Geri Dön

RİSC-V based triple modular redundant CPU design for space applications

Uzay uygulamaları için RİSC-V tabanlı üçlü modüler yedekli CPU tasarımı

  1. Tez No: 784062
  2. Yazar: EMİR CAN YAMAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF LEBLEBİCİ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Havacılık Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Electrical and Electronics Engineering, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 59

Özet

Uzaydaki yüksek radyasyon seviyesi nedeniyle arızaya dayanıklı işlemciler uzay araçları için elzemdir. Gerekli güvenilirlik seviyesi radyasyona dayanıklı özel işlemciler tarafından sağlanabilir, ancak bu işlemcilerin maliyeti yüksektir. Küp uyduların yaygınlaşması ile birlikte, düşük maliyetli uzay araçlarında ticari kullanıma hazır komponentlerin kullanımı artmıştır. Hazır işlemci tasarımları, üçlü modüler yedekleme sayesinde radyasyona dayanıklı ASIC prosesleri ve FPGA'ler gibi maliyetli unsurlar kullanılmadan daha güvenilir hale getirilebilir. Bu tezde, açık kaynaklı PicoRV32 çekirdeğine kaba taneli TMR uygulayarak hataya dayanıklı konsept bir RISC-V işlemci tasarımı sunulmaktadır. Kaba taneli TMR uygulamasını gerçekleştirmek için, word oylayıcılar işlemcinin iç yapısında değişiklik yapılmadan bellek anayoluna bağlanmıştır. Geleneksel bit-by-bit oylayıcılar yernine word oylayıcıların kullanılması, birden çok modülde aynı anda gerçekleşebilecek hataları ortaya çıkartarak hata tanılama kapasitesini arttırmaktadır. Bunların yanında, yazılımın oluşan hatalardan haberdar olmasını sağlayan ve işlemcileri yeniden başlatabilen bir TMR kontrol modülü tasarlanmıştır. Bu modül yazılımın hata kurtarma prosedürlerini başlatmasına yardımcı olabilir. Son olarak sistemin sentez çıktıları, ince taneli TMR kullanan benzer uygulamalarla karşılaştırılmıştır. Ön sonuçlar, tasarlanan kaba taneli TMR mimarisinin, hazır IP bloklarının daha düşük geliştirme eforu sarf edilerek korunmasında kullanılabileceğini göstermektedir. Bu tasarımlar düşük bütçeli uzay uygulamaları için faydalı olabilir.

Özet (Çeviri)

Fault-tolerant processors are essential for spacecraft because of the high-radiation environment of space. While the required reliability can be achieved by using specialized radiation-hardened processors, the cost is prohibitive. With the advent of CubeSats, low-cost spacecraft started to increasingly rely on non-radiation-hardened commercial-off-the-shelf components. Triple-modular redundancy can be applied to existing processor designs to increase reliability without using costly radiation-hardened ASIC processes or FPGAs. In this thesis, we demonstrate a conceptual fault-tolerant RISC-V processor by applying coarse-grain TMR to the open-source PicoRV32 core. To implement coarse-grain TMR, we attached word voters to the memory bus without modifying the internal structure of the processors. Using word voters increases error detection capability by revealing multi-module errors which can be masked by conventional bit-by-bit voters. Moreover, we propose a TMR controller module that can relay fault conditions to software and reset the CPUs. The module can help software to facilitate fault recovery procedures. Finally, we compare the synthesis results of our demonstration system with similar applications that use finer-grain TMR implementation. Our preliminary experiments show that the proposed coarse-grain TMR architecture can be used to protect ready-made IP cores with less development effort, which can be useful for low-cost space applications.

Benzer Tezler

  1. FPGA ile RISC-V tabanlı 32-bit kripto işlemci tasarımı

    RISC-V based 32-bit crypto processor design with FPGA

    KAMER KIRALİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Mekatronik MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CAN BÜLENT FİDAN

  2. RISC-V tabanlı aes hızlanırılmış kırmık üstü sistemin fiziksel tasarımı

    Physical implementation of an aes accelerated RISC-V system on chip

    EMRE GAYİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ TANGEL

  3. An FPGA implementation of a RISC-V based SOC system with custom instruction set for image processing applications

    Görüntü işleme uygulamaları için özel komut setine sahip RISC-V tabanlı bir SOC sısteminin FPGA gerçeklemesi

    ERFAN GHOLIZADEHAZARI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN

  4. Supporting floating point instructions in NEORV32 RİSC-V soft core processor

    NEORV32 RİSC-V işlemcisinde kayan nokta komutların desteklenmesi

    IŞIL HÖCEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATAKAN DOĞAN

  5. RISC-V processor design for secure communication applications

    Güvenlı̇ haberleşme uygulamaları ı̇çı̇n RISC-V ı̇şlemcı̇ tasarımı

    RECEP ONUR YILDIZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE YILMAZER METİN