、計(jì)時(shí)器、時(shí)間比較器、刷新周期寄存器、地址比較器、地址寄存器、ECC編碼模塊、ECC解碼糾錯(cuò)模塊、RAM存儲(chǔ)器相連，負(fù)責(zé)對(duì)初始狀態(tài)控制寄存器、計(jì)時(shí)器、刷新周期寄存器、地址寄存器、RAM、ECC編碼模塊、ECC解碼糾錯(cuò)模塊進(jìn)行控制；刷新控制邏輯是一個(gè)狀態(tài)機(jī)，由空閑、產(chǎn)生刷新控制信號(hào)、寫(xiě)RAM、更新地址寄存器、一次刷新完成，等待下一次刷新5個(gè)狀態(tài)組成； ECC解碼糾錯(cuò)模塊與RAM存儲(chǔ)器、TCAM存儲(chǔ)器、ECC編碼模塊、刷新控制邏輯相連；它從刷新控制邏輯接收到刷新控制信號(hào)ctrlscrub后，從RAM存儲(chǔ)器讀取地址寄存器所指示的RAM地址中的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)解碼糾錯(cuò)，將解碼糾錯(cuò)后數(shù)據(jù)送給TCAM存儲(chǔ)器和ECC編碼模塊；ECC編碼模塊與ECC解碼糾錯(cuò)模塊、RAM存儲(chǔ)器、刷新控制邏輯相連，它從ECC糾錯(cuò)解碼模塊接收解碼后數(shù)據(jù)，對(duì)解碼后數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，待編碼完成后產(chǎn)生編碼結(jié)束信號(hào)eoc，將eoc發(fā)送給刷新控制邏輯，待接收刷新控制邏輯的寫(xiě)使能信號(hào)后，ECC編碼模塊將編碼后數(shù)據(jù)寫(xiě)入地址寄存器所指示的RAM地址； 第二步，TCAM抗輻照防護(hù)系統(tǒng)加電，刷新控制邏輯進(jìn)入空閑狀態(tài)；地址寄存器、刷新周期寄存器、初始狀態(tài)控制寄存器全置0，RAM最大地址寄存器置N ；第三步，刷新周期計(jì)算模塊獲取參數(shù)信息，通過(guò)計(jì)算獲得TCAM存儲(chǔ)器失效概率隨時(shí)間變化曲線，根據(jù)該曲線確定刷新周期值tsp ； 步驟3. 1，刷新周期計(jì)算模塊從用戶端獲得以下信息 .3. I. I采用文獻(xiàn)《通過(guò)計(jì)算刷新時(shí)間降低TCAM設(shè)備中的軟錯(cuò)誤的方法》中第7頁(yè)介紹的方法獲得單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生粒子翻轉(zhuǎn)的平均次數(shù)、和發(fā)生多粒子翻轉(zhuǎn)的比重值r;r是反映存儲(chǔ)器中發(fā)生多粒子翻轉(zhuǎn)所占比重的量，O ^ I ； .3.I. 2從TCAM硬件尺寸獲得TCAM存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)、字寬和容量M，M是遠(yuǎn)大于I的整數(shù)，M表示TCAM的存儲(chǔ)單元數(shù)； .3.I. 3將X、r、M輸給刷新周期計(jì)算模塊； 步驟3. 2，刷新周期計(jì)算模塊計(jì)算復(fù)合泊松模型下的TCAM存儲(chǔ)器失效概率隨時(shí)間變化曲線 .3.2. I建立復(fù)合泊松模型，描述時(shí)刻tTCAM發(fā)生X次粒子翻轉(zhuǎn)事件的概率P (X，t), BP
2.如權(quán)利要求I所述的空間設(shè)備的TCAM抗輻照防護(hù)方法，其特征在于刷新控制邏輯的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程是系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，刷新控制邏輯進(jìn)入空閑狀態(tài)；當(dāng)刷新控制邏輯處于空閑狀態(tài)時(shí)，當(dāng)從初始狀態(tài)控制寄存器讀取到tsp后，狀態(tài)轉(zhuǎn)為產(chǎn)生刷新控制信號(hào)狀態(tài)；當(dāng)刷新控制邏輯處于產(chǎn)生刷新控制信號(hào)狀態(tài)時(shí)，刷新控制邏輯將計(jì)時(shí)器復(fù)位為0，將初始狀態(tài)控制寄存器置0，并給計(jì)時(shí)器發(fā)送開(kāi)始計(jì)時(shí)信號(hào)，產(chǎn)生刷新控制信號(hào)ctrlscrub，將ctrl_scrub發(fā)送給RAM的讀使能端和ECC解碼糾錯(cuò)模塊信號(hào)輸入控制端ctrl_in,控制ECC解碼糾錯(cuò)模塊讀地址寄存器所指示的RAM地址中的數(shù)據(jù)，當(dāng)接收編碼結(jié)束信號(hào)eoc后，狀態(tài)轉(zhuǎn)為寫(xiě)RAM狀態(tài)；當(dāng)刷新控制邏輯處于寫(xiě)RAM狀態(tài)時(shí)，發(fā)送寫(xiě)使能信號(hào)到RAM的寫(xiě)控制端和ECC編碼模塊信號(hào)輸出控制端ctrl_0ut，控制ECC編碼模塊將數(shù)據(jù)寫(xiě)入地址寄存器所指示的RAM地址，待寫(xiě)操作完成后，狀態(tài)轉(zhuǎn)為更新地址寄存器狀態(tài)；當(dāng)刷新控制邏輯處于更新地址寄存器狀態(tài)時(shí)，控制寫(xiě)使能信號(hào)無(wú)效，將地址寄存器加1，當(dāng)?shù)刂繁容^器輸出為0時(shí)，刷新控制邏輯的狀態(tài)轉(zhuǎn)為產(chǎn)生刷新控制信號(hào)狀態(tài)；當(dāng)?shù)刂繁容^器輸出為I時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)為一次刷新完成，等待下一次刷新?tīng)顟B(tài)；當(dāng)刷新控制邏輯處于一次刷新完成，等待下一次刷新?tīng)顟B(tài)時(shí)，地址寄存器置0，一次刷新完成，當(dāng)時(shí)間比較器輸出為0時(shí)，保持在一次刷新完成，等待下一次刷新?tīng)顟B(tài)；當(dāng)時(shí)間比較器輸出為I時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)入產(chǎn)生刷新控制信號(hào)狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求I所述的空間設(shè)備的TCAM抗輻照防護(hù)方法，其特征在于所述ECC解碼糾錯(cuò)模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼糾錯(cuò)時(shí)采用里德-所羅門碼即R-S碼，ECC編碼模塊對(duì)解碼后數(shù)據(jù)進(jìn)行R-S編碼。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種空間設(shè)備的TCAM抗輻照防護(hù)方法。技術(shù)方案是首先構(gòu)建由刷新周期計(jì)算模塊、刷新控制模塊、ECC編碼模塊、ECC解碼糾錯(cuò)模塊組成的TCAM抗輻照防護(hù)系統(tǒng)；刷新周期計(jì)算模塊確定刷新周期值tsp，刷新控制模塊根據(jù)tsp執(zhí)行對(duì)RAM的刷新控制，ECC解碼糾錯(cuò)模塊對(duì)從RAM中讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼糾錯(cuò)；當(dāng)ECC編碼模塊收到刷新控制邏輯的寫(xiě)使能信號(hào)時(shí)，ECC編碼模塊將數(shù)據(jù)寫(xiě)入RAM，若未收到寫(xiě)使能信號(hào)，ECC編碼模塊接收ECC糾錯(cuò)解碼模塊發(fā)送的解碼并糾錯(cuò)后的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行ECC編碼。采用本發(fā)明無(wú)需在TCAM內(nèi)部連接專門的糾錯(cuò)編碼電路，既避免了TCAM的頻繁刷新，又實(shí)現(xiàn)了對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)糾錯(cuò)，有效解決了TCAM器件在太空中的數(shù)據(jù)抗輻照存儲(chǔ)保護(hù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)G11C11/22GK102789806SQ20121024465
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者呂高峰, 吳純青, 孫志剛, 崔向東, 時(shí)向泉, 李韜, 毛席龍, 蘇金樹(shù), 虞萬(wàn)榮, 趙雙喜, 趙國(guó)鴻, 趙寶康, 陳一驕, 黃杰 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)