Software errors analysis at the Zynq SoC ARM embedded processor

Abstract

This work presents an analysis of the occurrence of software errors at the Xilinx Zynq-7000 programmable SoC, which adopts two ARM processing cores (more specifically a Cortex-A9 MPx2). The goal is to analyze the software errors occurrence due to failures at dual-core embedded processors. A comparison of the errors occurrence at different applications for different uses was developed, as well as comparative analysis of the applications behaviors for both it’s parallel and serial versions. To achieve those, a fault injection tool was developed - using the OVP simulator - which is capable of injection faults at application runtime. The analysis method consists into comparing fault-injected executions with a fault-free application execution. The error types, count, and effects on the final results were extracted from the developed tool, and were used to develop analyses on how to engage, treat, and prevent the generated errors. Both the parallel and sequential versions of the applications were executed on the very same simulated environment (a version of embedded Linux) and the parallel versions were implemented using pthreads.

Este trabalho apresenta uma análise da ocorrência de erros em software no SoC Zynq-7000, comercializado pela Xilinx, que possui dois núcleos de processamento ARM embarcados (mais especificamente o Cortex-A9 MPx2). O objetivo é analisar a ocorrência de erros devido ao aparecimento de falhas em software em processadores embarcados dual-core. Foi feita uma comparação da ocorrência de erros em aplicações de propósitos variados, assim como análises comparativas do comportamento de cada aplicação quando em sua versão serial e paralela. Para tanto, desenvolveu-se uma ferramenta para a inserção de falhas, utilizando o simulador OVP, que é capaz de inserir falhas durante a execução de uma aplicação. O método de análise consiste em comparar execuções da aplicação onde falhas foram injetadas com uma execução livre de falhas. Assim foi possível analisar quais tipos de erros foram gerados pelas falhas, sua quantidade, efeitos no resultado final da execução e desenvolver análises para abordagens futuras de como evitá-los ou tratá-los. As versões paralelas das aplicações são implementadas usando pthreads e ambas as versões paralelas e sequenciais foram executadas em uma versão de Linux embarcado.