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Aceleración de hardware tolerante a fallos para nodos de computación en el borde de alto rendimiento

Autores: Barbirotta, Marcello; Cheikh, Abdallah; Mastrandrea, Antonio; Menichelli, Francesco; Angioli, Marco; Jamili, Saeid; Olivieri, Mauro

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Aceleración de hardware tolerante a fallos para nodos de computación en el borde de alto rendimiento


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Sistemas integrados
Procesadores
Aceleradores de hardware
Técnicas de software
Confiabilidad
Tolerante a fallos.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 46

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los sistemas embebidos de alto rendimiento con procesadores potentes, aceleradores de hardware especializados y técnicas de software avanzadas son todas tecnologías clave que impulsan el crecimiento del IoT. Al combinar técnicas de hardware y software, es posible aumentar la fiabilidad y seguridad general de estos sistemas mediante el diseño de arquitecturas embebidas que puedan seguir funcionando correctamente en caso de fallo o mal funcionamiento. En este trabajo, investigamos completamente la integración de una unidad de aceleración vectorial de hardware configurable en el núcleo blando RISC-V Klessydra-fT03 tolerante a fallos, introduciendo dos coprocesadores vectoriales redundantes diferentes acoplados con el paradigma de Interleaved-Multi-Threading en el que se basa el microprocesador. Luego ilustramos los pros y los contras de ambos enfoques, comparando sus impactos en el rendimiento y la utilización de hardware con su vulnerabilidad, presentando un análisis de simulación cuantitativa de inyección de fallas grandes en benchmarks típicos de cómputo vectorial, y comparando y clasificando los resultados obtenidos. Los resultados demuestran, bajo condiciones específicas, que es posible agregar un coprocesador de hardware a un microprocesador tolerante a fallos, mejorando el rendimiento sin degradar la seguridad y la fiabilidad.

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