REMIN:等価命令列置換による永久故障回避機能を備えた高信頼エミュレーション専用CPU

國本 将也 (1251040)


酸化亜鉛などの新素材デバイスは,従来のシリコンデバイスに代わり,低コスト・低エネルギーで生産できる新たなデバイス技術として実用化が期待されている.しかし,この製造技術はコンピュータを実現するまでには至っていない.新素材による実用的なコンピュータの実現には,製造時故障が多い,経年劣化が速いなど,信頼性の問題が大きいとされる.これらの問題は回路面積に大きく影響を受け,回路面積が大きければ大きいほど,製造歩留まり,および,信頼性は低下する.実用的なコンピュータの実現には,小規模で耐故障性を持った回路を実現する必要がある.

本研究では,少ない面積オーバヘッドで永久故障を回避する高信頼化手法を提案する. 永久故障の影響で使用不可能になった命令を用いず,正常動作する命令のみを用いて等価な機能を実現する命令列に置換することによって故障を回避し,延命を図る. 本手法により,7.6%の回路面積オーバヘッドで,命令セットのうち6割の命令の故障が回避可能となった. 実用的なベンチマークを用い,一部の命令のみを用いてプログラムを走行でき,命令置換の有効性を確認した. さらに,回路に故障を挿入したゲートレベルシミュレーションにより,先行研究と比較して,本手法による単一故障に対する耐故障性は約2.3倍改善することを確認した. 複数故障に対しても,故障数が増加するほど,先行研究に対する優位性を示す.本手法によってライフタイムが約1.75倍となり,回路延命化に有効であることを実証した.

本発表では,提案手法による永久故障回避の具体的な方法と,評価結果・考察を報告する.