44、可重构嵌入式系统硬件可靠性的进展

可重构嵌入式系统硬件可靠性的进展

1. 应用可靠性要求与系统挑战

应用的可靠性要求规定了其错误概率的上限，系统的可靠性取决于其组件的可靠性。通常假定处理器核心是可靠的计算基础，若加速功能（AF）的加速器未受软错误影响，那么该AF在执行期间无错误。以软件例程执行的AF被视为可靠的。

在可重构架构上执行的AF，其可靠性取决于以下因素：
- 当前错误率 ：由环境决定。
- 系统状态 ：对应自某区域上次经测试、重新配置或清理后已知无错误的时间。
- 硬件使用情况 ：取决于实现AF的加速器所需的关键位数。

为保证给定的目标可靠性并优化性能，运行时系统需应对以下挑战：
1. 若为AF指定了目标可靠性，在该AF执行时，需确保其在当前错误率和系统状态下满足该目标。若此时无法满足目标可靠性，则AF需在可靠计算基础上执行。
2. 若为应用本身指定了目标可靠性，需将其分解为各个AF的适当目标可靠性。
3. 对于所有要执行的AF，需决定应重新配置哪种实现变体，以确保目标可靠性，同时在监测到的错误率和系统状态下最大化性能。
4. 对于每个区域，需决定何时以及多久进行一次清理操作。清理后，加速器被认为无错误，但清理也会降低性能，因为在清理期间无法重新配置其他区域。

2. 加速功能（AF）的可靠性

AF的可靠性取决于单粒子翻转率（SER）、所用加速器的类型、结构和大小，以及加速器在可重构架构中无错误实例化的驻留时间，即自该区域上次重新配置或清理事件以来所经过的时间。具有n个关键位且驻留