Помехоустойчивое кодирование

Помехоустойчивое
кодирование для субмикронных
динамических ОЗУ
К.А. Петров
НИИ системных исследований РАН, Москва
Содержание
•
•
•
•
•
•
•
Цели
Динамическая память
Помехоустойчивое кодирование
Технология CHIPKILL
Кодирование с исправлением смежных ошибок
Кодирование с восстановлением байта
Заключение
2
Цели
•
•
•
Обзор
существующих
методов
защиты
подсистемы динамической памяти от сбоев и
функциональных отказов
Совершенствование этих методов средствами
помехоустойчивого кодирования
Сравнительный анализ полученных решений и
представление набора рекомендаций по их
применению в современных подсистемах
динамической
памяти
микропроцессорных
систем
3
Многократные сбои
в динамической памяти
+ 110нм
Δ 90 нм
Сбоев/Гб
□ 170/180 нм
Количество сбоев от одного события
4
Динамическая память
•
•
•
Наибольший объем в микропроцессорной
системе
Относительно небольшая скорость обмена
Множество кристаллов
Как
5
Помехоустойчивое кодирование
6
Помехоустойчивое кодирование
•
•
•
•
•
Хэмминг SEC – single-error-correction
Хсяо SEC-DED – single-error-detection,
double-error-correction
S4EC-DED single-4-error-correction,
double-error-correction
SEC-DAEC single-error-correction,
double-adjacent-error-correction
Scrubbing - самовосстановление информации
7
Технология CHIPKILL
•
•
Количество кристаллов равно количеству
кодовых битов
Только пакетные обращения
8
Технология
CHIPKILL+DAEC/SbEC
•
•
Количество кристаллов в два раза меньше
количества кодовых битов
Только пакетные обращения
9
SbER-кодирование
Single-byte-error-repair
Кодирование с восстановлением байта
10
Сравнительный анализ
Вид кодирования
№1
№2
№3
№4
№5
Количество СБИС
Пакетное чтение и
запись
72
Да
36
Да
38
Да
19
Да
9
Нет
Обнаружение всех
двукратных ошибок
Стойкость к
многократным сбоям
Да
Нет
Да
Да
Да
Да
Да
Да
Да
Нет
№1 – Chipkill
№2 – Chipkill+SEC-DAEC
№3 – Chipkill+SEC-DED-DAEC
№4 – Chipkill+S4EC-DED
№5 – SbER
11
Сравнительный анализ
80
SEC-DED
Количество кристаллов
70
60
50
SEC-DED-DAEC
40
30
SEC-DAEC
S2EC
S4EC-DED
20
Reed-Solomon
10
SbER
0
0
10
20
30
40
50
60
70
Относительная схемотехническая сложность и время
работы кодер-декодера
12
Заключение (1/2)
•
•
Для защиты субмикронных ДОЗУ от сбоев
наилучшим
по
критериям
аппаратурной
избыточности, количества СБИС ДОЗУ и
быстродействия
методом при отсутствии
многократных
сбоев
является
метод,
использующий коды с восстановлением байта
При наличии многократных сбоев наилучшим по
критерию количества СБИС ДОЗУ является
метод, использующий технологию Chipkill с
кодом,
исправляющим
пакетные
ошибки
кратности четыре (Chipkill+S4EC-DED). Он также
является
наилучшим
по
критерию
сбоеустойчивости
без
учета
размера
и
быстродействия кодер-декодера
13
Заключение (2/2)
•
•
•
При разработке устойчивой к SEFI одного из
кристаллов ДОЗУ необходимо либо снижать
стойкость к многократным сбоям, либо
увеличивать
количество
кристаллов.
Нахождение оптимума – отдельная задача
Перспективным направлениями являются:
• каскадное кодирование для компенсации
недостатков SbER-кодов
• помехоустойчивые коды для исправления
пакетных ошибок
И Chipkill, и SbER-коды можно использовать как
в динамической, так и в статической памяти
14