仿生自修復(fù)硬件多層結(jié)構(gòu)模型*

王南天，錢(qián)彥嶺，李　岳

(國(guó)防科技大學(xué) 裝備綜合保障技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙　410073)

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仿生自修復(fù)硬件多層結(jié)構(gòu)模型*

王南天，錢(qián)彥嶺，李岳

(國(guó)防科技大學(xué) 裝備綜合保障技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙410073)

針對(duì)仿生自修復(fù)硬件細(xì)胞間信號(hào)傳輸復(fù)雜、效率低等問(wèn)題，借鑒內(nèi)分泌系統(tǒng)中激素的傳輸方式，提出基于片上網(wǎng)絡(luò)和近鄰連接的4層仿生自修復(fù)硬件結(jié)構(gòu)模型，并以實(shí)現(xiàn)有限脈沖響應(yīng)濾波器為例，對(duì)模型進(jìn)行詳細(xì)論述。基于該模型的自修復(fù)硬件，具有靈活的布線能力與良好的容錯(cuò)能力，表明該模型為高可靠性自修復(fù)硬件設(shè)計(jì)提供了新途徑。

仿生硬件；自修復(fù)；內(nèi)分泌；片上網(wǎng)絡(luò)；近鄰連接；有限脈沖響應(yīng)濾波器

研制具有自修復(fù)能力的通用機(jī)器的構(gòu)想，可以追溯到20世紀(jì)50年代。在20世紀(jì)90年代，Mange等為提高電子系統(tǒng)可靠性提出具有自修復(fù)能力的胚胎電子陣列(embryonic array)，諸多學(xué)者相繼進(jìn)行了相關(guān)的研究[1-7]，提出了POEtic[2]和ubichip[4]等仿生硬件。POEtic使用了兩層馮·諾依曼近鄰連接[8]，而ubichip則使用了馮·諾依曼近鄰和摩爾結(jié)構(gòu)近鄰連接[9]。基于近鄰連接的結(jié)構(gòu)，細(xì)胞只與附近相鄰的細(xì)胞連接，故遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸慢且需要消耗較多細(xì)胞，自修復(fù)重構(gòu)過(guò)程因?yàn)樯婕岸鄠€(gè)細(xì)胞而比較復(fù)雜。總線結(jié)構(gòu)[3]被引入解決遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸?shù)膯?wèn)題，但存在總線時(shí)分復(fù)用而帶寬較小的問(wèn)題。此外，片上網(wǎng)絡(luò)(Network on Chip, NoC)因?yàn)槠涓邘挕⒖蓴U(kuò)展性好、靈活等特點(diǎn)[10]被應(yīng)用到自修復(fù)硬件中[11-12]。

在內(nèi)分泌系統(tǒng)中，主要有兩種激素傳輸方式：循環(huán)分泌和旁分泌。……