सॉफ्ट एरर: Difference between revisions

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[[ इलेक्ट्रानिक्स |इलेक्ट्रानिक्स]] और [[ कम्प्यूटिंग |कम्प्यूटिंग]] में, सॉफ्ट एरर एक प्रकार की एरर होती है, जहां सिग्नल या डेटम गलत होता है। एरर्सं विक्ट: दोष के कारण हो सकती हैं, सामान्यतः या तो रचना या निर्माण में [[गलती]], या टूटा हुआ घटक समझा जाता है। सॉफ्ट एरर भी एक संकेत या डेटा है जो गलत है, किन्तु ऐसी गलती या टूट-फूट का संकेत नहीं माना जाता है। सॉफ्ट एरर देखने के बाद, इसका कोई निहितार्थ नहीं है कि प्रणाली पहले की तुलना में कम विश्वसनीय है। सॉफ्ट एरर का एक कारण [[ब्रह्मांड किरण]] से परेशान एकल घटना है।

कंप्यूटर के मेमोरी प्रणाली में, एक सॉफ्ट एरर प्रोग्राम या डेटा वैल्यू में निर्देश को बदल देता है। सॉफ्ट एरर्स को सामान्यतः कंप्यूटर को [[कोल्ड बूटिंग|शीत बूटिंग]] करके ठीक किया जा सकता है। सॉफ्ट एरर प्रणाली के हार्डवेयर को हानि नहीं पहुंचाएगा; एकमात्र हानि उस डेटा को है जिसे संसाधित किया जा रहा है।

सॉफ्ट एरर दो प्रकार के होते हैं, ''चिप-लेवल सॉफ्ट एरर'' और ''प्रणाली-लेवल सॉफ्ट एरर होती है'' । चिप-स्तर की सॉफ्ट एरर्सं तब होती हैं जब कण चिप से टकराते हैं, उदाहरण के लिए, जब कॉस्मिक किरण से वायु बौछार (भौतिकी) डाई (एकीकृत परिपथ) पर उतरती है। यदि सॉफ्ट एरर क्रिटिकल चार्ज वाला कोई कण [[मेमोरी सेल (कंप्यूटिंग)]] से टकराता है, तो यह सेल को एक अलग मान में स्थिति बदलने का कारण बन सकता है। इस उदाहरण में परमाणु प्रतिक्रिया इतनी छोटी है कि यह चिप की भौतिक संरचना को हानि नहीं पहुंचाती है।प्रणाली-स्तरीय सॉफ्ट एरर्सं तब होती हैं जब संसाधित किया जा रहा डेटा ध्वनि घटना से प्रभावित होता है, सामान्यतः जब डेटा डेटा बस में होता है। कंप्यूटर ध्वनि को डेटा बिट के रूप में समझने की कोशिश करता है, जिससे प्रोग्राम कोड को संबोधित करने या संसाधित करने में एरर्सं हो सकती हैं। खराब डेटा बिट को मेमोरी में भी सहेजा जा सकता है और बाद में समस्याएं उत्पन्न कर सकता है।

यदि पता चला है, तो गलत डेटा के स्थान पर सही डेटा को फिर से लिखकर एक सॉफ्ट एरर को ठीक किया जा सकता है। अत्यधिक विश्वसनीय प्रणालियाँ चलते-फिरते सॉफ्ट एरर्स को ठीक करने के लिए [[त्रुटि सुधार|एरर सुधार]] का उपयोग करती हैं। चूंकि, कई प्रणालियों में, सही डेटा निर्धारित करना असंभव हो सकता है, या यहां तक ​​कि यह पता लगाना भी कि कोई एरर उपस्थित है। इसके अतिरिक्त, सुधार होने से पहले, प्रणाली [[क्रैश (कंप्यूटिंग)]] हो सकता है, जिस स्थिति में [[पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया]] में [[रिबूट (कंप्यूटर)]] सम्मिलित होना चाहिए। सॉफ्ट एरर में डेटा में बदलाव सम्मिलित हैं{{mdashb}} भंडारण परिपथ में [[इलेक्ट्रॉनों]], उदाहरण के लिए{{mdashb}}किन्तु स्वयं भौतिक परिपथ, [[परमाणुओं]] में परिवर्तन नहीं होता है। यदि डेटा को दोबारा लिखा जाता है, तो परिपथ फिर से पूरी तरह से काम करेगा। डिजिटल लॉजिक, एनालॉग परिपथ, मैग्नेटिक स्टोरेज और अन्य स्थानों पर सॉफ्ट एरर ट्रांसमिशन लाइनों पर हो सकते हैं, किन्तु सामान्यतः अर्धचालक स्टोरेज में जाने जाते हैं।

परिपथ सॉफ्ट एरर का अनुभव करता है या नहीं, आने वाले कण की ऊर्जा, प्रभाव की ज्यामिति, हड़ताल का स्थान और तर्क परिपथ के रचना पर निर्भर करता है। उच्च [[समाई]] और उच्च तर्क वोल्टेज वाले लॉजिक परिपथ में एरर होने की संभावना कम होती है। कैपेसिटेंस और वोल्टेज के इस संयोजन को क्रिटिकल [[ बिजली का आवेश |विद्दुतका आवेश]] पैरामीटर, Q_crit द्वारा वर्णित किया गया है Q_crit तर्क स्तर को बदलने के लिए आवश्यक न्यूनतम इलेक्ट्रॉन आवेश अस्तव्यस्तता। एक उच्च Q_crit कारण कम सॉफ्ट एरर। दुर्भाग्य से, एक उच्च Q_crit इसका कारण एक धीमा लॉजिक गेट और एक उच्च शक्ति अपव्यय भी है। चिप फीचर आकार और आपूर्ति वोल्टेज में कमी, कई कारणों से वांछनीय, Q_crit घट जाती है |. इस प्रकार, चिप प्रौद्योगिकी की प्रगति के रूप में सॉफ्ट एरर्स का महत्व बढ़ जाता है।

लॉजिक परिपथ में, Q_crit एक परिपथ नोड पर आवश्यक प्रेरित चार्ज की न्यूनतम मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिससे वोल्टेज पल्स उस नोड से आउटपुट तक फैलता है और पर्याप्त अवधि और परिमाण का विश्वसनीय रूप से लैच किया जा सकता है। चूँकि एक लॉजिक परिपथ में कई नोड होते हैं जो टकरा सकते हैं, और प्रत्येक नोड अद्वितीय समाई और आउटपुट से दूरी का हो सकता है, Q_crit सामान्यतः प्रति-नोड के आधार पर विशेषता होती है।

1970 के दशक में [[गतिशील रैम]] की प्रारंभिक के साथ सॉफ्ट एरर व्यापक रूप से ज्ञात हो गए थे । इन प्रारंभिक उपकरणों में, सिरेमिक चिप संकुलिंग सामग्री में थोड़ी मात्रा में [[रेडियोधर्मी]] संदूषक होते थे। अत्यधिक सॉफ्ट एरर्स से बचने के लिए बहुत कम क्षय दर की आवश्यकता होती है, और तब से चिप कंपनियों को कभी-कभी संदूषण की समस्या का सामना करना पड़ा है। आवश्यक भौतिक शुद्धता को बनाए रखना अत्यंत कठिन है। महत्वपूर्ण संकुलिंग सामग्री के लिए अल्फा कण उत्सर्जन दर को 0.001 गणना प्रति घंटे प्रति सेमी से कम के स्तर पर नियंत्रित करना² (सीपीएच/सेमी²) अधिकांश परिपथों के विश्वसनीय प्रदर्शन के लिए आवश्यक है। तुलना के लिए, सामान्य जूते के तलवे की गणना दर 0.1 और 10 सीपीएच/सेमी<sup>2 के Bच होती है |

संकुल रेडियोधर्मी क्षय सामान्यतः [[अल्फा कण]] उत्सर्जन द्वारा सॉफ्ट एरर का कारण बनता है। सकारात्मक आवेशित अल्फा कण अर्धचालक के माध्यम से यात्रा करता है और वहां इलेक्ट्रॉनों के वितरण को बाधित करता है। यदि अस्तव्यस्तता अधिक बड़ी है, तो डिजिटल डेटा सिग्नल (सूचना सिद्धांत) 0 से 1 या इसके विपरीत बदल सकता है। [[संयोजन तर्क]] में, यह प्रभाव क्षणिक होता है, शायद नैनोसेकंड के एक अंश तक रहता है, और इसके कारण संयोजन तर्क में सॉफ्ट एरर की चुनौती पर ध्यान नहीं दिया जाता है। [[ कुंडी (इलेक्ट्रॉनिक) |कुंडी (इलेक्ट्रॉनिक)]] और [[रैंडम एक्सेस मेमोरी]] जैसे अनुक्रमिक तर्क में, यह क्षणिक अस्तव्यस्तता भी अनिश्चित समय के लिए संग्रहीत हो सकती है, जिसे बाद में पढ़ा जा सकता है। इस प्रकार, रचनार सामान्यतः स्टोरेज परिपथ में समस्या के बारे में अधिक जागरूक होते हैं।

एक बार इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग ने यह निर्धारित कर लिया कि संकुल संदूषकों को कैसे नियंत्रित किया जाए, यह स्पष्ट हो गया कि अन्य कारण भी काम कर रहे थे। जेम्स एफ. ज़िगलर ने [[आईबीएम|आईBएम]] में काम के एक कार्यक्रम का नेतृत्व किया, जिसकी परिणति कई पत्रों (ज़ीग्लर और लैनफोर्ड, 1979) के प्रकाशन में हुई, जिसमें दिखाया गया कि ब्रह्मांडीय किरणें भी सॉफ्ट एरर्सं उत्पन्न कर सकती हैं। दरअसल, आधुनिक उपकरणों में कॉस्मिक किरणें प्रमुख कारण हो सकती हैं। यद्यपि ब्रह्मांडीय किरण का प्राथमिक कण सामान्यतः पृथ्वी की सतह तक नहीं पहुंचता है, यह ऊर्जावान माध्यमिक कणों की वायु बौछार (भौतिकी) बनाता है। पृथ्वी की सतह पर सॉफ्ट एरर्स को उत्पन्न करने में सक्षम कणों का लगभग 95% ऊर्जावान न्यूट्रॉन हैं, शेष प्रोटॉन और पियोन से बना है। <ref name="Ziegler1996">

आईBएम ने 1996 में अनुमान लगाया था कि डेस्कटॉप कंप्यूटर के लिए प्रति 256 एमआईB रैम प्रति माह एरर अपेक्षित थी। <ref name="cosmicRayAlert" /> ऊर्जावान न्यूट्रॉन के इस प्रवाह को सामान्यतः सॉफ्ट एरर साहित्य में ब्रह्मांडीय किरणों के रूप में जाना जाता है। न्यूट्रॉन अनावेशित होते हैं और अपने आप एक परिपथ को परेशान नहीं कर सकते हैं, किन्तु चिप में एक परमाणु के नाभिक द्वारा [[न्यूट्रॉन कैप्चर]] कब्जा कर लेते हैं। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप आवेशित सेकेंडरी का उत्पादन हो सकता है, जैसे कि अल्फा कण और ऑक्सीजन नाभिक, जो तब सॉफ्ट एरर्सँ उत्पन्न कर सकते हैं।

न्यूट्रॉन जो गतिज ऊर्जा खो चुके हैं जब तक वे अपने परिवेश के साथ थर्मल संतुलन में नहीं हैं, कुछ परिपथों के लिए सॉफ्ट एरर्स का एक महत्वपूर्ण कारण है। कम ऊर्जा पर कई न्यूट्रॉन कैप्चर प्रतिक्रियाएं अधिक संभावित हो जाती हैं और कुछ सामग्रियों के विखंडन के परिणामस्वरूप आवेशित सेकेंडरी विखंडन उपोत्पाद के रूप में बनते हैं। कुछ परिपथों के लिए के नाभिक द्वारा एक तापीय न्यूट्रॉन का कब्जा बोरॉन¹⁰ का B समस्थानिक विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। यह परमाणु प्रतिक्रिया अल्फा कण, लिथियम का एक कुशल उत्पादक है Li नाभिक और [[गामा किरण]]। आवेशित कणों में से कोई भी (अल्फा या Li⁷) एक महत्वपूर्ण परिपथ नोड के बहुत करीब, लगभग 5 माइक्रोमीटर में उत्पन्न होने पर एक सॉफ्ट एरर का कारण बन सकता है। कैप्चर क्रॉस सेक्शन के लिए B¹¹ परिमाण के 6 ऑर्डर छोटे हैं और सॉफ्ट एरर्स में योगदान नहीं करते हैं। <ref name="BaumannHossain1995">{{cite book |last1=Baumann |first1=R. |title=33rd IEEE International Reliability Physics Symposium |last2=Hossain |first2=T. |last3=Murata |first3=S. |last4=Kitagawa |first4=H. |chapter=Boron compounds as a dominant source of alpha particles in semiconductor devices |date=1995 |pages=297–302 |doi=10.1109/RELPHY.1995.513695 |isbn=978-0-7803-2031-4|s2cid=110078856 }}</ref>

बोरॉन का उपयोग [[बोरोफॉस्फोसिलिकेट ग्लास]] में किया गया है, जो एकीकृत परिपथों की अंतर्संबंध परतों विशेष रूप से सबसे कम में इन्सुलेटर है, । बोरॉन को सम्मिलित करने से कांच का पिघला हुआ तापमान कम हो जाता है जिससे उत्तम [[ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में एक लेप लगाकर टाँका लगाना |इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में एक लेप लगाकर टाँका लगाना]] और प्लानराइजेशन विशेषताएँ मिलती हैं। इस एप्लिकेशन में ग्लास को वजन के हिसाब से 4% से 5% की बोरॉन सामग्री के साथ तैयार किया जाता है। प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला बोरॉन 20% है B¹⁰ शेष के साथ B¹¹ आइसोटोप सॉफ्ट एरर के उच्च स्तर के कारण होते हैं B¹⁰ कुछ पुरानी एकीकृत परिपथ प्रक्रियाओं की इस महत्वपूर्ण निचLi परत में। पी-टाइप डोपेंट के रूप में कम सांद्रता में उपयोग किया जाने वाला बोरॉन -11, सॉफ्ट एरर में योगदान नहीं देता है। एकीकृत परिपथ निर्माताओं ने उस समय तक बोरेटेड डाइलेक्ट्रिक्स को समाप्त कर दिया जब तक कि व्यक्तिगत परिपथ घटकों का आकार 150 एनएम तक कम नहीं हो गया, मुख्य रूप से इस समस्या के कारण है।

महत्वपूर्ण रचनाों में, बोरॉन की कमी{{mdashb}}<nowiki>लगभग पूरी तरह से बोरॉन-11 से मिलकर बनता है{{एमडीएएसयचB}इस प्रभाव से बचने के लिए और इसलिए सॉफ्ट एरर रेट को कम करने के लिए } का उपयोग किया जाता है। बोरॉन-11 परमाणु ऊर्जा का उप-उत्पाद है।</nowiki>

चिकित्सा इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में अनुप्रयोगों के लिए यह सॉफ्ट एरर तंत्र अत्यंत महत्वपूर्ण हो सकता है। 10 एमईवी से ऊपर फोटॉन Bम ऊर्जा का उपयोग करके उच्च-ऊर्जा कैंसर विकिरण चिकित्सा के समय न्यूट्रॉन का उत्पादन किया जाता है। इन न्यूट्रॉनों को मॉडरेट किया जाता है क्योंकि वे उपचार कक्ष में उपकरण और दीवारों से बिखरे हुए होते हैं जिसके परिणामस्वरूप थर्मल न्यूट्रॉन प्रवाह होता है जो लगभग 40 × 10⁶ होता है सामान्य पर्यावरणीय न्यूट्रॉन प्रवाह से अधिक है। यह उच्च तापीय न्यूट्रॉन प्रवाह सामान्यतः सॉफ्ट एरर्स की बहुत ही उच्च दर और परिणामी परिपथ अस्तव्यस्तता का परिणाम होता है ।<ref name="WilkinsonBounds2005">{{cite journal |last1=Wilkinson |first1=J. D. |last2=Bounds |first2=C. |last3=Brown |first3=T. |last4=Gerbi |first4=B. J. |last5=Peltier |first5=J. |title=इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में नरम त्रुटियों के कारण कैंसर-रेडियोथेरेपी उपकरण|journal=IEEE Transactions on Device and Materials Reliability |volume=5 |issue=3 |date=2005 |pages=449–451 |issn=1530-4388 |doi=10.1109/TDMR.2005.858342|s2cid=20789261 }}</ref><ref name="Franco">Franco, L., Gómez, F., Iglesias, A., Pardo, J., Pazos, A., Pena, J., Zapata, M., SEUs on commercial SRAM induced by low energy neutrons produced at a clinical linac facility, RADECS Proceedings, September 2005</ref>

कुछ परीक्षण यह निष्कर्ष निकालते हैं कि [[DRAM|छोटा परिमाण]] मेमोरी सेल्स के अलगाव को विशेष रूप से तैयार किए गए साइड इफेक्ट्स से आसन्न कोशिकाओं तक पहुँचाया जा सकता है। इस प्रकार, छोटा परिमाण में संग्रहीत डेटा तक पहुँचने के कारण मेमोरी सेल अपने चार्ज को Liक कर देते हैं और आधुनिक मेमोरी में उच्च सेल घनत्व के परिणामस्वरूप, पास की मेमोरी पंक्तियों की सामग्री को बदल देते हैं, जो वास्तव में मूल मेमोरी एक्सेस में संबोधित नहीं किए गए थे। <ref name="kyungbae">{{cite book |author-first1=Kyungbae |author-last1=Park |author-first2=Sanghyeon |author-last2=Baeg |author-first3=ShiJie |author-last3=Wen |author-first4=Richard |author-last4=Wong |title=Active-Precharge Hammering on a Row Induced Failure in DDR3 SDRAMs under 3x&nbsp;nm Technology |pages=82–85 |publisher=[[IEEE]] |date=October 2014 |doi=10.1109/IIRW.2014.7049516 |chapter=Active-precharge hammering on a row induced failure in DDR3 SDRAMs under 3× nm technology |isbn=978-1-4799-7308-8|s2cid=14464953 }}</ref> इस प्रभाव को [[पंक्ति हथौड़ा]] के रूप में जाना जाता है, और इसका उपयोग कुछ [[विशेषाधिकार वृद्धि]] कंप्यूटर सुरक्षा [[शोषण (कंप्यूटर सुरक्षा)]] में भी किया गया है।<ref>{{cite web |url=http://users.ece.cmu.edu/~yoonguk/papers/kim-isca14.pdf |title=Flipping Bits in Memory Without Accessing Them: An Experimental Study of DRAM Disturbance Errors |date=2014-06-24 |access-date=2015-03-10 |author-first1=Yoongu |author-last1=Kim |author-first2=Ross |author-last2=Daly |author-first3=Jeremie |author-last3=Kim |author-first4=Chris |author-last4=Fallin |author-first5=Ji Hye |author-last5=Lee |author-first6=Donghyuk |author-last6=Lee |author-first7=Chris |author-last7=Wilkerson |author-first8=Konrad |author-last8=Lai |author-first9=Onur |author-last9=Mutlu |publisher=[[IEEE]] |website=ece.cmu.edu}}</ref><ref>{{cite web |url=https://arstechnica.com/security/2015/03/cutting-edge-hack-gives-super-user-status-by-exploiting-dram-weakness/ |title=अत्याधुनिक हैक DRAM की कमजोरी का फायदा उठाकर सुपर यूजर का दर्जा देता है|date=2015-03-10 |access-date=2015-03-10 |author-first=Dan |author-last=Goodin |publisher=[[Ars Technica]]}}</ref>

एक रचना सही अर्धचालक, संकुल और सब्सट्रेट सामग्री, और सही डिवाइस ज्यामिति का चयन करके विवेकपूर्ण डिवाइस रचना द्वारा सॉफ्ट एरर्स की दर को कम करने का प्रयास कर सकता है। अधिकांशतः, चूंकि, यह डिवाइस के आकार और वोल्टेज को कम करने, ऑपरेटिंग गति बढ़ाने और Li अपव्यय को कम करने की आवश्यकता से सीमित है। जेडईसी जेएसडी[[JESD-89|-89]] मानक का उपयोग करते हुए उद्योग में समुच्चय करने के लिए उपकरणों की संवेदनशीलता का वर्णन किया गया है।

इसके प्रभावी Q को बढ़ाने के लिए चयनित परिपथ नोड्स पर समाई_crit मूल्य। यह कण ऊर्जा की सीमा को कम करता है |

इन दृष्टिकोणों ने आउटपुट में एरर्स की पहचान करने के लिए एप्लिकेशन निष्पादन को दोहराने के लिए विशेष हार्डवेयर का उपयोग किया, जिससे हार्डवेयर रचना जटिलता और उच्च प्रदर्शन ओवरहेड सहित निवेश में वृद्धि हुई। दूसरी ओर, सॉफ्टवेयर आधारित सॉफ्ट एरर टॉलरेंट स्कीमें लचीLi होती हैं और वाणिज्यिक ऑफ-द-शेल्फ माइक्रोप्रोसेसरों पर प्रयुक्त की जा सकती हैं। कई कार्य कंपाइलर-स्तरीय निर्देश प्रतिकृति और सॉफ्ट एरर डिटेक्शन के लिए परिणाम जाँच का प्रस्ताव करते हैं।