Methods and architectures based on modular redundancy for fault-tolerant combinational circuits

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la recherche d architectures fiables pour les circuits logiques. Par fiable , nous entendons des architectures permettant le masquage des fautes et les rendant de ce fait tolérantes" à ces fautes. Les solutions pour la tolérance aux fautes sont basées sur la redondance, d où le surcoût qui y est associé. La redondance peut être mise en oeuvre de différentes manières : statique ou dynamique, spatiale ou temporelle. Nous menons cette recherche en essayant de minimiser tant que possible le surcoût matériel engendré par le mécanisme de tolérance aux fautes. Le travail porte principalement sur les solutions de redondance modulaire, mais certaines études développées sont beaucoup plus générales.In this thesis, we mainly take into account the representative technique Triple Module Redundancy (TMR) as the reliability improvement technique. A voter is an necessary element in this kind of fault-tolerant architectures. The importance of reliability in majority voter is due to its application in both conventional fault-tolerant design and novel nanoelectronic systems. The property of a voter is therefore a bottleneck since it directly determines the whole performance of a redundant fault-tolerant digital IP (such as a TMR configuration). Obviously, the efficacy of TMR is to increase the reliability of digital IP. However, TMR sometimes could result in worse reliability than a simplex function module could. A better understanding of functional and signal reliability characteristics of a 3-input majority voter (majority voting in TMR) is studied. We analyze them by utilizing signal probability and boolean difference. It is well known that the acquisition of output signal probabilities is much easier compared with the obtention of output reliability. The results derived in this thesis proclaim the signal probability requirements for inputs of majority voter, and thereby reveal the conditions that TMR technique requires. This study shows the critical importance of error characteristics of majority voter, as used in fault-tolerant designs. As the flawlessness of majority voter in TMR is not true, we also proposed a fault-tolerant and simple 2-level majority voter structure for TMR. This alternative architecture for majority voter is useful in TMR schemes. The proposed solution is robust to single fault and exceeds those previous ones in terms of reliability.PARIS-Télécom ParisTech (751132302) / SudocSudocFranceF

Robust design of deep-submicron digital circuits

Avec l'augmentation de la probabilité de fautes dans les circuits numériques, les systèmes développés pour les environnements critiques comme les centrales nucléaires, les avions et les applications spatiales doivent être certifies selon des normes industrielles. Cette thèse est un résultat d'une cooperation CIFRE entre l'entreprise Électricité de France (EDF) R&D et Télécom Paristech. EDF est l'un des plus gros producteurs d'énergie au monde et possède de nombreuses centrales nucléaires. Les systèmes de contrôle-commande utilisé dans les centrales sont basés sur des dispositifs électroniques, qui doivent être certifiés selon des normes industrielles comme la CEI 62566, la CEI 60987 et la CEI 61513 à cause de la criticité de l'environnement nucléaire. En particulier, l'utilisation des dispositifs programmables comme les FPGAs peut être considérée comme un défi du fait que la fonctionnalité du dispositif est définie par le concepteur seulement après sa conception physique. Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la conception de nouvelles méthodes d'analyse de la fiabilité aussi bien que des méthodes d'amélioration de la fiabilité d'un circuit numérique.The design of circuits to operate at critical environments, such as those used in control-command systems at nuclear power plants, is becoming a great challenge with the technology scaling. These circuits have to pass through a number of tests and analysis procedures in order to be qualified to operate. In case of nuclear power plants, safety is considered as a very high priority constraint, and circuits designed to operate under such critical environment must be in accordance with several technical standards such as the IEC 62566, the IEC 60987, and the IEC 61513. In such standards, reliability is treated as a main consideration, and methods to analyze and improve the circuit reliability are highly required. The present dissertation introduces some methods to analyze and to improve the reliability of circuits in order to facilitate their qualification according to the aforementioned technical standards. Concerning reliability analysis, we first present a fault-injection based tool used to assess the reliability of digital circuits. Next, we introduce a method to evaluate the reliability of circuits taking into account the ability of a given application to tolerate errors. Concerning reliability improvement techniques, first two different strategies to selectively harden a circuit are proposed. Finally, a method to automatically partition a TMR design based on a given reliability requirement is introduced.PARIS-Télécom ParisTech (751132302) / SudocSudocFranceF

Designing Digital Reliable Processors in Nanotechnologies

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<title>Real-time architecture for large displacements estimation</title>

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Two-level interpolation vlsi architecture for image resampling using cubic splines

Cet article présente une architecture implémentant le ré-échantillonnage spatial avec des splines cubiques et basée sur une approche d'interpolation à deux niveaux. Des propriétés de l'algorithme sont prises en compte pour optimiser le compromis performance-coût. Il s'agit d'une architecture pouvant travailler en temps réel pour des fréquences de standards de télévision tels que le CCIR 601

Architecture de décodage pour codes algébriques-géométriques basés sur des courbes d'Hermite

PARIS-Télécom ParisTech (751132302) / SudocSudocFranceF

Signal Probability, Reliability and Error Bound of Majority Voter in TMR

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Fault tolerant architectures in nanoelectronics: The progressive approach

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Nouvelle architecture de BLE tolérante aux fautes dans les FPGAs SRAM

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Analysis of Ageing effects on ARTIX7 XILINX FPGA

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