Published November 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Improving GPU register file reliability with a comprehensive ISA extension

Creators

  • 1. Universidade Federal do Rio Grande do Sul
  • 2. Polytechnic University of Turin

Description

This work proposes a comprehensive ISA extension to improve GPU reliability to transient effects. Three additional instructions are proposed, implemented, and combined with software-based datapath duplication. Modified program codes are compared to state-of-the-art software-based fault tolerance techniques in terms of execution time. The circuit area is evaluated against the original GPU architecture, and a fault injection campaign is performed to assess reliability. Results show that this comprehensive ISA extension improves performance and fault detection capabilities of software-based approaches at negligible costs in terms of circuit area. This work can help engineers in designing more efficient and resilient GPU architectures.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يقترح هذا العمل تمديدًا شاملاً لمعايير التدقيق الدولية لتحسين موثوقية وحدة معالجة الرسومات للتأثيرات العابرة. يتم اقتراح ثلاث تعليمات إضافية وتنفيذها ودمجها مع ازدواجية مسار البيانات القائم على البرامج. تتم مقارنة رموز البرنامج المعدلة بأحدث تقنيات التسامح مع الأخطاء القائمة على البرامج من حيث وقت التنفيذ. يتم تقييم منطقة الدائرة مقابل بنية وحدة معالجة الرسومات الأصلية، ويتم إجراء حملة حقن الأعطال لتقييم الموثوقية. تُظهر النتائج أن هذا التمديد الشامل لمعايير المحاسبة الدولية يحسن الأداء وقدرات اكتشاف الأعطال للنهج القائمة على البرامج بتكاليف لا تذكر من حيث منطقة الدائرة. يمكن أن يساعد هذا العمل المهندسين في تصميم هياكل وحدات معالجة الرسومات أكثر كفاءة ومرونة.

Translated Description (French)

Ce travail propose une extension ISA complète pour améliorer la fiabilité du GPU aux effets transitoires. Trois instructions supplémentaires sont proposées, mises en œuvre et combinées à une duplication logicielle du chemin de données. Les codes de programme modifiés sont comparés aux techniques logicielles de pointe de tolérance aux pannes en termes de temps d'exécution. La zone du circuit est évaluée par rapport à l'architecture GPU d'origine, et une campagne d'injection de défauts est effectuée pour évaluer la fiabilité. Les résultats montrent que cette extension ISA complète améliore les performances et les capacités de détection des pannes des approches logicielles à des coûts négligeables en termes de surface de circuit. Ce travail peut aider les ingénieurs à concevoir des architectures de GPU plus efficaces et résilientes.

Translated Description (Spanish)

Este trabajo propone una extensión integral de ISA para mejorar la confiabilidad de la GPU a los efectos transitorios. Se proponen, implementan y combinan tres instrucciones adicionales con la duplicación de rutas de datos basada en software. Los códigos de programa modificados se comparan con las técnicas de tolerancia a fallos basadas en software de última generación en términos de tiempo de ejecución. El área del circuito se evalúa con respecto a la arquitectura original de la GPU y se realiza una campaña de inyección de fallos para evaluar la fiabilidad. Los resultados muestran que esta extensión integral de ISA mejora el rendimiento y las capacidades de detección de fallas de los enfoques basados en software a costos insignificantes en términos de área de circuito. Este trabajo puede ayudar a los ingenieros a diseñar arquitecturas de GPU más eficientes y resistentes.

Files

ESREF_2020_v0.pdf.pdf

Files (357.7 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:f4409b1e0ab5b639f52dde27cd3ef73a
357.7 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحسين موثوقية ملف سجل وحدة معالجة الرسومات من خلال ملحق تقييم المعايير المؤسسية الشامل
Translated title (French)
Amélioration de la fiabilité des fichiers de registre GPU avec une extension ISA complète
Translated title (Spanish)
Mejora de la fiabilidad de los archivos de registro de la GPU con una extensión ISA completa

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3094697731
DOI
10.1016/j.microrel.2020.113768

Is supplement to
https://openalex.org/W3013048777 (Other)
https://openalex.org/W2228485673 (Other)
https://openalex.org/W2185915791 (Other)
https://openalex.org/W2144463068 (Other)
https://openalex.org/W2129565950 (Other)
https://openalex.org/W2120705320 (Other)
https://openalex.org/W2115178757 (Other)
https://openalex.org/W2094874787 (Other)
https://openalex.org/W2024145214 (Other)
https://openalex.org/W1580556151 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1975194220
  • https://openalex.org/W1986905947
  • https://openalex.org/W2085510679
  • https://openalex.org/W2155712274
  • https://openalex.org/W2183619717
  • https://openalex.org/W2312658635
  • https://openalex.org/W2342840547
  • https://openalex.org/W2735211100
  • https://openalex.org/W2920548702
  • https://openalex.org/W3023609977
  • https://openalex.org/W4240045990