Uma análise de como a diversidade do hardware afeta a susceptibilidade a SEU e SET em circuitos tolerantes a falhas

Abstract

Esse trabalho tem como objetivo investigar a influência que a diversidade do hardware impõe sobre sua sensibilidade a falhas transientes. Com esta finalidade, são implementadas diversas arquiteturas tolerantes, ou não, a falhas, que descrevem um mesmo algoritmo. O objetivo é comparar o comportamento de cada arquitetura quando submetida a uma campanha de injeção de falhas. Em um primeiro momento, o leitor é apresentado às bases teóricas para o bom entendimento do projeto. São apresentados os tipos de falhas nos quais os circuitos estão susceptíveis, bem como ferramentas existentes para a simulação destas em um experimento. Em seguida, algumas das mais conhecidas técnicas de proteção para circuitos são apresentadas. Em seguida, duas metodologias diferentes de implementação de circuitos são apresentadas: Software sobre processador embarcado e circuito dedicado. O algoritmo usado nas implementações também é descrito. No segundo momento o projeto é definido e implementado. Detalhes importantes desse processo são apresentados e discutidos. As seis arquiteturas são minuciosamente descritas. Por fim, as arquiteturas são todas analisadas perante diversos aspectos, tais como a área, o desempenho, o tempo de execução e a susceptibilidade a falhas. Os resultados mostram que diferentes tipos de implementação influenciam fortemente no mascaramento de falhas transientes e devem ser levados em conta na hora de projetar um circuito tolerante a falhas.

This study aims to investigate the influence that the diversity of hardware imposes on their sensitivity to transient faults. To this end, several architectures are implemented to describe the same algorithm. The goal is to compare the behavior of each architecture to a fault injection campaign. At first, the reader is introduced to the theoretical basis for the understanding of the project. List the types of faults in the circuits which are susceptible, as well as existing tools for the simulation of them in such experiment. Then some of the best known protection techniques for circuits are presented. Then, two different methodologies for implementing circuits are presented: Software on embedded processor and dedicated circuit. The algorithm used in implementations is also described. In a second time the project is defined and implemented. Important details of this process are presented and discussed. The six architectures are described in detail. Finally, the architectures are all analyzed in some aspects, like area, performance, runtime and susceptibility to failure. The results show that different types of implementation have a strong influence on the transient failures masking and should be taken into account when designing a fault-tolerant circuit.