Enhancements on fault injection for xilinx 7 series and ultrascale+ SRAM-based FPGAs - Benevenuti, Fabio (2022)
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.