Abstract:
Com a miniaturização da tecnologia, alguns problemas, tais como a redução da confiabilidade nos processos de fabricação de circuitos integrados e o aumento da vulnerabilidade dos sistemas integrados a partículas de alta energia, tornou-se uma grande preocupação no projeto de circuitos nanométricos. Sistemas projetados para a segurança, missões críticas, aplicações aéreas e espaciais, entre outras, fazem uso de técnicas de tolerância a falhas para desenvolver sistemas confiáveis com base em componentes eletrônicos não confiáveis. Uma técnica amplamente utilizada chama-se redundância modular tripla (TMR). A arquitetura TMR é livre de falhas únicas, exceto quando a falha ocorre no votador de maioria. Quando uma falha ocorre no votador, um erro pode ser propagado pelo sistema. Por este motivo, é importante investigar a robustez e as principais características elétricas de diferentes implementações de votadores. Neste trabalho, foi realizada uma extensa revisão de projetos de votadores majoritários. Diferentes abordagens de votadores majoritários serão avaliadas em termos de desempenho, consumo de energia e taxa de erros para falhas permanentes e transientes. Todos os votadores majoritários executam corretamente a lógica para a qual foram concebidos. No entanto, quando avaliados em condições igualitária, para fazer uma comparação justa entre eles, eles mostram diferentes resultados elétricos e de taxa de erros. Os melhores resultados apresentaram até 3% de taxa de erros para falhas permanentes, enquanto os piores resultados atingiram até 15%. O trabalho também demonstra que falhas transientes são um aspecto importante em tecnologias nanométricas, porque o melhor resultado apresentou cerca de 15% de taxa de erros para falhas transientes e no pior dos casos mostrou cerca de 28% de taxa de erros. Com os resultados apresentados neste trabalho, é possível encontrar votadores com diferentes compromissos entre as características de taxa de erros, desempenho e consumo de energia.
As the tecnology scales, some problems such as the decreased reliability on integrated circuits fabrication processes and the increasing vulnerability of integrated systems to high energy particles has become a major concern in nanometer circuit designs. Systems designed for safety, critical missions, air and space applications, among others, make use of fault-tolerant techniques to develop reliable systems based on unreliable electronic components. A widely used technique is called triple-modular redundancy (TMR). The TMR architecture is single fault free except when the fault occurs in the majority voter. When a fault occurs in the voter, an error may be propagated throughout the system. For this reason, it is important to investigate the robustness and the main electrical characteristics of different voters implementations. In this work, an extensive review of majority voters designs was performed. Different approaches of majority voters will be evaluated in terms of performance, power consumption and error rate for permanent and transient faults. All majority voters perform properly the logic purpose for which they were designed. However, when evaluated in equalitary conditions, to make a fair comparison between them, they showed different electrical and error rate results. The best results showed about 3% of error rate for permanent faults and the worst results showed up to 15%. Work also demonstrates that transient faults are an important aspect in nanometric technologies, because the best result presented about 15% of error rate for transient faults and the worst case showed about 28% of error rate. With the results presented in this work it is possible to find majority voters with different balance between error rate, performance and power consumption characteristics.
