CAJ | 학술논문

随着ULSI工艺步入深亚微米时代,处理器内部组合逻辑的瞬时故障敏感性迅速提高,文中在设计初期将硬件寄存器纠检错能力和系统软件检错能力纳入考虑,兼顾处理器内组合逻辑、时序逻辑两类部件,设计应用级“低代价锁步EDDI(Error Detection by Duplicated Instructions)”机制.创新如下:(1)提出基于概率论的故障漏检率量化估计方法,为纠检错与性能折中进行指导.以往的应用级检错机制在设计过程中并没有考虑到下层操作系统的检错能力,这会造成可靠性估计不足而带来性能损失.文中依照指令流经的部件将故障划分为不同子类,并将操作系统纳入考虑,提出基于概率论的故障漏检率量化估计方法,理论估计与故障注入结果拟合良好.(2)低代价锁步EDDI机制,结合硬件纠检错能力,兼顾处理器内组合逻辑和时序逻辑两类部件,大幅降低了性能代价.提出独特的低代价锁步指令复制规则,并通过编译链前端的寄存器分配,大幅减少了寄存器预留数,有效缓解了寄存器压力,降低了访存代价,提高了寄存器的性能.寄存器预留也保证了本机制无需修改编译器传参规则,无需重新编译系统库,提高了通用性.(3)采用单比特故障模型,基于SPARC体系结构,选取处理器中代表性部件:解码(Decoder Unit)单元、地址生成(Address GEN Unit)单元、算逻单元(ALU)进行故障注入,对低代价锁步EDDI实现代价进行详细评测.与全复制EDDI相比,低代价锁步EDDI仅以故障漏检率SDC(Silent Data Corruption)平均升高0.8％的代价,换取了动态执行指令数平均减少36.1％,执行时间平均降低35.2％的性能优势.
수착ULSI공예보입심아미미시대,처리기내부조합라집적순시고장민감성신속제고,문중재설계초기장경건기존기규검착능력화계통연건검착능력납입고필,겸고처리기내조합라집、시서라집량류부건,설계응용급“저대개쇄보EDDI(Error Detection by Duplicated Instructions)”궤제.창신여하:(1)제출기우개솔론적고장루검솔양화고계방법,위규검착여성능절중진행지도.이왕적응용급검착궤제재설계과정중병몰유고필도하층조작계통적검착능력,저회조성가고성고계불족이대래성능손실.문중의조지령류경적부건장고장화분위불동자류,병장조작계통납입고필,제출기우개솔론적고장루검솔양화고계방법,이론고계여고장주입결과의합량호.(2)저대개쇄보EDDI궤제,결합경건규검착능력,겸고처리기내조합라집화시서라집량류부건,대폭강저료성능대개.제출독특적저대개쇄보지령복제규칙,병통과편역련전단적기존기분배,대폭감소료기존기예류수,유효완해료기존기압력,강저료방존대개,제고료기존기적성능.기존기예류야보증료본궤제무수수개편역기전삼규칙,무수중신편역계통고,제고료통용성.(3)채용단비특고장모형,기우SPARC체계결구,선취처리기중대표성부건:해마(Decoder Unit)단원、지지생성(Address GEN Unit)단원、산라단원(ALU)진행고장주입,대저대개쇄보EDDI실현대개진행상세평측.여전복제EDDI상비,저대개쇄보EDDI부이고장루검솔SDC(Silent Data Corruption)평균승고0.8％적대개,환취료동태집행지령수평균감소36.1％,집행시간평균강저35.2％적성능우세.