Три года назад проект DeSyRe (надежность системы по требованию) стартовал с обещания, что он позволит создать чрезвычайно надежные медицинские устройства. Три года спустя результаты получены, и они даже лучше, чем ожидалось: микросхемы, разработанные на основе новой парадигмы Desyre, оказались более надежными и потребляли меньше энергии и площади, чем предполагалось в начале проекта.
Консорциум Desyre первоначально пообещал новые методы проектирования, которые позволят противостоять увеличению частоты отказов, ожидаемых для следующих технологических узлов, и в то же время они уменьшат потери мощности и производительности, вызванные мерами отказоустойчивости.
Для достижения таких амбициозных целей Desyre представила другой гибридный подход к надежности, который разделяет систему на кристалле на две разные области. Одна область состоит из обычных сменных процессорных ядер, которые по своей природе подвержены сбоям. Вторая зона чрезвычайно устойчива к сбоям и контролирует исправность ядер в первой зоне.
Он гарантирует, что каждое ядро в этой области может правильно и эффективно обрабатывать назначенную подзадачу, но передает задачи от одного ядра к другим неработающим ядрам в этой же области в случае диагностированной неисправности.
«В проекте Desyre мы соединили новую динамически реконфигурируемую подложку с поддержкой программного обеспечения системы времени выполнения таким образом, чтобы она могла адаптироваться по запросу к различным типам и плотности ошибок, системным ограничениям и требованиям приложений», – говорит Иоаннис Сурдис.
Доцент кафедры компьютерной инженерии Технологического университета Чалмерса и руководитель проекта Desyre. «Мы сравнили архитектуру Desyre с преобладающими подходами к надежности, и Desyre показал лучшие результаты по всем аспектам. Он даже набрал больше очков, чем мы планировали в начале проекта, превзойдя все наши ожидания."
При сравнении системы Desyre со стандартной системой тройного модульного резервирования (TMR; система, которая сравнивает вывод трех идентичных модулей и затем доверяет «большинству голосов»), система Desyre требует на 46% меньше площади кристалла и на 28% меньше энергия для достижения такой же устойчивости к кратковременным сбоям и той же производительности, что и у типичной системы TMR.
В качестве альтернативы, при сравнении его с системой с резервированием по времени (программа запускается дважды, и результат сравнивается), Desyre выполняет код на 14-32% быстрее.
И последнее, но не менее важное: при рассмотрении постоянных неисправностей и сравнении системы Desyre с системой с резервированием ядра в той же области (система, в которой все реализовано с резервной запчастью; резервная копия берет на себя неисправностей), Desyre сокращает количество отказов (из-за постоянных отказов) на миллиард часов работы устройства (FIT) в 9 раз.
«Мы ожидали, что Desyre сократит FIT не более чем на 40%, и были очень рады, что количество отказов сократилось более чем в 9 раз», – утверждает Риккардо Мариани, технический директор Yogitech и всемирно признанный специалист в автомобильная безопасность. «Новые методы Desyre были созданы для чрезвычайно надежных медицинских систем на кристалле, но их использование не ограничивается этим рынком. Я ожидаю, что системы, подобные Desyre, появятся в наших автомобилях будущего, например, в беспилотных автомобилях, поскольку мы проектируем автомобильные системы на кристалле с еще более надежными и отказоустойчивыми мерами, чтобы соответствовать строгим стандартам функциональной безопасности."