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.

Geologia e geoquimica do complexo cambaizinho, sao gabriel - RS

Mapeamentos geológicos feitos pelo autor na região do Arroio Cambaizinho - são Gabriel/RS, resultaram na definição do Complexo Cambaizinho, representado pelas seqüências meta-sedimentar e máfica-ultramáfica, intimamente associadas ao longo de toda a extensão da associação supracrustal. A seqüência meta-se dimentar é constitu1da por gnaisses quartzo-feldspáticos dominan tes, anfibolitos bandados e quartzitos subordinados, derivados de sedimentos areno-pelítico-carbonatados estruturados, de forma ritmica em ambiente subaquoso. Niveis composicionais de ocorrência restrita contendo estaurolita, definem o grau metamórfico (médio) para esta região. Intercalações de serpentinitos, xistos magnesianos variados e anfibolitos a granulação fina, na forma de camadas e/ou lentes interestratificadas nos meta-sedimentos indicam suas derivações a partir de derrames e/ou intrusões , ígneas de pequena profundidade de composição básica-ultrabásica. Este juntamente com níveis de sedimentos qu1micos intercalados e corpos de gabros, constituem a seqüência máfica-ultramáfica. O complexo, representa o segmento norte de um cintu rão supracrustal polideformado de forma geométrica aproximadamente linear, com orientação NNE, que se extende desde a localidade de Passo do Ivo, situado mais a sul, até a região objeto deste trabalho. Quatro fases de deformação dúcteis foram das para a área, estando as duas primeiras (Dl e D2) identifica associadas xx aos eventos metamórficos regionais Ml e M2. O metamorfismo mais antigo (Ml), assinalado por paragêneses diagnósticas em metapelitos alcançou o fácies anfibolito (zona da estaurolita), estando representado em outras litologias pela ocorrência de olivina metamórfica em paragênese com tremolita e/ou talco (meta-serpentinitos) e hornblenda mais oligoclásio/andesina em meta-básicas. O M2, mais jovem, atingiu o fácies xistos verdes, cujas assembléias mineralógicas se associam à foliação S2, de distribuição ir regular ao longo do cinturão. As condições fisicas de Ml foram de média P/T, similares às do metamorfismo Dalradiano. Intrusões graniticas na forma de lâminas (corpos ta bulares) durante a segunda fase de deformação D2, datados pelo mé todo Rb/Sr em 661 :: 29 Ma e agrupados sob a denominação de Granatóides Sanga do Jobim, fornecem idades mínimas para o complexo. Os vários grupos composiciconais da seqüência máfic~ -ultramáfica, individualizados com base em critérios petrográf~ cos e conteúdo de elementos maiores correspondem a: serpentinitos e olivina-talco ultramafitos (cumulados komatilticos); xis tos magnesianos à talco e clorita e anfibólio xistos (komatiitos); clorita-hornblenda xistos (basaltos komatiiticos), litos e metagabros (basaltos e gabros tolelticos). anfibo Estes vários tipos litológicos foram originados através de diferentes graus de fusão parcial do manto como indicado pelo hiato composicional de MgO (11 à 17%) e os diferentes padrões de ETR existentes entre os anfibolitos/metagabros (toleitos) e os serpentinitos/xistos magnesianos (komatiltos).As variações composicionais no interior de cada grupo, foram controladas pelo fracionamento (acumulação ou extração) de olivina e pouco ortopiroxênio (serpentinitos e olivina-talco ultramafitos)clinopiroxênios (clorita e anfibólios xistos, clorita hornblenda xistos), clinopiroxênio e plagioclásio (anfibolitos e metagabros). As abundâncias e os padrões de ERTL (elementos terras raras leves) enriquecidos, juntamente com os baixos valores das razões A1203/Ti02 e CaO/Ti02 das amostras de xistos magnesiinos das camadas A e B sugerem derivações deste material a partir de baixas percentagens de fusão de um manto enriquecido em mentos incompatíveis. As anomalias negativas de Ce e Eu na ele maio ria das rochas da seqüência máfica-ultramáfica indicam que protólitos ígneossofreram alterações em ambiente submarino.