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微处理器可靠性AVF评估方法研究综述 被引量:2
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作者 唐柳 黄樟钦 +2 位作者 侯义斌 方凤才 张会兵 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2014年第3期651-657,共7页
架构脆弱因子(AVF)表示处理器结构中导致程序输出可见错误的故障概率,可量化故障屏蔽效应,使得定量分析架构的故障率不受底层变量的影响,是微处理器设计环节中一个重要的可靠性度量指标。介绍AVF的基本概念、计算方法,对相关研究进展进... 架构脆弱因子(AVF)表示处理器结构中导致程序输出可见错误的故障概率,可量化故障屏蔽效应,使得定量分析架构的故障率不受底层变量的影响,是微处理器设计环节中一个重要的可靠性度量指标。介绍AVF的基本概念、计算方法,对相关研究进展进行梳理,指出现有AVF研究方法的局限性,并探讨了未来的研究方向。 展开更多
关键词 微处理器可靠性 度量指标 体系结构脆弱因子
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SS-SERA:An improved framework for architectural level soft error reliability analysis 被引量:2
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作者 成玉 马安国 +2 位作者 王永文 唐遇星 张民选 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第11期3129-3146,共18页
Integrated with an improved architectural vulnerability factor (AVF) computing model, a new architectural level soft error reliability analysis framework, SS-SERA (soft error reliability analysis based on SimpleSca... Integrated with an improved architectural vulnerability factor (AVF) computing model, a new architectural level soft error reliability analysis framework, SS-SERA (soft error reliability analysis based on SimpleScalar), was developed. SS-SERA was used to estimate the AVFs for various on-chip structures accurately. Experimental results show that the AVFs of issue queue (IQ), register update units (RUU), load store queue (LSQ) and functional unit (FU) are 38.11%, 22.17%, 23.05% and 24.43%, respectively. For address-based structures, i.e., levell data cache (LID), DTLB, level2 unified cache (L2U), levell instruction cache (LII) and ITLB, AVFs of their data arrays are 22.86%, 27.57%, 14.80%, 8.25% and 12.58%, lower than their tag arrays' AVFs which are 30.01%, 28.89%, 17.69%, 10.26% and 13.84%, respectively. Furthermore, using the AVF values obtained with SS-SERA, a qualitative and quantitative analysis of the AVF variation and predictability was performed for the structures studied. Experimental results show that the AVF exhibits significant variations across different structures and workloads, and is influenced by multiple microarchitectural metrics and their interactions. Besides, AVFs of SPEC2K floating point programs exhibit better predictability than SPEC2K integer programs. 展开更多
关键词 soft error architectural vulnerability factor (avf avf estimation model
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容错深度学习加速器跨层优化
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作者 张青 刘成 +4 位作者 刘波 黄海同 王颖 李华伟 李晓维 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1370-1387,共18页
容错深度学习加速器是保障高可靠深度学习的基石,也是深度学习应用于安全关键领域如宇航、机器人等面临的一个关键环节.然而,深度学习计算和访存都非常密集,传统基于冗余计算的容错方法直接应用于深度学习加速器的容错设计会导致严重的... 容错深度学习加速器是保障高可靠深度学习的基石,也是深度学习应用于安全关键领域如宇航、机器人等面临的一个关键环节.然而,深度学习计算和访存都非常密集,传统基于冗余计算的容错方法直接应用于深度学习加速器的容错设计会导致严重的功耗、芯片面积等硬件资源开销.为此,从神经元计算任务和神经元的数据位宽2个维度挖掘深度学习模型对于故障的敏感度差异,并利用这些差异从架构和电路层分别对于敏感的部分提供更多的保护以降低容错代价.同时,利用深度学习自身的容错特性,通过限制量化缩小电路层需要保护的电路逻辑规模.最后,利用贝叶斯优化协同优化算法、架构和电路的跨层设计参数,在保障深度学习可靠性、精度以及性能的前提下,最小化硬件资源开销. 展开更多
关键词 跨层优化 容错深度学习加速器 脆弱因子 异构架构 选择性冗余
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基于指令行为的Cache可靠性评估研究 被引量:4
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作者 周学海 余洁 +1 位作者 李曦 王志刚 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期553-559,共7页
软错误由高能粒子撞击所产生,对处理器的可靠性产生很大的损害.随着处理器设计目标转向低功耗、高性能和低供电电压,软错误的发生日益频繁,处理器的可靠性研究也随之受到越来越多的关注.针对传统的基于注错仿真的可靠性评估方法效率低... 软错误由高能粒子撞击所产生,对处理器的可靠性产生很大的损害.随着处理器设计目标转向低功耗、高性能和低供电电压,软错误的发生日益频繁,处理器的可靠性研究也随之受到越来越多的关注.针对传统的基于注错仿真的可靠性评估方法效率低的缺陷,提出了一套系统的cache可靠性评估方法,以可靠性指标之一---体系结构易受损因子(architectural vulnerability factor,AVF))---为研究对象,一方面,基于指令行为分析应用程序运行过程中对最终结果不产生影响的指令,从而确定对cache的AVF产生作用的指令;另一方面,根据cache的存储类型、所采取的写策略,结合cache中数据/指令阵列和地址标识阵列的特点,对cache上的各种相邻操作组合对AVF的影响进行了研究,从而完成AVF评估所需的信息分析.实验部分对PISA体系结构指令cache中的指令阵列进行了AVF评估,说明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 可靠性 体系结构易受损因子 CACHE 无效指令
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基于指令流混合比与功能单元匹配的软错误脆弱性控制方法 被引量:2
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作者 唐柳 黄樟钦 张会兵 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2017年第1期98-101,106,共5页
发射队列是处理器流水线的关键结构。降低发射队列对软错误的敏感性已成为微处理器可靠性设计不可忽视的问题。提出一种在处理器流水线前端实施的软错误脆弱性控制方法,该方法在不改变功能单元的情况下,根据指令流混合比与功能单元配置... 发射队列是处理器流水线的关键结构。降低发射队列对软错误的敏感性已成为微处理器可靠性设计不可忽视的问题。提出一种在处理器流水线前端实施的软错误脆弱性控制方法,该方法在不改变功能单元的情况下,根据指令流混合比与功能单元配置的匹配情况,调节发射队列中的指令类型比例,降低指令在发射队列中的等待时间,从而降低发射队列的体系结构脆弱因子,缓解软错误敏感性。实验结果表明,该方法平均减低发射队列的架构易感因子2.8%左右,IPC/AVF提高约4.9%。 展开更多
关键词 微处理器可靠性 软错误脆弱性 体系结构脆弱因子 指令流混合比 功能单元配置
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一种快速有效的L2 Cache可靠性预测方法 被引量:1
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作者 成玉 马安国 +2 位作者 王永文 唐遇星 张民选 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2013年第1期181-187,共7页
随着集成电路工艺的不断进步,微处理器的软错误问题日益突出.体系结构弱点因子AVF(architectural vulnerability factor)作为可靠性评估指标之一,常用于软错误的评估.AVF在程序执行过程中呈现明显的动态变化特性,使得基于AVF预测的动态... 随着集成电路工艺的不断进步,微处理器的软错误问题日益突出.体系结构弱点因子AVF(architectural vulnerability factor)作为可靠性评估指标之一,常用于软错误的评估.AVF在程序执行过程中呈现明显的动态变化特性,使得基于AVF预测的动态容错管理技术成为当前软错误研究领域的热门课题.即根据AVF的变化来动态选择是否对微处理器部件进行容错设计,从而在满足软错误可靠性要求的前提下尽量降低容错技术的开销.因此,基于L2 Cache AVF的动态特性研究,提出使用贝叶斯累加树模型BART(Bayesian additive regression trees)对L2 Cache AVF进行准确预测,并使用块搜索(bump hunting)技术来提取由少数几个性能参数组成的、对具有高L2 Cache AVF的执行阶段进行判定的规则,从而实现了对L2 Cache AVF的快速有效预测. 展开更多
关键词 软错误 体系结构弱点因子 avf预测 贝叶斯累加树 块搜索
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用于低开销容错设计的存储部件可靠性评估研究
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作者 成玉 马安国 +2 位作者 蒋江 唐遇星 张民选 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期2753-2758,共6页
低开销容错技术是当前软错误研究领域的热点。为了对微处理器进行低开销容错保护,首先就需要对微处理器可靠性(即体系结构弱点因子AVF(Architectural Vulnerability Factor))进行准确评估。然而,现有的AVF评估工具的精确性和适用范围都... 低开销容错技术是当前软错误研究领域的热点。为了对微处理器进行低开销容错保护,首先就需要对微处理器可靠性(即体系结构弱点因子AVF(Architectural Vulnerability Factor))进行准确评估。然而,现有的AVF评估工具的精确性和适用范围都受到不同程度的限制。该文以微处理器上的核心部件(即存储部件)作为研究对象,对AVF评估方法进行改进,提出了一种访存操作分析和指令分析相结合的AVF评估策略HAES(Hybrid AVFEvaluation Strategy)。该文将HAES融入到通用的模拟器中,实现了更精确和更通用的AVF评估框架。实验结果表明相比其它AVF评估工具,利用该文提出的评估框架得到的AVF平均降低22.6%。基于该评估框架计算得到的AVF更加精确地反映了不同应用程序运行时存储部件的可靠性,对设计人员对微处理器进行低开销的容错设计具有重要指导意义。 展开更多
关键词 软错误 体系结构弱点因子(avf) 混合avf评估策略(HAES) 低开销容错
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一种考虑防护措施的缓存可靠性评估方法
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作者 王辉 汪芸 马骏驰 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期17-22,共6页
为了提高缓存单元的可靠性,在软错误防护代价和缓存可靠性之间进行均衡,提出一种基于马尔科夫链的缓存可靠性模型.首先,改进了现有缓存架构脆弱性因子AVF和生命周期分析方法;然后,将单粒子时空单比特和多比特翻转的非等概率特性进行综... 为了提高缓存单元的可靠性,在软错误防护代价和缓存可靠性之间进行均衡,提出一种基于马尔科夫链的缓存可靠性模型.首先,改进了现有缓存架构脆弱性因子AVF和生命周期分析方法;然后,将单粒子时空单比特和多比特翻转的非等概率特性进行综合分析,在缓存可靠性设计中加入诸如奇偶校验、单位纠错双位检错和交错布局等防护措施;最后,基于单粒子翻转时空累积效应和检错纠错防护策略,使用SPEC2000标准测试程序在Sim-Alpha仿真处理器上对该评估方法进行实验验证.结果表明:所提方法可较好地预测特定应用程序下的缓存可靠性;相比于传统的基于蒙特卡洛错误注入的方法,该方法时间开销更小,应用针对性更强. 展开更多
关键词 软错误 时空多位翻转 avf分析 马尔科夫状态
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微处理器体系结构级软错误易感性评估
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作者 孙岩 王永文 张民选 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2010年第11期114-118,共5页
随着集成电路特征尺寸的缩小和集成度的增加,微处理器的软错误问题越来越严重。为了提高微处理器的可靠性,设计者需要在体系结构设计时精确估算各个部件的软错误率,从而对各部件进行相应的容错设计。本文针对微处理器中的软错误问题,研... 随着集成电路特征尺寸的缩小和集成度的增加,微处理器的软错误问题越来越严重。为了提高微处理器的可靠性,设计者需要在体系结构设计时精确估算各个部件的软错误率,从而对各部件进行相应的容错设计。本文针对微处理器中的软错误问题,研究了体系结构级软错误易感性估算模型,基于该模型对超标量微处理器主要部件的软错误易感性进行定量分析,并讨论了可靠性与性能的折衷设计。实验结果对微处理器软错误的预防和保护具有一定指导意义,也为微处理器主要部件的容错设计提供了参考。 展开更多
关键词 可靠性 软错误 结构易感因子 微处理器
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基于占用率的体系结构脆弱因子在线计算方法
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作者 潘送军 陈传鹏 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2014年第5期779-785,共7页
随着CMOS工艺的不断进步,单个芯片上集成的晶体管数目快速增长,使得由高能粒子和α粒子辐射产生的软错误逐渐成为影响微处理器可靠性的重要因素。通过计算体系结构脆弱因子,量化分析软错误对微处理器中不同结构的影响,已成为指导微处理... 随着CMOS工艺的不断进步,单个芯片上集成的晶体管数目快速增长,使得由高能粒子和α粒子辐射产生的软错误逐渐成为影响微处理器可靠性的重要因素。通过计算体系结构脆弱因子,量化分析软错误对微处理器中不同结构的影响,已成为指导微处理器容错设计、提高系统可靠性的重要方法。体系结构脆弱因子在线计算方法,利用体系结构脆弱因子随应用程序运行而变化的特点,指导动态选择容错技术,实现可靠性与性能之间的平衡。在对已有方法分析的基础上,提出一种基于占用率的体系结构脆弱因子在线计算方法,并在Sim-Alpha模拟器上进行验证。通过运行SPEC CPU2000基准测试程序,计算发射队列、重命名缓冲和存取队列的体系结构脆弱因子。实验结果表明,该方法能有效计算微处理器中不同结构的体系结构脆弱因子,与离线计算方法相比,发射队列、重排序缓存和存取队列三个体系结构脆弱因子的平均绝对误差仅为0.10、0.01和0.039。 展开更多
关键词 微处理器 可靠性 软错误 容错 体系结构脆弱因子
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