А.В. КОБЫЛЯЦКИЙ Научный руководитель – Н.Г. ГРИГОРЬЕВ, к.т.н., с.н.с.

А.В. КОБЫЛЯЦКИЙ
Научный руководитель – Н.Г. ГРИГОРЬЕВ, к.т.н., с.н.с.
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОДА ХЭММИНГА В
СТАТИЧЕСКОМ ОЗУ 16 МБИТ
Разработана схемотехника и топология кодера/декодера с учетом правил радиационно-стойкого проектирования (РСП). Проведено моделирование работы кодера/декодера с учетом паразитных параметров топологии и определено его быстродействие в режимах записи и чтения ОЗУ при нормальных и наихудших условиях функционирования.
Одним из наиболее эффективных способов снижения влияния одиночных сбоев и повышения устойчивости к отдельным ядерным частицам
(ОЯЧ) является использование корректирующего кода Хэмминга [1].
Особенностью применения кода Хэмминга в разработанном статическом ОЗУ является использование общего ядра кодирования как в режиме
записи, так и в режиме чтения. Ядро разработано в соответствии с таблицей кодирования, приведенной в табл. 1.
P0
P1
P2
P3
H0
1
H1
1
D0
1
1
H2
D1
1
1
1
D2
1
1
Таблица 1. Таблица кодирования
D3 H3 D4 D5 D6 D7
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
В таблице 1 представлены разряды данных D0…D7, контрольные разряды H0…H3 и разряды синдрома P0…P3. На рис.1 представлена структурная схема кодера/декодера Хэмминга. В режиме считывания на вход
блока коррекции ошибок поступают 8 бит данных и 4 проверочных бита,
представляющих собой контрольные суммы символов данных, вычисленных согласно таблице коррекции (табл.1) в цикле записи. С помощью
проверочных битов блок коррекции осуществляет вычисление сигнала
синдрома P = {P0, P1, P2, P3}. Всего возможны 16 различных кодовых
комбинаций сигналов синдромов, 8 из которых используется для обнаружения и исправления одиночной ошибки в байте данных. По сигналам
синдромов дешифратор ошибок производит локализацию ошибочного
бита и при установленном сигнале разрешения инверсии nIE = 0 вырабатывает сигнал на исправление соответствующего бита, который обрабатывается блоком инверсии, осуществляющем инвертирование ошибочного бита. Мультиплексоры осуществляют переключения сигналов в зависимости от цикла обращения к памяти при установленном в соответствующее состояние сигнале WR. В цикле записи контрольные разряды коммутируются на нулевой потенциал для последующего вычисления контрольных сумм данных и записи в отдельный накопитель.
Рис.1.Структурная схема кодера/декодера Хэмминга с исправлением ошибок
Схемотехника и топология кодера/декодера Хэмминга разработана по
КМОП технологии с проектными нормами 0,13 мкм для применения его в
составе сбоеустойчивой памяти СОЗУ с информационной емкостью 16
Мбит. Топологически блок кодера/декодера размещен в периферии кристалла. Разработка топологии осуществлялась в соответствии с основными правилами РСП по уменьшению токов утечки при облучении ИИ и
снижению вероятности возникновения тиристорного эффекта.
При разработке кодера были приняты дополнительные меры по увеличению устойчивости к эффектам одиночных и множественных сбоев при
воздействии ОЯЧ. Время задержки блока в режиме чтения с учетом паразитных параметров топологии составляет 1,3 нс при нормальных условиях.
Таким образом, разработанный блок кодирования не вносит дополнительных затрат по площади от СБИС ОЗУ и приводит к незначительному
увеличению времени выборки ОЗУ на 5-7 %.
1.
Список литературы
Телец В., Цыбин С., Быстрицкий А., Подъяпольский С. ПЛИС для космических
применений// ЭЛЕКТРОНИКА: Наука. Технология. Бизнес. – 2005. - №6.