Главная | Публикации | Мамутова О. В. Оценка надежности при одиночных сбоях в кэш-памяти в маршруте проектирования системы на кристалле

Оценка надежности при одиночных сбоях в кэш-памяти в маршруте проектирования системы на кристалле

Авторы

Мамутова О. В.
Проблемы разработки перспективных микро-и наноэлектронных систем (МЭС). – 2016. – №. 4. – С. 166-171.

Краткое описание

На каждом этапе проектирования надежной системы на кристалле необходимо оценивать ее уязвимость к одиночным сбоям. В работе рассматривается задача такого анализа для кэш-памяти процессора. Сформулированы недостатки существующих подходов для платформенно-ориентированного проектирования. Предложен комплекс новых методов оценки, позволяющих существенно сократить время анализа: быстрая аналитическая оценка для ранних этапов проектирования и подход к эмуляции внесения неисправностей. Предложена методика интеграции этих методов в маршрут проектирования, проиллюстрированная примером разработки бортового вычислителя малого спутника.

Systems-on-chip are often used in modern spacecrafts to meet the increasing data processing requirements. However, with the current level of technology systems-on-chip are highly susceptible to soft errors. The proper choice of measures to improve the reliability should be based on reliability evaluations at every design stage. Modern methodologies of design for reliability still lack a full set of the necessary methods though. This work examines the problem of reliability estimation for a cache memory, which is the most vulnerable node of most systems-on-chip. The paper reviews the state-of-the-art analysis methods and presents new methods for fast evaluations, which are suitable for the de-facto standard platform-based design approach. The first method is a fully analytical evaluation of a cache vulnerability to soft errors. The method gives insight into relationships between parameters of the reliability function and allows fast rough reliability estimations at the early design stages. The second method supports FPGA-based emulated fault injection experiments by instrumentation of a cache memory with saboteurs, which are controlled by the processor of the tested system itself. This method reduces both chip area overheads and estimation time. The presented methods assist in the process of design space exploration for a platform-based design methodology. Fast analytical evaluations of reliability are necessary during the system level design to select the platform parameters. Then emulated fault injection is necessary for verification of a synthesized solution. Also, obtained vulnerability factors complement the interpretation of physical radiation test results. The presented case study for a data cache of a small satellite’s on-board computer illustrates this design flow.

Мамутова О. В. Оценка надежности при одиночных сбоях в кэш-памяти в маршруте проектирования системы на кристалле //Проблемы разработки перспективных микро-и наноэлектронных систем (МЭС). – 2016. – №. 4. – С. 166-171.