Seminar: Systematic Fault Injection Strategies for Transient Hardware Faults (AKSI)

Betreuer: Oskar Pusz
Dozent: Daniel Lohmann
Termin: Montag 10:00 bis 11:30 Uhr (erster Termin am 19.10.)
Ort: SRA Seminarraum (Raum 135, Appelstr. 4, 1.OG)

Seminar im Master aus der Reihe Ausgewählte Kapitel der systemnahen Informatik (AKSI)

Inhalt

Das Seminar gibt Einblicke in die Abläufe der alltäglichen Forscherpraxis. Jeder Teilnehmer fertigt eine schriftliche Ausarbeitung und einen Vortrag über ein bestimmtes Themengebiet der systemnahen Informatik an. Semesterthema in diesem Jahr sind Systematic Fault Injection Strategies for Transient Hardware Faults.

Alle Teilnehmenden bearbeiten dazu ein Paper aus dem Bereich der simulations-basierten Fehlerinjektion zur Immitierung von Bitflips bzw. transienten Hardwarefehlern. Bitflips können durch Umwelteinflüsse wie Hitze, Feuchtigkeit, radioaktive oder sogar kosmische Strahlung entstehen und dies ist prinzipiell zu jedem Zeitpunkt an jedem einzelnen Bit möglich. Ein transienter Hardwarefehler steht am Anfang der Fehlerkette, die hier im Fokus steht. Ein Bitflip (Ursprung) kann zu einem fehlerhaften internen Zustand des Systems führen, der zu einem von außen beobachtbaren fehlerhaften Verhalten des Systems führt, aber nicht muss.

Die Gleichverteilung von Zeit und Ort eines möglichen Bitflipss spannt einen Fehlerraum auf, der bei sogenannten Fehlerinjektionskampagnen, vollständig abgedeckt sein muss um eine quanitative Aussage über die Funktionssicherheit der Hardware machen zu können. Brute-Force-Alike zu jedem Zeitpunkt jedes einzelne Bit zu injizieren ist nicht zielführend, da Fehlerinjektionskampagnen so untragbar lange Laufzeiten haben. Dies kommt daher, dass nach jeder Injektion das von außen beobachtbare Verhalten abgewartet werden muss, um zu bestimmen, welche Auswirkung diese Injektion hatte, unabhängig des internen Zustandes. Dies muss (Anzahl der Zeitschritte) multipliziert (Anzahl der Bits) mal passieren um den Fehlerraum auf naiver Weise abdecken zu können. Beispielsweise benötigt man so für einen Prozessor mit 1Ghz und 1 MiB Speicher, der ein Program mit 1 ms Laufzeit ausführt, fast 32 Jahre Kampagnenlaufzeit.

Es gibt bewährte Methoden wie auch aktuelle Forschung dazu diesen Injektionsaufwand drastisch zu reduzieren, die auf präziser oder approximativer Basis funktionieren. Hierzu stehen in diesem Seminar Themen in Bereichen wie z.B. die Fehlerinjektion selbst, deren Genauigkeit und der Reduktion des Injektionsaufwandes im Allgemeinen zur Wahl.

Vorkenntnisse

Modus

Der genaue Modus hängt von der Teilnehmeranzahl ab.

Die Prüfungsleistung besteht aus zwei Teilleistungen: einem etwa 20-minütigen Vortrag mit anschließender Diskussion und einer schriftlichen Ausarbeitung (etwa 3 Seiten).

Die Ausarbeitung ist im IEEE Paper-Template in deutscher oder englischer Sprache zu verfassen. Zusätzlich wird ein Reviewprozess der Paper simuliert, über dessen Ergebnisse nach dem jeweiligen Vortrag diskutiert wird. Die Termine der Vorträge werden noch bekanntgegeben.

Themen

Diese Papier dienen als Vorbereitung:

Folgende Themen stehen zur Auswahl (Präferenzen bis zum 26.10.2020 per Email an pusz@sra.uni-hannover.de):

Semesterplan

Wenn es Probleme oder Nachfragen zu den Papers bzw. zur Ausarbeitung gibt, steht der Betreuer auch außerhalb der Termine zur Verfügung.

KW Datum Thema
43 19.10.2020 Mo S1Einführung
44 26.10.2020 Mo Deadline: Paperwahl
45 02.11.2020 Mo S2Metavortrag "Wie funktioniert Wissenschaft?"
06.11.2020 Fr Deadline: Paper Submission
46 09.11.2020 Mo -
13.11.2020 Fr Deadline: Paper Bidding
47 16.11.2020 Mo -
48 23.11.2020 Mo -
49 30.11.2020 Mo -
50 07.12.2020 Mo -
51 14.12.2020 Mo S3Metavortrag "Botschaft angekommen"
52 21.12.2020 Mo (vorlesungsfreie Zeit)
53 28.12.2020 Mo (vorlesungsfreie Zeit)
01.01.2021 Mi Deadline: Abgabe Ausarbeitung und Ende Reviewphase
1 04.01.2021 Mo -
2 11.01.2021 Mo VVorträge
3 18.01.2021 Mo VVorträge
4 25.01.2021 Mo VVorträge

Evaluationen

Anmeldung und weitere Infos

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