A Study of the Impact of Bit-Flip Errors on Programs Compiled with Different Optimization Levels

Sangchoolie, Behrooz; Ayatolahi, Fatemeh; Johansson, Roger; Karlsson, Johan

doi:10.1109/edcc.2014.30

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“…The motivation for the data type identification comes from prior work [20] [21] [22] where we learned that the outcome of a fault injection experiment is highly dependent on the type of data-items targeted. For example, injecting faults in address data-items are more likely to raise a hardware exception mechanism, thus resulting in a program crash, compared to faults injected in data variables.…”

Section: Improving Controllabilitymentioning

confidence: 99%

“…The second paper [22] investigates the impact of compiler optimizations on the error sensitivity of programs. Error sensitivity is the probability that a silent data corruption (SDC) occurs in the programs output, given that a transient hardware error has occurred in a register or memory location.…”

Section: Data Type Identificationmentioning

confidence: 99%

“…In [22] we investigate the impact of the source code implementation of a program on its error sensitivity. The paper shows significant variations in the error sensitivity among different implementations of a program.…”

Section: Data Type Identificationmentioning

confidence: 99%

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Light-Weight Techniques for Improving the Controllability and Efficiency of ISA-Level Fault Injection Tools

Sangchoolie

Johansson

Karlsson

2017

2017 IEEE 22nd Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing (PRDC)

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Abstract-ISA-level fault injection, i.e. the injection of bitflip faults in Instruction Set Architecture (ISA) registers and main memory words, is widely used for studying the impact of transient and intermittent hardware faults. ISA-level fault injection tools can be characterized by different properties such as repeatability, observability, reachability, intrusiveness, efficiency and controllability. This paper presents two preinjection analysis techniques that improve controllability and efficiency using object code analysis. To improve controllability, we propose a technique for identifying the type of data that is stored in a potential target location. This allows the user to selectively direct fault injections to addresses, data and/or control information. Experimental results show that the data type of 84-100% of the targets locations in 8 programs were successfully identified by this technique. The second technique improves efficiency by fault pruning, i.e., by avoiding injection of faults that is known a priori to be detected by the tested system. This technique leverage the fact that faults in certain bits in the program counter and the stack pointer are always detected by machine exceptions. We show that exclusion of these bits from the fault space could significantly prune the fault space and reduce the time it takes to conduct a fault injection campaign.

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Section: Improving Controllabilitymentioning

confidence: 99%

Section: Data Type Identificationmentioning

confidence: 99%

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Light-Weight Techniques for Improving the Controllability and Efficiency of ISA-Level Fault Injection Tools

Sangchoolie

Johansson

Karlsson

2017

2017 IEEE 22nd Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing (PRDC)

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“…However, for these approaches to be employed in the robustness verification process of safety critical processors their accuracy must be proven. It is important to mention that fault-injections using microarchitectural simulators are typically restricted to the register file [77] [150] and the different memory structures [149] [2]. The reason is that the majority of the potential injection nodes that are present at more detailed abstraction levels like RTL or gate-level are missing at this level of abstraction.…”

Section: F1 Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Many times previous experience or literature references indicate some guidelines to follow. In any case, every fault space in literature employs the concept of sampling [150,18,110].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

New Fault Detection, Mitigation and Injection Strategies for Current and Forthcoming Challenges of HW Embedded Designs

García¹

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"The problem with the world is that the intelligent people are full of doubts, while the stupid ones are full of confidence." Charles Bukowski AgraïmentsVolguera començar agraïnt totes aquelles persones que han fet possible que esta tesi esdevinguera realitat. A totes aquelles persones i que m'han acompanyat durant tot este temps, amb el seu suport tècnic, lingüístic, físic, econòmic o psicològic. Primerament, agrair els meus directors els doctors David de Andrés i Juan CarlosRuiz per la seua dedicació, suport i ànim durant estos anys. Heu sigut de gran ajuda. També al professor Pedro Gil per confiar en mi i donar-me el recolzament econòmic i científic per portar a terme el projecte.Així mateix, també volguera tenir unes paraules per als meus companys del grup de Sistemes Tolerants a Fallades (STF) i en especial als del laboratori: el ja doctor Jesus Friginal, Miquel Martinez, Héctor Marco, Javier Cancio i Antonio Bustos. Haveu sigut els millors, i junts hem passat molt bons moments. També agrair els companys de l'estada a Edinburgh Félix Casado i Ali Ebrahim, i molt especialment als del Barcelona Supercomputing Center Carles, Jaume, Mikel, Javi, Maria, David, Roberto, Milos, Mladen, Suzanna, Quixiao, Leonidas i la resta del grup CAOS per fer-me sentir com a casa.Per descomptat que no només he rebut suport dels companys de recerca. Per això he d'esmentar la meua estimada Sara, per donar-me tot el suport i l'estima possibles i impossibles, i els meus pares i germans, perquè sempre han estat fentme costat i m'han animat a seguir estudiant per comprendre millor el món que ens envolta.Finalment a les persones de la Universitat en general, i del món científic en particular, a la vocació dels quals devem que el sistema continue funcionant.Jaume.v SumariLa rellevància que l'electrònica adquireix en la seguretat dels productes ha crescut inexorablement, puix cada volta més aquesta abasta una major influència en la funcionalitat dels mateixos. Però, per descomptat, aquest fet ve acompanyat d'un constant necessitat de majors prestacions per acomplir els requeriments funcionals, mentre es mantenen els costos i consums en uns nivells reduïts. Donat aquest escenari, la indústria està fent esforços per proveir una tecnologia que complisca amb totes les especificacions de potència, consum i preu, tot a costa d'un increment en la vulnerabilitat a diversos tipus de fallades conegudes, i a la introducció de nous tipus.Per oferir una solució a les noves i creixents fallades als sistemes, els dissenyadors han recorregut a tècniques tradicionalment associades a sistemes crítics per a la seguretat, que en general oferixen resultats sub-òptims. De fet, les arquitectures empotrades modernes oferixen la possibilitat d'optimitzar les propietats de confiabilitat en habilitar la interacció dels nivells de hardware, firmware i software en el procés. Tot i això eixe punt no està resolt encara. Es necessiten avanços a tots els nivells en l'esmentada direcció per poder assolir els objectius d'una tolerància a fallades flexible, robusta, resili...

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Early Soft Error Reliability Assessment of Convolutional Neural Networks Executing on Resource-Constrained IoT Edge Devices

Abich¹,

Ost²,

Reis³

2023

Synthesis Lectures on Engineering, Science, and Technology

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You may never know what results come from your action, but if you do nothing there will be no results." -Mahatma Gandhi AGRADECIMENTOS Agradeço a Deis em primeiro lugar por me acompanhar em todos os momentos da minha vida, principalmente durante as dificuldades. A família é a principal estrutura na vida de um grande homem e a minha está sempre ao meu lado. Agradeço a meus pais CARLOS ALBERTO DORNELLES ABICH, vulgo Dornellão, e ELANE ABICH, minha mãe, por me ensinar que com trabalho duro, respeito, dignidade e caráter se atinge qualquer objetivo. Vocês literalmente fizeram um baita doutor. PAULA ANDRESSA FISCHER, toda vez que eu preciso falar de ti eu sinto que fui abençoado em te ter ao meu lado. Se pudesse desejar algo melhor para esse mundo, desejaria que existissem mais pessoas como você. Só nós sabemos o que passamos nestes últimos anos. Obrigado por existir, e obrigado por estar ao meu lado, sempre, independente dos obstáculos que temos no nosso caminho. A tua compania da mais sentido a minha trajetória. Com esta conquista, até que enfim tu vai poder casar... Te amo. Caros RICARDO AUGUSTO DA LUZ REIS e LUCIANO COPELLO OST, haja insistência, paciência e café comigo né! Mas vamos aos fatos. À quem ler este pedaço da tese, entenda que essas duas pessoas são incríveis. Não estou falando de curriculo e parte técnica. O Reis é meu segundo pai, literalmente, acho que a admiração que um filho tem por um pai ja é o suficiente para exemplificar o que eu sinto. Ost, é como um irmão mais experiênte (pra não dizer mais velho), que sempre buscou que eu não cometesse os mesmos erros que ele, que eu evoluisse a cada passo, que me dava a mão para levantar a cada tropeço e um pontapé para não ficar resmungando ao invés de trabalhar. Sem contar as viagens, os 20 dias que passei com o Ost em Leicester e os churrascos do grupo. Obrigado por tudo isso. Agora vamos além! Aos colegas de laboratório. O RAFAEL FRAGA GARIBOTTI, obrigado pelos auxilios nos artigos e pelas conversas, certamente me esclareceram muita coisa com tua experiência de vida profissional e de estudos. JONAS FOGLIARINI GAVA, e sua paciência, valeu pelos auxilios nos artigos e pela parceria. O MATEUS PAIVA FOGAÇA, meu irmão de pós graduação, obrigado pela amizade, conversas e apoio durante todo este trabalho. Ao VITOR VIANA BANDEIRA e ao FELIPE TODESCHINI BORTOLLON, pelas caronas, trabalhos, churras e parceria. Leo Brendler e Leo Barlette pelas parcerias e pelas conversas descontraídas no laboratório. Mais além, Mateus, Alexandra, Calebe,

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A Study of the Impact of Bit-Flip Errors on Programs Compiled with Different Optimization Levels

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