一种考虑防护措施的缓存可靠性评价方法-东南大学学报.pdfVIP

第４５卷第１期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４５ Ｎｏ．１ 　 ２０１５年１月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｊａｎ．２０１５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１５．０１．００４ 一种考虑防护措施的缓存可靠性评估方法 王　辉　 汪　芸　 马骏驰 （东南大学计算机科学与工程学院，南京２１００９６） 摘要：为了提高缓存单元的可靠性，在软错误防护代价和缓存可靠性之间进行均衡，提出一种基 于马尔科夫链的缓存可靠性模型．首先，改进了现有缓存架构脆弱性因子ＡＶＦ和生命周期分析 方法；然后，将单粒子时空单比特和多比特翻转的非等概率特性进行综合分析，在缓存可靠性设 计中加入诸如奇偶校验、单位纠错双位检错和交错布局等防护措施；最后，基于单粒子翻转时空 累积效应和检错纠错防护策略，使用ＳＰＥＣ２０００标准测试程序在ＳｉｍＡｌｐｈａ仿真处理器上对该 评估方法进行实验验证．结果表明：所提方法可较好地预测特定应用程序下的缓存可靠性；相比 于传统的基于蒙特卡洛错误注入的方法，该方法时间开销更小，应用针对性更强． 关键词：软错误；时空多位翻转；ＡＶＦ分析；马尔科夫状态 中图分类号：ＴＰ３０２．８　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１５）０１００１７０６ Ｃａｃｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ＷａｎｇＨｕｉ　 ＷａｎｇＹｕｎ　 ＭａＪｕｎｃｈｉ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｃａｃｈｅ，ｔｈｅｂａｌａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｒｉｃｅｏｆｓｏｆｔｅｒｒｏｒ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｃａｃｈｅｉｓａｃｈｉｅｖｅｄ，ａｎｄａｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎＭｏｒｋｏｖｃｈａｉｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙｆａｃｔｏｒ（ＡＶＦ）ａｎｄｔｈｅｌｉｆｅｃｙｃｌｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄａｒｅｉｍ ｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｎｏｎｅｑｕｉｐｒｏｂａｂｌｅｔｉｍｅｓｐａｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｎｇｌｅｂｉｔａｎｄｍｕｌｔｉｂｉｔｕｐｓｅｔｓａｒｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙａｎａｌｙｚｅｄ．Ｖａｒｉｏｕｓｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｓ，ｓｕｃｈａｓｐａｒｉｔｙｃｈｅｃｋｉｎｇ，ｓｉｎｇｌｅｅｒｒｏｒｃｏｒ ｒｅｃｔｉｏｎｄｏｕｂｌｅｅｒｒｏｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（ＳＥＣＤＥＤ）ａｎｄｓｔａｇｇｅｒｅｄｌａｙｏｕｔ，ａｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｄｅ ｓｉｇｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｅｍｐｏｒａｌｓｉｎｇｌｅｅｖｅｎｔｕｐｓｅｔ（ＳＥＵ）ａｎｄｅｒｒｏｒｄｅｔｅｃ ｔｉｏｎ／ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｓ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇｓｔａｎｄａｒｄｂｅｎｃｈｍａｒｋｓｏｆ ＳＰＥＣ２０００ｏｎａＳｉｍＡｌｐｈａｐｒｏｃｅｓｓｏｒ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ， ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｃａｃｈｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄ ｏｎｔｈｅＭｏｎｔｅＣａｒｌｏｏｆｅｒｒｏｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｓｐｅｎｄｓｌｅｓｓｔｉｍｅａｎｄｉｓｍｏｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｐｅ