Processador usa software para contornar circuitos defeituosos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/03/2011

Um gerenciador de recursos em tempo de execução determina dinamicamente qual núcleo deve fazer o quê.
[Imagem: CRISP Project]

Um consórcio de pesquisadores holandeses demonstrou o protótipo de um chip capaz de testar a si mesmo e se autoconsertar na eventualidade de algum problema interno em seu hardware.

Inconvenientes da miniaturização

O avanço da miniaturização se fundamenta na construção de componentes eletrônicos cada vez menores, o que aumenta a chance de defeitos no processo industrial.

Por menor que seja o defeito, a única alternativa hoje é descartar o chip defeituoso.

"Por causa do rápido aumento na densidade de transistores nos chips, está se tornando um desafio real garantir um alto nível de interdependência," afirma Hans Kerkhoff.

Kerkhoff é membro do consórcio CRISP (Cutting edge Reconfigurable ICs for Stream Processing), que reúne pesquisadores de quatro empresas e duas universidades da Holanda.

Gerenciamentos dos núcleos

Os processadores e outros chips estão sendo fabricados com vários núcleos, onde cada um desempenha subtarefas de uma aplicação mais complexa. Isto é válido mesmo em chips dedicados, como o processamento da navegação por satélite, que exige várias tarefas simultâneas de processamento de sinais digitais (DSP: digital signal processing).

Um gerenciador de recursos em tempo de execução determina dinamicamente qual núcleo deve fazer o quê.

Tarefas não escolhem núcleos e núcleos não escolhem tarefas, o que significa que uma tarefa pode ser redirecionada para outro núcleo se isto for necessário.

Isto permite que as tarefas atribuídas a núcleos que apresentam defeito podem ser repassadas para outros núcleos.

Os cientistas holandeses desenvolveram um novo conceito de gerenciamento dos recursos do chip em tempo de execução - enquanto está em operação, o chip testa seus núcleos e suas conexões, e um gerenciador de recursos atribui dinamicamente para outras áreas as tarefas que estariam a cargo das partes que apresentaram defeito.

Os testes indicaram que processadores de múltiplos núcleos, descartados na linha de produção por defeito, passam nos testes quando dotados do novo sistema de gerenciamento.

Degradação elegante

Mas como é possível que um processador possa funcionar 100% mesmo tendo componentes defeituosos?

"A solução é não tentar construir chips não-degradáveis, é fazer arquiteturas que possam se degradar e, ainda assim, se manter funcionando, o que nós poderíamos chamar de 'degradação elegante'," diz Kerkhoff.

Segundo os pesquisadores, não se trata de afrouxar o nível de confiabilidade - os chips passam exatamente nos mesmos testes, uma vez que o sistema de autorreparo permite que eles funcionem com 100% da sua capacidade, exatamente como um processador que saiu da linha de produção sem nenhum defeito interno.

Autoconserto

Mais do que evitar o descarte de processadores na linha de produção, a técnica pode retardar os defeitos que apareceriam nos chips ao longo de sua vida útil.

O sistema permite que um processador, que deixaria de funcionar ao longo do tempo por defeito em um de seus núcleos, continuará funcionando porque as tarefas deixarão de ser atribuídas àquela parte defeituosa - é isso o que os pesquisadores chamam de autorreparo, ou autoconserto.

"Combinando o teste de componentes defeituosos com um gerenciador de recursos em tempo de execução criamos um chip flexível e totalmente reconfigurável, que pode lidar com alterações nas tarefas e com componentes que apresentem defeito durante toda a sua vida útil," diz Bart Vermeulen, outro membro da equipe.

A solução apresentada pelo projeto CRISP é baseada inteiramente em software. A IBM tem um projeto com objetivos similares, que combina abordagens de software e hardware:

• IBM lança o "morphing chip", um processador capaz de se reconfigurar

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