Введение
1 Анализ проблемы одиночных сбоев в кэш-памяти процессора 12
1.1 Возникновение одиночных сбоев в памяти 14
1.1.1 Ионизирующее излучение космического пространства 14
1.1.2 Радиационные эффекты в полупроводниковых приборах 14
1.1.3 Последствия недеструктивных одиночных эффектов в памяти 17
1.1.4 Свойства потока одиночных сбоев в памяти 18
1.2 Борьба с последствиями одиночных сбоев в кэш-памяти 19
1.2.1 Организация кэш-памяти 19
1.2.2 Методы борьбы с одиночными сбоями в кэш-памяти 21
1.2.3 Концепция многоуровневого реагирования на поток ошибок 25
1.3 Оценка последствий одиночных сбоев в кэш-памяти 27
1.3.1 Маршрут проектирования системы на кристалле 27
1.3.2 Мероприятия по повышению надежности в ходе проектирования 28
1.3.3 Показатель уязвимости как критерий оценки надежности кэш-памяти 31
1.3.4 Влияние параметров кэш-памяти на работу вычислительной системы в присутствии одиночных сбоев 32
1.4 Методы оценки показателя уязвимости к одиночным сбоям в кэш-памяти 34
1.4.1 Аналитические подходы 35
1.4.2 Имитационное моделирование на ранних этапах проектирования 37
1.4.3 Методы внесения неисправностей 39
Выводы по главе 44
2 Аналитическая модель уязвимости процессора к одиночным сбоям в кэш-памяти 46
2.1 Анализ работы процессора в присутствии ошибок в кэш-памяти 46
2.1.1 Реакция системы на ошибки в слове массива строк 47
2.1.2 Реакция системы на ошибки в записи таблицы тэгов 52
2.1.3 Характеристики и компоненты модели 55
2.2 Аналитическое представление компонентов модели 57
2.2.1 Накопление ошибок 57
2.2.2 Быстродействие кэш-памяти 58
2.2.3 Поведение программы 58
2.2.4 Относительное расположение ошибок в записи таблицы тэгов 62
2.2.5 Реакция системы на ошибки в таблице тэгов 66
2.2.6 Реакция системы на ошибки в массиве строк 67
2.2.7 Алгоритм настройки аналитической модели 68
Выводы по главе 70
3 Анализ уязвимости процессора к одиночным сбоям в кэш-памяти 72
3.1 Интеграция компонентов аналитической модели для кэш-памяти с маскированием одной ошибки и обнаружением до двух ошибок 72
3.1.1 Показатель уязвимости к одиночным сбоям в слове строки 72
3.1.2 Показатель уязвимости к одиночным сбоям в тэге 74
3.2 Результаты аналитической оценки 76
3.2.1 Вероятности реакций при обращении к тэгу с ошибками 76
3.2.2 Оценка уязвимости к одиночным сбоям в тэге 78
3.2.3 Оценка уязвимости к одиночным сбоям в слове строки 80
3.2.4 Масштабирование оценки показателя уязвимости
3.3 Имитационное моделирование 85
3.4 Совокупная оценка уязвимости и производительности
3.4.1 Экспериментальное окружение 87
3.4.2 Параметры временного анализа 88
3.4.3 Результаты временного анализа 90
3.4.4 Результаты совокупной оценки 91
Выводы по главе 95
4 Метод и инструментальные средства внесения неисправностей на базе ПЛИС 96
4.1 Агенты внесения неисправностей 96
4.1.1 Саботажник для модуля памяти 96
4.1.2 Алгоритм оснащения 98
4.1.3 Автоматизация оснащения 99
4.2 Экспериментальное исследование 102
4.2.1 Метод внесения неисправностей 102
4.2.2 Программная часть реализации метода 104
4.2.3 Аппаратная часть реализации метода 106
4.2.4 Множество FARM 108
4.2.5 Сравнение с аналитической оценкой 109
Выводы по главе 111
Заключение 112
Список сокращений 117
