CPU芯片是現(xiàn)代信息技術(shù)的引擎，是數(shù)據(jù)處理的核心。我們生活中用到的電腦、智能手機(jī)、電視機(jī)、電冰箱、汽車(chē)……其中都有芯片的身影，它的質(zhì)量直接關(guān)系到千家萬(wàn)戶(hù)的日常生活。如今，芯片使用量正在呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),對(duì)其質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。驗(yàn)證、測(cè)試和容錯(cuò)技術(shù)則是芯片質(zhì)量保障的三道技術(shù)關(guān)卡。
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、人工智能等技術(shù)的飛速發(fā)展，使得容錯(cuò)控制技術(shù)在實(shí)際工程中應(yīng)用的可能性變得越來(lái)越大。
所謂容錯(cuò)：就是容許錯(cuò)誤，是指設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵部分發(fā)生故障時(shí)，能夠自動(dòng)地進(jìn)行檢測(cè)與診斷，并采取相應(yīng)措施，保證設(shè)備維持其規(guī)定功能，或犧牲性能來(lái)保證設(shè)備在可接受范圍內(nèi)繼續(xù)工作。
錯(cuò)誤一般分為兩類(lèi)：第一類(lèi)是先天性的固有錯(cuò)誤，如元器件生產(chǎn)過(guò)程中造成的錯(cuò)誤、線路與程序在設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤。這一類(lèi)的錯(cuò)誤需對(duì)其拆除、更換或修正，是不能容忍的。第二類(lèi)是后天性的錯(cuò)誤，它是由于設(shè)備在運(yùn)行中產(chǎn)生了缺陷所導(dǎo)致的故障。這種故障有瞬時(shí)性、間歇性和永久性的區(qū)別。
容錯(cuò)技術(shù)是提高系統(tǒng)可靠性的重要途徑。常采用的容錯(cuò)方法有從形式上看可分為硬件容錯(cuò)和軟件容錯(cuò)。
硬件容錯(cuò)就是以冗余的硬件來(lái)應(yīng)對(duì)災(zāi)難。為使硬件容錯(cuò)得以實(shí)施，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，就必須像“樂(lè)高”玩具那樣，采用硬件模塊化思路以增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)充性和可維護(hù)性。當(dāng)故障發(fā)生后，冗余的硬件便可立即挺身而出保障系統(tǒng)繼續(xù)工作，而無(wú)需中斷服務(wù)。硬件容錯(cuò)的缺點(diǎn)是成本較高。軟件容錯(cuò)就是以冗余的軟件來(lái)應(yīng)對(duì)災(zāi)難。其優(yōu)點(diǎn)是不依賴(lài)硬件，且靈活性和可移植性都較好，缺點(diǎn)是速度較慢。
當(dāng)然，在實(shí)際使用時(shí)，既不會(huì)只用硬件容錯(cuò)，也不會(huì)只用軟件容錯(cuò)，而是將它們搭配使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，整體上實(shí)現(xiàn)性能和效益最大化。
從故障處理方式上看，容錯(cuò)又可分為：故障檢測(cè)技術(shù)、故障屏蔽技術(shù)和動(dòng)態(tài)冗余技術(shù)。
其中，故障檢測(cè)技術(shù)，意在發(fā)現(xiàn)故障、定位故障。衡量檢測(cè)技術(shù)的主要指標(biāo)是檢測(cè)覆蓋率，即任意故障被檢測(cè)到的概率。檢測(cè)也包含診斷，而衡量診斷技術(shù)的指標(biāo)是診斷分辨率，即故障定位的精確度。
故障屏蔽技術(shù)，其基本思想是：利用多個(gè)部件或系統(tǒng)，以固定的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，同時(shí)執(zhí)行相同的功能；利用多個(gè)一致的結(jié)果，來(lái)屏蔽某些故障。不過(guò)，屏蔽只能用于應(yīng)急，因?yàn)樗苤朴陬A(yù)先的靜態(tài)配置，當(dāng)故障積累到使屏蔽能力飽和時(shí)，屏蔽功能就會(huì)失效。比如，突然停電后，便可立即啟動(dòng)蓄電池，但由于蓄電池的持續(xù)時(shí)間有限，所以必須盡快修復(fù)交流電源。
動(dòng)態(tài)冗余技術(shù)，它通過(guò)多模式的冗余（包括信息冗余、結(jié)構(gòu)冗余、時(shí)間冗余和空間冗余等），為系統(tǒng)抵御災(zāi)難提供基礎(chǔ)。動(dòng)態(tài)冗余技術(shù)是借助快速響應(yīng)的故障檢測(cè)與診斷技術(shù)，來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性，縮短故障的修復(fù)時(shí)間，增強(qiáng)系統(tǒng)的可用性。動(dòng)態(tài)冗余技術(shù)可及時(shí)自動(dòng)切換故障子系統(tǒng)或改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，阻止故障積累。動(dòng)態(tài)冗余技術(shù)可以說(shuō)是容錯(cuò)計(jì)算技術(shù)中最主要、最常用和最復(fù)雜的技術(shù)。
上述檢測(cè)、屏蔽和冗余三項(xiàng)技術(shù)，其實(shí)是相輔相成的：檢測(cè)發(fā)現(xiàn)并定位故障后，屏蔽就趕緊出來(lái)應(yīng)急，最后冗余“以新?lián)Q舊”，徹底解決問(wèn)題。