29、微处理器运行时验证技术：从检测到修复

微处理器运行时验证技术：从检测到修复

1. DIVA 机制：动态验证微处理器

1.1 DIVA 的优势

DIVA 机制不仅能应对功能错误，还能有效抵御主核心可能出现的瞬态故障（软错误）。随着纳米级晶体管的发展，其通道尺寸变小，更容易受到软错误的影响。由于辐射导致软错误的发生率在芯片表面是均匀的，大的主核心比小的检查核心更容易出现这类错误。DIVA 保护主核心免受此类错误的能力，结合 ECC 增强存储元件提供的保护，为瞬态故障导致的计算错误提供了相当有效的解决方案。

此外，DIVA 还可用于硅后验证支持。在这种情况下，检查器用于在系统运行复杂测试平台时检测预发布硬件原型中的错误。更有趣的是，检查核心对于解决硅后检测到的关键错误非常有价值，它允许验证过程继续进行，而无需进行昂贵且耗时的设计重新旋转来修复问题。

1.2 DIVA 的性能影响

在没有错误的情况下，检查核心对整个系统的性能影响很小。系统的吞吐量基本不变，因为检查核心只是增加了系统的延迟。然而，由于检查核心在其源读取阶段访问寄存器和内存，估计会有 3% 的每指令周期（CPI）损失。这些访问与主核心对寄存器文件和内存的访问竞争相同的资源。如果为检查核心的访问提供额外的读取端口，这种损失将变得可以忽略不计（0.03%）。

当存在错误时，性能影响与错误的发生频率直接相关。因为每个错误都会触发流水线刷新，重新填充系统流水线会有性能成本。例如，每 1000 个周期发生一次错误时，性能影响约为 2.6%；如果每条指令都需要恢复，设备只能以其原始速度的 7% 运行，但仍能产生功能正确的结果。

1.3 DIVA 的面积影响

检查核心的面积影响可能是