Отказоустойчивая и энергоэффективная система обработки информации и управления на кристалле

Аннотация

Постановка проблемы: большинство реальных сложных систем проектируются с учетом требований отказоустой-
чивости, однако при этом все известные подходы имеют целью лишь повышение надежности. Цель: разработка под-
хода для проектирования отказоустойчивых систем на кристалле, нацеленного не только на повышение надежности,
но и на снижение потребляемой системой мощности. Результаты: предложен двухэтапный подход к построению от-
казоустойчивых систем на многоядерном кристалле. На первом этапе формируется энергоэффективная архитектура
проектируемой системы. При этом для каждого используемого в системе ядра определяется оптимальное в рамках
существующих ограничений число дополнительных ядер. Критерием оптимальности при этом служит минимум потреб-
ляемой системой мощности. Предложенный алгоритм формирования энергоэффективной архитектуры основан на за-
висимости потребляемой в системе мощности от значений напряжения питания и тактовой частоты. На втором этапе
разрабатывается процедура диагностирования и восстановления системы, использующая принципы распределенно-
го диагностирования, предполагающего взаимные проверки между ядрами системы. Процедура позволяет децентра-
лизовать процесс диагностирования и восстановления системы после отказов. Дополнительно в статье исследуется
организация коммуникационной подсистемы, основу которой составляет общая память. Исследование опирается на
проведенное моделирование в целях оценивания времени принятия решения об отказе в системах типа решетка, тор и
гиперкуб. Практическая значимость: предложенный подход позволяет обеспечивать при проектировании системы не-
обходимые значения для двух важнейших ее характеристик — отказоустойчивости и энергоэффективности. При этом
обеспечивается децентрализация при принятии решений об отказе и восстановлении и, как следствие, повышение на-
дежности системы.