تخمین و بهبود آنلاین آسیب پذیری خطای نرم حافظه نهان
الموضوعات : Specialمحمد معینی جهرمی 1 , محمد حسن احمدی لیوانی 2 , مصطفی ارسالی صالحی نسب 3
1 - دانشکده مهندسي برق و کامپیوتر، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 - دانشکده مهندسي برق و کامپیوتر، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 - دانشکده مهندسي برق و کامپیوتر، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
الکلمات المفتاحية: قابلیت اطمینان, خطای نرم, پوشش خطاها, حافظه نهان, آسیبپذیری حافظه نهان, مصالحه قابلیت اطمینان و کارآیی, حجم حافظه نهان, تخمین آسیبپذیری در زمان اجرا.,
ملخص المقالة :
حافظه‌ها به دلیل چگالی بالای ترانزیستورها در آنها به شدت در معرض خطاهای نرم قرار دارند. حافظه نهان پردازنده به دلیل نگه داشتن اطلاعات اجرایی و تعاملات زیاد با آن، قابلیت اطمینان سیستم را به شدت تحت تأثیر قرار میدهد. در سیستم‌های نهفته و کاربردهای ایمنی-بحرانی، اهمیت آن به مراتب بیشتر میشود. از مهم‌ترین پارامترهای تأثیرگذار بر قابلیت اطمینان حافظه نهان، حجم آن است. حافظه نهان با حجم کم‌تر، به واسطه مساحت کوچک‌تر و ماندگاری کم‌تر داده‌ها در آن قابلیت اطمینان بیشتری دارد اما، کاهش حجم حافظه نهان، مدت اجرای برنامهها را طولانیتر می‌کند. این افزایش زمان اجرای برنامهها، احتمال بروز خطای نرم را افزایش میدهد. از سویی، قابلیت اطمینان حافظه نهان در طول اجرای یک برنامه یکنواخت نیست و ثابت بودن حجم حافظه نمی‌تواند قابلیت اطمینان آن را در طول اجرا بهینه کند. در این راستا، مسأله اصلی در بهبود آسیبپذیری حافظه نهان، تعیین اندازه حافظه نهان و زمان تغییر آن با توجه به سربار تغییرات است. بر همین مبنا، در این مقاله مدلی برای تخمین آسیبپذیری حافظه نهان تعریف شده است که بر اساس دادههای حافظه نهان و نوع دسترسی به آنها، آسیبپذیری آن تعیین میشود. بر اساس مدل ارائه شده، الگوریتمی پیادهسازی شده است که آسیبپذیری حافظه نهان را در زمان اجرا به صورت آنلاین تخمین میزند. برای مدلسازی زمان در این روش، از شمارندههایی استفاده شده است که در طول بازههای تصمیمگیری، زمان دسترسیها را مدل میکنند. با استفاده از تخمین بلوک بجای کلمات حافظه و تعیین اندازه شمارندهها و بازههای تصمیمگیری، روش ارائه شده، بهینهسازی شده است. دقت تخمین روند آسیبپذیری نسبت به مدل رفرنس، 22/95% میباشد. همچنین با استفاده از تخمین روند آسیبپذیری در زمان اجرا و اندازه موثر حافظه نهان هر برنامه، الگوریتمی جهت بازپیکربندی حافظه نهان در جهت بهبود آسیبپذیری آن ارائه شده است. پیادهسازی این طراحی نشان داده است که تنها با سربار مساحت %4/5 و سربار زمانی %6 می‌توان یک حافظه با قابلیت بازپیکربندی و مجهز به الگوریتم مدیریت آسیبپذیری داشت که آسیبپذیری آن در زمان اجرا از آسیبپذیری حافظه نهان با حجم ثابت کم‌تر و آسیبپذیری کل آن نیز %36 بهتر باشد.