İşlemcilerde yazmaç numarası saklama alanlarını, ortaklaşa gösterim yöntemi ile geçici hatalara karşı dayanıklı hale getirme

Abstract

Günümüz teknolojisi, çok düşük kaynak gerilimlerinde çalışabilen, gittikçe ufalan boyutlarda transistör üretilebilmesine ve içerisinde çok daha sık transistör olan işlemcilerin üretilebilmesine olanak sağlamıştır. Fakat bu işlemciler enerji yüklü parçacık çarpması sonucu oluşan geçici hatalara karşı daha hassas hale gelmiştir. Bu durum özellikle elektromanyetik gürültünün fazla olduğu uzay gibi yerlerde önemli bir güvenilirlik problemine dönüşmektedir. Günümüzde işlemcileri bu tarz hatalara karşı korumak için çeşitli hata düzeltme algoritmaları ve koruyucu donanımlar geliştirilmiştir. İşlemcilerde yazmaç numarasını saklayan alanlarda oluşabilecek geçici hatalar, işlemci üzerinde çalışmakta olan programın farklı yazmaç numarasındaki veriyi kullanması sonucu çok büyük hatalara sebep olabilmektedir. Bu tez çalışmasında, TÜBİTAK'ın 112E004 nolu "Geçici Hatalara Karşı Dayanıklı Mikroişlemciler" projesi kapsamında işlemcilerde yazmaç numarasını saklayan alanları korunaklı hale getirmek için tasarladığımız bir tekniğe ve analiz sonuçlarına yer verilmiştir.

Today's technology provides us with the capability of producing low-voltage, increased transistor density processors. However these advancements come with side effects as well, they make processors more susceptible to high energy particles. These susceptibilities turn into security issues and make the processors' vulnerability to errors when these processors' operating environment is changed to places like high altitude atmosphere or space due to increasing electromagnetic interference. Luckily, there are also technologies developed for safe-guarding against these sort of errors, such as error correction algorithms and shielding hardware. The errors occurring at places storing the register id number used for addressing other registers can cause fatal errors by making the processor use wrong data coming from the wrong register. In this thesis, we have designed a technique for making these places store the register indices in a safe-guarded way against these errors and finally we also have shown our findings. This thesis was supported by a TUBITAK project titled "Reliable Microprocessors Design" under grant number 112E004.