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第1章 航空微电子系统概述1

1.1 航空电子系统1

1.1.1 航空电子系统的约束2

1.1.2 航空电子系统的组成3

1.1.3 航空电子系统结构的发展7

1.2 航空微电子技术8

1.3 航空航天微电子技术的特征11

1.4 航空计算系统14

1.4.1 航空计算系统的分类与特点15

1.4.2 航空计算系统的发展趋势17

第2章 航空微电子内嵌可靠性理论20

2.1 引言20

2.2 工序能力指数21

2.2.1 工序能力指数的意义22

2.2.2 工序能力及工序能力指数的概念24

2.2.3 工序能力指数理论的发展25

2.2.4 工序能力指数与成品率26

2.3 非正态工序能力指数33

2.3.1 工序能力分析中的皮尔逊分布拟合33

2.3.2 常规非正态数据拟合方法38

2.3.3 基于切比雪夫-埃尔米特多项式的工序能力指数模型40

2.4 多变量工序能力指数42

2.4.1 基于空间定义的多变量工序能力指数42

2.4.2 基于成品率的多变量工序能力指数模型46

2.4.3 基于权重系数的多变量工序能力指数模型53

2.4.4 多变量应用建议55

2.5 高精度正态分布55

2.5.1 一维正态分布积分限与精度的提高56

2.5.2 二维正态性检验58

2.5.3 正态分布参数的拟合计算61

2.5.4 二维正态分布函数高精度实现65

2.6 样本容量68

2.6.1 完整样本容量69

2.6.2 非完整样本容量74

第3章 航空通用核心处理器78

3.1 引言78

3.1.1 航空电子系统对处理器的要求78

3.1.2 核心处理器分类78

3.2 核心处理器的发展趋势79

3.2.1 多核／众核处理器的产生背景80

3.2.2 多核／众核处理器的理论基础81

3.2.3 多核／众核处理器对航空电子系统的挑战和机遇82

3.2.4 多核／众核处理器的研究现状83

3.2.5 众核处理器的发展趋势93

3.3 研究案例：基于航天及空间应用的单片多处理体系结构99

3.3.1 概述99

3.3.2 航天及空间应用微处理器的需求特点99

3.3.3 SPARC V8系统结构100

3.3.4 基于LEON处理器的FPU和CU结构106

3.3.5 可配置为并行与冗余结构的双核处理器115

第4章 航空专用加速器及异构处理器132

4.1 引言132

4.2 使用墙问题和暗硅时代132

4.3 适应暗硅的架构研究137

4.4 CoDA架构及能耗研究142

4.4.1 CoDA架构的定义142

4.4.2 问题的提出146

4.4.3 CoDA架构设计147

4.4.4 CoDA能耗评估151

第5章 航空存储器164

5.1 综述164

5.1.1 Cache165

5.1.2 主存165

5.1.3 辅助存储器165

5.2 跨越“存储墙”的挑战165

5.3 片上多核存储系统研究的关键问题168

5.3.1 时延168

5.3.2 存储器带宽171

5.4 片上多核处理器存储系统的现状173

5.4.1 学术界173

5.4.2 工业界176

5.5 实例：“龙腾”R2微处理器存储系统设计178

5.5.1 “龙腾”R2处理器结构179

5.5.2 存储管理单元的设计180

5.5.3 一级Cache的设计188

5.5.4 二级Cache的设计199

第6章 航空机载专用总线204

6.1 引言204

6.2 1553B总线204

6.2.1 总线简介204

6.2.2 总线的数据链路层介绍205

6.2.3 总线的物理层介绍209

6.2.4 相关接口芯片212

6.3 ARINC429总线213

6.4 ARINC659总线214

6.4.1 总线简介214

6.4.2 总线的数据链路层介绍214

6.4.3 ARINC659总线活动216

6.4.4 ARINC659接口实现222

6.5 AFDX总线223

6.5.1 总线简介223

6.5.2 总线的数据链路层介绍227

6.5.3 总线的物理层介绍234

6.6 ROBUS总线234

6.6.1 总线简介234

6.6.2 总线的数据链路层介绍235

6.6.3 总线的物理层介绍240

6.6.4 总线应用情况249

6.7 FC-AE-1553B总线251

6.7.1 总线简介251

6.7.2 总线的数据链路层介绍251

6.7.3 总线的物理层介绍255

6.7.4 国内外对该总线的研究情况255

6.8 TTE时间触发以太网256

6.8.1 国内外研究现状256

6.8.2 基本概念258

6.8.3 网络拓扑结构258

6.8.4 AS6802协议介绍259

6.8.5 主要功能函数261

6.8.6 时间同步原理266

6.8.7 同步主节点整体结构270

第7章 航空微电子健康管理理论272

7.1 引言272

7.2 函数、非标称、因果关系273

7.3 复杂性和知识局限性276

7.4 SHM缓解策略277

7.5 可操作失效管理功能278

7.5.1 监测函数和模型调整280

7.5.2 故障诊断281

7.5.3 失效预测282

7.5.4 失效反应判定282

7.5.5 失效反应283

7.5.6 故障包含度和失效包含域284

7.6 机制285

7.6.1 故障容限285

7.6.2 冗余285

7.7 规则总结287

7.8 系统健康管理的实现288

7.9 启示289

7.9.1 探测不可预知的非常态状态289

7.9.2 独立条件下完整知识的不可能性290

7.9.3 管理体制的必要性和不足290

7.9.4 接口“干净”291

7.9.5 需求、模型和正规表述291

7.10 总结292

参考文献293