ネットワーク分析を用いた低コストで柔軟な高信頼メモリアーキテクチャ

使用网络分析的低成本、灵活且可靠的内存架构

基本信息

批准号：
22K19771
负责人：
佐々木広
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19771/
关键词：
信頼性ネットワーク分析メモリ

项目摘要

本研究では、半導体の微細化に伴い深刻さを増している（例えば宇宙線の中性子に起因する）ソフトエラーからシステムを守るメモリアーキテクチャの研究を行なう。既存のプロセッサはECC（誤り訂正符号）回路をメモリおよびキャッシュに搭載しこの問題に対処しているが、動作周波数の低下、回路規模の増大および電力消費の増加を伴ってしまう（求められる信頼性が高まるにつれこのオーバーヘッドはさらに大きくなる）。また実行時に保護するデータを取捨選択したり、製造後により弱いまたは強い符号に切り換える、などの柔軟性は持ち合わせていない。本研究ではコスト制約が厳しいIoTデバイスや、信頼性よりも性能や電力を重視するプログラムを常時実行する汎用の計算機システムに適した、低コストで実装可能な、柔軟に信頼性を調整可能とする高信頼化手法の確立を目的とする。ソフトエラーの解決策としては枯れた技術であるECC技術を、(1)誤り検知と誤り訂正の機能を切り離した新しいメモリアーキテクチャの提案と(2)プログラムの特性を利用し提案アーキテクチャを有効に活用する手法を用い、発展させることを狙う。応募者の過去の研究成果から得られた知見を活用し、プログラム内の「重要な」一部の命令を抽出し、実行時にはこれらの命令が生成するデータのみを選択的に保護することで低コストで柔軟な高信頼化手法を実現する。今年度は主に(1)に該当する新しいメモリアーキテクチャの考案を行なった。これは、重要な命令によって生成されるデータをログとして一部のメモリ領域に保存し、ソフトエラーをECCで検出し、回復不能である際にはログを用いてデータの回復を行なうものである。翌年度はこの新しいアーキテクチャの評価および改良に取り組む。

这项研究将调查保护系统免受软误差的记忆体系结构，这些软误差随着半导体的微型化而变得越来越严重（例如，宇宙射线的中子）。现有处理器通过将ECC（错误校正代码）电路纳入其内存和缓存中来解决此问题，但是随着操作频率较低，电路规模的增加和功耗增加（随着所需可靠性的提高，开销变得更大）。它也没有灵活性来选择和丢弃在运行时保护的数据，或者在生产后切换到较弱或更强的代码。这项研究旨在建立一种可靠的方法，该方法可以以低成本的价格实施，并灵活地可调节可靠性，适用于具有严格成本限制和通用计算机系统的物联网设备，这些设备不断地运行计划，以强调性能和对可靠性的能力。目的是开发一种致命的技术，作为解决软误差的解决方案，使用（1）一种新的内存体系结构，将错误检测和误差校正的功能分开，以及（2）使用程序的特征有效地利用提出的体系结构的方法。通过利用从申请人过去的研究结果中获得的知识，我们提取了程序中的一些“重要”指令，并选择性地仅保护执行时这些说明产生的数据，实现低成本，灵活，可靠的方法。今年，我们主要设计了一种属于（1）的新内存体系结构。这意味着由重要指令生成的数据作为日志保存在某些内存区域中，由ECC检测到软错误，并且如果无法恢复，则使用日志恢复数据。次年将致力于评估和改进这种新体系结构。