Publicado em: 02/05/2012

Dissertação de Mestrado em Teste e Confiabilidade de Sistemas Integrados de Hardware e Software

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
INSTITUTO DE INFORMÁTICA
PROGRAMA DE POS-GRADUAÇÃO EM COMPUTAÇÃO
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DEFESA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Aluno: Eduardo Chielle
Orientador: Profa. Dra. Fernanda Gusmão de Lima Kastensmidt

Título: CFT-tool: Ferramenta Configurável para Aplicação de Técnicas de Detecção de Falhas em Processadores por Software
Linha de Pesquisa: Teste e Confiabilidade de Sistemas Integrados de Hardware e Software

Data: 07/05/2012
Hora: 14h
Local: Auditório José Mauro Volkmer de Castilho, Prédio 43424 – Instituto de Informática

Banca Examinadora:
Prof. Dr. Antônio Carlos Schneider Beck Filho (UFRGS)
Profa. Dra. Ingrid Eleonora Schreiber Jansch Pôrto (UFRGS)
Profa. Dra. Taisy Silva Weber (UFRGS)

Presidente da Banca: Profa. Dra. Fernanda Gusmão de Lima Kastensmidt

Resumo:
Este trabalho apresenta uma ferramenta configurável, denominada de CFT-tool, capaz de aplicar automaticamente técnicas de detecção em software com o objetivo de proteger processadores com diferentes arquiteturas e organizações contra falhas transientes no hardware. As técnicas baseadas em redundância e comparação são aplicadas pela CFT-tool no código assembly de um programa desprotegido, compilado para a arquitetura alvo.
A ferramenta desenvolvida foi validada utilizando dois processadores distintos: miniMIPS e LEON3. O processador miniMIPS foi utilizado para verificar a eficiência, em termos de taxa de detecção de erros, tempo de execução e ocupação de memória, das técnicas de detecção em software aplicadas pela CFT-tool, comparando os resultados obtidos com os presentes na literatura. O processador LEON3 foi selecionado por ser amplamente utilizado em aplicações espaciais e por ser baseado em uma arquitetura diferente da arquitetura do processador miniMIPS. Com o processador LEON3 é verificada a configurabilidade da CFT-tool, isto é, a capacidade dela de aplicar técnicas de detecção em software em um código compilado para um diferente processador, o mantendo funcional e sendo capaz de detectar erros. A CFT-tool pode ser utilizada para proteger programas para outras arquiteturas e organizações através da modificação dos arquivos de configuração da ferramenta. A configuração das técnicas é definida segundo as especificações da aplicação, recursos do processador e seleções do usuário.
Programas foram protegidos e falhas foram injetadas em nível lógico em ambos os processadores. Para o processador miniMIPS, as taxas de detecção de erros, os tempos de execução e as ocupações de memórias dos programas protegidos se mostraram compatíveis com os resultados presentes na literatura. Resultados semelhantes foram encontrados para o processador LEON3. Diferenças entre os resultados ocorrem devido à características da arquitetura. A ferramenta CFT-tool por ser configurável pode proteger o código na integralidade ou selecionar partes do código e registradores que serão redundantes e protegidos. A vantagem de proteger parte do código é reduzir o custo final em termos de tempo de processamento e ocupação de memoria. Uma análise do impacto da seleção seletiva de registradores na taxa de detecção de erros é apresentada. E diretivas de alcançar um comprometimento ótimo entre quantidade de registradores protegidos, taxa de detecção de erros e custo são discutidas.

Palavras-chave: tolerância a falhas, falhas transientes, SEU, SET, técnicas de detecção em software.