تخمین و بهبود آنلاین آسیب پذیری خطای نرم حافظه نهان

حافظه ها به دلیل چگالی بالای ترانزیستورها در آن ها به شدت در معرض خطاهای نرم قرار دارند. حافظه نهان پردازنده به دلیل نگه داشتن اطلاعات اجرایی و تعاملات زیاد با آن، قابلیت اطمینان سیستم را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد. در سیستم های نهفته و کاربردهای ایمنی-بحرانی، اهمیت آن به مراتب بیشتر می شود. از مهم ترین پارامترهای تاثیرگذار بر قابلیت اطمینان حافظه نهان، حجم آن است. حافظه نهان با حجم کم تر، به واسطه مساحت کوچک تر و ماندگاری کم تر داده ها در آن قابلیت اطمینان بیشتری دارد اما، کاهش حجم حافظه نهان، مدت اجرای برنامه ها را طولانی تر می کند. این افزایش زمان اجرای برنامه ها، احتمال بروز خطای نرم را افزایش می دهد. از سویی، قابلیت اطمینان حافظه نهان در طول اجرای یک برنامه یکنواخت نیست و ثابت بودن حجم حافظه نمی تواند قابلیت اطمینان آن را در طول اجرا بهینه کند. در این راستا، مساله اصلی در بهبود آسیب پذیری حافظه نهان، تعیین اندازه حافظه نهان و زمان تغییر آن با توجه به سربار تغییرات است. بر همین مبنا، در این مقاله مدلی برای تخمین آسیب پذیری حافظه نهان تعریف شده است که بر اساس داده های حافظه نهان و نوع دسترسی به آنها، آسیب پذیری آن تعیین می شود. بر اساس مدل ارائه شده، الگوریتمی پیاده سازی شده است که آسیب پذیری حافظه نهان را در زمان اجرا به صورت آنلاین تخمین می زند. برای مدل سازی زمان در این روش، از شمارنده هایی استفاده شده است که در طول بازه های تصمیم گیری، زمان دسترسی ها را مدل می کنند. با استفاده از تخمین بلوک بجای کلمات حافظه و تعیین اندازه شمارنده ها و بازه های تصمیم گیری، روش ارائه شده، بهینه سازی شده است. دقت تخمین روند آسیب پذیری نسبت به مدل رفرنس، ۲۲/۹۵% می باشد. همچنین با استفاده از تخمین روند آسیب پذیری در زمان اجرا و اندازه موثر حافظه نهان هر برنامه، الگوریتمی جهت بازپیکربندی حافظه نهان در جهت بهبود آسیب پذیری آن ارائه شده است. پیاده سازی این طراحی نشان داده است که تنها با سربار مساحت %۴/۵ و سربار زمانی %۶ می توان یک حافظه با قابلیت بازپیکربندی و مجهز به الگوریتم مدیریت آسیب پذیری داشت که آسیب پذیری آن در زمان اجرا از آسیب پذیری حافظه نهان با حجم ثابت کم تر و آسیب پذیری کل آن نیز %۳۶ بهتر باشد.

Keywords:

قابلیت اطمینان , خطای نرم , پوشش خطاها , حافظه نهان , آسیب پذیری حافظه نهان , مصالحه قابلیت اطمینان و کارآیی , حجم حافظه نهان , تخمین آسیب پذیری در زمان اجرا.