面向基于FPGA空间应用早期可信性与性能可靠性分析的SEU缓解形式化分析
性能
2017-03-07 v2 硬件体系结构
计算机科学中的逻辑
摘要
基于SRAM的FPGA因其现场可编程性和低成本在航空航天工业中日益普及。然而，它们受到宇宙辐射引起的单粒子翻转（SEU）的影响。在安全关键应用中，设计的可信性是首要关注点，因为故障可能导致灾难性后果。对此类应用的可信性指标、性能-面积权衡以及不同缓解技术之间关系的早期分析，能够减少设计工作量并增强设计信心。本文提出了一种基于概率模型检查的新方法，用于分析安全关键系统的可靠性、可用性、安全性和性能-面积权衡，以辅助早期设计决策。从系统的高层描述出发，由控制数据流图（CDFG）和面向FPGA的组件特性库构建马尔可夫奖励模型。所提出的模型与穷举分析捕获了系统中所有可能的故障状态（基于故障检测覆盖率）和修复。我们给出了基于FIR滤波器电路的定量结果，以说明所提方法的适用性，并证明使用所提方法可分析范围广泛的可用可信性与性能可靠性属性。建模结果显示了不同缓解技术与故障检测覆盖率之间的关系，揭示了它们对早期设计决策的直接影响。
引用
@article{arxiv.1701.03836,
title = {Formal Analysis of SEU Mitigation for Early Dependability and Performability Analysis of FPGA-based Space Applications},
author = {Khaza Anuarul Hoque and Otmane Ait Mohamed and Yvon Savaria},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.03836},
year = {2017}
}
备注
Accepted version for publication in the Journal of Applied Science, Elsevier