歐盟CLERECO項目跨層技術(shù)的可靠性評價

為了降低成本、優(yōu)化設(shè)計并縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，使產(chǎn)品提前上市，需要開發(fā)一種新的方法以在早期設(shè)計階段對一些系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評估。而歐盟的CLERECO-（連續(xù)計算跨層技術(shù)的早期可靠性評估）項目通過在不同的計算科學(xué)、計算系統(tǒng)層和細(xì)分計算這3個方面施行跨層方案可以解決系統(tǒng)的早期可靠性評估問題。

跨層系統(tǒng)可靠性分析的實現(xiàn)需要深入了解系統(tǒng)的故障產(chǎn)生層、系統(tǒng)故障如何演變?yōu)殄e誤，以及錯誤如何在層與層之間傳播，并影響系統(tǒng)的最終任務(wù)。一個系統(tǒng)可以被看做一個堆棧，主要包括3個層次：技術(shù)層、硬件層和軟件層。圖1說明了故障是如何在系統(tǒng)中產(chǎn)生和傳播的。

系統(tǒng)的可靠性分析需要識別合適的高級統(tǒng)計模型，以使該模型能夠表示系統(tǒng)及其脆弱性因素并能夠進(jìn)行統(tǒng)計推理。CLERECO項目選擇貝葉斯網(wǎng)絡(luò)作為建立早期系統(tǒng)可靠性分析的基本模型。簡化的貝葉斯系統(tǒng)模型示例見圖2，該示例可表明基本的建模概念，并說明如何實現(xiàn)系統(tǒng)可靠性的統(tǒng)計推理。

功能模塊對系統(tǒng)硬件脆弱性因素影響較大，需開發(fā)能夠表征功能模塊特性的工具。在CLERECO項目所提出的系統(tǒng)可靠性模型框架中，CLERECO項目開發(fā)了微架構(gòu)模擬器工具。利用微架構(gòu)模擬器，通過故障注入架構(gòu)將故障模型注入系統(tǒng)中以評估硬件對系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)。

軟件堆棧在屏蔽錯誤中起重要作用，從而提高系統(tǒng)的可靠性。在CLERECO項目中，利用依靠軟件虛擬化的概念將指令集架構(gòu)（ISR）與硬件分離，通過將軟件故障模型注入到基于低級虛擬機(jī)（LLVM）的故障注入器中評估軟件對系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)。

CLERECO項目的基本目標(biāo)是深入研究一種面向未來的連續(xù)計算系統(tǒng)方法，以在早期系統(tǒng)設(shè)計階段對其可靠性進(jìn)行評估。CLERECO項目的解決方案不能取代傳統(tǒng)設(shè)計結(jié)束時采用的可靠性驗證技術(shù)，只能在方案設(shè)計早期，幫助工程師優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計并原始錯誤 時間脆弱性因子細(xì)胞脆弱性因子

μ架構(gòu)脆弱性因子架構(gòu)脆弱性因子軟件脆弱性因子提高產(chǎn)品成功的可能性。

圖1 故障的跨層傳播

圖2 貝葉斯系統(tǒng)模型

刊名：Microprocessors and Microsystems（英）刊期：2015年第8期

作者：A.Vallero et al

編譯：徐濤