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FPGA 的辐射耐受性是一个重要的研究领域，特别是对于航空航天和卫星任务中使用的电子设备的可靠计算。这项研究的动机是由于辐射粒子引起的单粒子效应导致 FPGA 硬件可靠性下降。冗余是一种常用的技术，可以增强辐射敏感应用的容错能力。但是，冗余会带来过多的面积消耗、延迟和功耗方面的开销。此外，冗余电路实现的结构和资源使用情况会随着冗余插入算法以及使用的冗余级数而变化。辐射环境在任务的运行时间跨度内会根据轨道和空间天气条件而变化。因此，还应在运行时根据当前辐射水平优化冗余引起的开销。在本文中，我们提出了一种称为动态可靠性管理 (DRM) 的技术，该技术利用辐射数据，对其进行解释，选择合适的冗余级别，并执行运行时重新配置，从而改变目标计算模块的可靠性级别。DRM 由两部分组成。DRM 的设计时工具流生成具有不同性能因子大小的电路各种冗余实现库。运行时工具流在利用辐射/错误率数据的同时，选择所需的冗余级别并使用相应的冗余实现重新配置计算模块。DRM 的两个部分都已通过各种基准测试的实验进行了验证。我们从这次实验中得出的最重要发现是，通过使用 DRM 的部分重新配置功能，可以将性能提高数倍，例如，与静态可靠性管理技术相比，我们的数据分类器和矩阵乘法器案例研究的性能结果分别提高了 7.7 倍和 3.7 倍。因此，DRM 允许在应用程序运行时在计算可靠性和性能开销之间保持适当的权衡。
基于 FPGA 的系统的动态可靠性管理
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