Fault Tolerant Development in Embedded Systems: Implementation of Fault Injection Methods and Fault Tolerant Policies on the Intel Myriad 2 VPU

Abstract

Τα τελευταία χρόνια υπάρχει έντονη αναφορά στην τέταρτη βιομηχανική επανάσταση. Η επανάσταση αυτή, χαρακτηρίζεται από την τρέχουσα τάση της αυτοματοποίησης της παραγωγής. Στη Βιομηχανία 4.0, ο ρόλος των ενσωματωμένων υπολογιστικών συστημάτων είναι καθοριστικός καθώς τα εργοστάσια απαιτούν συστήματα που να μπορούν να επεξεργαστούν σύνθετα δεδομένα. Για την επανάσταση αυτή εμφανίζεται μια νέα κατηγορία μικροεπεξεργαστών οι μονάδες επεξεργασίας όρασης(VPUs). Η ποίο χαρακτηριστική εκ των οποίων είναι οι μικροεπεξεργαστές Myriad2 , στην οποία έγινε η παρούσα διπλωματική. Στη διπλωματική αυτή, αποφασίσαμε να μελετήσουμε τη συμπεριφορά διαφόρων error injection και fault toleranceτεχνικών. Οι τεχνικές αυτές εστιάζουν στη: • Διόρθωση σφάλματος που εντοπίζεται στη μνήμη των συνεπεξεργαστών SHAVE. • Διόρθωση σφάλματος που εντοπίζεται στα δεδομένα που μεταφέρονται από το LEON OS στους SHAVE. • Διόρθωση σφάλματος που παρατηρείται σε μεταβλητές που είναι shared μεταξύ των SHAVE και του LEON OS. • Διόρθωσή σφάλματος που παρατηρείται στα δεδομένα των SHAVE. • Ανάπτυξη 3 Voting και 5 Voting συστημάτων. Μελετώντας τα αποτελέσματα μας, παρατηρούμε ότι το υπολογιστικός κόστος που εισάγεται στο σύστημα με τις διάφορες τεχνικές που υλοποιήσαμε τις καθιστά ρεαλιστικές για ένα real time system. Οι τεχνικές διόρθωσης σφάλματος διορθώνουν το μεγαλύτερο ποσοστό των λαθών που εισαγάγαμε τεχνικά. Σε μετροπρογράμματα που το χρονικό overhead είναι συγκρίσιμο με τον χρόνο εκτέλεσης του ίδιου του benchmark παρατηρούμε ότι οι επιλογές που ελέγχουν την ορθότητα εκτέλεσης μέσω hashing είναι οι καλύτερες, ενώ στην περίπτωση που το μετροπρόγραμμα είναι γρήγορο τότε τα voting systems αποτελούν καλύτερες επιλογές αν μας ενδιαφέρει αποκλειστικά ο χρόνος εκτέλεσης. Συγκεκριμένα, στην περίπτωση της δισδιάστατης συνέλιξης το χρονικό πλεόνασμα που τοποθετήθηκε από τις μεθόδους που βασίζονταν στον κατακερματισμό δεν ξεπέρασε το τετραπλάσιο του αρχικού χρόνου εκτέλεσης. Στην περίπτωση του 2D binning υπήρξαν περιπτώσεις που το χρονικό overhead έφτασε μέχρι και 40 φορές το αρχικό. Αντιστοίχως στα συστήματα ψηφοφορίας στην περίπτωση της σύνελιξης αλλά και στο 2D binning η χρονική καθυστέρηση έφτασε μέχρι και 8 φορές τον αρχικό χρόνο εκτέλεσης, στην περίπτωση του 5 voting system.