[论文解读] Evaluating the Efficiency of Software-only Techniques to Detect SEU and SET in Microprocessors

José Rodrigo Azambuja, Fernando Sousa+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 28, 2023

Radiation Effects in Electronics被引用 12

一句话总结

论文评估仅软件层面的规则，以在基于 MIPS 的微处理器上抗 SEU 和 SET 的影响，发现许多控制流技术在检测故障方面效率低下。

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.

研究动机与目标

• 为在微处理器中对 SEU 和 SET 的软件基 mitigation 技术的必要性提供动机。
• 提出一组众所周知的规则，可以将未保护的程序自动转换为加固版本。
• 通过对基于 MIPS 架构的故障注入，评估每条规则及规则组合的效率。
• 向硬件设计者解释未检测故障的影响并激励改进技术。

提出的方法

• 自动实现一组众所周知的软件基规则，将未保护的代码转换为加固代码。
• 在基于 MIPS 的微处理器的所有敏感区域注入 SEU 和 SET 故障，以评估检测效果。
• 分别单独评估每条规则及其组合的效率。
• 分析未检测的原因及由此产生的故障效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 单独的软件层面规则在检测基于 MIPS 的处理器的 SEU 和 SET 故障方面有多大效果？
• RQ2 软件规则的组合是否能提高对 SEU 和 SET 故障的检测覆盖率？
• RQ3 当软件层面的技术未能检测到故障时，主要的失效模式是什么？

主要发现

• 基于控制流的技术仅检测到少量的 SEU 和 SET 故障，显示出低效率。
• 存在多处未检测的故障呈现三种不同的效应（如结果中所述）。
• 结果表明设计者应追求比控制流规则更有效或互补的技术。