空间辐射环境下,星载微处理器中的半导体器件易发生单粒子效应,导致微处理器发生故障,严重影响航天器或卫星的可靠性和寿命。当星载微处理器系统发生故障后,如何在多核处理器中判断故障、定位故障、剔除故障,需要一种低成本、高效率的方法予以实现。作为学校预研项目“恶劣环境下星载处理器系统技术研究”的子课题之一,本文深入研究了BIST(内建自测试)的机理,在理论推导和建立模型的基础上,总结出基于处理器流水线的BIST方法,实现了器件开销和故障覆盖上的折中。在modelsim模拟器中进行故障注入来验证BIST的正确性,并通过理论计算评估BIST设计代价以及故障覆盖率。论文的研究成果包括以下几点:一、在初步分析当今星载微处理器技术的基础上,针对其高可靠性的要求,深入研究了BIST理论,结合二者的特征,提出了基于处理器流水线的BIST设计策略。二、结合LENO3现有的流水线实现技术,创造性的提出了基于流水线的BIST设计,综合考虑效率和代价之后,实现了流水线上BIST的嵌套使用,大大降低了BIST的开销。三、深入研究、分析了LEON3的源程序,直接在LEON3的源程序中用VHDL描述了此BIST设计,并用ModelSim完成了加入BIST后的LEON3仿真,用Synplify完成了加入BIST后的LEON3综合。四、研究系统逻辑与内建自测试逻辑的融合,在系统原有结构中融入内建自测试逻辑,实现内建自测试逻辑与系统逻辑(本处指除内建自测试逻辑以外的其它逻辑)尽可能完美的结合,通过软故障的模拟和注入,完全实现了故障检测、故障区分、故障定位等工作。五、通过理论计算和代价分析,在消耗资源不多的情况下,当微处理器发生故障时其可测试率达到了99%以上。