بهبود قابليت اطمينان برد پردازشگر ماهواره هاي مكعبي با اصلاح ساختار حافظه

Improving Reliability of Processing Board of Cube Satellites by Modifying the Memory Structure

ماهواره هاي مكعبي، ماهواره هايي كم حجم و كم وزن هستند كه در هر پرتاب موشك، تعداد زيادي از اين ماهواره ها به فضا پرتاب مي شود و همين ويژگي باعث شده كه تعداد اين ماهواره ها در مدار زمين با سرعت زياد افزايش يابد. طي ساليان گذشته مراكز تحقيقاتي بسياري براي بهبود حافظه مدار برد پردازشگر راهكارهايي را ارايه دادهاند ولي تحقيقات صورت گرفته تاكنون بصورت جامع بر روي ماژول حافظه كه در ضبط و ذخيره سازي داده هاي بارگذاري شده ماهواره براي انتقال به ايستگاه زميني كاربرد دارد، متمركز نشده است. باتوجه به هزينه ساخت بالاي ماهواره، توجه ويژه به افزايش قابليت اطمينان مدار حافظه در برابر تشعشعات فضايي و تحمل پذيري خطاي اين مدارها ضروري است. حافظه هاي مغناطيسي STT-MRAM كه در اين مقاله معرفي مي شوند، امروزه به عنوان موفق ترين جايگزين براي حافظه ي دسترسي تصادفي ثابت، شناخته شده اند. در اين مقاله به كمك افزونگي نرم افزاري به افزايش تحمل پذيري خطا در اين نوع حافظه پرداخته و مدل خطا براساس مدل ماركوف و شبيه سازي مونت كارلو بدست آمده است. شبيه سازي ها با استفاده از نرم افزار شبيه ساز GEM5 انجام شده و نتايج شبيه سازي در حافظه بهينه، بيانگر افزايش تحمل پذيري آن در همه بنچ مارك ها برمبناي تست استاندارد SPEC CPU 2006 مي باشد.

Cube satellites are small and lightweight satellites a large number of which is launched by each rocket heading into the space and this has led to a rapid increase in the number of these satellites in the Earth orbit. Over the years, many research centers have come up with ways to improve the reliability of the OBC circuits, but so far, no research is entirely focused on the memory module used to record and store loaded satellite data for transmission to the earth station. Given the high cost of manufacturing a satellite, special attention should be paid to increase the reliability of the memory circuit against space radiation and the fault tolerance of these circuits. The STT-MRAM introduced in this paper is now recognized as the most successful alternative to the SRAM. Using software add-ons, the authors have increased the fault tolerance of this type of memory and obtained the fault model based on the Markov Model and the Monte Carlo simulation. The simulations were performed using GEM5 full-system simulator, and the results of the simulation in optimal memory indicate an increase in its fault tolerance in all benchmarks based on the SPEC CPU2006 test standard.