细胞阵列结构的数字电路具有分布式自愈能力,在航空航天等对可靠性要求高的领域有极大地应用价值。空间辐射引起的瞬时故障是航空航天电子系统中的主要故障类型,对数字电路危害极大。细胞阵列电路自愈方法主要关注的是细胞层和分子层,细胞层的研究重点是自愈策略设计,分子层的研究重点是配置存储器设计。细胞层自愈策略中,目前的处理是永久移除故障细胞,而永久移除瞬时故障细胞会造成硬件资源浪费;配置存储器作为细胞中硬件资源消耗最大的模块,其简化设计难以兼顾硬件消耗和可靠性。针对以上问题,本文的研究工作如下:(1)提出故障细胞重利用自愈策略,结合移除和重配置两种自修复方式,将故障后的细胞作为空闲细胞,在下一次左侧细胞故障时对此细胞进行重配置以修复瞬时故障;这种重利用故障细胞的方式能够修复细胞内全部瞬时故障,同时能够屏蔽不影响系统功能的永久故障。设计实现了细胞内部各模块电路。(2)基于移位寄存器设计双备份配置存储器,每个细胞备份保存左侧细胞和当前细胞配置信息,通过串行移位的方式传递配置信息。重配置自修复能够修复左侧备份寄存器瞬时故障,整体移除自修复结合故障细胞重利用自愈策略能够修复全部瞬时故障。双备份配置存储器设计降低了配置信息存储消耗,减少了自修复时间,能修复配置存储器全部瞬时故障。(3)引入瞬时故障比例参数,改进细胞阵列电路可靠性模型。从行内可修复次数、阵列可靠性和时间消耗三个方面与经典单细胞移除自愈策略进行对比,证明故障细胞重利用自愈策略在高瞬时故障比例下可修复次数多,阵列可靠性高。通过可修复次数提升度、可靠性提升度和重构时间提升度的对比,给出可靠性提升区域和修复能力提升区域,从细胞阵列保持最佳修复状态和最佳可靠性两方面为细胞阵列选择合适的自愈策略提供指导方法。(4)以四位并行加/减法器为例,在细胞阵列中实现功能映射;仿真和物理实验验证了细胞各个模块的功能和故障细胞重利用自愈策略的工作过程;最后分析了故障细胞重利用的情况及时间资源消耗。