随着微电子制造工艺的发展，集成电路普遍应用于电子通信、计算机、航空、航天、军事和消费电子等领域。集成电路的特征尺寸逐步缩小，晶体管的电压愈来愈低，噪声容忍度愈来愈窄，随之而来的就是晶体管的可靠性愈来愈低。当集成电路遭到高能粒子或噪声干扰等影响时，芯片的内部状态可能会被改变，集成电路出现瞬态故障，从而使得系统执行出错。因为这类错误具备瞬态、随机和可恢复的特征，是以被称为“软错误”。在纳米级工艺条件下，软错误是引发集成电路失效的主要原因，是系统设计时必须关心与解决的问题。　　本文针对纳米级集成电路，深入研究了面向单粒子软错误的指令级脆弱性分析。论文主要工作和贡献包括:　　(1)研究了现有的分析单粒子软错误对系统可靠性影响的典型方法，并分析了各种方法的优点与缺点。　　(2)从指令级的角度分析了单粒子软错误对指令的影响。对指令集中的特殊指令进行了分析，详细地对指令窗口、重排序缓存和功能单元三种部件进行了脆弱性分析。　　(3)从指令级的角度分析了单粒子软错误对数据的影响。研究了对随机存取存储器与内容可寻址存储器进行脆弱性分析的不同之处，详细地对回写式缓存、数据地址转换缓冲器、牺牲缓冲器三种部件进行脆弱性分析，改善了Sim-SODA(SOftware Dependability Analysis)对其脆弱性分析时误判漏判的情况。　　(4)实现了改进的脆弱性分析方法，对处理器中的主要部件进行了脆弱性分析，并进行了比较实验。实验结果表明，改进的脆弱性分析方法改善了Sim-SODA中的误判与漏判的情况。