コンピュータデザイン研究室の研究概要

本研究室の研究概要を紹介します.

1. ディペンダブル dependable(頼りになる)とは ?

「提供されるサービスが正確で信頼できる」というコンピュータ システムの性質

  • サービス:ユーザが認識するシステムの振る舞い
  • ユーザ:システムと相互作用する他のシステムや人

ディペンダブル・コンピュータシステムの必要性

  • どんなものでも「完璧 (絶対大丈夫)」はあり得ない
  • 高い信頼性が要求される場面
    • 金融機関,医療機関,ロケットや人工衛星,交通機関制御
  •  私たちの生活に密着するようになり,ますます重要に
    • CPS(Cyber Physical System),IoT(Internet of Things)

安心安全なCPS/IoT社会を支える3つの要素技術

  • フォールトトレランス
  • フォールトアボイダンス(テスト)
  • エラートレランス

2. フォールトトレランス fault tolerance

  • 誤りを検出して,障害となってユーザに見える前に対応するしくみ や方法のこと(tolerance:我慢,耐久力,寛容)

フォールトトレランスのポイント

  • できるだけ小さいコストで高信頼を得たい
    • 既存の技術やデバイスで低コスト化
    • 耐故障化が必要なところだけ「強く」(以下の 4. にも関連)
  • できるだけ性能を落とさずに高信頼を得たい
    • 再構成可能性技術を使って適切な高信頼設計
    • 高い回路合成技術
    • サイバーフィジカルシステムに適したフォールトトレランス

3. テスト testing(フォールトアボイダンス)

  • システム/モジュールが正しく動作するかどうかを確かめること
  • システム/モジュールにテストパターンを入力し,出力応答を期待値と 比較することによって,正常に動作するかを判定

テストのポイント

  • 低コスト/高品質テスト
    • 設計工程の早い段階(高位)からテストの容易性を考慮した設計
    • 適切な(過不足なくちょうどよい)テストの実施
    • テストデータの圧縮/伸張
    • 設計から製造までを意識したテスト設計
  • テスト装置が壊れることの心配
  • ハードウェアの力で高速なテスト生成

4. エラートレランス error tolerance

  • 誤り(エラー)が現れてもユーザが気づかない場合があることを 積極的に利用すること
  • わずかな障害も許されないシステムがある一方で,多少の誤りでは 障害にならない(「大きな問題にならない」)システムも存在
  • システムの低面積化,低消費電力化,テストコスト削減化等,利点多数

ストカスティックコンピューティング

  • エラートレランスを実現する1つの手段
  • 確率的な演算を行うことで低消費電力,低面積,高エラー耐性を実現

5. コンピュータデザイン研究室のディペンダブルコンピューティングへのアプローチ

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