[发明专利]一种多核处理器可配置双模冗余结构

说明书

一种多核处理器可配置双模冗余结构，包括：微处理器、第一接口单元、第一路由单元、第二接口单元、第二路由单元、片上共享存储单元；双模冗余模式的两个处理器通过输入数据自动复制、输出数据自动比较发现错误，通过寄存器文件中数据自动比较、寄存器文件中数据自动恢复结构消除错误。本发明实现多核处理器中任意两个处理器都可配置为双模冗余模式。

技术领域

本发明涉及一种多核处理器可配置双模冗余结构，属于多核处理器技术领域。

背景技术

多核处理器目前在体系结构上提高软错误能力的方法主要有：通过冗余流水线对移位后的操作数进行计算，检测ALU中的瞬态以及永久性错误；利用 Berger码对算术逻辑运算的输入操作数和输出结果之间存在的函数映射关系检测ALU中的错误；利用看门狗(Watchdog)技术用来对地址和数据总线进行监视；利用ECC校验码技术对于片内存储器、Cache、寄存器文件等单元进行软错误检测与纠正；软错误检测执行模型CRT，通过比较冗余线程的输出，检测软错误。

目前已有方法需要增加专门的硬件资源，而且对错误的观察能力有限，如：冗余流水线和Berger码仅能够检测ALU中错误；看门狗通过固定时间的查询来判断程序是否跑飞，不能及时发现错误；ECC校验码纠检错能力是有限的，且编解码电路对存储器的读写性能有较大的影响。多核微处理器的容软错误执行模型CRT中，在灵活性、性能、可恢复性方面存在不足：

首先在灵活性方面，目前的多核处理器容错结构仅能实现相邻微处理器间单向数据传递和比较，当指定一个微处理器核为主微处理器后，与之对应的双模冗余功能的从微处理器也就唯一确定了，反之亦然，无法实现任意两个微处理器核的双模冗余，缺乏灵活性，严重限制了该模型的可扩展性；

其次在性能方面，目前结构中，需要在每条指令执行之后，直接比较每个处理器中寄存器中的数据，数据量大，导致由于运算结果不能及时比较而产生的流水线阻塞，降低执行模型的性能，尤其不适合处理器核为多发射的多核处理器；并且大量的数据传递和比较，也会增加芯片动态功耗。

再次在可恢复性方面，缺乏硬件实现的现场保存与恢复功能，需要软件辅助完成两种功能：1)备份运行环境；2)检测到软错误后，恢复到前面正确的运行环境。由于需要软件的过多参与，降低多核处理器的容软错误能力和整体性能。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种多核处理器可配置双模冗余结构，解决了多核处理器中任意两个处理器能够根据需要随时配置为双模冗余模式，而不再是固定的某两个处理器是双模冗余模式；降低双模冗余模式检测错误需要比较的数据量，仅对微处理器输出数据进行比较，而不是每次指令都比较，降低对主从微处理器读写数据带宽、时序的要求；解决了双模冗余模式的错误恢复功能，从硬件上对微处理器核中寄存器文件的整体备份和恢复，实现硬件现场保存与恢复功能。

本发明的技术方案是：

一种多核处理器可配置双模冗余结构，包括：微处理器、第一接口单元、第一路由单元、第二接口单元、第二路由单元、片上共享存储单元；

片上共享存储单元分别连接有多个第一接口单元，每个第一接口单元分别连接有对应的第一路由单元和微处理器；每个微处理器依次连接有第二接口单元、第二路由单元；

微处理器用于执行指令和处理数据，包括：控制器、算术逻辑单元ALU、寄存器文件、冗余控制寄存器、寄存器文件冗余控制单元；控制器用于发送控制信息；算术逻辑单元ALU用于对数据进行运算；寄存器文件用于存放中间处理结果；冗余控制寄存器用于设置微处理器在双模冗余模式下作为主微处理器还是作为从微处理器；寄存器文件冗余控制单元用于完成微处理器中寄存器文件的备份和恢复；