• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.443-448
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• 2014

Soft errors in memory devices that caused by radiation are the main threat from a reliability point of view. This threat can be commonly overcome with the combination of SEC (Single-Error Correction) codes and scrubbing technique. The interleaving architecture can give memory devices the ability of tolerating these soft errors, especially against multiple-bit soft errors. And the interleaving distance plays a key role in building the tolerance against multiple-bit soft errors. This paper proposes a reliability model of an interleaved memory device which suffers from multiple-bit soft errors and are protected by a combination of SEC code and scrubbing. The proposed model shows how the interleaving distance works to improve the reliability and can be used to make a decision in determining optimal scrubbing technique to meet the demands in reliability.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.701-704
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• 2011

컴퓨터 시스템의 신뢰도에 가장 큰 영향을 미치는 것이 메모리 시스템의 신뢰도이며 메모리 시스템에서 발생하는 가장 빈번한 오류는 소자의 물리적 손상 없이 저장 정보가 변경되는 소프트 에러이다. 메모리에서 발생하는 소프트 에러의 영향은 오류 검출 및 정정 회로와 스크러빙 작업을 통하여 극복할 수 있다. 메모리 소자의 집적도가 높아짐에 따라 인접한 메모리 셀에 걸쳐서 발생하는 다중 비트 소프트 에러의 발생 빈도가 증가했으며 이를 해결하기 위한 메모리 구조와 스크러빙 기법이 제안되었다. 본 논문은 다중 비트 소프트 에러 대응 메모리 소자에 대한 이전 연구 결과에 적용할 수 있는 스크러빙 수행 방안을 제안하고, 그에 따른 신뢰도 성능 해석 결과를 보여준다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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• pp.655-658
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• 2016

고성능 디지털 회로 구현에 매우 많이 사용되는 Xilinx사의 7-Series FPGA(Field Programmable Gate Array)는 configuration memory가 SRAM 기반으로 제작되어 configuration memory에 소프트 에러(soft error)가 발생하는 경우 FPGA는 오동작하게 된다. Xilinx사에서 제공하는 SEM(Soft Error Mitigation) Controller를 이용하면 configuration memory에서 발생하는 소프트 에러의 영향을 줄일 수 있다. SEM Controller는 FPGA의 configuration memory 영역에 추가된 ECC(Error Correction Code)와 CRC(Cyclic Redundancy Code) 기능을 이용하여 configuration memory에 발생한 소프트 에러를 감지하여 필요시 partial reconfiguration 과정을 수행하여 FPGA의 기능을 소프트 에러 발생 이전으로 복구한다. 본 논문에서는 Xilinx사의 7-Series FPGA에서 SEM Controller를 이용하여 configuration memory의 소프트 에러를 검출하고 정정할 때 FPGA의 신뢰도를 가용성(availability) 관점에서 분석한다. 이를 위해 SEM Controller의 소프트 에러 정정 성능에 따른 가용성 함수를 유도하고 그 효과를 검토한다. 연구 결과는 소프트 에러가 발생하는 환경에서 동작하는 SRAM 기반 FPGA의 신뢰성 예측에 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.1101-1105
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• 2011

Radiation particles can introduce temporary errors in memory systems. To protect against these errors, so-called soft errors, error detection and correcting codes are used. In addition, scrubbing is applied which is a fundamental technique to avoid the accumulation of soft errors. This paper introduces an optimal scrubbing scheme, which is suitable for a system with auto error detection and correction logic. An auto error detection and correction logic can correct soft errors without CPU's writing operation. The proposed scrubbing scheme leads to maximum reliability by considering both allowable scrubbing load and the periodic accesses to memory by the tasks running in the system.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권3호
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• pp.601-606
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• 2017

고성능 디지털 회로 개발과 구현에 사용되는 SRAM 기반 FPGA(Field Programmable Gate Array)는 configuration memory가 SRAM으로 구현되었기 때문에 configuration memory에 소프트 에러가 발생하는 경우 오동작하게 된다. Xilinx사의 FPGA는 configuration memory 영역에 추가된 ECC(Error Correction Code)와 CRC(Cyclic Redundancy Code) 그리고 이들을 활용하는 SEM(Soft Error Mitigation) Controller를 이용하여 이러한 소프트 에러의 영향을 줄일 수 있다. 본 연구에서는 SRAM 기반 FPGA에서 SEM Controller에 의해 configuration memory 영역이 소프트 에러로부터 보호될 때 FPGA의 신뢰도를 가용성 관점에서 해석하고 그 효과를 분석하였다. 이를 위해 FPGA 계열별 SEM Controller의 소프트 에러 정정 성능에 따른 가용성 함수를 유도하고 FPGA 계열별 사례를 적용하여 비교하였다. 연구 결과는 SRAM 기반 FPGA의 선정 및 가용성 예측에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제14권5호
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• pp.430-437
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• 2021

본 논문에서는 DCGAN 기반의 크로스 레이어 보상 방법을 이용하여 소프트에러의 영향을 줄이는 얼굴인식 기법을 제안한다. JPEG 파일의 데이터 블록에서 소프트에러가 발생할 때, 이 블록들은 제대로 복호화되지 않을 수 있다. 이전 연구에서 해당 블록들은 얼굴 사진들의 평균 이미지를 이용해 대체하였으며, 인식률을 어느 정도 향상하였다. 본 논문에서는 이전 연구의 확장으로 DCGAN 기반의 보상 기법을 다룬다. 패리티 비트 검사기를 이용하는 임베디드 시스템 레이어에서 소프트에러가 발생할 때, 이 에러는 애플리케이션 레이어에서 DCGAN을 이용하여 보상된다. 얼굴 이미지의 소프트에러를 보상하기 위해서 DCGAN 구조를 이용하여 블록 데이터의 손실을 보상한다. 시뮬레이션 결과를 통하여, 제안된 방식이 소프트에러로 인한 성능 악화를 효율적으로 보상한다는 것을 보인다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2011년도 추계학술대회
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• pp.677-680
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• 2011

우주 방사선은 메모리 시스템에 소프트 에러를 야기할 수 있다. 소프트 에러는 오류 검출 및 정정 코드를 이용하여 극복될 수 있으며, 소프트 에러의 누적을 방지하기 위하여 스크러빙 작업이 병행되어야 한다. 본 논문은 CPU의 쓰기 동작 없이 소프트 에러를 정정할 수 있는 자가 오류 검출 및 정정 회로가 적용된 메모리 시스템에 적용할 수 있는 최적 스크러빙 수행 방안을 제안한다. 제안된 스크러빙 방안은 시스템의 가용한 스크러빙 로드와 시스템에서 실행되는 태스크의 주기적 메모리 접근을 함께 고려하여 최대의 신뢰도를 성취할 수 있도록 하여준다.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권6B호
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• pp.948-953
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• 2010

본 논문에서는 슈퍼스칼라 구조를 가진 시스템의 명령어 캐시에서 효율적으로 소프트오류를 검출할 수 있는 기법을 제안한다. 명령어 캐시로 주로 사용되는 고속 정적 RAM(Random Access Memory)에 적용할 수 있으며 1D 패리티와 인터리빙을 통해 기존 기법들과 비교하여 더 적은 메모리 오버헤드로 연집오류를 검출할 수 있다. 정적 RAM에서는 소프트오류의 발생만을 확인하고 검출된 소프트오류의 정정은 명령어 캐시의 캐시 미스와 같이 처리하여 하위 메모리로부터 명령어들을 다시 인출하는 방식이다. 이를 통해 명령어 캐시의 성능에 영향을 주지 않으면서 연집오류를 검출하고 정정할 수 있으며 최대 4$\times$4의 윈도우 내에서 발생된 연집오류를 검출 할 수 있다. 제안된 방식을 이용하면 256비트 $\times$ 256비트 크기의 메모리에서 기존의 4-way 인터리빙 기법에서 검출에 필요한 패리티 크기의 25%만으로도 동일한 4비트의 연집오류를 검출 할 수 있다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권2호
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• pp.168-176
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• 2015

Due to the reduction in device feature size, transient faults (soft errors) in logic circuits induced by radiations increase dramatically. Many researches have been done in modeling and analyzing the susceptibility of sequential circuit elements caused by soft errors. However, to the best knowledge of the authors, there is no work which has well considerated the feedback characteristics and the multiple clock cycles of sequential circuits. In this paper, we present a new method for evaluating the susceptibility of sequential circuit elements to soft errors. The proposed method uses four Error Propagation Probability Matrixs (EPPMs) to represent the error propagation probability of logic gates and flip-flops in current clock cycle. Based on the predefined matrix union operations, the susceptibility of circuit elements in multiple clock cycles can be evaluated. Experimental results on ISCAS'89 benchmark circuits show that our method is more accurate and efficient than previous methods.

• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제5권2호
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• pp.121-130
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• 2011

Recent research indicates that transient errors will increasingly become a critical concern in microprocessor design. As embedded processors are widely used in reliability-critical or noisy environments, it is necessary to develop cost-effective fault-tolerant techniques to protect processors against transient errors. The register file is one of the critical components that can significantly affect microprocessor system reliability, since registers are typically accessed very frequently, and transient errors in registers can be easily propagated to functional units or the memory system, leading to silent data error (SDC) or system crash. This paper focuses on investigating the impact of register file soft errors on system reliability and developing cost-effective techniques to improve the register file immunity to soft errors. This paper proposes the register vulnerability factor (RVF) concept to characterize the probability that register transient errors can escape the register file and thus potentially affect system reliability. We propose an approach to compute the RVF based on register access patterns. In this paper, we also propose two compiler-directed techniques and a hybrid approach to improve register file reliability cost-effectively by lowering the RVF value. Our experiments indicate that on average, RVF can be reduced to 9.1% and 9.5% by the hyperblock-based instruction re-scheduling and the reliability-oriented register assignment respectively, which can potentially lower the reliability cost significantly, without sacrificing the register value integrity.