Avaliação do impacto de flags de compilação na ocorrência e propagação de soft errors em sistemas multiprocessados baseados em NoC

Abstract

A confiabilidade de sistemas é uma métrica essencial para os projetos de sistemas embarcados multiprocessados em larga escala. Os projetistas devem identificar a suscetibilidade a soft error de várias aplicações no início do projeto para garantir um sistema com maior confiabilidade. Existem diversos fatores que afetam a qualidade dos projetos, como a arquitetura e a compilação das aplicações. Deste modo, a tecnologia dos compiladores desempenha um papel importante em aplicações embarcadas: desempenho e eficiência de energia. Os compiladores fornecem aos engenheiros de software uma ampla variedade de configurações de otimização (ou flags), que podem ser usadas para configurar mensagens de depuração e aviso, ou para obter otimização de código. Embora o uso de flags de otimização possa melhorar substancialmente o desempenho da aplicação embarcada, seu impacto na resiliência a erros de software ainda não está claro. Esta dissertação, estendeu o suporte do injetor de falhas desenvolvido em cima de uma plataforma multiprocessada chamada HeMPS para realizar injeções nos modelos em SystemC, trazendo as vantagens de aumento de desempenho de simulação com uma pequena desvantagem de precisão. Outro tema pesquisado consiste na investigação do impacto das flags de otimização do compilador (-O1, -O2, -O3 e -Os) na confiabilidade de soft error de um processador MIPS executando 24 benchmarks com aplicações com até 2; 2 milhões de instruções e em sistemas multiprocessados. Os resultados obtidos mostram que o nível -Os aumentou a resiliência a soft error para 75% do conjunto de aplicações quando comparado ao nível - O0. Além disso, o nível -Os forneceu melhorias de até 3; 1x na resiliência das aplicações. Por fim, é apresentado uma avaliação da propagação de falhas em sistemas multiprocessados.

Software reliability is an essential design metric in emerging large-scale multiprocessor embedded systems. Designers must identify the susceptibility to soft error of multiple applications in the early stages of the project to ensure a more reliable system. There are several factors that affect a processor design, such as architecture and application compilation. In this way, compiler technology plays an important role in embedded applications, performance and power efficiency. Compilers provide software engineers with a wide variety of optimization settings (i.e. flags), which can be used to either configure debugging and warning messages or to achieve code optimization. While the use of optimization flags can substantially improve the performance of embedded application, their impact on soft error resiliency remains unclear. This dissertation extended the support of the fault injector developed on the HeMPS plataform to perform injections on models described in SystemC. Bringing the advantages of increased simulation performance with a small precision drawbrack. Another researched topic is the evaluation of the impact of compiler optimization flags (i.e. -O1, -O2, -O3, and -Os) on soft error reliability of a MIPS processor running 24 benchmarks with up to 2:2 million instructions. The results show that the -Os level increased the soft error resilience to 75% of the application set when compared to the -O0 level. Moreover, -Os level provided enhancements up to 3:1x. Finally, an evaluation of the propagation of failures in multiprocessed systems is presented.