Υπολογισμός AVF για επεξεργαστή MIPS

Abstract

Όσο η τεχνολογία κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και επεξεργαστών βελτιώνεται, τόσο πιο ευάλωτα γίνονται τα κυκλώματα αυτά σε κρούσεις σωματιδίων άλφα και νετρονίων. Το κόστος προστασίας ενός επεξεργαστή από αυτά τα φαινόμενα είναι σημαντικό. Ο συντελεστής αρχιτεκτονικής ευπάθειας, Architectural Vulnerability Factor (AVF) είναι η πιθανότητα ένα σφάλμα τέτοιου τύπου να προκαλέσει λάθος στην εκτέλεση κάποιου προγράμματος. Ο AVF λοιπόν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν εργαλείο κατά τη σχεδίαση ώστε να παρθούν σωστές αποφάσεις για το ποιες δομές πρέπει να προστατευθούν και με ποιο τρόπο, ώστε να επιτευχθεί το βέλτιστο κόστος προστασίας. Σε αυτή την εργασία, αναπτύχθηκε ένας προσομοιωτής και ένα μοντέλο ενός επεξεργαστή βασισμένο στην βασική αρχιτεκτονική MIPS32 προκειμένου να υπολογιστεί ο AVF του. Παρουσιάζονται πειράματα που εκτελέστηκαν και έδωσαν AVF από 33,38% μέχρι 36,45%, αριθμοί που επιβεβαιώνουν το γεγονός πως δεν είναι ανάγκη να προστατευθούν όλα τα bit κάθε δομής του επεξεργαστή. Επίσης παρατηρήθηκαν και σημαντικές αποκλείσεις στην κάθε δομή. Συγκεκριμένα η δομή IF/ID είχε τιμές από 47,64% μέχρι 57,80%, η ID/EX από 38,99% μέχρι 45,33%, η EX/MEM από 16,36% μέχρι 26,95% και η MEM/WB από 22,07% μέχρι 31,07%. Ένα ακραίο παράδειγμα είναι τα opcode bit του καταχωρητή PC τα οποία έχουν AVF 100% μιας και ένα οποιοδήποτε λάθος σε αυτά τα bit θα οδηγήσει στην εκτέλεση μίας άλλης εντολής από την επιθυμητή.