Помехоустойчивое кодирование для субмикронных динамических ОЗУ

К.А. Петров

НИИ системных исследований РАН, Москва

2

Содержание

• Цели

• Динамическая память

• Помехоустойчивое кодирование

• Технология CHIPKILL

• Кодирование с исправлением смежных ошибок

• Кодирование с восстановлением байта

• Заключение

3

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

4

Многократные сбоив динамической памяти

Количество сбоев от одного события

Сб

оев

/Гб

□ 170/180 нм + 110нм Δ 90 нм

5

Динамическая память

• Наибольший объем в микропроцессорной системе

• Относительно небольшая скорость обмена

• Множество кристаллов

Как

6

Помехоустойчивое кодирование

7

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

8

Технология CHIPKILL

• Количество кристаллов равно количеству кодовых битов

• Только пакетные обращения

9

ТехнологияCHIPKILL+DAEC/SbEC

• Количество кристаллов в два раза меньше количества кодовых битов

• Только пакетные обращения

10

SbER-кодирование

Single-byte-error-repairКодирование с восстановлением байта

11

Сравнительный анализ

№1 – Chipkill№2 – Chipkill+SEC-DAEC№3 – Chipkill+SEC-DED-DAEC№4 – Chipkill+S4EC-DED№5 – SbER

Вид кодирования №1 №2 №3 №4 №5

Количество СБИС 72 36 38 19 9Пакетное чтение изапись

Да Да Да Да Нет

Обнаружение всехдвукратных ошибок

Да Нет Да Да Да

Стойкость к многократным сбоям

Да Да Да Да Нет

12

Сравнительный анализ

13

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

14

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