随着集成电路和航天技术的快速发展,集成电路中的器件尺寸进入纳米量级,工艺的提升使晶体管中含有的掺杂粒子越来越少,导致晶体管携带的电荷量减少,因此集成电路容易受到空间粒子辐射出现软错误。而处理器是宇航应用中的核心控制部件,主要用于控制整个系统并对大量的数据进行处理,如果不加防护,容易受到辐射产生故障。随着工艺的提升,芯片上的晶体管密度升高,存储单元之间的间隔越来越小,辐射导致存储体多位翻转(Multiple Bits Upsets,MBU)的发生概率越来越高。而处理器对速度、面积和功耗开销的要求较高,因此在较小的开销条件下对处理器中流水线和寄存器堆进行抗辐射加固设计具有重要意义。针对处理器中的流水线,本文提出了交错奇偶校验结合流水线重启和少量信号采用三模冗余的加固方案,基于OR1200处理器平台,本文对加固后流水线的功能进行验证并对性能进行评估。相对于未加固的处理器,使用该方法加固后的流水线,能够有效抵抗单粒子翻转,关键路径的延时开销为7.66%,面积和功耗开销分别为16.43%和14.11%。本文构造一种能够纠正相邻4位内随机错误的错误纠正码对处理器中的寄存器堆加固,并采用触发异常的方式对寄存器堆刷新,基于OR1200处理器,经过综合评估,使用该方法加固寄存器堆不影响处理器的关键路径延时,加固后处理器的面积和功耗开销为10.10%和16.40%。为了评估寄存器堆的加固效果,本文提出一种多位故障注入模型并进行实现,测试结果表明加固后的寄存器堆可以纠正相邻4位内的随机错误。