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Tipo: Dissertação
Título: Um código extensível para correção de multiple bit upsets em memórias
Autor(es): Silva, Felipe Gaspar Alan e
Orientador: Silveira, Jarbas Aryel Nunes da
Coorientador: Freitas Júnior, Walter da Cruz
Palavras-chave: Teleinformática;Tolerância a falha (Computadores);Códigos corretores de erros (Teoria da informação);Circuitos integrados - Memória
Data do documento: 2018
Citação: SILVA, Felipe Gaspar Alan e. Um código extensível para correção de multiple bit upsets em memórias. 2018. 78 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Resumo: A diminuição em escala dos dispositivos eletrônicos, aliado ao aumento do seu processamento, deixou-os mais sensíveis a efeitos de radiação oriundos, principalmente, do espaço. Memórias são circuitos altamente suscetíveis a esses efeitos, principalmente, em ambientes com alta incidência de radiação, culminando na grande possibilidade de apresentar erros em múltiplos bits (MBU), e assim provocar falhas críticas. Códigos Corretores de Erros (CCE) são bastante aplicados para lidar com a ocorrência de erros desse tipo. No entanto, a aplicação de um CCE com grande capacidade corretiva pode acarretar um aumento de custo de área, potência e atraso em um sistema, e assim perda de desempenho. O Código CLC é um CCE que utiliza conceitos de Hamming Estendido e paridade formando uma matriz capaz de lidar com MBU em memórias, além apresentando baixo custo de implementação quando comparado com códigos mais robustos. Apesar disso, o código apresenta pontos fracos em relação aos seus concorrentes. Um deles é o número de bits de redundância gerados, que para uma palavra de 16 bits de dados, necessita 150% de bits a mais da palavra original. O código CLC não apresentou grande capacidade de corrigir padrões muito agressivos de MBU (6, 7 e 8 erros), que com a crescente miniaturização dos circuitos integrados, a probabilidade de ocorrer esses tipos de erros tornou- se uma preocupação real em ambientes com grande incidência de radiação. Esse trabalho propõe a extensão do código CLC, de modo a tratar os problemas citados através de alterações na matriz do código CLC, pela modificação do Hamming Estendido aplicado. Além disso, foi avaliada a escalabilidade do código para maiores palavras de bits de dados. Pela modificação do Hamming Estendido aplicado, obtiveram-se duas novas estruturas para o CLC: uma que apresenta menor adição de bits de redundância e menor custo de implementação, e outra que apresenta maior capacidade de detecção e correção de erros. A análise de escalabilidade mostrou que para maiores palavras de dados, a taxa de acréscimo de bits gerados pelo CLC diminui, principalmente, para uma das estruturas propostas, caindo de 143,75% para 16 bits de dados, para 82,81% para 64 bits de dados. Por fim, este trabalho também realizou testes de confiabilidade e síntese, em que o desenvolvimento das novas estruturas para o CLC apresentou melhorias substanciais, logo trouxe maior flexibilidade de aplicação para este código.
Abstract: The scaling down of electronic devices along with the processing increase, has made them more sensitive to the effects of radiation coming mainly from space. Memories are circuits highly susceptible to these effects, having great possibility of presenting errors in multiple bits(MBU), which can cause critical failures in the system. Error Correcting Codes(ECCs) are widely applied to deal with the occurrence of such errors. However, the application of an ECC with large corrective capacity can lead to increased area, power and delay cost, causing loss of performance. The CLC code is na ECC that uses concepts of Extended Hamming and parity code, forming a matrix capable of handling MBU in memories, though presenting low implementation cost when compared to more robust codes. Despite this, the code has weaknesses compered to its competitors. One is the number of redundancy bits generated, which for a 16-bit word of data, requires 150% more bits of the original word. The CLC code did not presented good capability to correct very aggressive MBU patterns (6, 7 and 8 errors), that with the increasing miniaturization of integrated circuits, the probability of these types of errors occurring became a real concern in environments with large radiation incidence. This work proposes to treat the problems mentioned through changes in the matrix of the CLC code, by the modification of the Extended Hamming applied. In addition, we evaluated the scalability of the code for larger data bits words. The proposed Extended Hamming modification brought two new structures for the CLC code, one that has less redundancy bit addition and lower implementation cost, and another that has bigger error detection and correction capabilities. The scalability analysis shows that for larger data words, the bit rate generated by the CLC decreases, mainly for one of the proposed structure, falling from 143,75 % for 16-bit data, to 82,81% for 64-bit data. Finally, this work also performed tests of reliability and synthesis, in which the development of the new structures for the CLC presented substantial improvements, bringing bigger flexibility of application for this code.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/34699
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