Geri Dön

Performance-reliability tradeoff analysis for safety-critical systems with GPUs

Güvenlik kritik sistemlerde GPU kullanımının performans ve güvenirlik açısından değerlendirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 855641
  2. Yazar: YAĞIZCAN SEZGİN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ IŞIL ÖZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 61

Özet

GPU'lar ilk kez tanıtıldığında çoğunlukla görüntü işleme amaçlı kullanılmıştır. Bu uygulamalar genellikle kritik olmayan olarak kabul edilebilir ve güvenilirlik için yeterli önem verilmemiştir. GPU'ların evrilen doğası nedeniyle yüksek seviyede paralel mimarinin kullanılabilmesi ve son derecede güçlü hesaplama imkanı sağlaması nedeniyle otomotiv ve uzay gibi güvenliğin kritik olduğu alanlarda karmaşık uygulamalara sahip sistemlerin vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir ve alanlarda yüksek hesaplama gücü isteğini karşılayabilmek için kullanılmaktadır. Bu tezde, güvenlik kritik alanlardaki performans ve güvenirlik arasındaki dengeyi ve birbiri arasındaki ilişkiyi değerlendiriyoruz. Güvenlik kritik alanda kullanılan GPU4S performans göstergesini kullanarak farklı replikasyonlar ile yazılım tabanlı yedekleme yaklaşımları öneriyoruz. Önerimiz, uygulamaların orijinal ve yedekleme olmayan hallerinin profil edilmesini, NVBitFI aracını kullanarak hata enjekte edilmesini ve önerilen yedekleme uygulamalarının yazılım implementasyonuna elle uygulamasını, ardından da hafıza ve yürütülme zamanları, güç tüketimi gibi performans ölçütlerinin hedef alanda yaygın bir şekilde kullanılan bir donanım üzerinde ölçümlenmesini öneriyoruz. Önerdiğimiz yöntemlerin tek üniteye sahip uygulamalarda eğer tamamen yedekleme uygularsak geçici hataların hepsinin performans düşüşüyle beraber giderilebildiğini ortaya koyduk. Karmaşık ünitelere sahip uygulamalarda ise kısmi yedekleme uygulamanın birçok hatanın giderilmesinde ufak bir performans etkisiyle mümkün olabileceğini ortaya koyduk.

Özet (Çeviri)

GPUs were mostly used for image processing purposes when they were first introduced. These applications can be considered non-critical, and they were not given sufficient importance for reliability. Due to the evolving nature of GPUs, they offer highly parallelized architecture and provide extremely powerful computation, they become one of the most crucial parts of the systems that have complex applications in safety-critical domains such as automotive and space to fulfill the high computational demand. In this thesis, we evaluate the performance and reliability tradeoff in the safety-critical domain. We propose software-based redundancy schemes with different spheres of replications on the GPU4S benchmark in the safety-critical domain. Our proposal includes profiling the baseline application without any redundancy, applying fault injection using NVBitFI and changing implementation manually according to proposed redundancy schemes, measuring performance metrics such as execution time, memory copy operations, and power consumption on the real hardware that is widely used on target domain instead of using well-known GPU simulators to see actual performance. We reveal that our proposed redundancy schemes are managed to eliminate all the soft errors in the cases if we apply full redundancy for single-kernel benchmarks, for the reliability evaluation with the cost of performance degradation, depending on the application. We show that most soft errors can be eliminated using partial redundancy for complex applications, with a small performance impact.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    863735

    Performance of laminated glass subjected to blast and impact loading

    Patlama ve darbe yüklemesine maruz kalan lamine camın yapısal performansı

    MOHELDEEN HEJAZI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ SARI

  2. Tez No

    687650

    Performance analysis of CSMA-based half duplex and full duplex MAC protocols for vehicular networks

    Araçlar arası haberleşme için CSMA tabanlı yarı çift yönlü ve tam çift yönlü MAC protokollerinin performans analizi

    ALİ SERDAR YAVUZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EZHAN KARAŞAN

  3. Tez No

    373974

    Detection of data injection attacks for smart grid security

    Akıllı şebeke güvenliği için veri enjeksiyon saldırılarının kestirimi

    ALİRIZA YAVUZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MEHMET EMRE ÇEK

  4. Tez No

    401509

    Performance analysis and enhancements of radio resource control with applications to LTE advanced

    Başlık çevirisi yok

    ALİ TAHA KOÇ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiThe University of Texas at Dallas

    PROF. MURAT TORLAK

  5. Tez No

    338807

    Thread vulnerability for multicore architectures

    Çok çekirdekli mimarilerde iş parçacığı güvenilirliği

    IŞIL ÖZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OĞUZ TOSUN

    PROF. DR. HALUK RAHMİ TOPÇUOĞLU

Geri Dön