Design of a Delayed Triple-Core Lock-Step Processor with Auto-Recovery from Soft Errors

소프트 에러로부터 자동 복구가 가능한 삼중 코어 지연 락스텝 프로세서의 설계

Soft error due to radiation induces temporary errors in semiconductors, and it causes fatal danger in the automotive applications. Delayed triple-core lock-step processor performs identical operations in three independent cores with different delays. Its final result is determined by voting results of three cores, so it is strongly resilient to soft error. However, the processor cannot recover its error-occured core and stops it, and the processor continues its operation with remaining two cores. When additional soft error occurs again, the processor can recognize that an error has occurred in one of remaining two cores, but it cannot recognize which core has an error, so the entire processor must be initialized. This paper proposes an auto-recovery delayed triple-core lock-step processor that continues its operation without initialization even if multiple soft errors occur. It recovers its error-occured core by overwriting internal values of the normal core into the error-occured core. Simulation results show the processor was successfully recovered without initialization and performed its operation continuosly when soft errors occurred several times.

방사선 등으로 반도체 내부에서 일시적으로 에러가 발생하는 소프트 에러는 차량용 어플리케이션에서 심각한 위험을 초래한다. 동일한 작업을 세 개의 코어에서 서로 다른 지연 시간을 가지고 수행하여 다수결로 결과를 비교하여 최종 결과를 출력하는 삼중 코어 지연 락스텝 프로세서는 소프트 에러에 매우 강인하지만 에러가 발생한 코어의 내부 값을 복구하는 기능이 없어서 해당 코어를 정지시키고 나머지 두 코어만으로 동작을 수행한다. 이 때 추가로 소프트 에러가 발생하면 두 코어의 결과값을 비교하여 에러 발생은 알 수 있지만 어느 코어인지 알 수 없어서 프로세서 전체를 초기화하고 다시 동작을 수행해야 한다. 본 논문에서는 정상 코어의 내부 값을 에러가 발생한 코어에 덮어 씌워서 코어를 복구하는 자동 복구 삼중 코어 지연 락스텝 프로세서를 제안한다. 시뮬레이션 결과 소프트 에러가 여러 번 발생해도 초기화 없이 자동 복구되어 연속 동작을 수행하였다.