Análise dos métodos PTM e SPR para a avaliação de confiabilidade de circuitos combinacionais

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Pontes, Matheus Ferreira
• Orientador(a): Franco, Denis Teixeira, Butzen, Paulo Francisco
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Engenharia de computação; Circuitos digitais; Matrizes de transferência probabilística (PTM); Confiabilidade pela probabilidade de sinais (SPR); Confiabilidade pela probabilidade de sinais - Multipass (SPR-MP); Computer engineerin; Digital circuits; Reliability; Probabilistic transfer matrix (PTM); Signal probability reliability (SPR); Signal probability reliability - Multi pass (SPR-MP)
• Link de acesso: http://repositorio.furg.br/handle/1/8107

A confiabilidade de um circuito é uma informação importante principalmente quando o mesmo é projetado em tecnologias nanométricas. Este trabalho traz implementações de três métodos que estimam a confiabilidade de circuitos digitais: Matrizes de Transferência Probabilística (PTM), Análise de Confiabilidade pela Probabilidade de Sinais (SPR) e uma variação do SPR denominada SPR-Multipass (SPR-MP). São exploradas as vantagens e desvantagens de cada um, visando a aplicabilidade no processo de projeto de circuitos. A PTM já foi amplamente discutida na literatura, sendo considerada uma metodologia exata para estimar a confiabilidade de um circuito, apresentando, entretanto, restrições de escalabilidade. No presente trabalho, foi desenvolvida uma implementação alternativa, que sequencializa os cálculos envolvendo matrizes. Outro método que será abordado é o SPR, o qual não possui problemas com escalabilidade, pois sua complexidade é linear em relação ao número de portas. Porém, por não tratar os fanouts reconvergentes, os valores de confiabilidade encontrados com o SPR não são precisos. O SPR-MP é uma variação do SPR focada em lidar com a reconvergência de sinais e estimar a confiabilidade de um circuito de forma exata. O tempo de processamento do SPR-MP está diretamente relacionado à quantidade de fanouts do circuito, o que também pode inviabilizar a utilização do método para circuitos maiores. Assim, neste trabalho foram realizadas comparações entre os métodos, a fim de verificar as vantagens e desvantagens de cada um. O método PTM se mostrou impraticável para estimar a confiabilidade de circuitos com mais de duas dezenas de portas. Tendo em vista que o SPR-MP também gera resultados exatos de confiabilidade, quando todos os fanouts são considerados, a amostragem de circuitos pôde ser ampliada em termos de tamanho de circuito. Realizando comparações entre os métodos SPR e SPR-MP foi possível identificar certas tendências nos resultados obtidos pelo método SPR. Em termos numéricos, a diferença entre os valores de confiabilidade gerados pelo SPR e o valor exato é na sua grande maioria menor que 10%. Além disso, a redução no tempo de processamento, quando usado o SPR, pode chegar até 10^8 vezes o tempo necessário para extrair um valor exato. Estas características fazem com que o SPR seja uma excelente alternativa para uma rápida estimativa da confiabilidade de um circuito