임베디드 프로세서의 L2 캐쉬를 위한 오류 정정 회로에 관한 연구 (A Study on an Error Correction Code Circuit for a Level-2 Cache of an Embedded Processor)

정확한 연산이 필요한 마이크로프로세서에서 소프트 에러에 대한 면밀한 연구들이 진행되었다. 마이크로프로세서 구성원 중에서도 메모리 셀은 소프트 에러에 가장 취약하고, 소프트 에러가 발생했을 때 중요한 정보들과 명령어들을 가지고 있기 때문에 전체 프로세스왿� 동작에 큰 영향을 미치게 된다. 아키텍처 레벨에서 이러한 소프트 에러를 발견하고 정정하기 위한 방법으로 오류 검출 및 정정 코드가 많이 사용되고 있으며, Itanium, IBM PowerPC G5등의 마이크로프로세서는 Hamming 코드왿� Hasio 코드를 L2 캐쉬에 사용하고 있다. 하지만 이러한 연구들은 대형 서버에 국한되었으며 전력 소모에 대한 고려는 되지 않았다. 고집적 저전력 임베디드 마이크로프로세서의 출현과 함께 동작과 문턱 전압이 낮아짐에 따라 임베디드 마이크로프로세서에서도 오류 검출 및 정정 회로의 필요하게 되었다. 본 논��에서는 SimpleScalar-ARM을 이용하여 L2캐쉬의 입출력 데이터를 분석하고, 임베디드 마이크로프로세서에 적합한 32 비트 오류 검출 및 정정 회로의 H-matrix를 제안한다. 그래서 H-spice를 사용하여 modified Hamming 코드왿� 비교한다. 본 실험을 위해 MiBench 벤치마크 프로그램과 TSMC 0.18um 공정이 사용되었다.

Microprocessors, which need correct arithmetic operations, have been the subject of in-depth research in relation to soft errors. Of the existing microprocessor devices, the memory cell is the most vulnerable to soft errors. Moreover, when soft errors emerge in a memory cell, the processes and operations are greatly affected because the memory cell contains important information and instructions about the entire process or operation. Users do not realize that if soft errors go undetected, arithmetic operations and processes will have unexpected outcomes. In the field of architectural design, the tool that is commonly used to detect and correct soft errors is the error check and correction code. The Itanium, IBM PowerPC G5 microprocessors contain Hamming and Hasio codes in their level-2 cache. This research, however, focuses on huge server devices and does not consider power consumption. As the operating and threshold voltage is currently shrinking with the emergence of high-density and low-power embedded microprocessors, there is an urgent need to develop ECC (error check correction) circuits. In this study, the in-output data of the level-2 cache were analyzed using SimpleScalar-ARM, and a 32-bit H-matrix for the level-2 cache of an embedded microprocessor is proposed. From the point of view of power consumption, the proposed H-matrix can be implemented using a schematic editor of Cadence. Therefore, it is comparable to the modified Hamming code, which uses H-spice. The MiBench program and TSMC 0.18 um were used in this study for verification purposes.