Метод инъектирования сбоев для тестирования сбоеустойчивых микропроцессоров типа система на кристалле

Чекмарёв, Сергей Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1 ТЕСТИРОВАНИЕ СБОЕУСТОЙЧИВОСТИ
МИКРОПРОЦЕССОРОВ 11
1.1 Сбоеустойчивость цифровых интегральных схем к ионизирующему
излучению космического пространства 11
1.2 Тестирование сбоеустойчивости с помощью инъекций сбоев 16
1.3 Методы инъекции сбоев 23
1.4 Инъекция сбоев с помощью внутрикристального отладчика
микропроцессора 27
1.5 Микропроцессоры типа система на кристалле 32
1.6 Выводы по главе и постановка задачи 36
ГЛАВА 2 ИНЪЕКЦИИ СБОЕВ С ПОМОЩЬЮ АППАРАТНОГО
БЛОКА ВНЕСЕНИЯ ИНЪЕКЦИЙ В МИКРОПРОЦЕССОР ТИПА
СИСТЕМА НА КРИСТАЛЛЕ 38
2.1 Модель сбоев и требования для инъектирования в микропроцессор
типа система на кристалле 38
2.2 Метод инъекции сбоев в микропроцессор типа система на кристалле с
помощью аппаратного блока инъектирования 40
2.3 Аппаратно-программная система для инъекции сбоев в
микропроцессор типа система на кристалле 43
2.3.1 Режим с остановкой процессора 43
2.3.2 Режим без остановки процессора 46
2.4 Методики для осуществления инъекций сбоев в микропроцессор типа
система на кристалле 49
2.5 Возможности контролепригодности 58
2.6 Выводы по главе 59
ГЛАВА 3 СИСТЕМА ДЛЯ ИНЪЕКЦИЙ СБОЕВ ДЛЯ
МИКРОПРОЦЕССОРА LEON3 61
3.1 Исходные данные для разработки 61
3.2 Детализированная структура системы инъекции сбоев для процессора
LEON3 63
3.3 Аппаратное обеспечение системы инъекций сбоев 65
3.3.1 Структурная схема IP-блока инъектора сбоев 65
3.3.2 Описание работы инъектора сбоев 74
3.3.3 Модификация контроллера внешней памяти 80
3.3.4 Работа конвейера LEON3 при обнаружении сбоя в регистровом
файле 82
3.4 Программное обеспечение системы инъекций сбоев 84
3.5 Выводы по главе 91
ГЛАВА 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ 93
4.1 Планирование экспериментальных исследований 93
4.2 Верификация системы для инъекции сбоев 94
4.3 Демонстрация возможностей системы для инъекций сбоев 99
4.4 Выводы по главе 107
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 108
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 110
ПРИЛОЖЕНИЕ А – КОНФИГУРАЦИОННЫЕ НАСТРОЙКИ
ЦЕЛЕВОЙ СИСТЕМЫ 123
ПРИЛОЖЕНИЕ Б – СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ
ПРОГРАММЫ 133
ПРИЛОЖЕНИЕ В – АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ 134

Актуальность работы. Проектирование микропроцессоров,
сбоеустойчивых к ионизирующему излучению космического пространства,
является в настоящее время важнейшей задачей отечественных
производителей микроэлектроники и электронного космического
приборостроения. Различают несколько видов сбоев, происходящих в
космосе с электронной аппаратурой. Наиболее частым сбоем
микропроцессоров и систем на их основе являются одиночные сбои в памяти
– во внутренней: в кэш-памяти и в файле регистров, а также во внешней
памяти. На предотвращение сбоев в памяти направлены основные усилия по
обеспечению сбоеустойчивости микропроцессоров.
Важным элементом создания сбоеустойчивого микропроцессора
является отладка, тестирование и испытания тех или иных вариантов
обеспечения его сбоеустойчивости. Тестирование и испытания должны
удостоверить эффективность защиты памяти процессора от одиночных
сбоев. Сбоеустойчивость процессоров в процессе тестирования
подтверждается с помощью тех или иных методов внедрения
(инъектирования) сбоев в его память – внутреннюю и внешнюю.
Методам инъекции сбоев и созданию на их основе систем тестирования

В работе представлено развитие методов инъектирования сбоев в
память микропроцессоров типа система на кристалле с целью тестирования
их механизмов сбоеустойчивости. Предложены метод, система и методика
инъектирования сбоев. Данные решения были реализованы в
программируемой логической интегральной схемы для процессорного ядра
LEON3, проведены экспериментальные исследования их эффективности.
Основные результаты работы представлены ниже.
1. Предложен метод инъектирования сбоев в микропроцессоры типа
система на кристалле с помощью встроенного аппаратного блока инъекции
сбоев с использованием возможностей внутрикристального отладчика.
Метод обеспечивает проведение без непосредственного участия внешнего
аппаратно-программного окружения автономных экспериментов с
минимальными задержками занесения сбоев в память микропроцессора.
Внешний управляющий компьютер выполняет роль постобработчика
проведенных экспериментов.
2. Разработана программно-аппаратная система инъекции сбоев на
основе блока инъекций сбоев, встраиваемого в систему на кристалле как
аппаратный сложно-функциональный блок. Она обладает низкой степенью
вмешательства в аппаратные составляющие микропроцессора. Блок
инъекции сбоев не требует больших ресурсов для своей реализации и
позволяет проводить инъектирование как во внутреннюю, так и во внешнюю
память. Он может быть использован не только для тестирования
микропроцессоров в процессе их лабораторных испытаний, но и для
диагностирования механизмов их сбоеустойчивости в процессе эксплуатации
в составе бортовых систем космических аппаратов.
3. Разработаны методики проведения экспериментов по инъекции сбоев
с помощью аппаратного инъектора, позволяющие проводить автономные
эксперименты, в которых сбои вырабатываются внутри тестируемого
микропроцессора без участия внешнего программно-аппаратного окружения.
Методики обеспечивают проведение инъектирования со случайным и
предопределенным покрытием в режимах с остановкой процессора для
тестирования сбоеустойчивости внутренней памяти, а также без остановки
процессора для тестирования сбоеустойчивости внешней памяти.
4. Предложенные решения были реализованы в ПЛИС для процессора
LEON3. Разработан сложно-функциональный блок инъекции сбоев, создана
новая конфигурация процессора для ПЛИС, включающая разработанный
блок, разработано тестовое программное обеспечение. Проведены
экспериментальные исследования, которые подтвердили: реализуемость
метода, широкое разнообразие видов экспериментов по инъекции сбоев;
малые задержки инъектирования, определяемые лишь временными циклами
работы процессора; низкие затраты ресурсов ПЛИС типа FPGA, требуемые
для реализации предложенных решений.
5. Разработанный метод позволил разработать и испытать функционал
сбоеустойчивости микропроцессора для бортового компьютера малого
космического аппарата «ТаблетСат-Аврора».

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Цифровые структурно-аналоговые времяимпульсные элементы и устройства
    📅 2022год
    🏢 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»