KIP-Veröffentlichungen

In Umgebungen mit erhöhter Teilchenstrahlung ist der fehlerfreie Betrieb SRAM-basierter feldprogrammierbarer Hardware nicht mehr garantiert. Radioaktive Strahlung kann sowohl die Konfiguration, als auch den Zustand dieser Geräte und damit ihr Verhalten ändern. Gängige Ansätze benutzen dreifach redundante Logik (TMR) mit Mehrheitsentscheiden um strahlungsbedingtes Fehlverhalten zu kompensieren. Dies bringt jedoch ein erhebliches Maß an zusätzlicher Logik mit sich. Diese Diplomarbeit stellt eine fehlertolerante Softcore-CPU für FPGAs vor, die durch die Kombination von zweifach redundanter Logik und kontinuierlichem Schreiben der FPGA-Konfiguration mit einem geringeren Maß an zusätzlicher Logik auskommt. Die Wirksamkeit der angewandten Methoden konnte sowohl mit Fehlersimulationen, als auch im Teilchenstrahl Experiment nachgewiesen werden.

In radiative environments, the accurate operation of SRAM based field programmable hardware cannot be guaranteed. Radiation can alter configuration and state of these devices and thus change their behavior. Common approaches use triple modular redundancy (TMR) in combination with majority voters to compensate radiation induced errors. However, this comes with a large area overhead. This thesis proposes a fault tolerant softcore CPU for FPGAs with reduced area overhead by using double modular redundant logic in combination with continuous FPGA configuration writing. The effectiveness of the applied methods could be verified with both error simulation and particle beam experiments.