Enhancements on fault injection for xilinx 7 series and ultrascale+ SRAM-based FPGAs

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Benevenuti, Fabio
• Orientador(a): Kastensmidt, Fernanda Gusmão de Lima
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Injeção de falhas; Confiabilidade; Radiação; Tolerância a falhas
• Palavras-chave em Inglês: SRAM-based FPGA; Single-event effects; Reliability
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/258742

Os arranjos de portas lógicas configuráveis em campo (FPGAs) de classe comercial ba seados em SRAM são suscetíveis aos afeitos de radiação que podem afetar sistemas de segurança crítica e de missão crítica. A injeção de falhas baseada em emulação é uma estratégia de testes que consiste em provocar falhas de forma controlada, a qual pode ser aplicada na avaliação de confiabilidade e tolerância a falhas destes sistemas críticos. O uso de injeção de falhas dentro do processo de engenharia de sistemas complexos, com uma dimensionalidade de problema maior e combinando diversas técnicas de mitigação de fa lhas, requer maior fidelidade entre a injeção de falhas e o comportamento sob radiação para que o processo seja conduzido na direção correta. A injeção de falhas também precisa ser rápida para manter a produtividade do processo de engenharia. As principais hipóte ses de trabalho nesta tese são de que uma consistência maior é obtida, quando comparado com experimentos de radiação, pelo uso de injeção de falhas acumulada-aleatória sin cronamente e assincronamente, e de que a amostragem pela injeção acumulada-aleatória acelera e melhora a produtividade da campanha de injeção de falhas a ser utilizada na ex ploração do espaço de projeto. A originalidade e principais contribuições desta tese estão na injeção de falhas agrupadas para emular o efeito de radiação, na injeção de falhas acu muladas, na injeção de falhas na presença do mecanismo de deteção e correção de erros de memória, na injeção de falhas em memória do usuário, e no porte da injeção de falhas para a família de FPGAs Xilinx UltraScale+. A consistência com radiação e a aceleração da injeção de falhas são avaliadas em comparação com a metodologia de injeção síncrona e exaustiva emulando falhas simples na memória de configuração do FPGA. Testes di nâmicos de estudos de caso são utilizados para a comparação entre injeção de falhas e radiação. A metodologia adotada nesta tese consiste em revisão bibliográfica, desenvol vimento das aplicações de estudo de caso para experimentos comparativos, realização de experimentos em laboratório para a caracterização dos dispositivos alvo e aplicações de estudo de caso, aperfeiçoamentos na ferramenta de injeção de falhas e desenvolvimento de scripts de automação da campanha que realizam as metodologias propostas.