[发明专利]一种航天计算机及其非易失存储装置的刷新和升级方法

摘要

本发明提供了一种采用高性能商用片上系统（SOC）器件的高集成度、高可靠性的航天计算机，它包括以下三个组成部分：实现系统维护功能的一颗反熔丝FPGA、实现中心控制处理以及运算功能的三颗商用SOC，以及三颗用于存储启动程序、应用程序和用户数据的非易失存储器芯片。本发明中以三颗SOC为核心的运算节点在反熔丝FPGA控制下构成了可重构的三模冗余判决系统，而反熔丝FPGA和三颗非易失存储器芯片还构成了一个可靠的非易失存储装置。本发明进一步设计了通过反熔丝FPGA实现非易失存储器的定时刷新和故障时软件升级的方法，以有效对抗SEU（单粒子翻转）。采用本发明，可以实现高集成度、高可靠性、高性能、小型化、且灵活配置的航天计算机。

主权项

1.一种航天计算机，其特征在于包括以下三个组成部分：1‑a)一颗反熔丝FPGA，其作用是包括实现航天计算机的管理功能、存储器的刷新功能和存储器接口控制功能；所述航天计算机的管理功能包括航天计算机的软件和硬件监控功能、软件和硬件的重新配置功能、冗余计算管理功能；所述存储器刷新功能包括实现非易失存储器的定时刷新，所述定时刷新功能可以达到对抗单粒子翻转(SEU)空间粒子辐射的目的；所述存储器接口控制功能，用于控制非易失存储器接口在刷新和正常工作两种方式之间选择；1‑b)三颗商用片上系统(SOC)器件，用作航天计算机的中心处理器；所述三颗商用片上系统(SOC)器件相互之间可以工作在主备用、多模表决模式；所述工作模式由反熔丝FPGA的冗余计算管理功能控制；所述片上系统(SOC)器件外部连接到外部总线，以支持数据和控制信息传输；1‑c)三颗非易失存储器芯片，分别用作存储三颗商用片上系统(SOC)器件的启动程序、应用程序和用户数据；所述三颗非易失存储器芯片，在反熔丝FPGA内部的存储器接口控制电路的控制下，或者能连接到反熔丝FPGA实现升级和刷新功能，或者能直接连接到商用片上系统(SOC)支持系统的启动和应用程序的执行；所述反熔丝FPGA实现了存储器刷新功能；所述的存储器刷新功能在刷新模式下，反熔丝FPGA采用三模冗余判决结合ECC校验的方法定时刷新非易失存储器芯片存储的可执行文件内容，以确保用作启动的三模冗余非易失存储器芯片长期保持正确；所述的三模冗余判决机制在工作时，对三个互为备份的运算节点的存储器数据或者计算输出进行比较，取结果相同的两个节点输出为正确结果，并且认为输出错误结果的运算节点或者其存储器为故障；所述的ECC校验机制在工作时，在存储器芯片存储了冗余的数据，并根据特定的算法能够判断数据是否正确并对于一定数量的数据错误进行纠错。