2D-Mesh NoC可重构阵列的容错设计与音频滤波器验证

本文主要探讨了片上可重构阵列容错方法的研究，该技术在数字信号处理等领域具有广泛的应用潜力。作者设计了一种创新的系统架构，它结合了2D-Mesh型片上网络（NoC）作为高效的互连单元，以及精简指令集（RISC）处理器作为计算核心。这种设计旨在提供高度的灵活性和可靠性，特别是在面对潜在的硬件故障时。 对于阵列内的瞬态故障，文章提出采用三模冗余、扩展海明码和检错重传策略进行容错处理。三模冗余意味着通过备份多个功能相同的组件，当主组件出现故障时，备用组件能够接管工作，确保系统的连续性。扩展海明码则是一种纠错编码技术，能检测并纠正错误，而检错重传则在发现错误后重新发送数据，进一步提高容错能力。 对于互连结构中的永久故障，作者采用了连线内建自测试（BIST）方法进行定期检查，一旦检测到问题，自修复技术会自动修复故障，同时自适应路由算法可以根据故障情况动态调整数据传输路径，避免故障传播。 在计算单元失效的情况下，研究借鉴了生物体胚胎细胞分化机制。当某个计算单元停止工作，系统通过重新配置资源和任务，将剩余的计算单元进行协作，实现了计算任务的灵活重新分配，从而保持系统的整体功能。 为了验证这一设计的有效性，研究者将一个19阶的音频FIR带通滤波器映射到一个3×3的容错可重构阵列上。实验结果显示，系统不仅能够准确执行滤波器运算，而且展现出强大的容错性能，即使面临各种故障，仍能维持预期的功能运行。 这项研究不仅提供了片上可重构阵列的新型容错设计思路，还展示了其在实际应用中的可行性和实用性，对于提升数字信号处理系统的可靠性和效率具有重要的理论和实践价值。