Plataforma para injeção de falhas em System-on-Chip (SOC)

Abstract

O aumento do número de sistemas computacionais embarcados sendo utilizados em diversos segmentos de nossa sociedade, de simples bens de consumo até aplicações críticas, intensificou o desenvolvimento de novas metodologias de teste e técnicas de tolerância a falhas capazes de garantir o grau de confiabilidade esperado os mesmos. A injeção de falhas representa uma solução extremamente eficaz de avaliar metodologias de teste e técnicas de tolerância a falhas presentes em circuitos integrados complexos, tais como Systems-on-Chip (SoCs). Este trabalho propõe uma nova plataforma de injeção de falhas que combina conceitos relacionados a técnicas de injeção de falhas baseadas em hardware e em simulação. Esta nova plataforma proposta é capaz de injetar diferentes tipos de falhas nos barramentos presentes em diversos componentes funcionais de um SoC descrito em VHDL. O uso de sabotadores controlados por um gerenciador de injeção de falhas instanciado no mesmo FPGA que o sistema a ser avaliado é capaz de prover uma alta controlabilidade aliada a baixa intrusividade e uma grande gama de modelos de falhas. Além disso, é importante salientar que a plataforma proposta representa uma solução fácil no que diz respeito à configuração e automação de experimentos de injeção de falhas.

The increasing number of embedded computer systems being used in several segments of our society, from simple consumer products to safety critical applications, has intensified the study and development of new test methodologies and fault tolerance techniques capable of assuring the high reliability expected from those systems. Fault injection represents an extremely efficient way of the test and the fault-tolerant techniques often adopted in complex integrated circuits, such as Systems-on-Chip (SoCs). This work proposes a new fault injection platform that combines concepts related to hardware-based and simulation-based fault injection techniques. This new platform is able to inject different kinds of faults into the busses present in several functional components in a VHDL described SoC. The use of saboteurs controlled by a fault injection manager instantiated in the same FPGA as the target system provides high controllability coupled with low intrusiveness and a wide range of possible fault models. Moreover, it is worth noting that the proposed platform represents an easy solution with respect to the configuration and automation of fault injection campaigns.