CN107403028B - 故障点驱动的vlsi阵列重构方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了故障点驱动的VLSI阵列重构方法，所述方法包括：先找到整个阵列A的最左区域LA[C₁,C_n]，然后使用移位操作将最左区域里的每个故障处理器单元(Faulty Processing Element,FPE)移动至最左区域中最后一条物理列上，然后使用移位操作最左区域里的每个FPE移动至最左区域中最后一条物理列上，直至最后一个最左区域为止，即当前最左区域的右边界为C_n。本发明从极少数目的故障处理器及其所处的位置出发，仅仅通过对阵列中的这些少量故障处理器进行移位操作，使得阵列中的故障处理器尽可能地被移动至同一逻辑列，最大限度的保留使用原有的阵列布局，进而实现逻辑阵列的高效快速重构。

Description

故障点驱动的VLSI阵列重构方法

技术领域

本发明涉及一种VLSI阵列重构方法，特别涉及一种高效快速的VLSI 阵列重构方法。

背景技术

网格拓扑结构因其结构简单、易于扩展、结构规整且易于实现广泛地应用在超大规模集成电路(Very Large Scale Integrated,VLSI)系统和多核系统中。随着半导体技术的发展，成百上千的处理器单元(Processing Elements, PEs)能集成到一个单一芯片上。然而随着芯片集成密度的迅速增加，在制造和过程中PEs发生故障的可能性也随之增加。这些故障处理器单元 (Faulty Processing Elements,FPEs)将会影响整个系统的稳定性和可靠性。因此，对于有FPEs的阵列，需要快速、有效的容错技术，提高系统的稳定性和可靠性。

总结近年来的相关研究工作，几乎所有的重构算法均以访问所有可用的PEs为出发点，依据它们之间的电路开关功能实现逻辑阵列的构建。由于实际应用中出现故障的PEs个数极少，则可用的PEs的数目与原阵列大小近乎相同，通过访问所有可用的PEs重构阵列必然导致重构速度的低下。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种由阵列中的故障点驱动的高效快速的VLSI阵列重构技术。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

为方便说明，对于一个m×n的物理阵列，我们用C₁,C₂,…,C_n表示物理阵列的列。对于任意i<j且i,j∈{1,2,…,n}，用A[C_i,C_j]表示边界为C_i和C_j的区域(包含边界C_i和C_j)，即区域中每个PE都位于物理列C_i和C_j之间。同理，用A[C_i,C_j)表示边界为C_i和C_j的区域(包含边界C_i，但不包含边界 C_j)。假设e_x,y表示某个物理行的从左至右的第二个FPE，则我们用se_x',y'表示A[C_i,C_j]中所有e_x,y中最左边的FPE，即y值最小。

定义1(最左区域LA)对于物理阵列H中的任意两条物理列C_i,C_j为边界，构成的区域A[C_i,C_j](i<j,且i,j∈{1,2,…,n}):

1)当A[C_i,C_j]中的物理行R_k(k＝1,2,…,m)至多只有1个故障PE时，则A[C_i,C_j)称为一个最左区域，即LA[C_i,C_j]＝A[C_i,C_j]。

2)否则，找到区域A[C_i,C_j]中的se_x',y'，则A[C_i,C_y')为其最左区域，记为LA[C_i,C_j]＝A[C_i,C_y')

假设区域A[C_i,C_j)中，序列<e_k,i,e_k,i+1,…,e_k,j-1>表示在物理列C_i和C_j之间的某一行上的所有PEs。对阵列中某一行上的某个序列<e_k,i,e_k,i+1,…, e_k,j-1>进行循环位移操作，我们将这种操作称之为移位操作，即e_k,i←e_k,i+1, e_k,i+1←e_k,i+2,…,e_k,j-1←e_k,i，移位后得到一个新的处理器单元序列<e_k,i+1,…, e_k,j-1,e_k,i>。其中←表示一个移动操作，如e_k,i←e_k,i+1表示PE e_k,i+1移动至PEe_k,i位置上。

该技术方案从极少数目的故障处理器及其所处的位置出发，仅仅通过对阵列中的这些少量故障处理器进行移位操作，使得阵列中的故障处理器尽可能地被移动至同一逻辑列，最大限度的保留使用原有的阵列布局，进而实现逻辑阵列的高效快速重构。

该技术方案的具体操作为：先找到整个阵列的最左区域(假设LA[C₁, C_n]＝A[C₁,C_i),1<i<n)，然后使用移位操作将最左区域里的每个FPE移动至最左区域中最后一条物理列C_i-1上。若前最左区域的右边界不是C_n，那么依次在最左区域的右边区域找到该区域中的最左区域，即求LA[C_i,C_n]，然后使用移位操作最左区域里的每个FPE移动至最左区域中最后一条物理列上。直至最后一个最左区域为止，即当前最左区域的右边界为C_n.

近年来的几乎所有的重构算法均以访问所有可用的PEs为出发点，依据它们之间的电路开关功能实现逻辑阵列的构建。由于实际应用中出现故障的PEs个数极少，则可用的PEs的数目与原阵列大小近乎相同，通过访问所有可用的PEs重构阵列必然导致重构速度的低下。本技术方案的优点如下。

1、该技术采用与现有技术完全不同的反向思维的方式，从极少数目的故障点及其所处的位置出发构造快速重构算法，尽可能地使用已有的可用链接，与现有技术相比，能实现更快速的阵列重构。

2、该技术能实现实时处理。当阵列中某个处理器突然间出现故障，该技术能从该故障点出发，高效迅速地完成阵列重构。

3、实验结果表明，在小故障率阵列的情况下，该技术的阵列重构速度要明显比现有技术快，且其构造的逻辑阵列大小也接近于现有技术所构造的最大逻辑阵列。即该技术方案实现了逻辑阵列的高效快速重构。

附图说明

图1是本发明具体操作步骤示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明是针对实际应用中故障率极小的普遍现象，提出一种出现故障时阵列的实时高效快速重构技术。具体操作如图1所示。如图1(a)所示，物理阵列的大小为4×8，其中FPEs数量为4。为方便表示，对阵列中的所有PEs进行编号，如e_1,1在阵列中编号为1，后面将用PE 1表示该PE。阵列中的物理列从左至右依次表示为C₁,C₂,…,C₈，算法具体步骤如下。

1.首先，由定义1可知，LA[C₁,C₈]＝A[C₁,C₆)，将LA[C₁,C₈]中的FPEs移动至区域中最后一条物理列C₅上，即将在区域内的PE 10和PE 19利用移位操作移动至C₅上。具体来说，则是对序列<e_2,2,e_2,3,e_2,4,e_2,5>和<e_3,3,e_3,4, e_3,5>进行移位操作，最后得到序列<e_2,3,e_2,4,e_2,5,e_2,2>和<e_3,4,e_3,5,e_3,3>。 LA[C₁,C₈]的右边界为物理列C₆而不是C₈，因此，算法在LA[C₆,C₈]中对FPE 进行移位操作。

2.同理，由定义1可知，LA[C₆,C₈]＝A[C₆,C₈]，将LA[C₆,C₈]中的FPEs移动至区域中最后一条物理列C₈上，即对序列<e_2,6,e_2,7,e_2,8>和<e_3,7,e_3,8>进行移位操作，得到序列<e_2,7,e_2,8,e_2,6>和<e_3,8,e_3,7>。由于LA[C₆,C₈]的右边界就是C₈，所以算法终止。最终的逻辑阵列如图1(b)所示，其中不含FPEs 的逻辑列组成最终的逻辑阵列L。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.故障点驱动的VLSI阵列重构方法，其特征在于，所述方法包括：先找到整个阵列A的最左区域LA[C₁,C_n]，然后使用移位操作将最左区域里的每个FPE移动至最左区域中最后一条物理列C_i-1上，直至最后一个最左区域为止，即当前最左区域的右边界为C_n，其中：

LA[C₁,C_n]＝A[C₁,C_i),1<i<n；

A为m×n的物理阵列，C₁,C₂,…,C_n表示所述物理阵列的列，PE表示物理阵列中的处理器单元，FPE表示阵列中的故障处理器单元；

对于任意i<j且i,j∈{1,2,…,n}，A[C_i,C_j]表示边界为C_i和C_j的区域，即区域中每个PE都位于物理列C_i和C_j之间；A[C_i,C_j)表示边界为C_i和C_j但不包含边界C_j的区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述最左区域具体指：对于区域A[C_i,C_j]满足以下条件的区域:

当A[C_i,C_j]中的物理行R_k，其中k＝1,2,…,m，至多只有1个故障PE时，则A[C_i,C_j)称为一个最左区域，即LA[C_i,C_j]＝A[C_i,C_j)；

否则，找到区域A[C_i,C_j]中的se_x',y'，则A[C_i,C_y')为其最左区域，记为LA[C_i,C_j]＝A[C_i,C_y')；

其中e_x,y表示某个物理行的从左至右的第二个FPE，则我们用se_x',y'表示A[C_i,C_j]中所有e_x,y中最左边的FPE。

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