A soft error mitigation scheme to increase the resilience of register file

Abstract Register files are essential and integral part of any microprocessor architecture. Soft errors in the register file can quickly spread to various parts of the system and result in silent data corruption. Traditional redundancy based schemes to protect the register file are prohibitive because register file is often in the timing critical path of the processor. Since it is one of the hottest blocks on the chip, adding any extra circuitry to it is not desirable. For embedded systems under severe cost constraints, where power, performance, area and reliability cannot be simply compromised, we propose a soft error reduction technique for register files. This thesis introduces a soft error mitigation scheme, called Self-Immunity to increase the resilience of the register file from soft errors, by using unused bits of the register file. It is desirable for processors that demand high register file integrity under stringent constraints. This thesis explains the implementation of our proposed technique to protect the register file from soft errors. And show the best overall results compared to state-of-the-art in register file vulnerability reduction with minimum impact on the area and power

Architectures pour des circuits fiables de hautes performances

Nanometric technologies led to a decrease of electronic circuit reliability, especially against external phenomena. Those may change the state of storage components, or interfere with logical components. In fact, this issue is more critical for memories, as they are more sensitive to external radiations. The error correcting codes are one of the most used solutions. However, reliability constraints require codes that are more and more complex. These codes have a negative effect on the system bandwidth. We propose a generic methodology that removes the timing penalty of error correcting codes during memory's write operation. Moreover, it limits the speed penalty for read operation only in the rare case an error is detected. To proceed, the circuit is decontaminated after uncorrected data were propagated inside the circuit. This technique may require restoring some past states of few storage components by adding some FIFO. An algorithm that identifies these components was also created. Then we try to evaluate the impact of such a technique for the following issue: the global state restoration of a circuit to erase all kinds of soft errors, everywhere inside the circuit.Les technologies nanométriques ont réduit la fiabilité des circuits électroniques, notamment en les rendant plus sensible aux phénomènes extérieurs. Cela peut provoquer une modification des composants de stockage, ou la perturbation de fonctions logiques. Ce problème est plus préoccupant pour les mémoires, plus sensibles aux perturbations extérieures. Les codes correcteurs d'erreurs constituent l'une des solutions les plus utilisées, mais les contraintes de fiabilité conduisent à utiliser des codes plus complexes, et qui ont une influence négative sur la bande passante du système. Nous proposons une méthode qui supprime la perte de temps due à ces codes lors de l'écriture des données en mémoire, et la limite aux seuls cas où une erreur est détectée lors de la lecture. Pour cela on procède à la décontamination du circuit après qu'une donnée erronée ait été propagée dans le circuit, ce qui nécessite de restaurer certains des états précédents de quelques composants de stockage par l'ajout de FIFO. Un algorithme identifiant leurs lieux d'implémentation a également été créé. Nous avons ensuite évalué l'impact de cette méthode dans le contexte plus large suivant : la restauration d'un état précédent de l'ensemble du circuit en vue de corriger une erreur transistoire susceptible de se produire n'importe où dans le circuit

Architectures pour des circuits fiables de hautes performances

Les technologies nanométriques ont réduit la fiabilité des circuits électroniques, notamment en les rendant plus sensible aux phénomènes extérieurs. Cela peut provoquer une modification des composants de stockage, ou la perturbation de fonctions logiques. Ce problème est plus préoccupant pour les mémoires, plus sensibles aux perturbations extérieures. Les codes correcteurs d'erreurs constituent l'une des solutions les plus utilisées, mais les contraintes de fiabilité conduisent à utiliser des codes plus complexes, et qui ont une influence négative sur la bande passante du système. Nous proposons une méthode qui supprime la perte de temps due à ces codes lors de l'écriture des données en mémoire, et la limite aux seuls cas où une erreur est détectée lors de la lecture. Pour cela on procède à la décontamination du circuit après qu'une donnée erronée ait été propagée dans le circuit, ce qui nécessite de restaurer certains des états précédents de quelques composants de stockage par l'ajout de FIFO. Un algorithme identifiant leurs lieux d'implémentation a également été créé. Nous avons ensuite évalué l'impact de cette méthode dans le contexte plus large suivant : la restauration d'un état précédent de l'ensemble du circuit en vue de corriger une erreur transistoire susceptible de se produire n'importe où dans le circuit.Nanometric technologies led to a decrease of electronic circuit reliability, especially against external phenomena. Those may change the state of storage components, or interfere with logical components. In fact, this issue is more critical for memories, as they are more sensitive to external radiations. The error correcting codes are one of the most used solutions. However, reliability constraints require codes that are more and more complex. These codes have a negative effect on the system bandwidth. We propose a generic methodology that removes the timing penalty of error correcting codes during memory's write operation. Moreover, it limits the speed penalty for read operation only in the rare case an error is detected. To proceed, the circuit is decontaminated after uncorrected data were propagated inside the circuit. This technique may require restoring some past states of few storage components by adding some FIFO. An algorithm that identifies these components was also created. Then we try to evaluate the impact of such a technique for the following issue: the global state restoration of a circuit to erase all kinds of soft errors, everywhere inside the circuit.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF