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随着处理器逐步采用纳米级的制造工艺，星载计算机系统的设计开始面临如何从不可靠的器件、模块、设计流程和制造工艺构建高可信系统的严峻挑战。
本文以星载计算机Lyra的研制为背景，以设计错误和瞬态故障引起的软错误为主要研究对象，提出了高可信星载计算机系统开发框架，重点研究了星载计算机可验证性设计、覆盖率驱动的验证平台，以及可靠性、功耗和性能的均衡优化技术。
本文研究工作的主要创新点与贡献如下：
1)、提出了可信性的可验证性属性，引入了可信性代价收益函数的概念，用于在系统的可信性和设计成本之间均衡。建立了比较完善的高可信星载系统设计框架。
2)、根据Lyra的研制实践，总结了三类基本的可验证性设计方法：1、可验证性设计的编码规范;2、用于验证的辅助功能电路的设计；3、通过断言描述的功能设计信息的应用。设计并实现了用于Lyra辅助验证的片上支持功能单元LyraSpy。
3)、首先分析了功能覆盖率的建模方法，实现了SPARVV8的功能覆盖率模型。构建了完整的、可重用的覆盖率驱动的Lyra层次化验证平台，其中包括基于遗传算法的覆盖率分析反馈机制，针对AMBA总线设计的VIP(Verification IntellectualProperty)和AVIP(Assertion-based Verification Intellectual Property)。该验证平台成功的应用于Lyra的设计验证中，验证效率得到了明显的提高。
4)、量化分析了功耗优化技术对软错误率的影响。针对片上总线，引入了通信中的噪声信道理论，比较了不同的编码方案、重发机制以及工作电压对性能、功耗和可靠性的影响，提出了协同考虑性能和功耗的编码方案构建方法。
5)、根据星载任务可靠性需求的不同，提出了组合采用动态功耗管理、动态电压和频率调整以及动态可靠性管理的星载任务调度优化模型，并根据Lyra有关的参数进行了仿真，在满足系统可靠性的前提下，比其它单独采用动态功耗管理和动态电压调整技术的方法降低9％～21％的功耗。
本文对高可信系统的可验证性设计，验证平台以及可靠性、功耗和性能的均衡优化进行了深入的研究，部分研究成果已经通过星载计算机原理样机的验证，为新一代高可信星载计算机系统的研制提供了新的思路和技术储备。