[논문 리뷰] Evaluating the Efficiency of Software-only Techniques to Detect SEU and SET in Microprocessors

José Rodrigo Azambuja, Fernando Sousa외 2명|arXiv (Cornell University)|2023. 09. 28.

Radiation Effects in Electronics인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 SEU와 SET에 대해 MIPS 기반 마이크로프로세서를 소프트웨어 전용 규칙으로 강화하는 것을 평가하고, 제어 흐름 기법의 많은 것이 결함 탐지에 비효율적임을 발견한다.

ABSTRACT

This paper presents a detailed evaluation of the efficiency of software-only techniques to mitigate SEU and SET in microprocessors. A set of well-known rules is presented and implemented automatically to transform an unprotected program into a hardened one. SEU and SET are injected in all sensitive areas of a MIPS-based microprocessor architecture. The efficiency of each rule and a combination of them are tested. Experimental results show the inefficiency of the control-flow techniques in detecting the majority of SEU and SET faults. Three effects of the non-detected faults are explained. The conclusions can lead designers in developing more efficient techniques to detect these types of faults.

연구 동기 및 목표

• 마이크로프로세서에서 SEU 및 SET에 대한 소프트웨어 기반 완화 기법의 필요성을 촉진한다.
• 보호되지 않은 프로그램을 자동으로 강화된 버전으로 변환할 수 있는 잘 알려진 규칙 세트를 제시한다.
• MIPS 기반 아키텍처에서 결함 주입을 통해 각 규칙 및 규칙 조합의 효율성을 평가한다.
• 하드웨어 설계자에게 탐지되지 않는 결함의 함의를 설명하고 개선된 기법의 필요성을 촉진한다.

제안 방법

• 보호되지 않은 코드를 강화된 코드로 자동으로 변환하는 잘 알려진 소프트웨어 기반 규칙들을 구현한다.
• MIPS 기반 마이크로프로세서의 모든 민감 영역에 SEU 및 SET 결함을 주입하여 탐지 효과를 평가한다.
• 각 규칙을 개별적으로 및 조합으로 효율성을 평가한다.
• 미탐지의 원인과 그에 따른 결함 효과를 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 MIPS 기반 프로세서에서 SEU 및 SET 결함을 탐지하는 소프트웨어 전용 규칙 각각의 효과는 어느 정도인가?
• RQ2 소프트웨어 기반 규칙의 조합이 SEU 및 SET 결함에 대한 탐지 범위를 향상시키는가?
• RQ3 소프트웨어 전용 기법이 결함을 탐지하지 못할 때의 주요 실패 모드는 무엇인가?

주요 결과

• 제어 흐름 기반 기법은 SEU 및 SET 결함의 소수를 탐지하는 데에 그치며 비효율적임을 보인다.
• 여러 개의 미탐지 결함은 결과에 설명된 세 가지 뚜렷한 효과를 보인다.
• 결과는 설계자들이 제어 흐름 규칙 이상으로 더 효과적이거나 보완적인 기법을 추구해야 함을 시사한다.