18、纳米架构可靠性权衡评估与大数定律系统设计

纳米架构可靠性权衡评估与大数定律系统设计

纳米架构可靠性评估工具

在纳米架构的设计和评估中，可靠性是一个关键问题。为了应对这一挑战，我们开发了一些工具和方法，用于评估容错纳米架构的可靠性，并进行可靠性与冗余度的权衡分析。

1. NANOLAB 工具

NANOLAB 是基于 Bahar 等人提出的非离散概率设计方法开发的工具。它具有以下特点和功能：
- 计算模型 ：基于马尔可夫随机场（Markov Random Fields）的计算模型，将信息论熵与计算的热熵相关联。在纳米架构的低电压水平下，计算接近热极限时，可靠性可能会受到影响。但通过采用诸如三模冗余（TMR）、级联三模冗余（CTMR）及其多阶段迭代等容错架构技术，可以显著降低这种影响。
- 信号噪声注入 ：可以在逻辑网络的输入和互连处注入信号噪声。噪声使用高斯和均匀概率分布进行建模，超越了热方面的考虑。
- 可靠性计算 ：自动根据离散输入分布和随机噪声计算系统的可靠性指标，包括能量分布和熵。该工具包含基于 MATLAB 的通用逻辑门库，可计算输出处于不同能量水平的概率，以及信念传播算法，可计算任意布尔网络主输出的这些分布。
- 应用优势 ：支持各种互连噪声模型，有助于建模瞬态故障，并为设计师提供一种找到熵降低（即更高可靠性）最佳配置的方法。还可以在门级注入错误概率并进行类似的权衡计算。

2. NANOPRISM 工具

NANOPRISM 是基于概率模型检查的可靠性评估工具，具有以下特点： <