计算机科学 > 硬件架构
[提交于 2025年8月8日
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标题: 钉子:不是另一个针对Chisel生成的RTL的故障注入框架
标题: Nail: Not Another Fault-Injection Framework for Chisel-generated RTL
摘要: 故障仿真和模拟是评估集成电路可靠性的关键技术,能够进行早期阶段的漏洞分析,并支持实施有效的缓解策略。 高级硬件描述语言如Chisel有助于在对设计进行最小修改的情况下快速开发复杂的故障场景。 然而,现有的基于Chisel的故障注入(FI)框架受到粗粒度、指令级控制的限制,限制了故障建模的精度。 本工作介绍了Nail,一个基于Chisel的开源FI框架,通过引入基于状态的故障克服了这些限制。 这种方法使故障场景依赖于特定的系统状态,而不仅仅依赖于指令级触发器,从而消除了对故障激活精确时间的要求。 为了实现更高的控制性,Nail允许用户在运行时通过软件任意修改内部触发状态。 为此,Nail自动生成一个软件接口,提供对仪器化设计的简单访问。 这使得在活跃的FI活动中可以微调故障参数——这一特性对于FPGA模拟尤其有益,因为综合过程耗时较长。 利用这些特性,Nail缩小了基于仿真的FI框架的高速度、基于软件的方法的易用性以及仿真中实现的控制性之间的差距。 我们通过在RISC-V处理器中建模一个有故障的通用寄存器来展示Nail的基于状态的FI和软件框架。 尽管这可能看起来很简单,但它需要依赖状态的FI,并且在没有对设计进行根本性更改之前是不可能实现的。 该方法在仿真和FPGA模拟中都得到了验证,其中添加Nail引入的资源开销不到1%。
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