[发明专利]一种考虑防护措施的缓存可靠性分析方法

摘要

本发明公开了一种考虑防护措施的缓存可靠性评估方法，结合单粒子时空单比特翻转和多比特翻转的概率特性，提出了一种基于马尔科夫状态迁移的缓存可靠性计算方法。本方法将单粒子翻转的时空累积效应和检错纠错防护措施带来的可靠性改变融入评估方法中，为存储单元容单粒子软错误及纠错措施的设计提供依据。

主权项

一种考虑防护措施的缓存可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，进行体系结构脆弱性因子AVF计算：首先根据缓存进行的读写操作将缓存划分为软错误敏感位ACE、软错误非敏感位UnACE和未知位Unknown三种类型，确定指令生命周期内哪些位的软错误是敏感的；之后，计算体系结构脆弱性因子AVF${\mathrm{AVF}}_{\mathrm{structure}}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^N{\left(\mathrm{bitwiseAVF}\right)}_i}{N}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^N\mathrm{ACE}{\mathrm{cycle}}_i}{N\×\mathrm{totlecycles}}$其中AVF_structure表示分析对象的脆弱性因子；ACE cycle_i表示比特位i在程序执行过程中处于ACE状态总的时间周期数；N表示测试对象总的比特位个数；totle cycles表示程序执行总的时间周期；第二步，进行粒子翻转软错误效应分析：通过马尔科夫状态转换关系来分析存储系统的可靠性，具体方法如下：为不同的单位翻转、多位翻转建立不同的马尔科夫状态之间的转换矩阵，形成马尔科夫链，缓存固有的平均无故障时间MTTF_intri就为从状态MS₀到状态MS_k转换所需要次数与处理器时钟周期cycle之积：而整个运行程序的平均无故障时间则为：$\mathrm{MTTF}=\frac{{\mathrm{MTTF}}_{\mathrm{intri}}}{\mathrm{AVF}}$第三步，考虑交错布局的时空多位翻转分析：在交错布局的防护措施下，通过单位翻转无故障时间来对多位翻转平均无故障时间的下界的情况进行预估分析，将软错误发生率λ转化为单位翻转软错误发生率其中为每次单粒子效应所产生软错误位的平均个数，$Q_{\mathrm{event}}^{\mathrm{per}}=E\left[q_i\right]={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{\∞}j\·p\left(j\right)=1+{\mathrm{\Σ}}_{j=2}^{\∞}(j-1)\·p\left(j\right),$q_i表示第i次翻转所产生的软错误位数，p(j)表示发生j位翻转的概率，将单位翻转无故障时间带入第二步，代替缓存固有的平均无故障时间MTTF_intri，得到缓存在交错布局策略下的可靠性