Uygulama İhtiyaçları Doğrultusunda Güvenilir İşlemciler Tasarlanması

Abstract

Bir bilgisayar mimarisi tasarlanırken; maliyet, enerji tüketimi ve başarımın yanı sıra düşünülmesi gereken en önemli etkenlerden birisi de güvenilirliktir. Güvenilirlik, bir bilgisayarın ne kadar süre doğru sonuç ürettiğininin ve ne sıklıkla çöktüğünün ya da yanlış sonuç ürettiğinin ölçümüdür (MTTF: İki çöküş arasında geçen süre). Güvenilirlik, diğer tüm faktörleri yani bilgisayarın kapladığı alanı, maliyetini ve başarımını önemli ölçüde etkilediği için, bilgisayar tasarımı sırasında güvenilirlik ve diğer faktörler arasında doğru bir denge kurmak gerekmektedir. Güvenilirlik konusunda son zamanlarda kullanılmaya başlanan etmenlerden bir tanesi de uygulama gereksinimleridir. Her geçen gün uygulamaların ihtiyaç duyduğu bilgisayar hesap yapma gücü artmaktadır. Bu sebeple de tasarımcılar her seferinde daha güçlü ve karmaşık bilgisayarlar tasarlayıp; önce tek bir çipe milyonlarca transistör yerleştirmiş ardından da bir çipte yer alana çekirdek sayısını artırmaya başlamışlardır. Ancak bu durum, bilgisayar sistemlerinde hata oluşması ihtimalini artırmıştır. Bu sebeple de oluşan bu hataların ve mikroişlmecilerin güvenilirliğinin incelendiği çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, günümüz mikroişlemcilerinin farklı uygulamar açısından güvenilirlik ihtiyaçları incelenmiş, bunun devamında bu uygulamalar için güvenilir mikroişlemci tasarımları ve uygulama ihtiyaçları doğrultusunda güvenilirlik parametrelerini ayarlayacak mekanizmalar önerilmiş. Çalışma kapsamında güvenilirlik ölçütü olarak hata müsamaha değeri kullanılmıştır.

One of the most important factors to consider when designing a new computer architecture besides cost, energy consumption and performance is reliability. Reliability looks into how often the computer produces the correct results and when it's expected to fail (Mean time to failure). Reliability heavily affects all the other factors such as cost, area and performance and therefore a careful tradeoff has to be made between reliability and the other factors. One factor that has come into play recently is application requirement. The need for more computing power by applications has been increasing. Because of this, designers have designed much more powerful and sophisticated architectures putting millions of transistors into a single chip and more recently increasing the number of chips. However, this has increased the likelihood of failures occurring. A study of these failures and the reliability of this microarchitectures is therefore required. In this study, we investigate the reliability of current micro architectures for different applications and further propose reliable microarchitectures for those applications or mechanisms to adjust reliability parameters based on the application. We mostly focus on fault tolerance as a reliability parameter.