ВЛИЯНИЕ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА РАДИАЦИОННУЮ СТОЙКОСТЬ СЛОЖНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СБИС

Мария А. Роговая, Денис С. Костюченко, Илья О. Лоскутов, Анастасия В. Уланова

Аннотация


В статье проведен сравнительный анализ уровней радиационной стойкости сложно-функциональных СБИС при применении операционной системы (ОС) для разработки программного обеспечения по сравнению с традиционным подходом на основе суперцикла. Представлены применяемые ОС и объекты исследований. Описаны особенности программного кода для проведения тестов функционального контроля при использовании и отсутствии ОС. Представлены алгоритмы проведения экспериментов при исследованиях на дозовые эффекты и эффекты мощности дозы. Проведены сравнения уровней радиационной стойкости к воздействию ионизирующих излучений (ИИ) по дозовым эффектам и эффектам мощности дозы при наличии и отсутствии ОС. Полученные результаты исследований к воздействию ИИ по дозовым эффектам демонстрируют, что наличие ОС может изменять уровень радиационной стойкости до ~30% как в большую, так и в меньшую сторону по сравнению с традиционным случаем при отсутствии ОС. По результатам исследований по эффектам мощности дозы сделан вывод, что применение ОС может уменьшить уровень бессбойной работы (УБР) на 43% по сравнению с УБР при отсутствии ОС. Анализ полученных результатов показывает, что на УБР влияет и тип ОС. Предложены возможные объяснения имеющихся различий в уровнях радиационной стойкости. Определены направления дальнейших исследований.

Ключевые слова


операционная система, дозовые эффекты, эффекты мощности дозы, СБИС

Полный текст:

PDF

Литература


1. Некрасов, П.В. Методы и средства прогнозирования радиационной стойкости микропроцессорных СБИС: автореф. дисс. канд. техн. наук (05.13.05 - элементы и устройства вычислительной техники и систем управления). П.В. Некрасов ; рук. работы О.А. Калашников.
М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 127 c.

2. Brian Amos. Hands-On RTOS with Microcontrollers: Building real-time embedded systems using FreeRTOS, STM32 MCUs, and SEGGER debug tools. Packt Publishing, 2020. – 496 p.

3. Robert Oshana. DSP Software Development Techniques for Embedded and Real-Time Systems. Newnes, 2006. – 608 p.

4. Seçkin Canbaz, Gokhan Erdemir. Performance analysis of real-time and general-purpose operating systems for path planning of the multi-robot systems. International Journal of Electrical and Computer Engineering. 2022, no. 12, p. 285–292.
DOI: http://dx.doi.org/10.11591/ijece.v12i1.pp285-292.

5. Золотарев Сергей. Операционные системы реального времени для 32-разрядных микропроцессоров. Современная электроника. 2006, № 7, c. 52–59.
URL: https://303421.selcdn.ru/soel-upload/clouds/1/iblock/000/000c13856414888bb758bbc790cb9f8c/200607052.pdf (дата обращения: 10.01.2023).

6. Бурдонов И.Б., Косачев А.С., Пономаренко В.Н. Операционные системы реального времени.
М.: Препринт Института системного программирования РАН. 2006, № 14, c. 1–49.
URL: https://www.ispras.ru/preprints/docs/prep_14_2006.pdf (дата обращения: 10.01.2023).

7. Карчевский Е.М., Панкратова О.В. Лекции по операционным системам (общий курс). Казань: Казанский университет, 2011. – 255 с.

8. Таненбаум Э., Бос Х. Современные операционные системы. 4-е изд. СПб.: Питер, 2015. – 1120 с.

9. Чумаков А.И. и др. Радиационная стойкость изделий ЭКБ: Научное издание. Под ред. д-ра техн. наук, проф А.И. Чумакова. М.: НИЯУ МИФИ, 2015 – 512 с.

10. Чумаков А.И. Действие космической радиации на интегральные схемы. М.: Радио и связь, 2004. – 319 с.

11. Rodrigues G.S. and Kastensmidt F.L. Evaluating the behavior of successive approximation algorithms under soft errors. 18th IEEE Latin American Test Symposium (LATS), Bogota, Colombia.2017, p. 1–6.
DOI: http://dx.doi.org/10.1109/LATW.2017.7906764.

12. Santini T., Carro L., Wagner F. Rech, Rech P. Reliability Analysis of Operating Systems and Software Stack for Embedded Systems. IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 63, no. 4, p. 2225–2232, Aug. 2016.
DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TNS.2015.2513384.

13. Loskutov I.O. et al. Investigation of Operating System Influence on Single Event Functional Interrupts Using Fault Injection and Hardware Error Detection in ARM Microcontroller. International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON), Kazan, Russia, 2021, p. 1–4.
DOI: http://dx.doi.org/10.1109/SIBCON50419.2021.9438916.

14. Nekrasov P.V., Karakozov A.B., Bobrovskyi D.V. and Marfin V.A. Investigation of Single Event Functional Interrupts in Microcontoller with PIC17 Architecture. 15th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), Moscow, Russia. 2015, p. 1–4.
DOI: http://dx.doi.org/10.1109/RADECS.2015.7365625.

15. Калашников В.Д., Титовец Д.О., Костюченко Д.С. Методические особенности и основные результаты исследований КМОП СБИС микропроцессоров и микроконтроллеров на стойкость к воздействию импульсного ионизирующего излучения. Труды научно-исследовательского института системных исследований Российской академии наук. 2019, т. 9, № 4, с. 70–79.
DOI: http://dx.doi.org/10.25682/NIISI.2019.4.0010. – EDN KUNKKS.




DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2023.4.08

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.