[发明专利]一种自愈管理控制器、SoC及自愈方法

说明书

本发明公开了一种自愈管理控制器、SoC及自愈方法，属于集成电路技术领域。本发明SoC包括IP核、自愈管理控制器和嵌入式FPGA，自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，Tap控制器通过JTAG链与各多路选择器连接，寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器。本发明自愈管理控制器能够实时监测SoC中各模块的工作状态，一旦某个模块发生故障，自愈管理控制器可以识别出故障模块，通过JTAG扫描链更改模块连接关系，并用FPGA对故障模块进行逻辑重构，替换故障模块完成SoC自愈，极大节省了自愈逻辑资源开销，延长了SoC的使用寿命，提高了SoC的可靠性。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别是指一种自愈管理控制器、SoC及自愈方法。

背景技术

随着集成电路特征尺寸的不断缩小，SoC可靠性问题日益严峻，当SoC芯片出现功能性故障或者可靠性故障时，传统的纠错方法主要是模块冗余方法。然而，关键部件完全备份（如三模冗余）的方法，存在资源开销大和环境自适应能力低的问题；对于可重构硬件，除了模块冗余容错方法外，通过增加额外处理器控制系统实现避开故障区的重构也是其主要的容错方法，但增加额外控制器实现重构的方法，其容错控制算法复杂、重构时间长，且当控制器发生故障时重构将无法实现。

在可靠性集成电路SoC芯片设计中，其中很有意义的一块是如何通过SoC自愈技术有效的提高SoC芯片的运行寿命，增强相关电子设备的可靠性，这是关系到通用电子设备SoC器件可靠性水平的一项重要质量保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自愈管理控制器、SoC及自愈方法，其使用嵌入式FPGA替代SoC中的故障IP核，通过在嵌入式FPGA中对故障IP核进行逻辑重构并更改模块间互连关系，达到对SoC中故障IP核的功能修复。

为解决上述技术领域问题，本发明采用的技术方案是：

一种自愈管理控制器，用于对SoC进行自愈控制，所述SoC包括IP核以及与IP核通过多路选择器相并联的嵌入式FPGA；该自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，所述寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器，所述故障标识寄存器用于标识SoC中IP核的运行状态，所述控制信息寄存器用于存储CPU发来的多路选择器控制信息，所述Tap控制器根据多路选择器控制信息通过JTAG链更改SoC中相应多路选择器的控制位；所述CPU用于执行如下程序：

（1）轮询读取故障标识寄存器，当识别到故障IP核时执行步骤（2）；

（2）将对应于故障IP核的控制信息存储到控制信息寄存器中，同时，将用于替代故障IP核的码流信息写入到相应的嵌入式FPGA中，完成自愈控制。

一种具有自愈功能的SoC，包括IP核，还包括自愈管理控制器以及与IP核通过多路选择器相并联的嵌入式FPGA；所述自愈管理控制器包括CPU、寄存器模块和Tap控制器，所述Tap控制器通过JTAG链与各多路选择器连接；所述寄存器模块包括故障标识寄存器和控制信息寄存器，所述故障标识寄存器用于标识各IP核的运行状态，所述控制信息寄存器用于存储CPU发来的针对多路选择器的控制信息；所述Tap控制器根据所述控制信息，通过更改相应多路选择器的控制位，改变互连关系，使相应的嵌入式FPGA替代故障IP核；所述CPU用于执行如下程序：

（1）轮询读取故障标识寄存器，当识别到故障IP核时执行步骤（2）；

（2）将对应于故障IP核的控制信息存储到控制信息寄存器中，同时，将用于替代故障IP核的码流信息写入到相应的嵌入式FPGA中，完成自愈控制。

进一步地，所述SoC的总线外设类IP核共同与同一个嵌入式FPGA通过一多路选择器相并联。

进一步地，所述SoC的加速器中的多级IP核共同对应于同一个嵌入式FPGA，多级IP核中的每一个IP核分别通过一多路选择器与该嵌入式FPGA相并联。