Radiation Testing of a Multiprocessor Macrosynchronized Lockstep Architecture With FreeRTOS

Nowadays, high-performance microprocessors are demanded in many fields, including those with high-reliability requirements. Commercial microprocessors present a good tradeoff between cost, size, and performance, albeit they must be adapted to satisfy the reliability requirements when they are used in harsh environments. This work presents a high-end multiprocessor hardened with macrosynchronized lockstep and additional protections. A commercial dual-core Advanced RISC Machine (ARM) cortex A9 has been used as a case study and a complete hardened system has been developed. Evaluation of the proposed hardened system has been accomplished with exhaustive fault injection campaigns and proton irradiation. The hardening approach has been accomplished for both baremetal applications and operating system (OS)-based. The hardened system has demonstrated high reliability in all performed experiments with error coverage up to 99.3% in the irradiation experiments. Experimental irradiation results demonstrate a cross-sectional reduction of two orders of magnitude.This work was supported in part by the Spanish Ministry of Science and Innovation under Project PID2019-106455GB-C21 and in part by the Community of Madrid under Project 49.520608.9.18Publicad

Self-dual digital devices with calculations testing by Hsiao codes

Предложено при разработке и проектировании самопроверяемых цифровых устройств использовать известные коды Сяо, проверочные символы которых описываются самодвойственными булевыми функциями. Таким образом, при построении устройств будут контролироваться два диагностических параметра – принадлежность формируемых кодовых слов кодам Сяо и принадлежность каждой контрольной функции классу самодвойственных булевых функций. Как показано в эксперименте с тестовой комбинационной схемой, это повышает показатели контролепригодности разрабатываемого устройства

Synthesis for circuit reliability

textElectrical and Computer Engineerin

Исследование свойств самодвойственных комбинационных устройств с контролем вычислений на основе кодов Хэмминга

A new approach to the synthesis of self-checking devices is considered, based on the control of calculations in testing objects using Hamming codes, the check bits of which are described by self-dual functions. In this case, the structure operates in a pulsed mode, which is actually based on the introduction of temporal redundancy when building a self-checking device. This, unfortunately, leads to some decrease in performance, however, it significantly improves the characteristics of controllability, which is especially important for devices and systems of critical use, the input data for which does not change so often. A brief review of methods for constructing built-in control circuits based on the self-duality property of calculated functions is given. The basic structures of the organization of built-in control circuits are given. The proposed ways of developing the theory of synthesis of built-in control circuits are based on checking whether or not the calculated functions belong to a class of self-dual Boolean functions. All possible values of the number of data bits for Hamming codes have been established. They will have the property of the self-duality of functions describing control bits. En-coders of such Hamming codes will be self-dual devices. Since the functions of the check bits of Hamming codes are linear, in order for them to be self-dual, it is necessary that an odd number of arguments be used in each of them. It is proved that the number of bits of code words of Hamming codes with self-dual check functions is equal to n=3+4l, l∈N0. The results of the simulations self-dual devices with built-in control circuits along two diagnostic parameters in the Multisim environment are presented. A method is proposed for modification of the structure of calculation control along two diagnostic parameters, which allows to use any linear block code (not necessarily Hamming code). It is based on retrofitting the encoder with a device for converting functions into self-dual ones. In fact, this is a code modification device. It is proved that to obtain a modified Hamming code with self-dual control functions for n≠3+4l, l∈N0; cases, it is enough to add modulo M=2 the non-self-dual control function with the function of the high data bit.Рассматривается новый подход к синтезу самопроверяемых устройств, основанный на контроле вычислений контролируемыми объектами с помощью кодов Хэмминга, проверочные символы (контрольные биты) которых описываются самодвойственными функциями. При этом структура работает в импульсном режиме, что фактические основано на внесении временнóй избыточности при построении самопроверяемого устройства. Это, к сожалению, приводит к некоторому снижению быстродействия, однако существенно повышает характеристики контролепригодности, что особенно актуально для устройств и систем критического применения, входные данные для которых изменяются не столь часто. Дается краткий обзор методов построения схем встроенного контроля на основе свойства самодвойственности вычисляемых функций. Приведены основные структуры организации схем встроенного контроля. Отмечены предполагаемые пути развития теории синтеза схем встроенного контроля на основе проверки принадлежности вычисляемых функций классу самодвойственных булевых функций. Установлены все возможные значения числа информационных символов для кодов Хэмминга, которые будут обладать свойством самодвойственности функций, описывающих контрольные биты. Кодеры таких кодов Хэмминга будут являться самодвойственными устройствами. Так как функции, описывающие контрольные биты кодов Хэмминга, являются линейными, то для того, чтобы они были самодвойственными необходимо, чтобы в каждой из них использовалось нечетное количество аргументов. Доказано, что число разрядов кодовых слов кодов Хэмминга с самодвойственными контрольными функциями равно n=3+4l, l∈N0. Приводятся результаты моделирования самодвойственных устройств со схемами встроенного контроля по двум диагностическим признакам в среде Multisim. Предложен способ модификации структуры контроля вычислений по двум диагностическим признакам, позволяющий использовать любой линейный блоковый код (не обязательно код Хэмминга). Он основан на дооснащении кодера устройством преобразования функций в самодвойственные. Фактически это устройство для формирования модифицированного кода. Доказано, что для получения модифицированного кода Хэмминга с самодвойственными контрольными функциями для случаев n≠3+4l, l∈N0, достаточно сложить по модулю M=2 несамодвойственную контрольную функцию с функцией старшего информационного бита

Исследование свойств самодвойственных комбинационных устройств с контролем вычислений на основе кодов Хэмминга

Рассматривается новый подход к синтезу самопроверяемых устройств, основанный на контроле вычислений контролируемыми объектами с помощью кодов Хэмминга, проверочные символы (контрольные биты) которых описываются самодвойственными функциями. При этом структура работает в импульсном режиме, что фактические основано на внесении временнóй избыточности при построении самопроверяемого устройства. Это, к сожалению, приводит к некоторому снижению быстродействия, однако существенно повышает характеристики контролепригодности, что особенно актуально для устройств и систем критического применения, входные данные для которых изменяются не столь часто. Дается краткий обзор методов построения схем встроенного контроля на основе свойства самодвойственности вычисляемых функций. Приведены основные структуры организации схем встроенного контроля. Отмечены предполагаемые пути развития теории синтеза схем встроенного контроля на основе проверки принадлежности вычисляемых функций классу самодвойственных булевых функций. Установлены все возможные значения числа информационных символов для кодов Хэмминга, которые будут обладать свойством самодвойственности функций, описывающих контрольные биты. Кодеры таких кодов Хэмминга будут являться самодвойственными устройствами. Так как функции, описывающие контрольные биты кодов Хэмминга, являются линейными, то для того, чтобы они были самодвойственными необходимо, чтобы в каждой из них использовалось нечетное количество аргументов. Доказано, что число разрядов кодовых слов кодов Хэмминга с самодвойственными контрольными функциями равно n=3+4l, l∈N0. Приводятся результаты моделирования самодвойственных устройств со схемами встроенного контроля по двум диагностическим признакам в среде Multisim. Предложен способ модификации структуры контроля вычислений по двум диагностическим признакам, позволяющий использовать любой линейный блоковый код (не обязательно код Хэмминга). Он основан на дооснащении кодера устройством преобразования функций в самодвойственные. Фактически это устройство для формирования модифицированного кода. Доказано, что для получения модифицированного кода Хэмминга с самодвойственными контрольными функциями для случаев n≠3+4l, l∈N0, достаточно сложить по модулю M=2 несамодвойственную контрольную функцию с функцией старшего информационного бита

A cross-layer approach for new reliability-performance trade-offs in MLC NAND flash memories

In spite of the mature cell structure, the memory controller architecture of Multi-level cell (MLC) NAND Flash memories is evolving fast in an attempt to improve the uncorrected/miscorrected bit error rate (UBER) and to provide a more flexible usage model where the performance-reliability trade-off point can be adjusted at runtime. However, optimization techniques in the memory controller architecture cannot avoid a strict trade-off between UBER and read throughput. In this paper, we show that co-optimizing ECC architecture configuration in the memory controller with program algorithm selection at the technology layer, a more flexible memory sub-system arises, which is capable of unprecedented trade-offs points between performance and reliability

Towards Efficient Deep Hashing Retrieval: Condensing Your Data via Feature-Embedding Matching

The expenses involved in training state-of-the-art deep hashing retrieval models have witnessed an increase due to the adoption of more sophisticated models and large-scale datasets. Dataset Distillation (DD) or Dataset Condensation(DC) focuses on generating smaller synthetic dataset that retains the original information. Nevertheless, existing DD methods face challenges in maintaining a trade-off between accuracy and efficiency. And the state-of-the-art dataset distillation methods can not expand to all deep hashing retrieval methods. In this paper, we propose an efficient condensation framework that addresses these limitations by matching the feature-embedding between synthetic set and real set. Furthermore, we enhance the diversity of features by incorporating the strategies of early-stage augmented models and multi-formation. Extensive experiments provide compelling evidence of the remarkable superiority of our approach, both in terms of performance and efficiency, compared to state-of-the-art baseline methods

Способ построения семейства кодов с суммированием с наименьшим общим количеством необнаруживаемых ошибок в информационных векторах

The research results of the methods for formation of separable sum codes with the minimum number of undetectable errors in data vectors are presented. A formula for counting the number of undetectable errors in data vectors and codes family properties are given. A universal method for formation of such codes is shown, which makes it possible for each value of the data vector length to obtain a whole family of codes that also have different distributions of undetectable errors by type and multiplicity. An example of codes formation, methods for analyzing characteristics, code comparison are presented. A method for synthesizing coders of developed sum codes is suggested. Изложены результаты исследований способов построения разделимых кодов с суммированием с наименьшим общим количеством необнаруживаемых ошибок в информационных векторах. Приведены формулы подсчета числа необнаруживаемых ошибок в информационных векторах и свойства данного класса кодов. Представлен универсальный способ построения таких кодов, дающий для каждого значения длины информационного вектора возможность получения целого семейства кодов, обладающих к тому же различными распределениями необнаруживаемых ошибок по видам и кратностям. Приведены примеры построения кодов, методология анализа их характеристик, а также дано сравнение кодов между собой. Предложен метод синтеза кодеров разработанных кодов с суммированием