Μονάδα:
Τμήμα Πληροφορικής & ΤηλεπικοινωνιώνΠληροφορική
Ημερομηνία κατάθεσης:
2025-04-25
Συγγραφέας:
ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΙΔΗΣ ΗΛΙΑΣ
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Δημήτριος Γκιζόπουλος, Καθηγητής, Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών, ΕΚΠΑ
Πρωτότυπος Τίτλος:
Assessment of modern RISC-V microprocessors reliability using runtime hardware measurements
Γλώσσες εργασίας:
Αγγλικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Εκτίμηση της αξιοπιστίας των σύγχρονων επεξεργαστών RISC-V με χρήση μετρήσεων υλικού κατά τον χρόνο εκτέλεσης
Περίληψη:
Ο υπολογισμός της αξιοπιστίας του υλικού ενάντια σε διαφορετικές εξωτερικές ή εσωτερικές διαταραχές αποτελεί μια μεγάλη πρόκληση στο σχεδιασμό επεξεργαστή (CPU design), ειδικά στο πλαίσιο σύνθετων μικροαρχιτεκτονικών με εκτέλεση εκτός σειράς (out-of-order, O3) όπου ο αυξημένος παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών μπορεί να διαφοροποιήσει την επίδραση των παροδικών σφαλμάτων (transient faults). Αυτή η διατριβή διερευνά την πρόβλεψη του Συντελεστή Αρχιτεκτονικής Ευπάθειας (Architectural Vulnerability Factor, AVF) και των υπολοίπων σχετικών εσφαλμένων αποτελεσμάτων (Silent Data Coruptions-SDCs, Timeouts, Assertions/Crashes) σε σημαντικές δομές του επεξαργαστή (Αρχείο Καταχωρητών, Κρυφή Μνήμη Δεδομένων πρώτου επιπέδου, Κρύφη Μνήμη Εντολών πρώτου επιπέδου) που σχεδιάστηκαν στα πλαίσια την αρχιτεκτονικής RISC-V. Χρησιμοποιώντας τον διάσημο προσομοιωτή gem5, αναπτύχθηκε μια σειρά από αυτοματοποιημένα Python scripts για την δημιουργία και την εκτέλεση σημείων ελέγχου (checkpoints) και την συλλογή μετρήσεων υλικού κατά τον χρόνο εκτέλεσης. Ένα σύγχρονο πλαίσιο μικροαρχιτεκτονικής μοντελοποίησης και εισαγωγής ελαττωμάτων (gem5-MARVEL) χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό των αντίστοιχων τιμών AVF μέσω της στατιστικής εισαγωγής ελαττωμάτων ενός bit σε τυχαίες θέσεις και κύκλους CPU κατά την εκτέλεση του προγράμματος. Διάφορες στρατηγικές επιλογής χαρακτηριστικών που βασίζονται στη συσχέτιση των μετρήσεων απόδοσης εφαρμόστηκαν για τον εντοπισμό των πιο σχετικών μετρήσεων για κάθε δομή επεξεργαστή και την εφαρμογή αποτελεσματικών διαδικασιών παλινδρόμησης (regression procedures). Αρκετές τεχνικές παλινδρόμησης (γραμμικά, πολυωνυμικά, ridge και lasso μοντέλα), με επιπλέον ανάλυση που πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο PRIM (Patient Rule Indction Method), αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας διάφορες επιστημονικές βιβλιοθήκες της Python. Ενώ παρατηρήθηκαν μέτρια ισχυρές τιμές R2 στην περίπτωση του συνολικού AVF και SDC-AVF, τα τελικά αποτελέσματα φανερώνουν δυσκολίες στην αξιόπιστη πρόβλεψη του AVF κατά τον χρόνο εκτέλεσης.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Τεχνολογία – Πληροφορική
Λέξεις-κλειδιά:
Συντελεστής αρχιτεκτονικής ευπάθειας, Σιωπηλά σφάλματα, εισαγωγή ελαττωμάτων, εκτίμηση AVF, παλινδρόμηση
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
0
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
22
