Herramienta gráfica para guiar a investigadores a realizar experimentos bajo radiación memorias

1 He amien a g á ica pa a guia a in es igado es a ealiza expe imen os bajo adiación memo ias Au o : Jesús Alguacil González Di ec o : Juan An onio Clemen e Ba ei a T abajo de Fin de G ado – G ado en Ingenie ía In o má ica Facul ad de in o má ica – Cu so 2020/2021 Uni e sidad Complu ense de Mad id 2 G aphic ool o guide esea che s o pe o m expe imen s wi h memo ies unde he e ec s o adia ion Au ho : Jesús Alguacil González Di ec o : Juan An onio Clemen e Ba ei a T abajo de Fin de G ado – G ado en Ingenie ía In o má ica Facul ad de in o má ica – Cu so 2020/2021 Uni e sidad Complu ense de Mad id 3 Ag adecimien os A mi amilia y a mis amigos que siemp e dan su apoyo pa a que dé lo mejo de mí mismo. 4 Índice RESUMEN ..................................................................................................................................... 5 PALABRAS CLAVE ......................................................................................................................... 5 SUMMARY .................................................................................................................................... 6 KEYWORDS ................................................................................................................................. 6 1. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 7 1.1 EFECTOS DE LA RADIACIÓN EN LOS DISPOSITIVOS .................................................................... 7 1.2 FUENTES DE RADIACIÓN ......................................................................................................... 8 1.3 MÉTODOS DE MITIGACIÓN FRENTE A LOS EFECTOS DE LA RADIACIÓN ........................................ 9 1.3.1 Mi igación po ecnología ............................................................................................. 9 1.3.2 Mi igación po diseño ................................................................................................. 11 1.3.3 Mi igación po edundancia ........................................................................................ 12 1.4 MOTIVACIÓN DE ESTE TRABAJO DE FIN DE GRADO ................................................................ 13 2. ESTIMACIÓN DEL NÚMERO DE FALSOS MCUS ............................................................... 14 2.1 LA “PARADOJA DEL CUMPLEAÑOS”......................................................................................... 14 2.2 ECUACIONES DE DETECCIÓN EN FUNCIÓN DE LA DISTANCIA ENTRE CELDAS ............................. 15 3. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN .................................................................................... 18 3.1 PLAN DE TRABAJO ................................................................................................................ 18 3.2 PLATAFORMA DE DESARROLLO ............................................................................................. 18 3.3 JAVAFX ............................................................................................................................... 18 3.4 CONFIGURACIÓN DEL PROYECTO .......................................................................................... 21 3.5 ESTRUCTURA DEL PROYECTO ............................................................................................... 23 3.6 CÓDIGO ............................................................................................................................... 24 3.6.1 Fo mula io .................................................................................................................. 24 3.6.2 Con ol de escenas .................................................................................................... 27 3.5.3 Cálculo de e o es ...................................................................................................... 28 3.7 PORTABILIDAD DE LA APLICACIÓN .......................................................................................... 31 4. RESULTADOS ........................................................................................................................ 32 4.1 ESTUDIO DE LAS ECUACIONES DE PROBABILIDAD ................................................................... 32 4.2 ESTUDIO DE EXPERIMENTOS PREVIOS CON MEMORIAS EN ACELERADORES DE PARTÍCULAS ...... 36 4.2.1 P ime expe imen o .................................................................................................... 36 4.2.2 Segundo expe imen o ................................................................................................ 38 4.2.3 Te ce expe imen o .................................................................................................... 40 5. CONCLUSIONES DE ESTE TRABAJO DE FIN DE GRADO ............................................... 42 5. CONCLUSIONS OF THIS BACHELOR’S THESIS................................................................ 43 BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................................... 44 5 Resumen Según a anza la ecnología de ab icación de memo ias, és as se uel en cada ez más sensibles a los e ec os de la adiación na u al del en o no que las odea. Di e sas uen es de adiación (p o ones, neu ones, pa ículas al a…) son capaces de induci cambios en la lógica combinacional de es os disposi i os o incluso a ec a al con enido de las celdas de memo ia, co ompiendo la in o mación que almacenan. Es o es debido a que las pa ículas inciden es, al impac a con las celdas de memo ia, deposi an la su icien e ene gía como pa a induci cambios en su con enido (de 0 a 1 o ice e sa). Aunque hay écnicas a la ho a de ab icación pa a educi la apa ición de es os e ec os, has a aho a no es posible e i a los po comple o. Po ello, los equipos de in es igación deben ealiza p uebas simulando es os e ec os, y una de las écnicas más popula es y ealis as de consegui lo es expone los disposi i os a la adiación en un acele ado de pa ículas. Cuando una pa ícula impac a con el disposi i o, és a puede causa un e en o simple, que consis e en el cambio de un único bi de in o mación; o un e en o múl iple que consis e en el cambio de a ios bi s de in o mación ísicamen e ce canos. Cuando se analizan los esul ados ob enidos as la exposición de un disposi i o a la adiación, una p oblemá ica que su ge es la p obabilidad de apa ición de “ alsos e en os múl iples”, que se mani ies an como e en os múl iples, pe o ealmen e se p oduje on po acumulación de e en os simples que casualmen e a ec a on a celdas ecinas o ce canas. La p obabilidad de apa ición de dichos alsos e en os múl iples es mayo cuan o mayo sea el iempo de exposición del disposi i o en e a la adiación y el lujo de pa ículas inciden e. De es e modo, el obje i o de es e abajo es c ea una he amien a que ayude a los in es igado es a isualiza el iempo óp imo de exposición donde se ob end án el máximo de esul ados minimizando, o al menos con olando, la p obabilidad de apa ición de alsos e en os múl iples en el expe imen o. Palab as cla e Radiación, Memo ias, In e az g á ica de usua io (GUI), In es igación, Op imización, Ha dwa e. 6 Summa y As memo y ab ica ion echnology scales down, memo ies ha e become mo e and mo e sensi i e o he e ec s o na u al adia ion o he su ounding en i onmen . Di e en sou ces o adia ion (p o ons, neu ons, alpha pa icles…) a e able o induce changes in he combina ional logic o hese de ices o e en capable o a ec ing he con en s o he memo y cells, co up ing he in o ma ion ha hey s o e. This phenomenon occu s when cha ged pa icles impac wi h memo y cells and hey deposi enough ene gy o lip hei con en s ( om 0 o 1 o ice e sa). E en hough he e exis echniques ha mi iga e he appea ance o hese e ec s, his is s ill a no ully esol ed p oblem ha needs o be add essed. Thus, esea ch eams mus simula e hese e ec s, and one o he mos popula and ealis ic echniques o a aining his objec i e is o expose de ices agains he adia ion by using a pa icle accele a o . When a pa icle hi s he de ice, i may cause a simple e en , which consis s in he al e a ion o one unique bi o in o ma ion, o a mul iple e en , which consis s in he al e a ion o se e al bi s o in o ma ion ha a e alloca ed physically close. When he esul s o exposing he de ice o he adia ion a e analyzed, an issue ha a ises is he appea ance o “ alse mul iple e en s” ha mani es as mul iple e en s bu we e, in ac , p oduced by accumula ion o a ious simple e en s ha , coinciden ally, a ec ed neighbo cells. The g ea e he ime o exposu e o he adia ion and o inciden al lux o pa icles, he g ea e is he p obabili y o he a o emen ioned e en s o appea . Thus, he goal o his p ojec is o c ea e a ool ha would help he esea che isualize he op imal ime in which he/she will ge he maximum numbe o esul s while minimizing, o a leas , con olling he p obabili y o appea ance o alse mul iple e en s in he expe imen . Keywo ds Radia ion, Memo ies, G aphical Use In e ace (GUI), Resea ch, Op imiza ion, Ha dwa e. 7 1. In oducción 1.1 E ec os de la adiación en los disposi i os Los disposi i os elec ónicos de nue a gene ación son cada ez más sensibles a los e ec os de la adiación ambien al que les odea. Según se expone en [1], es os e ec os a ían en unción de la uen e de la adiación. Se pueden dis ingui dos clases de allos dependiendo del enómeno que a ec e a la memo ia. El p ime o consis e en la c eación de de ec os F enkel en la es uc u a c is alina del silicio del que es án compues os es os chips. Es e enómeno ambién es conocido como daño po desplazamien o o “displacemen damage” [1]. En o o ipo de si uaciones, la adiación Gamma, los ayos X y o as uen es de adiación son capaces de gene a una ca ga eléc ica den o del ci cui o in eg ado de la memo ia, llegando a eces a a ec a a los ansis o es. Es a ca ga du a poco pe o su in ensidad puede p o oca cambios en el es ado eléc ico y al e a su con enido. En es e úl imo escena io, se p oducen los conocidos como Single E en E ec s (SEEs). Es os e en os se pueden clasi ica en di e en es ca ego ías (Figu a 1), pe o los p incipales que an a se es udiados a lo la go del abajo se án los Single E en Upse s (SEUs). Los SEUs consis en en la modi icación de la in o mación almacenada en una o a ias celdas de la memo ia, lo que ambién se conoce con el nomb e de bi lips. Los SEUs se clasi ican en unción de su mul iplicidad en e Single Bi Upse s (SBUs) y Mul iple Cell Upse s (MCUs). O os ipos de SEEs (Single E en T ansien s (SETs), Single E en Func ional In e up s (SEFIs) y e o es pe manen es) ambién es án incluidos en [1]. En la Figu a 1 se p opo ciona la clasi icación de es os e en os y se esal a cuáles son de in e és en es e abajo. Figu a 1. Clasi icación de los di e en es ipos de SEEs Los SBUs consis en en un e en o aislado que solo a ec a a un bi de la memo ia. Al e na i amen e, se encuen an los Mul iple Bi Upse s (MBUs) y los ya mencionados MCUs que, como sus nomb es indican, son e en os que a ec an a a ios bi s o a ias celdas de la memo ia. Al se p o ocados po la misma pa ícula, es os bi s o celdas se encuen an muy p óximas y, en el caso de los MBUs, a ec an a a ios bi s de una palab a, di icul ando de es a o ma la ecupe ación de su con enido o iginal [1]. La di e encia p incipal de los MBUs con los MCUs es que, en el p ime caso, los bi s 8 a ec ados po la adiación pe enecen a la misma palab a, mien as que en los MCUs son de palab as di e en es. Pa a e i a la apa ición de MBUs y que apa ezcan MCUs en su luga , los ab ican es implemen an la écnica de “bi in e lea ing” o “en elazado de memo ia” [2], [3] [4]. Es a écnica consis e en in e cala bi s pe enecien es a di e en es palab as consiguiendo que, cuando dos o más bi s ecinos se ean a ec ados po un e en o múl iple, és e no a ec e a a ios bi s de una palab a sino a un bi de a ias palab as, pe mi iendo que los “E o Co ec ing Codes (ECC)” es ánda puedan ecupe a los da os que han sido modi icados (Figu a 2) [4] [5]. Figu a 2. Funcionamien o del "bi in e lea ing". En un en o no donde exis e adiación na u al, y en pa icula , en un acele ado de pa ículas, donde es espe able obse a una g an can idad de e en os pa a ob ene esul ados es adís icamen e álidos, ocu en de o ma ecuen e los conocidos como alsos MCUs. Es e enómeno se mani ies a cuando apa en emen e se obse a un MCU, pe o que en ealidad ue on dos o más SBUs di e en es los que modi ica on celdas ecinas o muy p óximas, en ez de se sólo una pa ícula la que p o ocase el cambio múl iple. A la ho a de es udia los e en os múl iples, la apa ición de es os e en os alsos di icul a eno memen e el a ance de la in es igación ya que p o ocan que los esul ados ob enidos no sean absolu amen e iables. 1.2 Fuen es de adiación Exis en dos p incipales uen es de adiación que p o ocan la apa ición de los SEEs. Una uen e son las impu ezas adioac i as en los componen es de los disposi i os elec ónicos y la o a son los ayos cósmicos p o enien es del espacio ex e io [6]. El p ime ipo de adiación se gene a cuando los ma e iales que se usan pa a cons ui los componen es de la memo ia no son debidamen e pu i icados a la ho a de su ex acción. Elemen os como el es año y el plomo suelen con ene azas de ma e iales adioac i os como el u anio y el o io que, si no son pu i icados ap opiadamen e, pueden gene a la adiación necesa ia como pa a desencadena un SEE [7]. Po o o lado, es án los ayos cósmicos que p oceden del espacio ex e io y que in e ie en con los equipos elec ónicos que se usan en las na es espaciales [8] y en los sa éli es [9], y en algunas ocasiones en si uaciones co idianas [10]. En es e úl imo caso se han obse ado a ios casos en los que los ayos han p o ocado al e aciones en los chips de memo ia. A pesa de que muchas de las pa ículas de es os ayos, mayo i a iamen e p o ones, son epelidas po el campo magné ico e es e, algunos 9 llegan a a a esa lo y p o oca mul i ud de e en os. Po o o lado, los p o ones ambién in e ac úan con los á omos de la a mós e a, p o ocando “duchas” de pa ículas secunda ias (Figu a 3), en e ellas neu ones de a ias ene gías [11]. És os, a pesa de no posee ca ga eléc ica, son capaces de in e ac ua con elemen os como el bo o [6] el cual, desa o unadamen e, iene una g an p esencia en la elec ónica en componen es como la capa BPSG (“Bo ophosphosilica e Glass”). Figu a 3. Ex ensi e Ai Showe s. Imagen ex aída de 1 1.3 Mé odos de mi igación en e a los e ec os de la adiación Una ez conocidos qué son y cómo se pueden gene a los SEEs, en la li e a u a se han p opues o y desa ollado mé odos pa a la mi igación de sus e ec os. Ninguno de los mé odos que se an a expone a con inuación son in alibles ya que, dependiendo del ipo de elec ónica con la que se es é abajando, pueden ene una e icacia di e en e. Además, cabe menciona que ac o es como la uen e de alimen ación, la empe a u a o la ecuencia del eloj del disposi i o pueden a ec a a la sensibilidad de los disposi i os an e los SEEs [6]. 1.3.1 Mi igación po ecnología El p ime o de los mé odos es la mi igación usando la ecnología, cuyo obje i o es el de mejo a la ecnología de ab icación de chips pa a que aumen e su ole ancia a la apa ición de SEEs. Con es e p opósi o se han se han p oducido una se ie de a ances ecnológicos en e los que des acan los siguien es: 1 h ps://indico.ce n.ch/e en /763013/con ibu ions/3358878/a achmen s/1817838/2971899/G ou pD_CosmicRays.pd 16 Figu a 8. Celdas que se encuen an a una dis ancia D = 1, 2 o 3 con espec o a una celda cen al (colo eada en g is) en el mé odo MD (a) y en el mé odo IND (b) [27]. Es os mé odos, jun o con el pa áme o 𝐷, se u iliza án pa a de e mina si dos celdas a ec adas po bi lips es án a una dis ancia meno que esa dis ancia umb al. En el caso de usa el mé odo MD, y de que se puedan asocia las di ecciones lógicas a las ísicas, es as úl imas son colocadas en un plano XY [𝑎𝑖 → (𝑥𝑖 ,𝑦𝑖 ),𝑎𝑗→ (𝑥𝑗,𝑦𝑗 )] [26]. Si es e nue o pa se encuen a a una dis ancia meno que 𝐷, se conside a que ese pa o ma pa e de un MCU. De al o ma que: 𝑑𝑀𝐷(𝑎𝑖,𝑎𝑗)= |𝑥𝑖− 𝑥𝑗|+|𝑦𝑖− 𝑦𝑗| ≤𝐷 Ecuación 2. Manha an Dis ance (MD). Ex aída del a ículo [26]. Po o o lado, y de o ma simila , se encuen a el mé odo IND, cuya ecuación es exp esada de la siguien e mane a: 𝑑𝐼𝑁𝐷(𝑎𝑖,𝑎𝑗)= max(|𝑥𝑖− 𝑥𝑗|,|𝑦𝑖− 𝑦𝑗|) ≤𝐷 Ecuación 3. In ini e No m Dis ance (IND). Ex aída del a ículo [26]. Pa a pode u iliza es as ecuaciones, lo p ime o es calcula las posibles pa ejas de celdas de memo ia a ec adas po la adiación. Sabiendo que el núme o o al de bi lips obse ados en un expe imen o es 𝑁𝐵𝐹, se c ea un conjun o con las posibles celdas de memo ia que han sido a ec adas, ob eniendo 𝐴 = {𝑎1,𝑎2,...,𝑎 𝑁𝐵𝐹} [26]. A pa i de es e conjun o 𝐴, las pa ejas posibles de bi lips (𝑁𝑃) se calculan ob eniendo odas las combinaciones posibles del conjun o 𝐴: 𝑁𝑃= (𝑁𝐵𝐹 2)= 1 2 ∙ 𝑁𝐵𝐹 ∙ (𝑁𝐵𝐹−1) Ecuación 4. Combinaciones del conjun o A. Ecuación ex aída del a ículo [26]. El siguien e paso es de e mina cuáles de las pa ejas ob enidas se encuen an a una dis ancia meno que la dis ancia umb al, usando pa a ello las ecuacionesEcuación 2 y Ecuación 3. El uso de una u o a ecuación depende á del in es igado y del c i e io que desee usa pa a de e mina la dis ancia 𝐷. 17 Finalmen e, u ilizando la eo ía de combina o ia, y más en conc e o, ideas elacionadas con la esolución del p oblema de las u nas y las bolas 4 , se pueden u iliza los pa áme os 𝑁𝑃 y 𝐷, de inidos p e iamen e, jun o con el amaño de la memo ia (𝐿𝑁), pa a ob ene las ecuaciones inales que de ol e án un alo ap oximado del posible núme o de alsos MCUs de mul iplicidad 2 que se es ima se p oduci án pa a un de e minado núme o de bi lips obse ados en un expe imen o. Conociendo es e núme o de bi lips, se puede ob ene 𝑁𝑃, y con ello, se u ilizan el es o de los pa áme os pa a así ob ene las ecuaciones Ecuación 5 y Ecuación 6. 𝑁𝐹𝑀2 ≃ 𝐿𝑁−1⋅ 𝑁𝑃 ⋅2 ⋅ 𝐷 ⋅ (𝐷+1) Ecuación 5. Ecuación inal pa a es ima el núme o de alsos MCUs de mul iplicidad 2, u ilizando dis ancia MD. Ex aída del a ículo [26]. 𝑁𝐹𝑀2 ≃ 𝐿𝑁−1⋅ 𝑁𝑃 ⋅ 4 ⋅ 𝐷 ⋅ (𝐷+1) Ecuación 6. Ecuación inal pa a es ima el núme o de alsos MCUs de mul iplicidad 2, u ilizando dis ancia IND. Ex aída del a ículo [26]. Es as dos ecuaciones se án las que se usen en la aplicación, la cual end á como pa áme os el amaño de la memo ia, la dis ancia 𝐷 y el mé odo a emplea (MD o IND). Con es os da os, se mos a á una g á ica con la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs de mul iplicidad 2 (eje Y) pa a un de e minado núme o de bi lips obse ados en un expe imen o (eje X). De es a o ma, el in es igado pod á es ima de o ma más p ecisa cuán os bi lips son necesa ios obse a pa a ob ene una cie a p obabilidad de apa ición de alsos MCUs. Nó ese que es e abajo se ocaliza únicamen e en la apa ición de alsos e en os múl iples de mul iplicidad 2, que son los p ime os que ienen mayo p obabilidad de apa ece en expe imen os con un g an núme o de bi lips. A pesa de que puede es ima la p obabilidad de ocu encia de alsos MCUs de mul iplicidad 3 [26] o incluso supe io , su p obabilidad de apa ición es muy in e io , po lo que se han excluido del es udio de es e abajo. 4 h ps://www.s a is icshow o.com/u n-model/ 18 3. Desa ollo de la aplicación Una ez explicada la unción que cumpli á la aplicación, es ho a de habla de su desa ollo. A con inuación, se expond án los di e en es aspec os asociados al desa ollo como la pla a o ma, lenguaje de p og amación, con igu ación del p oyec o y de inición del código. 3.1 Plan de abajo El p ime paso a la ho a de ealiza una aplicación es euni los equisi os. Pa a es e caso son: • Elegi el lenguaje de p og amación que se a a usa . • Implemen a un o mula io pa a la in oducción de da os de en ada. • Recoge los da os de ese o mula io. • Dibuja un g á ico que, dados unos pa áme os de en ada, mues e los esul ados espe ados. Po p e e encia del au o , además de ene un g an núme o de lib e ías que son de ayuda pa a las in e aces g á icas, se usa á Ja a como lenguaje pa a el desa ollo de la aplicación. Teniendo es o en cuen a, el pun o de pa ida se á desa olla la uncionalidad básica del o mula io y la comunicación del o mula io con el g á ico. Una ez desa ollada es a uncionalidad, se debe án implemen a los cálculos necesa ios pa a que el g á ico mues e los da os ap opiados. Y, po úl imo, la in e az de usua io, in en ando ob ene una in e az que sea amable con el usua io y que sea consis en e a lo la go de las di e en es pan allas de la aplicación. 3.2 Pla a o ma de desa ollo El lenguaje de p og amación escogido pa a el desa ollo ha sido Ja a. Debido a su g an popula idad, el lenguaje es á do ado de una g an a iedad de lib e ías de código que agilizan el abajo del p og amado , así como una g an can idad de o os de ayuda donde busca in o mación e e en e al uncionamien o de és e. Ya que el lenguaje elegido es Ja a, se ha decidido usa Eclipse (h ps://www.eclipse.o g/) como pla a o ma de desa ollo. Es a pla a o ma apo a g an comodidad pa a el usua io au oma izando a eas básicas y, po lo an o, agiliza el desa ollo de la aplicación. O as opciones como Ne Beans o In elliJ ue on desca adas debido a que el au o posee más expe iencia con Eclipse que con las demás. Como complemen o a es a pla a o ma, se ha usado Gi Hub (h ps://gi hub.com/) como he amien a de almacenamien o en la nube. Bien es conocido que Gi Hub es una de las pla a o mas p edilec as pa a que los p og amado es gua den su código. Sus uncionalidades de ges ionado de e siones, así como su de ección au omá ica de los cambios hacen que se me ezca su popula idad. Además, o ece la posibilidad de c ea eposi o ios p i ados que pueden se publicados con un solo clic. 3.3 Ja aFX Pa a el diseño g á ico de la aplicación se han u ilizado las lib e ías ex e nas de Ja aFX (h ps://openj x.io/). Es as lib e ías apo an clases con un diseño 19 p ede e minado pa a de e minadas uncionalidades. En es e caso se ha u ilizado p incipalmen e pa a el g á ico esul an e as aplica los cálculos. Pa a el o mula io que ecopila los da os de en ada que se pedi án al usua io, se ha usado Ja aFX ambién pe o no se ha usado un diseño p ede e minado. En su luga se ha u ilizado un diseño p opio del au o c eado median e la he amien a SceneBuilde cuya in eg ación con Eclipse es acili ada po Ja aFX. Es a in eg ación pe mi e la c eación de a chi os FXML, que son a chi os de código HTML pe o adap ados pa a que puedan se leídos po las clases de Ja aFX. Los a chi os FXML son edi ados desde el p og ama SceneBuilde con una in e az g á ica. Cuando el diseñado gua da los cambios den o del p og ama SceneBuilde , se ac ualiza el iche o FXML con el código HTML asociado a los elemen os que es én ac ualmen e en la in e az g á ica. Figu a 9. Menú de con ex o de un iche o FXML. Haciendo clic de echo en un iche o FXML, el menú de opciones mues a la opción de ab i con SceneBuilde . Es o ab e la in e az g á ica de desa ollo del elemen o que hayamos escogido. En el caso de la Figu a 10, el o mula io que ecoge los da os de en ada. Figu a 10. In e az g á ica de SceneBuilde . 20 En el panel de la izquie da se puede obse a el panel de he amien as que u iliza SceneBuilde con odos los elemen os que se pueden añadi al iche o FXML (Figu a 11), así como los elemen os que se es án usando en el iche o ac ual (Figu a 12). Figu a 11. Menú de opciones de SceneBuilde . Figu a 12. Lis a de elemen os usados en SceneBuilde . 21 En la de echa se si úa el panel de opciones pa a un elemen o. Al selecciona un elemen o (po ejemplo, una e ique a de ex o), se pod án ges iona desde es e panel opciones de es ilo, disposición, así como un iden i icado que pos e io men e se pod á usa en el código Ja aFX o un iden i icado de clase CSS. Figu a 13. Menú de opciones de un elemen o. 3.4 Con igu ación del p oyec o Al se Ja aFX un conjun o de lib e ías ex e nas es necesa io ealiza cie a con igu ación al p oyec o pa a pode ob ene su uncionalidad. Figu a 14. Ex ensión e( x)clipse. 22 Lo p ime o es ins ala una ex ensión desde el Ma ke place de Eclipse llamada e( x)clipse (Figu a 14). Es a ex ensión pe mi i á a Eclipse c ea p oyec os de Ja aFX y iche os de ipo FXML. Una ez c eado el p oyec o con la nue a opción que ha sido habili ada, es necesa io añadi las lib e ías co espondien es a Ja aFX al p opio p oyec o. En e siones an e io es del Ja a De elopmen Ki (JDK), es as lib e ías enían incluidas, pe o en e siones más ecien es hay que ins ala las apa e. Pa a ello, es necesa io desca ga se el iche o SDK desde la página web de Ja aFX y añadi lo como lib e ías de usua io al Build Pa h del p oyec o. Figu a 15. Lib e ía de usua io pa a Ja aFX. Una ez c eada la lib e ía, po úl imo, es necesa io añadi la al “Modulepa h” del p oyec o jun o con el p opio SDK, el cual se á añadido al Classpa h (Figu a 15 y Figu a 16). Figu a 16. Ja a Build Pa h del p oyec o. 23 3.5 Es uc u a del p oyec o La es uc u a del p oyec o se compone de es paque es di e en es. El p ime paque e, cuyo nomb e es “ o m”, es el que con iene la clase “Al e na i eMain.ja a” que ejecu a el p og ama y mues a el o mula io dado un iche o “Fo m. xml” y o o iche o “Fo m.css”, que apo an el es ilo de la in e az de usua io. Den o de es e paque e ambién se encuen a la clase “Fo mFX.ja a”, que con ola los da os in oducidos po el usua io en el o mula io con apoyo de los enume ados “Me hodSelec ion.ja a” y “SizeSelec ion.ja a”. El segundo paque e, que iene como nomb e “linecha ”, usa la clase Memo y.ja a pa a ealiza los cálculos y mos a el g á ico. Y, po úl imo, el paque e “ esou ces” que con iene los iche os FXML y CSS, además de las clases con olado as de escenas. Es as clases con olado as se enca gan de ecoge los da os necesa ios de una escena y en ia los a la nue a escena que se a a mos a al usua io. Es as clases, jun o con los iche os FXML y CSS, los cuales se enca gan de apo a es ilo a la in e az, con las enca gadas de c ea es as escenas y mos a las al usua io po pan alla. Figu a 17. Es uc u a del p oyec o en Eclipse. Adicionalmen e a es os paque es, los p oyec os de Ja aFX equie en de un a chi o module-in o.ja a. Es e iche o con iene eque imien os, así como pe misos del módulo de Ja aFX pa a que uncione co ec amen e. En es e caso: 24 Figu a 18. Clase module-in o.ja a. El módulo HelloFX con iene los eque imien os de lib e ías de Ja aFX que usa la aplicación: ja a x.con ols, ja a x.g aphics, ja a x. xml y ja a x.base. Es as son las lib e ías que se usan en oda la aplicación y g acias a la ins ucción “opens” (Figu a 18), se pe mi e el acceso de los paque es de la aplicación a las lib e ías de Ja aFX co espondien es. Adicionalmen e, la ins ucción “expo s” si e pa a que a la ho a de expo a el p oyec o a un o ma o JAR ejecu able, es e ´sea expo ado jun o con las lib e ías necesa ias. 3.6 Código A con inuación, se explica á el código desa ollado pa a el uncionamien o de la aplicación. En es a explicación se segui á el lujo de ejecución no mal del p og ama explicando la uncionalidad de cada clase y cuándo se ejecu a cada pa e del código. 3.6.1 Fo mula io Lo p ime o que el usua io puede obse a al ejecu a la aplicación es el o mula io de in oducción de pa áme os. Como ya se ha expues o en apa ados an e io es, es os pa áme os son el amaño de la memo ia en Mbi s, la dis ancia 𝐷, y el mé odo de ag upación de bi lips. Además, ambién se da la opción de ealiza los cálculos has a que se llegue a una p obabilidad del 99% de apa ición de alsos MCUs. Figu a 19. Fo mula io de pa áme os. 25 Como se ha explicado en el apa ado “3.3 Ja aFX”, se ha usado la he amien a SceneBuilde pa a c ea la in e az de usua io de la Figu a 19, esul ando en el iche o FXML “Fo m. xml”. En la Figu a 20 se mues a pa e de es e iche o, en conc e o, el código asociado al campo de la dis ancia 𝐷. Es e ex ac o mues a el código asociado al ex o “Dis ance” (líneas 77 a 84), así como el del campo de in oducción de da os (líneas 85 a 92) y el de la e ique a de e o que apa ece cuando los da os in oducidos no son álidos (líneas 93 a 100). También se puede obse a que dos de es os elemen os ienen la p opiedad “ x:id” ("dis anceTex Field" y "dis anceE o "). Es os iden i icado es se i án pa a pode conec a el código Ja a con el código FXML y pe mi i el aspaso de da os en e escenas. Figu a 20. F agmen o de código ex aído del iche o Fo m. xml Complemen ando al iche o FXML, es posible añadi un iche o CSS pa a de ini el es ilo g á ico de la en ana. Aunque SceneBuilde es capaz de con igu a g an can idad de pa áme os de es ilo, hay algunos como el colo del ondo o los bo des que se han de añadi desde un iche o ex e no (Figu a 21). Figu a 21. Fiche o CSS asociado al o mula io p incipal. 32 4. Resul ados Una ez desa ollada la aplicación, se ha p ocedido al análisis de los esul ados apo ados po la misma dando di e en es alo es a los da os de en ada que se le solici an al usua io. El obje i o es compa a los con di e sos expe imen os ealizados con an e io idad en campañas de i adiación ealizadas po el g upo de in es igación GHADIR de la Uni e sidad Complu ense de Mad id y analiza si, en aquellos casos, el uso de la he amien a hubiese conlle ado una mayo e iciencia y un mayo aho o de iempo y ecu sos. 4.1 Es udio de las ecuaciones de p obabilidad Las igu as Figu a 33 - Figu a 38 mues an los esul ados ob enidos po la aplicación pa a memo ias de amaños 1Mx8 bi s y 2Mx8 bi s que ya han sido es udiadas y cuyos esul ados son conocidos. Es as memo ias es án ab icadas po In ineon Technologies y ue on es udiadas bajo adiación en las publicaciones [28] - [30] . Figu a 33. Análisis de la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs, pa a una memo ia de amaño = 1MX8 bi s y D = 1. Mé odo MD. Como se puede obse a , al usa el mé odo MD (Figu a 33), que conside a un meno ango de celdas como celdas ecinas, la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs aumen a más len amen e que en el caso de la Figu a 34, llegando a un 99% de p obabilidad de apa ición de alsos MCUs con 4396 bi lips, en compa ación con los 3109 que equie e una memo ia de idén ico amaño, pe o u ilizando el mé odo IND. 33 Figu a 34. Análisis de la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs, pa a una memo ia de amaño = 1MX8 bi s y D = 1. Mé odo IND. Figu a 35. Análisis de la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs, pa a una memo ia de amaño = 1MX8 bi s y D = 5. Mé odo MD. 34 Figu a 36. Análisis de la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs, pa a una memo ia de amaño = 1MX8 bi s y D = 5. Mé odo IND. A con inuación, en las Figu a 35 y Figu a 36, se obse a que, al aumen a la dis ancia D de 1 a 5, se inc emen a de o ma d ás ica la p obabilidad de apa ición de alsos e en os múl iples pa a una memo ia del mismo amaño, ya que el núme o de celdas ecinas que se ag upa án bajo el mismo e en o múl iple aumen a con el pa áme o D. Es o iene un cla o impac o en las Figu a 33 y Figu a 34. En lo que an es se necesi aban 4396 y 3109 bi lips espec i amen e, en es os casos se necesi an 1136 y 803 espec i amen e. Figu a 37. Análisis de la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs, pa a una memo ia de amaño = 2MX8 bi s y D = 1. Mé odo MD. 35 Figu a 38. Análisis de la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs, pa a una memo ia de amaño = 4MX8 bi s y D = 1. Mé odo MD. Finalmen e, en las Figu a 37 yFigu a 38, se compa a lo ob enido pa a una memo ia de amaño 2Mx8 bi s y o a cuyo amaño es el doble (4Mx8 bi s). Al aumen a el amaño de la memo ia, se aumen a el núme o de di ecciones que se pueden e a ec adas po los SEEs. Po an o, pa a un mismo núme o de bi lips epa idos en e oda la memo ia, es menos p obable que se ean a ec adas dos celdas ecinas y, po lo an o, aumen a el núme o de bi lips necesa ios pa a llega a la misma p obabilidad de apa ición de alsos MCUs. En odos es os casos se puede obse a que la cu a de p obabilidad iene una o ma simila , ya que la pan alla en la que se mues a se adap a de o ma p opo cional a la can idad de esul ados que ha de mos a . Es o ayuda eno memen e a e la dependencia que iene la apa ición de los alsos MCUs con el amaño de la memo ia, el c i e io de ag upación elegido y dis ancia que el in es igado elija pa a ag upa bi lips en MCUs. Figu a 39. Ob ención del núme o máximo de bi lips que se deben obse a pa a que la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs sea meno o igual que p. 36 Adicionalmen e, se ha implemen ado en la aplicación una uncionalidad de apoyo que consis e en que, dada una p obabilidad p0 de apa ición de alsos MCUs, la aplicación de uel e el núme o de bi lips que se deben obse a a pa i de los cuales es a p obabilidad es mayo o igual que p0 (Figu a 39). Es o se i á de apoyo pa a encon a de o ma ápida exac amen e cuál es el núme o de bi lips que, como mucho se deben obse a un expe imen o, si se desea mode a la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs po debajo de un umb al deseado p0. 4.2 Es udio de expe imen os p e ios con memo ias en acele ado es de pa ículas Finalmen e, en es a sección se comen an esul ados expe imen ales ealizados en in es igaciones p e ias [28] – [30] y se compa a án con los da os ob enidos de la aplicación. Al compa a los el obje i o p incipal es alo a si es os expe imen os se ealiza on bajo condiciones de al a p obabilidad de alsos MCUs comp obando el núme o de bi lips obse ados en los mismos y compa ándolos con los da os ob enidos de la aplicación. En odos los casos se u iliza on memo ias de 16 Mbi s de amaño, una dis ancia 𝐷 = 3 y MD como mé odo de ag upación. Al in oduci es os da os en la aplicación se ob iene la cu a de p obabilidad ep esen ada en la Figu a 41. 4.2.1 P ime expe imen o El p ime o de los expe imen os analizados [28], ealizado en Mayo de 2015, se cen ó en el es udio de la sensibilidad a los SEEs de las memo ias de ipo SRAM que sean come ciales o COTS (“Comme cial-O -The-Shel ”), ya que cada ez son más popula es en los ámbi os ae onáu icos y espaciales en los que la adiación es á muy p esen e. El mo i o del uso de es e ipo de memo ias es su bajo cos e y su iabilidad an e es os e en os g acias a los códigos de co ección de e o es ya mencionados en la sección 1.3.3 Mi igación po edundancia. Muchos disposi i os ac uales pe mi en el uso de la écnica “Dynamic Vol age Scaling” (DVS) pa a un uso óp imo de la ene gía. El obje i o del DVS es consegui educi el consumo de ene gía de los componen es que más consuman cuando no necesi en an o ol aje y de es a o ma aho a esa ene gía. Como consecuencia, y como ya se ha obse ado en p e ios es udios [31] [32], al educi se el ol aje, se aumen a la p obabilidad de apa ición de SBUs/MCUs, po lo an o, an o en es e como en el es o de los expe imen os analizados, se ealiza on di e en es ondas de i adiación con di e en es ol ajes pa a es udia cómo a ec a es e ac o a la apa ición de SBUs y MCUs. Vol aje (V) SBU 2-bi 3-bi 4-bi 5-bi 6-bi 7-bi 8-bi 9-bi 10- bi 0.50 1645 96 12 8 2 0 0 0 0 1 0.60 1385 89 10 3 0 0 0 0 0 0 0.70 1215 96 13 3 1 1 0 0 0 0 0.80 1065 97 15 4 0 0 0 0 0 0 0.90 876 99 12 4 0 0 0 0 0 0 1.00 734 79 16 5 0 1 1 0 0 0 1.20 623 69 7 0 0 0 0 0 0 0 3.30 86 12 2 1 0 0 0 0 0 0 Tabla 1. Resul ados del expe imen o [28]. 37 Las p uebas de es e p ime expe imen o se ealiza on en a ias ondas de i adiación con neu ones a 14.2 MeV en el “GEne a o o NEu ons Pulsed and In ense” (GENEPI2) con una memo ia de 90-nm ab icada po In ineon Technologies (CY62167EV30LL-45ZXI). Los esul ados ob enidos se mues an en la Tabla 1. En es e caso, los da os apo ados no mues an di ec amen e el núme o de bi lips po cada onda, pe o sí el núme o o al de SBUs y MCUs con di e sas mul iplicidades (de 2 a 10). Po an o, pa a ob ene el núme o de bi lips de cada expe imen o solo hace al a suma odos los e en os mul iplicados po su mul iplicidad co espondien e ob eniendo así el esul ado de la Tabla 2. Vol aje (V) Núme o o al de bi lips 0.50 1925 0.60 1605 0.70 1469 0.80 1320 0.90 1126 1.00 973 1.20 782 3.30 120 Tabla 2. Núme o o al de bi lips obse ados en las ondas expe imen ales de [28]. Adicionalmen e, cabe menciona que la memo ia u ilizada es aba di idida en dos módulos iguales y que, debido a un e o , uno de ellos quedó inope a i o, po lo que los esul ados ob enidos se ían los co espondien es a los de una memo ia 1Mx8 bi s. Al in oduci es os pa áme os en la aplicación, se ob ienen los esul ados de la Figu a 40. Figu a 40. Análisis de la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs, pa a una memo ia de amaño = 1MX8 bi s y D = 3. Mé odo MD. 38 Como se puede obse a en la Figu a 40, la p obabilidad máxima de apa ición de alsos MCUs (99%) se p oduce a pa i de los 1795 bi lips, lo cual si úa la mayo ía de las ondas de i adiación po debajo de es e umb al. En es e caso se decidió ealiza ondas de i adiación de muy poco iempo pa a op imiza el escaso iempo disponible del que se disponía en el acele ado . La consecuencia de i “a ciegas” ue ob ene , en algunas de las ondas, muy pocos esul ados, lo cual limi ó la calidad de las conclusiones ob enidas en ese expe imen o al no se es adís icamen e muy ue es. Es o se obse a de o ma muy cla a en las p uebas co espondien es a 1.2V y a 3.3V, donde los e en os múl iples de más de 3 bi s son p ác icamen e inexis en es. Si la aplicación que se ha desa ollado en es e T abajo de Fin de G ado hubiese es ado disponible an es de la ealización del expe imen o, hab ía sido de g an ayuda pa a que los in es igado es pudie an ajus a la ex ensión del expe imen o pa a una u ilización óp ima del escaso iempo del que se disponía en el acele ado . 4.2.2 Segundo expe imen o La idea de ás de es e segundo expe imen o ue e o za los esul ados ob enidos del p ime o e i ando el e o que se p odujo en aquella ocasión. Es as p uebas [29] u ie on luga en Mayo del 2017 en el acele ado GENEPI2 exponiendo las memo ias a lujos de neu ones a con una ene gía media de 14.2 MeV en un ango de 2.00×107 a 2.41×107 𝑛/𝑐𝑚2/𝑠. En es e caso se usa on 3 memo ias de In ineon Technologies de 65-nm (CY 62167GE30-4 5ZXI), 90-nm (CY 62167EV 30LL 45ZXI) y 130-nm (CY 62167DV 30LL 55ZXI) espec i amen e. Du ación (mins.) Vol aje (V) Bi lips 3 0.72 4393 3 0.8 3876 3 0.9 3515 3 1 3163 3 1.1 2976 3 1.2 2878 3 1.3 2565 3 1.4 2342 3 1.5 2244 3 1.7 1670 3 2 1188 3 2.5 824 3 2.8 543 3 3.17 516 5 3.17 4160 3 3.17 475 5 3.17 3929 Tabla 3. Resul ados del expe imen o [29] pa a la memo ia de 130-nm. En la Tabla 3 se mues an los esul ados pa a la memo ia de 130-nm, los cuales ue on muy simila es a los de la memo ia de 90-nm [29]. A con inuación, en la Tabla 4 se mues an los esul ados de la memo ia de 65-nm, que e a ecnológicamen e muy di e en e a las o as 2 y que, además, implemen aba un código de co ección de e o es que hubo que desac i a pa a ealiza los expe imen os. 39 Du ación (mins.) Vol aje (V) Bi lips 2 0.8 1276 2 0.9 1109 2 1 876 2 1.1 885 5 1.3 1854 2 1.5 734 5 2 1756 5 2.5 1708 5 3.17 1850 Tabla 4. Resul ados del expe imen o [29] pa a la memo ia de 65-nm. Al compa a es os da os con los ob enidos de la aplicación en la Figu a 41, se puede obse a que a pa i de 2538 bi lips, la p obabilidad de encon a se con alsos MCUs es del 99% o supe io . Po lo an o, en el caso de la memo ia de 130-nm la si uación es la con a ia a la del p ime expe imen o, en la cual el esul ado de desconoce la p obabilidad de alsos MCUs conlle ó que el in es igado no pudiese ajus a la du ación del expe imen o a una donde hubiese una p obabilidad azonable de apa ición de alsos MCUs y que, en 9 ocasiones se supe ase ese umb al de 2538 bi lips, dándose ci as muy supe io es en algunas de ellas. Figu a 41. Análisis de la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs, pa a una memo ia de amaño = 2MX8 bi s y D = 3. Mé odo MD. Al e na i amen e, al con as a los da os de la memo ia de 65-nm, odos los esul ados quedan en la zona de la g á ica donde es a p obabilidad es más baja ya que el caso en el que más bi lips se obse an son 1854 (pa a un ol aje de 1.3V) la p obabilidad es de ocu encia de alsos MCUs en ese caso ue del 91,4%. 40 4.2.3 Te ce expe imen o Como se ha obse ado en los an e io es expe imen os, el ol aje de alimen ación es un ac o a ene en cuen a ya que a ec a a la sensibilidad de la memo ia en e a la adiación. Po ello, es e e ce expe imen o [30] se cen a en analiza el impac o que el DVS iene en la iabilidad de las SRAMs. Las p uebas [30] ue on ealizadas en Ma zo del 2021 en el Ins i u Laue- Lange in (ILL) usando el acele ado de neu ones é micos "The mal and Epi he mal Neu on I adia ion S a ion" (TENIS) usando las 3 mismas memo ias de In ineon Technologies que en el expe imen o 2. Pa a cada memo ia se ealiza on p uebas con angos de ol ajes en e 0.5 y 3.23 V exponiéndolas a un lujo de 2.86×109 𝑛/𝑐𝑚2/𝑠. Los esul ados se mues an en la Tabla 5 y la Tabla 6. Vol aje (V) Bi lips obse ados 65-nm 90-nm 130-nm 3.23 184 716 519 3 189 744 562 2.5 174 696 552 2 153 804 564 1.5 160 766 810 1 446 1044 1606 0.9 565 1392 2110 0.85 710 1498 2396 0.8 975 1756 2938 0.75 1148 1976 3474 0.7 - 2564 4230 0.65 - 3252 4862 0.6 - 3752 6098 0.55 - 4834 7800 0.5 - 6004 9296 Tabla 5. Resul ados del expe imen o [30] (1). Vol aje (V) Bi lips obse ados 65-nm 90-nm 130-nm 3.23 181 624 510 3 182 646 478 2.5 175 646 428 2 177 654 750 1.5 161 682 788 1 437 926 1620 0.9 645 1254 2042 0.85 760 1438 2376 0.8 935 1722 2852 0.75 1228 2056 3318 0.7 - 2610 3860 0.65 - 3090 4714 0.6 - 3848 5956 0.55 - 4972 7320 0.5 - 6066 9142 Tabla 6. Resul ados del expe imen o [30] (2). 41 En las es columnas de la de echa de la Tabla 5 y la Tabla 6 se ep esen an el núme o de bi lips obse ados en cada p ueba que se ealizó. Al igual que en los 2 expe imen os an e io es, si es a aplicación hubiese es ado disponible an es de la ealización de es e expe imen o, los in es igado es pod ían habe consul ado de o ma p e en i a cuál es el máximo núme o de bi lips que se debe ían obse a pa a mode a la p obabilidad de apa ición de alsos MCUs bajo un cie o umb al. Sin emba go, en aquella ocasión (y en las an e io es, que ya se han explicado), es as p uebas ue on ealizadas a ciegas. En es e expe imen o, la si uación es la misma a la de la memo ia de 130-nm del segundo expe imen o, donde un g an po cen aje de las p uebas ealizadas supe an la p obabilidad del 99% de alsos MCUs (que, igual que en el expe imen o 2, se consigue con 2538 bi lips). Po lo an o, el in es igado pod ía habe u ilizado, en ambas si uaciones, la in o mación de la aplicación pa a mode a el iempo de exposición en e a la adiación y así ob ene da os expe imen ales con menos e o es po onda de i adiación, pe o con una p obabilidad de apa ición de alsos e en os múl iples o almen e con olada. En aquel caso, es a si uación se co igió a pos e io i, u ilizando las ecuaciones (5) y (6) (explicadas en la sección 2.2) pa a es ima el núme o de alsos MCUs y es ándolo al núme o o al de MCUs obse ados. No obs an e, es a no esul a una me odología ideal pa a un análisis exhaus i o de los esul ados, ya que, si bien así se puede es ima con p ecisión el núme o de MCUs que e dade amen e ocu ie on en el expe imen o, la exis encia de alsos MCUs limi a la capacidad de un análisis más p o undo de los e en os que ocu ie on, como po ejemplo su “ o ma” (es deci , si a ec a on a celdas o ganizadas ho izon al o e icalmen e), u o os aspec os de in e és.