总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法技术

本发明专利技术适用于胚胎电子细胞阵列技术领域，提供了一种总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法。该方法包括：分析总线胚胎电子细胞阵列的结构和工作特点，采用多态系统理论，建立总线胚胎电子细胞阵列的可靠性分析模型；以MOS管消耗数目为硬件资源消耗的衡量指标，建立总线胚胎电子细胞阵列的硬件资源消耗模型；针对电路的设计要求，利用所述可靠性分析模型和所述硬件资源消耗模型对阵列设计进行评估，确定总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞的数目。上述方法能够合理地选择阵列功能模块内电子细胞的数目与空闲电子细胞数目，兼顾阵列的可靠性和硬件资源消耗。

【技术实现步骤摘要】
总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法
本专利技术属于胚胎电子细胞阵列
，尤其涉及一种总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法。
技术介绍
随着航空航天、深海探测等领域的不断发展以及电磁环境的日益复杂，对电子装备的可靠性要求越来越高，传统的基于部件冗余的容错设计存在硬件资源消耗大、冗余备份单元有限等不足。基于此，胚胎电子细胞阵列技术应运而生，胚胎电子细胞阵列是一种基于多细胞生物生长发育过程而设计的一种新型硬件结构，具有类似于生物的自组织、自检测和自修复等能力。然而目前关于胚胎电子细胞阵列的研究主要在阵列结构设计、自修复方法、故障检测方法及其应用等方面进行，缺少关于胚胎电子细胞阵列内胚胎电子细胞数目选择方法的研究。而胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择是工程实际应用过程必须要考虑的问题，电子细胞数目的选择与阵列的硬件资源消耗和阵列可靠性都直接相关，更多的电子细胞可以带来更高的阵列可靠性，但同时也将带来更大的硬件资源消耗。而现有胚胎电子细胞阵列内部电子细胞数目的选择大多凭借经验，缺乏理论支持和指导，不能很好平衡阵列硬件资源消耗和可靠性的关系。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法，以解决现有胚胎电子细胞阵列内部的电子细胞数目的选择缺乏理论支持和指导，不能很好地平衡阵列硬件资源消耗和可靠性的关系的问题。本专利技术实施例提供了一种总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法，包括：分析总线胚胎电子细胞阵列的结构和工作特点，采用多态系统理论，建立总线胚胎电子细胞阵列的可靠性分析模型；以MOS管消耗数目为硬件资源消耗的衡量指标，建立总线胚胎电子细胞阵列的硬件资源消耗模型；根据所述可靠性分析模型和所述硬件资源消耗模型，结合电路设计要求，合理确定总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目。本专利技术实施例相对于现有技术所具有的有益效果：本专利技术实施例分析总线胚胎电子细胞阵列的结构和工作特点，采用多态系统理论，建立总线胚胎电子细胞阵列的可靠性分析模型；以MOS管消耗数目为硬件资源消耗的衡量指标，建立总线胚胎电子细胞阵列的硬件资源消耗模型；然后根据所述可靠性分析模型和所述硬件资源消耗模型，结合电路的设计要求，确定总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目，能够合理地选择阵列功能模块内细胞的数目，兼顾阵列的可靠性和硬件资源消耗，从而解决现有技术中胚胎电子细胞阵列内部的电子细胞数目的选择缺乏理论支持和指导，不能很好地平衡阵列硬件资源消耗和可靠性的关系的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法的流程图；图2是本专利技术实施例提供的循环移除故障自修复策略的流程；图3是本专利技术实施例提供的单细胞故障循环移除自修复过程；图4是本专利技术实施例提供的建立总线胚胎电子细胞阵列的可靠性分析模型的流程图；图5是本专利技术实施例提供的根据所述状态性能概率分布模型建立所述可靠性分析模型的流程图；图6是本专利技术实施例提供的计算总线胚胎电子细胞阵列工作过程的可靠度的流程图；图7是本专利技术实施例提供的确定功能模块内空闲细胞电子细胞数目的流程图；图8是本专利技术实施例提供的功能模块内不同功能模块电子细胞数目选择对应阵列可靠度曲线；图9是本专利技术实施例提供的功能模块内不同功能模块电子细胞数目选择对应阵列MTTF；图10是本专利技术实施例提供的功能模块内不同功能模块电子细胞数目选择对应阵列MOS管消耗；图11是本专利技术实施例提供的确定功能模块内总的胚胎电子细胞数目的流程图；图12是本专利技术实施例提供的功能模块内不同功能模块空闲细胞数目选择对应阵列的可靠度；图13是本专利技术实施例提供的功能模块内不同功能模块空闲细胞数目选择对应阵列的MTTF；图14是本专利技术实施例提供的功能模块内不同功能模块空闲细胞数目选择对应的阵列MOS管消耗。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图1示出了本专利技术实施例提供的总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法的实现流程，详述如下：步骤S101，分析总线胚胎电子细胞阵列的结构和工作特点，采用多态系统理论，建立总线胚胎电子细胞阵列的可靠性分析模型。总线胚胎电子细胞阵列包括输入模块、输出模块、功能模块和总线。其中，输入模块完成外部输入信号到胚胎电子细胞阵列的输入；输出模块将胚胎电子细胞阵列的处理结果输出到外部；功能模块是胚胎电子细胞阵列的核心部分，主要完成胚胎电子细胞的具体电路功能；总线作为一种通信方式，包括地址总线、数据总线和控制总线，用于完成各个模块间的信息传递。功能模块是总线胚胎电子细胞阵列的核心部分，主要完成具体的电路功能。功能模块包括胚胎电子细胞和检测控制模块。所有的胚胎电子细胞均与检测控制模块相连，所有的胚胎电子细胞首尾相连构成环状。其中，胚胎电子细胞分为工作细胞和空闲细胞，工作细胞实现特定的电路功能，空闲细胞用于当功能模块中出现故障时代替故障细胞实现自修复。检测控制模块完成功能模块的故障检测，功能模块内故障自修复的控制实现及功能模块与总线的数据交换。检测控制模块包括基因配置单元、控制单元、故障检测单元和输入输出单元。其中，基因配置单元采用常用的寄存器型基因存储器存储，主要存储检测控制模块工作过程所需的基因配置信息，包括标志位基因，输出选择基因等。控制单元完成各个细胞的状态控制及自修复的控制实现，主要由状态机完成控制功能。输入输出单元完成功能模块和总线的信号传输，使用数据缓冲器与寄存器进行实现。故障检测单元完成功能模块的故障检测，采用经典的双模冗余方式实现功能模块的实时故障检测，故障检测的对象是每个功能模块的功能。功能模块内的胚胎电子细胞主要完成具体完的功能电路，与传统的胚胎电子细胞相比，减少了地址模块与故障检测模块。因此，胚胎电子细胞包括基因配置存储单元、功能单元、控制单元和输入输出单元。其中，基因配置存储单元主要由寄存器型存储构成，主要存储细胞工作过程中需要的功能配置基因和连接关系基因，类似于生物体的DNA。功能单元主要由4输入查找表(4-LUT)组成，完成胚胎电子细胞的电路功能。控制单元主要根据控制单元的控制信号完成对胚胎电子细胞内各个模块的控制。输入输出单元主要由多路数据选择器构成，主要完成胚胎电子细胞输入输出信号。功能模块内的工作细胞和空闲细胞连接构成细胞环，功能模块内的胚胎电子细胞数目及工作细胞和空闲细胞数目选择，可以根据不同的电路规模灵活的确定。在总线胚胎电子细胞阵列工作过程中，将复杂的电子系统功能进行分解，分解成为若干简单的子电路功能，将分解后的子电路功能映射到各个功能模块中，由各个功能模块实现所有的子电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法，其特征在于，包括：分析总线胚胎电子细胞阵列的结构和工作特点，采用多态系统理论，建立总线胚胎电子细胞阵列的可靠性分析模型；以MOS管消耗数目为硬件资源消耗的衡量指标，建立总线胚胎电子细胞阵列的硬件资源消耗模型；针对电路设计要求，利用所述可靠性分析模型和所述硬件资源消耗模型评估设计阵列的性能，确定总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目。

【技术特征摘要】
1.一种总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法，其特征在于，包括：分析总线胚胎电子细胞阵列的结构和工作特点，采用多态系统理论，建立总线胚胎电子细胞阵列的可靠性分析模型；以MOS管消耗数目为硬件资源消耗的衡量指标，建立总线胚胎电子细胞阵列的硬件资源消耗模型；针对电路设计要求，利用所述可靠性分析模型和所述硬件资源消耗模型评估设计阵列的性能，确定总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目。2.根据权利要求1所述的总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法，其特征在于，所述建立总线胚胎电子细胞阵列的可靠性分析模型包括：根据通用生成函数，建立总线胚胎电子细胞阵列中的功能模块在工作过程中的状态性能概率分布模型；根据所述状态性能概率分布模型建立所述可靠性分析模型。3.根据权利要求2所述的总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法，其特征在于，所述状态性能概率分布模型为：其中，wi(x,t)为部件i在t时刻处于状态x的概率，x为部件i的状态；表示所述功能模块在状态为ki时的状态概率，表示胚胎细胞在状态为ki时的状态性能，i＝1,2,…,n，n表示所述功能模块的个数，ki＝1,2,…,mi，mi为功能模块i的状态个数；所述通用生成函数为：其中，表示系统的状态性能。4.根据权利要求3所述的总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法，其特征在于，根据所述状态性能概率分布模型建立所述可靠性分析模型包括：根据所述状态性能概率分布模型，并结合多态系统的最小任务性能需求，计算总线胚胎电子细胞阵列工作过程的任务可靠度为：其中，q为所述多态系统的最小任务性能需求，为示性函数，当时，当时，基于所述总线胚胎电子细胞阵列工作过程的任务可靠度，采用平均故障时间来衡量阵列的可靠性，因此总线胚胎电子细胞阵列的任务可靠性为：5.根据权利要求4所述的总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法，其特征在于，所述计算总线胚胎电子细胞阵列工作过程的任务可靠度包括：计算总线胚胎电子细胞阵列工作过程的状态集；根据所述状态集计算总线胚胎电子细胞阵列中各个所述功能模块处于不同工作状态的概率；根据各个所述功能模块处于不同工作状态的概率，得出整个总线胚胎电子细胞阵列的任务可靠度。6.根据权利要求5所述的总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法，其特征在于，所述计算总线胚胎电子细胞阵列工作过程的状态集具体为：假设总线胚胎电子细胞阵列中功能模块的个数为S，所述功能模块内工作的细胞数为k，总的细胞数为m，则各个功能模块的状态包括状态0、状态1、状态xi(0≤i≤m-k+1)和状态m-k+1；其中，状态0表示故障状态，状态1表示功能模块内可正常工作的胚胎电子细胞个数为k，状态xi表示功能模块内可正常工作的胚胎电子细胞个数为xi+k-1，状态m-k+1表示功能模块内所有的胚胎电子细胞阵列均能够正常工作。7.根据权利要求6所述的总线胚胎电子细胞阵列中电子细胞数目选择方法，其特征在于，所述根据所述状态集计算总线胚胎电子细胞阵列中各个所述功能模块的概率过程为：假设每个细胞的失效率为λ，则每个细胞的可靠度为e-λt；功能模块处于状态0的概率为功能模块处于状态1的概率为功能模块处于状态xi的概率为功能模块处...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡金燕，孟亚峰，王涛，韩春辉，李丹阳，孟繁卿，
申请(专利权)人：中国人民解放军军械工程学院，
类型：发明
国别省市：河北,13