Designing single event upset mitigation techniques for large SRAM-Based FPGA components

This thesis presents the study and development of fault-tolerant techniques for programmable architectures, the well-known Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), customizable by SRAM. FPGAs are becoming more valuable for space applications because of the high density, high performance, reduced development cost and re-programmability. In particular, SRAM-based FPGAs are very valuable for remote missions because of the possibility of being reprogrammed by the user as many times as necessary in a very short period. SRAM-based FPGA and micro-controllers represent a wide range of components in space applications, and as a result will be the focus of this work, more specifically the Virtex® family from Xilinx and the architecture of the 8051 micro-controller from Intel. The Triple Modular Redundancy (TMR) with voters is a common high-level technique to protect ASICs against single event upset (SEU) and it can also be applied to FPGAs. The TMR technique was first tested in the Virtex® FPGA architecture by using a small design based on counters. Faults were injected in all sensitive parts of the FPGA and a detailed analysis of the effect of a fault in a TMR design synthesized in the Virtex® platform was performed. Results from fault injection and from a radiation ground test facility showed the efficiency of the TMR for the related case study circuit. Although TMR has showed a high reliability, this technique presents some limitations, such as area overhead, three times more input and output pins and, consequently, a significant increase in power dissipation. Aiming to reduce TMR costs and improve reliability, an innovative high-level technique for designing fault-tolerant systems in SRAM-based FPGAs was developed, without modification in the FPGA architecture. This technique combines time and hardware redundancy to reduce overhead and to ensure reliability. It is based on duplication with comparison and concurrent error detection. The new technique proposed in this work was specifically developed for FPGAs to cope with transient faults in the user combinational and sequential logic, while also reducing pin count, area and power dissipation. The methodology was validated by fault injection experiments in an emulation board. The thesis presents comparison results in fault coverage, area and performance between the discussed techniques.

Nhembo'e : enquanto o encanto permanece! : processos e práticas de escolarização nas aldeias Guarani

A escola nas aldeias Guarani do Rio Grande do Sul é um acontecimento recente. Algumas TEKOÁ decidiram não abrigá-la em seu meio, considerando que a educação tradicional, assentada na cosmologia Guarani, é suficiente para o seu viver e, portanto, prescindem dos saberes escolares. Outras, evidenciando a necessidade de saberes que se relacionam à escola – como a escrita, a leitura, a Língua Portuguesa e o sistema monetário, entre outros –, a solicitam e a acolhem, iniciando processos e práticas de escolarização que afirmam o desejo de se apropriar de instrumentos que permitam um diálogo mais eqüitativo com a sociedade não indígena. Num movimento de interlocução com os gestores das políticas públicas, tensionam a Secretaria de Estado da Educação para criar condições de implementar a Escola Específica e Diferenciada nas aldeias. No entanto, experimentam a ambigüidade de uma aproximação e de um afastamento, de um querer e um não querer a escola em suas aldeias, pois intuem as mudanças que poderá desencadear no modo de vida tradicional. Para compreender os processos de implementação da escola do povo Guarani, e os significados que atribuem à educação escolar, dirigi o olhar e aprofundei o estudo em três aldeias do Rio Grande do Sul: TEKOÁ JATAÍTY (Cantagalo, município de Viamão), TEKOÁ ANHETENGUÁ (Lomba do Pinheiro, Porto Alegre) e TEKOÁ IGUA´PORÃ (Pacheca, município de Camaquã). Os movimentos de aproximação com a cosmologia Guarani e com o universo das aldeias, constituído através de um estar-junto sensível, e o com-viver com a totalidade cosmológica de cada lugar pesquisado possibilitou a elaboração de um contorno antropológico etnográfico que busca dizer dos Guarani desde si. A perspectiva teórica, assentada principalmente na aproximação da Educação com uma Antropologia Filosófica latino-americana, possibilitou a compreensão do pensamento indígena e da ambigüidade do “ser” europeu e do “estar” americano, presente nas aldeias e fora delas também. A pesquisa mostra que há nos preceitos educacionais da cosmologia Guarani um admirável mundo a ser desvendado, em que os significados de cada gesto, de cada ação mostram a integridade de um povo que sobrevive e se recria e a escola na aldeia poderá se inserir nesse universo e dialogar com todos os princípios que compõem a educação tradicional e a cosmologia Guarani.