[其他]一種陣列重新配置設備以及特別適用于超大規模集成電路的方法

無效

• 申請號: 86106427
• 申請日: 1986-09-30
• 公開（公告）號: CN86106427A
• 公開（公告）日: 1987-07-29
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·格萊哥利·茅頓
• 申請（專利權）人: 國際標準電氣公司
• 主分類號: G06F9/00
• 分類號: G06F9/00
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 馮曉明

本發明涉及重新配置設備，特別涉及一種即使在制作或操作大規模集成電路或含有這些集成電路的電路板的過程中出現故障時，人們仍然能夠使用上述集成電路的設備。

現有技術已發現這樣一個事實，即，許多超大規模集成電路（VLSI）包含眾多重復組件和電路配置，它們互相關聯，產生預期的結果。VLSI有時是極其復雜的，可包含數十萬個相互關聯著運行的單元（元件）。正因為如此，某些VLSI器件被用于進行復雜的數學運算。因此，許多電路單元，尤其是在所謂的并行處理器中的單元，它們的結構和組合很相似，它們的共同運行，加速了數據處理的過程。但無論如何，隨著芯片尺寸的增大，它們的成品率總是減少了。因而，芯片的尺寸越大、越復雜，一個給定的芯片其功能完好無缺（可以發揮全部作用）的可能性就越低。因此，在批量生產的基礎上裝配非常復雜的芯片是不現實的。

如上所述，可在VLSI技術中實施的電路類型的一個例子就是所謂并行處理器。這種處理器受某一單一指令（如矢量相加或矢量相乘）的控制，作用于平行數據流上。處理器可包括一個相似單位元件或單元的矩形陣列，它們中的每一個都安裝在VLSI中。單元可互相合作形成不同大小的字，并能和鄰近的上（up）、下down）、左（left）、右（right）四個方向連通，也能和一些象存儲器之類的芯片外部的器件相連，以進行輸入和輸出，這樣，這些處理器就能被應用于解決需進行矩陣運算的問題，如涉及圖象處理，圖形識別，工程運算分析等的問題。

這些處理器可進行定點和浮點的運算。處理器的運算能力取決于陣列的大小、時鐘速率、字長以及進行某一特定運算時陣列中單元被啟動的百分比。例如，一個（128單元）×（128單元）陣列，用作同時使用（10MHZ）時鐘的2048八位處理器時，估計每秒鐘可完成200億次的加法運算或邏輯運算，或每秒鐘完成25億次的乘法運算。

并行處理器的一個特例是相聯處理器，它一般只進行檢索操作。相聯處理器有時候也被稱為內容定址存儲器而廣為人知。可參見美國專利U.S.4，010，452，題為“相聯數據處理裝置和方法”，1977年3月1日頒發，持證人為J·卡查諾夫（J.Cazanove）;還可參考美國專利U.S.4，296，475，題為“字識別內容定址存儲器”1981年十月二十日頒發，持證人為L.尼德勞夫（L.Nederlof）等人。

許多專利和技術文獻都描述子這種陣列。參見“電氣與電子工程師協會”出版的《計算機》雜志，一九八五年六月期，題為“聯邦政府并行處理器程序”（第四十三至第五十六頁）。請特別注意第五十二頁上有關MPP的內容。

無論如何，在用大規模集成電路技術集成這種陣列芯片中，始終有一個實質性問題，即，芯片越大、集成的單元越多、越復雜，基于目前的制造工藝，芯片的成品率就越低。此外，這些芯片相互連接的數目越多，一個芯片出錯從而導至系統部分甚至全部損失的可能性也就越大。

因而，本發明的一個目的就是不管這些芯片含有許多故障，仍然能使人們使用其中大部分集成電路，并能改善含有眾多這類芯片的系統的可靠性。

根據本發明，將要敘述的陣列配置設備可以使一類容錯結構在制造完畢以后可以使用。本發明提供了一種裝置，其中，兩類主要故障可能被排除，使系統在故障發生、探測、定位之后仍能正常運行。第一種故障是可能發生在系統各部分之間的接線（配線、布線）缺陷，這些缺陷，諸如斷路或短路，可能在系統制造或在系統運行壽命期內發生。

這些缺陷一般總是發生在不同的機械結構（如印刷電路板或集成電路插件）之間，但也可能發生在一個集成電路芯片的邏輯塊之間。這樣的多重缺陷也可由本發明得以校正。

第二類缺陷是邏輯塊缺陷。當大批的邏輯塊連接在一起時，正象在一個并行處理器中的單元那樣，缺陷有可能發生在一個或更多的這些邏輯塊中。為了將這些缺陷的影響限制在局部范圍，動態地規避缺陷以恢復系統的運行可能是必要的。因此，除了在一個短暫的維修期內，這種重新構造或重新配置的完成不應在總體上影響系統或程序編制。本發明，正如將要解釋的那樣，特別適用于單位處理器的陣列。在這種情形下，只要提供大約百分之二十五的備件，就能使系統的可靠性得到顯著的改善。這一點將在后面作出解釋。