Analyzing the effects of transient faults into applications

As computer chips implementation technologies evolve to obtain more performance, those computer chips are using smaller components, with bigger density of transistors and working with lower power voltages. All these factors turn the computer chips less robust and increase the probability of a transient fault. Transient faults may occur once and never more happen the same way in a computer system lifetime. There are distinct consequences when a transient fault occurs: the operating system might abort the execution if the change produced by the fault is detected by bad behavior of the application, but the biggest risk is that the fault produces an undetected data corruption that modifies the application final result without warnings (for example a bit flip in some crucial data). With the objective of researching transient faults in computer system's processor registers and memory we have developed an extension of HP's and AMD joint full system simulation environment, named COTSon. This extension allows the injection of faults that change a single bit in processor registers and memory of the simulated computer. The developed fault injection system makes it possible to: evaluate the effects of single bit flip transient faults in an application, analyze an application robustness against single bit flip transient faults and validate fault detection mechanism and strategies.L'evolució dels processadors en cerca de millors prestacions fa que els xips duguin transistors més petits i incloguin major quantitat y densitat de transistors, a més d'operar amb un voltatge més baix. Tots aquests factors fan que els processadors siguin menys robusts i augmenten la probabilitat de fallades transitòries. Les fallades transitòries poden ocórrer una vegada i no tornar a passar de la mateixa forma en la vida útil d'un sistema. Quan ocorren poden passar diferents conseqüències: el sistema operatiu pot avortar l'execució quan el canvi produït per la fallada és detectat per mal comportament de l'aplicació, però el risc major és que, amb el canvi produït, ocasioni una corrupció de dades que no sigui detectada i canviï el resultat final de l'aplicació sense que ningú ho sàpiga. Per a investigar sobre els efectes que les fallades transitòries poden ocasionar en els registres d'un processador i en les memòries d'un computador, hem desenvolupat una extensió del simulador d'ordinadors complet de HP (COTSon). L'extensió realitzada permet la injecció de fallades que canvien un bit en registres i en les memòries del computador simulat. La injecció de fallades permet: avaluar els efectes de les fallades transitòries que ocasionen el canvi d'un bit en una aplicació, analitzar la robustesa d'una aplicació després de fallades transitòries de canvis del valor d'un bit i validar mecanismes i estratègies de detecció de fallades.La evolución de los procesadores en busca de prestaciones mejores hace que los circuitos lleven transistores más pequeños e incluyan mayor cantidad y densidad de transistores, además de operar con un voltaje menor. Todos estos factores hacen que los procesadores sean menos robustos y aumenta la probabilidad de fallos transitorios. Los fallos transitorios pueden ocurrir una vez y no volver a pasar, de la misma forma, en la vida útil de un sistema. Cuando ocurren, pueden pasar distintas consecuencias: el sistema operativo puede abortar la ejecución cuando el cambio producido por el fallo es detectado por mal comportamiento de la aplicación, pero el riesgo mayor es que, con el cambio producido, se produzca una corrupción de datos que no sea detectada y cambie el resultado final de la aplicación sin que sea detectado. Para investigar sobre los efectos que los fallos transitorios pueden ocasionar en los registros de un procesador y en las memorias de un computador, hemos desarrollado una extensión del simulador de ordenadores completo de HP (COTSon). La extensión realizada permite la inyección de fallos que cambian un bit en registros y en las memorias del computador simulado. La inyección de fallos permite: evaluar los efectos de los fallos transitorios que ocasionan cambio de un bit en una aplicación, analizar la robustez de una aplicación tras fallos transitorios de cambios del valor de un bit y validar mecanismos y estrategias de detección de fallos