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再構成可能LSIの高信頼化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 11J07446
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

一ノ宮 佳裕  熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
KeywordsFPGA / ソフトエラー / ハードエラー / 部分再構成 / 三重冗長化 / フォルトインジェクション / 自己復旧 / ディペンダブルシステム / 二重冗長化
Research Abstract

情報処理システムは多くのLSIで構成される.そこで,情報処理システムの信頼性を向上させるために,FPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたディペンダブルシステムの研究を行っている.平成24年度は, 1.ソフトエラー耐性評価技術の確立, 2.動的部分再構成を用いたハードエラー回避, 3.ソフトエラー・ハードエラーに対する自己修復ディペンダブルシステムについて研究を行った.
1.ソフトエラー耐性を評価するために,再構成を用いたフォルト注入評価システムを構築した.評価時間は再構成回数に依存するため,故障隠蔽・復旧が可能な高信頼回路の評価には長い時間を要する.そこで,評価時間の短縮に向けてフレーム単位部分再構成の提案とブートストラップ法の適用を行った.フレーム単位部分再構成により1回あたりの再構成時間を5~10分の1に短縮した.また,ブートストラップ法により再構成回数を40分の1に削減した.この内容は,IEICE英文誌への掲載および国際会議1件(ICFPT)で発表を行った.この評価システムにより,これまで行ってきたソフトエラーに対する高信頼化が有効であることを確認した.
2.部分再構成を用いることで物理的な故障であるハードエラーを動的に回避し,継続動作することができる.しかし,予め回避先の再構成データを保持しておく必要があり,ハードエラー回避の柔軟性が低い.そこで,FPGAの部分再構成領域問で部分再構成データを再配置可能とする設計手法の提案を行った.これにより必要とされる部分再構成データの数を削減した.この内容は,国際会議2件(FCCM,ICA3PP)で発表を行った.
3.最後に,ソフトエラー・ハードエラー両方から自己復旧可能なシステムの構築を行った.三重冗長化,動的再構成,再配置設計を組み合わせることにより,FPGA内部での動的なソフトエラー復旧・ハードエラー回避を可能とした.これにより再構成可能LSIを用いることで故障に対する高い回復力を実現できることを示した.

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (7 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Fault-injection analysis to estimate SEU failure in time by using frame-based partial reconfiguration2012

    • Author(s)
      Yoshihiro Ichinomiya, et. al.
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and ComputerSciences,

      Volume: Vol. E95-A, No. 12 Pages: 2347-2356

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Novel Soft Error Detection and Correction Circuit for Embedded Reconfigurable Systems2011

    • Author(s)
      Qian Zhao, Yoahihiro Ichinomiya, et al
    • Journal Title

      IEEE Embedded Systems Letters

      Volume: 3 Issue: 3 Pages: 89-92

    • DOI

      10.1109/les.2011.2167213

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improving the Soft-error Tolerability of a Soft-core Processor on an FPGA using Triple Modular Redundancy and Partial Reconfiguration2011

    • Author(s)
      Yoshihiro Ichinomiya, et al
    • Journal Title

      JNIT : Journal of Next Generation Information Technology

      Volume: 2 Issue: 3 Pages: 35-48

    • DOI

      10.4156/jnit.vol2.issue3.3

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Accelerated evaluation of SEU failure-in-time using frame-based partialreconfiguration2012

    • Author(s)
      Yoshihiro Ichinomiya
    • Organizer
      The 2012 International Conference on Field-Programmable Technology
    • Place of Presentation
      韓国・ソウル大学校
    • Year and Date
      2012-12-11
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] FPGAとディペンダブル技術2012

    • Author(s)
      末吉敏則,一ノ宮佳裕
    • Organizer
      CEATEC JAPAN 2012 プログラマブルデバイスプラザ
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-10-02
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] A bitstream relocation technique to improve flexibility of partial reconfiguration2012

    • Author(s)
      Yoshihiro Ichinomiya
    • Organizer
      12th International Conference on Algorithms andArchitectures for Parallel Processing
    • Place of Presentation
      九州産業大学(福岡県)
    • Year and Date
      2012-09-07
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] FPGA実装回路のソフトエラー耐性評価に向けた部分再構成によるフォルト注入解析手法2012

    • Author(s)
      一ノ宮佳裕
    • Organizer
      ソフトエラー研究会2012
    • Place of Presentation
      福岡システムLSI総合開発センター(福岡県)
    • Year and Date
      2012-08-27
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Designing flexible reconfigurable regions to relocate partial bitstreams2012

    • Author(s)
      Yoshihiro Ichinomiya
    • Organizer
      The 20th Annual IEEE International Symposiumon Field-Programmable Custom Computing Machines
    • Place of Presentation
      カナダ・トロント
    • Year and Date
      2012-05-01
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 二重冗長ソフトコアプロセッサにおけるソフトエラーの高速復旧技術2011

    • Author(s)
      一ノ宮佳裕
    • Organizer
      リコンフィギャラブルシステム研究会(デザインガイア2011-VLSI設計の新しい大地-)
    • Place of Presentation
      ニューウェルシティ宮崎(宮崎県)
    • Year and Date
      2011-11-28
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] SRAM型FPGAによる自己修復ディペンダブルシステム2011

    • Author(s)
      一ノ宮佳裕, 藤野誠
    • Organizer
      システムコントロールフェア2011大学・高専研究発表
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Book] FPGA活用チュートリアル2012/2013年版第7章部分再構成技術の特徴と高信頼化システムへの応用2012

    • Author(s)
      末吉敏則,一ノ宮佳裕
    • Publisher
      CQ出版社(分担執筆)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究室

    • URL

      http://www.arch.cs.kumamoto-u.ac.jp/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.arch.cs.kumamoto-u.ac.jp/~ichinomiya/index.php

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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