Как исправляются мягкие ошибки

In electronics and computing, a soft error is a type of error where a signal or datum is wrong. Errors may be caused by a defect, usually understood either to be a mistake in design or construction, or a broken component. A soft error is also a signal or datum which is wrong, but is not assumed to imply such a mistake or breakage. After observing a soft error, there is no implication that the system is any less reliable than before. One cause of soft errors is single event upsets from cosmic rays.

In a computer’s memory system, a soft error changes an instruction in a program or a data value. Soft errors typically can be remedied by cold booting the computer. A soft error will not damage a system’s hardware; the only damage is to the data that is being processed.

There are two types of soft errors, chip-level soft error and system-level soft error. Chip-level soft errors occur when particles hit the chip, e.g., when secondary particles from cosmic rays land on the silicon die. If a particle with certain properties hits a memory cell it can cause the cell to change state to a different value. The atomic reaction in this example is so tiny that it does not damage the physical structure of the chip. System-level soft errors occur when the data being processed is hit with a noise phenomenon, typically when the data is on a data bus. The computer tries to interpret the noise as a data bit, which can cause errors in addressing or processing program code. The bad data bit can even be saved in memory and cause problems at a later time.

If detected, a soft error may be corrected by rewriting correct data in place of erroneous data. Highly reliable systems use error correction to correct soft errors on the fly. However, in many systems, it may be impossible to determine the correct data, or even to discover that an error is present at all. In addition, before the correction can occur, the system may have crashed, in which case the recovery procedure must include a reboot. Soft errors involve changes to data‍—‌the electrons in a storage circuit, for example‍—‌but not changes to the physical circuit itself, the atoms. If the data is rewritten, the circuit will work perfectly again. Soft errors can occur on transmission lines, in digital logic, analog circuits, magnetic storage, and elsewhere, but are most commonly known in semiconductor storage.

Critical charge[edit]

Whether or not a circuit experiences a soft error depends on the energy of the incoming particle, the geometry of the impact, the location of the strike, and the design of the logic circuit. Logic circuits with higher capacitance and higher logic voltages are less likely to suffer an error. This combination of capacitance and voltage is described by the critical charge parameter, Qcrit, the minimum electron charge disturbance needed to change the logic level. A higher Qcrit means fewer soft errors. Unfortunately, a higher Qcrit also means a slower logic gate and a higher power dissipation. Reduction in chip feature size and supply voltage, desirable for many reasons, decreases Qcrit. Thus, the importance of soft errors increases as chip technology advances.

In a logic circuit, Qcrit is defined as the minimum amount of induced charge required at a circuit node to cause a voltage pulse to propagate from that node to the output and be of sufficient duration and magnitude to be reliably latched. Since a logic circuit contains many nodes that may be struck, and each node may be of unique capacitance and distance from output, Qcrit is typically characterized on a per-node basis.

Causes of soft errors[edit]

Alpha particles from package decay[edit]

Soft errors became widely known with the introduction of dynamic RAM in the 1970s. In these early devices, ceramic chip packaging materials contained small amounts of radioactive contaminants. Very low decay rates are needed to avoid excess soft errors, and chip companies have occasionally suffered problems with contamination ever since. It is extremely hard to maintain the material purity needed. Controlling alpha particle emission rates for critical packaging materials to less than a level of 0.001 counts per hour per cm2 (cph/cm2) is required for reliable performance of most circuits. For comparison, the count rate of a typical shoe’s sole is between 0.1 and 10 cph/cm2.

Package radioactive decay usually causes a soft error by alpha particle emission. The positive charged alpha particle travels through the semiconductor and disturbs the distribution of electrons there. If the disturbance is large enough, a digital signal can change from a 0 to a 1 or vice versa. In combinational logic, this effect is transient, perhaps lasting a fraction of a nanosecond, and this has led to the challenge of soft errors in combinational logic mostly going unnoticed. In sequential logic such as latches and RAM, even this transient upset can become stored for an indefinite time, to be read out later. Thus, designers are usually much more aware of the problem in storage circuits.

A 2011 Black Hat paper discusses the real-life security implications of such bit-flips in the Internet’s Domain Name System. The paper found up to 3,434 incorrect requests per day due to bit-flip changes for various common domains. Many of these bit-flips would probably be attributable to hardware problems, but some could be attributed to alpha particles.[1] These bit-flip errors may be taken advantage of by malicious actors in the form of bitsquatting.

Isaac Asimov received a letter congratulating him on an accidental prediction of alpha-particle RAM errors in a 1950s novel.[2]

Cosmic rays creating energetic neutrons and protons[edit]

Once the electronics industry had determined how to control package contaminants, it became clear that other causes were also at work. James F. Ziegler led a program of work at IBM which culminated in the publication of a number of papers (Ziegler and Lanford, 1979) demonstrating that cosmic rays also could cause soft errors. Indeed, in modern devices, cosmic rays may be the predominant cause. Although the primary particle of the cosmic ray does not generally reach the Earth’s surface, it creates a shower of energetic secondary particles. At the Earth’s surface approximately 95% of the particles capable of causing soft errors are energetic neutrons with the remainder composed of protons and pions.[3]
IBM estimated in 1996 that one error per month per 256 MiB of ram was expected for a desktop computer.[4]
This flux of energetic neutrons is typically referred to as «cosmic rays» in the soft error literature. Neutrons are uncharged and cannot disturb a circuit on their own, but undergo neutron capture by the nucleus of an atom in a chip. This process may result in the production of charged secondaries, such as alpha particles and oxygen nuclei, which can then cause soft errors.

Cosmic ray flux depends on altitude. For the common reference location of 40.7° N, 74° W at sea level (New York City, NY, USA) the flux is approximately 14 neutrons/cm2/hour. Burying a system in a cave reduces the rate of cosmic-ray induced soft errors to a negligible level. In the lower levels of the atmosphere, the flux increases by a factor of about 2.2 for every 1000 m (1.3 for every 1000 ft) increase in altitude above sea level. Computers operated on top of mountains experience an order of magnitude higher rate of soft errors compared to sea level. The rate of upsets in aircraft may be more than 300 times the sea level upset rate. This is in contrast to package decay induced soft errors, which do not change with location.[5]
As chip density increases, Intel expects the errors caused by cosmic rays to increase and become a limiting factor in design.[4]

The average rate of cosmic-ray soft errors is inversely proportional to sunspot activity. That is, the average number of cosmic-ray soft errors decreases during the active portion of the sunspot cycle and increases during the quiet portion. This counter-intuitive result occurs for two reasons. The Sun does not generally produce cosmic ray particles with energy above 1 GeV that are capable of penetrating to the Earth’s upper atmosphere and creating particle showers, so the changes in the solar flux do not directly influence the number of errors. Further, the increase in the solar flux during an active sun period does have the effect of reshaping the Earth’s magnetic field providing some additional shielding against higher energy cosmic rays, resulting in a decrease in the number of particles creating showers. The effect is fairly small in any case resulting in a ±7% modulation of the energetic neutron flux in New York City. Other locations are similarly affected.[citation needed]

One experiment measured the soft error rate at the sea level to be 5,950 failures in time (FIT = failures per billion hours) per DRAM chip. When the same test setup was moved to an underground vault, shielded by over 50 feet (15 m) of rock that effectively eliminated all cosmic rays, zero soft errors were recorded.[6] In this test, all other causes of soft errors are too small to be measured, compared to the error rate caused by cosmic rays.

Energetic neutrons produced by cosmic rays may lose most of their kinetic energy and reach thermal equilibrium with their surroundings as they are scattered by materials. The resulting neutrons are simply referred to as thermal neutrons and have an average kinetic energy of about 25 millielectron-volts at 25 °C. Thermal neutrons are also produced by environmental radiation sources such as the decay of naturally occurring uranium or thorium. The thermal neutron flux from sources other than cosmic-ray showers may still be noticeable in an underground location and an important contributor to soft errors for some circuits.

Thermal neutrons[edit]

Neutrons that have lost kinetic energy until they are in thermal equilibrium with their surroundings are an important cause of soft errors for some circuits. At low energies many neutron capture reactions become much more probable and result in fission of certain materials creating charged secondaries as fission byproducts. For some circuits the capture of a thermal neutron by the nucleus of the 10B isotope of boron is particularly important. This nuclear reaction is an efficient producer of an alpha particle, 7Li nucleus and gamma ray. Either of the charged particles (alpha or 7Li) may cause a soft error if produced in very close proximity, approximately 5 µm, to a critical circuit node. The capture cross section for 11B is 6 orders of magnitude smaller and does not contribute to soft errors.[7]

Boron has been used in BPSG, the insulator in the interconnection layers of integrated circuits, particularly in the lowest one. The inclusion of boron lowers the melt temperature of the glass providing better reflow and planarization characteristics. In this application the glass is formulated with a boron content of 4% to 5% by weight. Naturally occurring boron is 20% 10B with the remainder the 11B isotope. Soft errors are caused by the high level of 10B in this critical lower layer of some older integrated circuit processes. Boron-11, used at low concentrations as a p-type dopant, does not contribute to soft errors. Integrated circuit manufacturers eliminated borated dielectrics by the time individual circuit components decreased in size to 150 nm, largely due to this problem.

In critical designs, depleted boron‍—‌consisting almost entirely of boron-11‍—‌is used, to avoid this effect and therefore to reduce the soft error rate. Boron-11 is a by-product of the nuclear industry.

For applications in medical electronic devices this soft error mechanism may be extremely important. Neutrons are produced during high-energy cancer radiation therapy using photon beam energies above 10 MeV. These neutrons are moderated as they are scattered from the equipment and walls in the treatment room resulting in a thermal neutron flux that is about 40 × 106 higher than the normal environmental neutron flux. This high thermal neutron flux will generally result in a very high rate of soft errors and consequent circuit upset.[8][9]

Other causes[edit]

Soft errors can also be caused by random noise or signal integrity problems, such as inductive or capacitive crosstalk. However, in general, these sources represent a small contribution to the overall soft error rate when compared to radiation effects.

Some tests conclude that the isolation of DRAM memory cells can be circumvented by unintended side effects of specially crafted accesses to adjacent cells. Thus, accessing data stored in DRAM causes memory cells to leak their charges and interact electrically, as a result of high cells density in modern memory, altering the content of nearby memory rows that actually were not addressed in the original memory access.[10] This effect is known as row hammer, and it has also been used in some privilege escalation computer security exploits.[11][12]

Designing around soft errors[edit]

Soft error mitigation[edit]

A designer can attempt to minimize the rate of soft errors by judicious device design, choosing the right semiconductor, package and substrate materials, and the right device geometry. Often, however, this is limited by the need to reduce device size and voltage, to increase operating speed and to reduce power dissipation. The susceptibility of devices to upsets is described in the industry using the JEDEC JESD-89 standard.

One technique that can be used to reduce the soft error rate in digital circuits is called radiation hardening. This involves increasing the
capacitance at selected circuit nodes in order to increase its effective Qcrit value. This reduces the range of particle energies
to which the logic value of the node can be upset. Radiation hardening is often accomplished by increasing the size of transistors who share
a drain/source region at the node. Since the area and power overhead of radiation hardening can be restrictive to design, the technique is often applied selectively to nodes which are predicted to have the highest probability of resulting in soft errors if struck. Tools and models that can
predict which nodes are most vulnerable are the subject of past and current research in the area of soft errors.

Detecting soft errors[edit]

There has been work addressing soft errors in processor and memory resources using both hardware and software techniques. Several research efforts addressed soft errors by proposing error detection and recovery via hardware-based redundant multi-threading.[13][14][15]
These approaches used special hardware to replicate an application execution to identify errors in the output, which increased hardware design complexity and cost including high performance overhead. Software-based soft error tolerant schemes, on the other hand, are flexible and can be applied on commercial off-the-shelf microprocessors. Many works propose compiler-level instruction replication and result checking for soft error detection.
[16][17]
[18]

Correcting soft errors[edit]

Designers can choose to accept that soft errors will occur, and design systems with appropriate error detection and correction to recover gracefully. Typically, a semiconductor memory design might use forward error correction, incorporating redundant data into each word to create an error correcting code. Alternatively, roll-back error correction can be used, detecting the soft error with an error-detecting code such as parity, and rewriting correct data from another source. This technique is often used for write-through cache memories.

Soft errors in logic circuits are sometimes detected and corrected using the techniques of fault tolerant design. These often include the use of redundant circuitry or computation of data, and typically come at the cost of circuit area, decreased performance, and/or higher power consumption. The concept of triple modular redundancy (TMR) can be employed to ensure very high soft-error reliability in logic circuits. In this technique, three identical copies of a circuit compute on the same data in parallel and outputs are fed into majority voting logic, returning the value that occurred in at least two of three cases. In this way, the failure of one circuit due to soft error is discarded assuming the other two circuits operated correctly. In practice, however, few designers can afford the greater than 200% circuit area and power overhead required, so it is usually only selectively applied. Another common concept to correct soft errors in logic circuits is temporal (or time) redundancy, in which one circuit operates on the same data multiple times and compares subsequent evaluations for consistency. This approach, however, often incurs performance overhead, area overhead (if copies of latches are used to store data), and power overhead, though is considerably more area-efficient than modular redundancy.

Traditionally, DRAM has had the most attention in the quest to reduce or work around soft errors, due to the fact that DRAM has comprised the majority-share of susceptible device surface area in desktop, and server computer systems (ref. the prevalence of ECC RAM in server computers). Hard figures for DRAM susceptibility are hard to come by, and vary considerably across designs, fabrication processes, and manufacturers. 1980s technology 256 kilobit DRAMS could have clusters of five or six bits flip from a single alpha particle. Modern DRAMs have much smaller feature sizes, so the deposition of a similar amount of charge could easily cause many more bits to flip.

The design of error detection and correction circuits is helped by the fact that soft errors usually are localised to a very small area of a chip. Usually, only one cell of a memory is affected, although high energy events can cause a multi-cell upset. Conventional memory layout usually places one bit of many different correction words adjacent on a chip. So, even a multi-cell upset leads to only a number of separate single-bit upsets in multiple correction words, rather than a multi-bit upset in a single correction word. So, an error correcting code needs only to cope with a single bit in error in each correction word in order to cope with all likely soft errors. The term ‘multi-cell’ is used for upsets affecting multiple cells of a memory, whatever correction words those cells happen to fall in. ‘Multi-bit’ is used when multiple bits in a single correction word are in error.

Soft errors in combinational logic[edit]

The three natural masking effects in combinational logic that determine whether
a single event upset (SEU) will propagate to become a soft error are electrical masking, logical masking, and temporal (or timing-window) masking. An SEU is logically masked if its
propagation is blocked from reaching an output latch because off-path gate
inputs prevent a logical transition of that gate’s output. An SEU is
electrically masked if the signal is attenuated by the electrical properties of
gates on its propagation path such that the resulting pulse is of insufficient magnitude to be
reliably latched. An SEU is temporally masked if the erroneous pulse reaches
an output latch, but it does not occur close enough to when the latch is actually triggered to hold.

If all three masking effects fail to occur, the propagated pulse becomes latched and the output of the logic circuit will be an erroneous value. In the context of circuit operation, this erroneous output value may be considered a soft error event. However, from a microarchitectural-level standpoint, the affected result may not change the output of the currently-executing program. For instance, the erroneous data could be overwritten before use, masked in subsequent logic operations, or simply never be used. If erroneous data does not affect the output of a program, it is considered to be an example of microarchitectural masking.

Soft error rate[edit]

Soft error rate (SER) is the rate at which a device or system encounters or is predicted to encounter soft errors. It is typically expressed as either the number of failures-in-time (FIT) or mean time between failures (MTBF). The unit adopted for quantifying failures in time is called FIT, which is equivalent to one error per billion hours of device operation. MTBF is usually given in years of device operation; to put it into perspective, one FIT equals to approximately 1,000,000,000 / (24 × 365.25) = 114,077 times longer between errors than one-year MTBF.

While many electronic systems have an MTBF that exceeds the expected lifetime of the circuit, the SER may still be unacceptable to the manufacturer or customer. For instance, many failures per million circuits due to soft errors can be expected in the field if the system does not have adequate soft error protection. The failure of even a few products in the field, particularly if catastrophic, can tarnish the reputation of the product and company that designed it. Also, in safety- or cost-critical applications where the cost of system failure far outweighs the cost of the system itself, a 1% risk of soft error failure per lifetime may be too high to be acceptable to the customer. Therefore, it is advantageous to design for low SER when manufacturing a system in high-volume or requiring extremely high reliability.

See also[edit]

  • Single event upset (SEU)
  • Glitch
  • Don’t care
  • Logic hazard

References[edit]

  1. ^ Artem Dinaburg (July 2011). «Bitsquatting — DNS Hijacking without Exploitation» (PDF). Archived from the original (PDF) on 2018-06-11. Retrieved 2011-12-26.
  2. ^ Gold (1995): «This letter is to inform you and congratulate you on another remarkable scientific prediction of the future; namely your foreseeing of the dynamic random-access memory (DRAM) logic upset problem caused by alpha particle emission, first observed in 1977, but written about by you in Caves of Steel in 1957.» [Note: Actually, 1952.] … «These failures are caused by trace amounts of radioactive elements present in the packaging material used to encapsulate the silicon devices … in your book, Caves of Steel, published in the 1950s, you use an alpha particle emitter to ‘murder’ one of the robots in the story, by destroying (‘randomizing’) its positronic brain. This is, of course, as good a way of describing a logic upset as any I’ve heard … our millions of dollars of research, culminating in several international awards for the most important scientific contribution in the field of reliability of semiconductor devices in 1978 and 1979, was predicted in substantially accurate form twenty years [Note: twenty-five years, actually] before the events took place
  3. ^
    Ziegler, J. F. (January 1996). «Terrestrial cosmic rays». IBM Journal of Research and Development. 40 (1): 19–39. doi:10.1147/rd.401.0019. ISSN 0018-8646.
  4. ^ a b Simonite, Tom (March 2008). «Should every computer chip have a cosmic ray detector?». New Scientist. Archived from the original on 2011-12-02. Retrieved 2019-11-26.
  5. ^ Gordon, M. S.; Goldhagen, P.; Rodbell, K. P.; Zabel, T. H.; Tang, H. H. K.; Clem, J. M.; Bailey, P. (2004). «Measurement of the flux and energy spectrum of cosmic-ray induced neutrons on the ground». IEEE Transactions on Nuclear Science. 51 (6): 3427–3434. Bibcode:2004ITNS…51.3427G. doi:10.1109/TNS.2004.839134. ISSN 0018-9499. S2CID 9573484.
  6. ^ Dell, Timothy J. (1997). «A White Paper on the Benefits of Chipkill-Correct ECC for PC Server Main Memory» (PDF). ece.umd.edu. p. 13. Retrieved 2021-11-03.{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link)
  7. ^ Baumann, R.; Hossain, T.; Murata, S.; Kitagawa, H. (1995). «Boron compounds as a dominant source of alpha particles in semiconductor devices». 33rd IEEE International Reliability Physics Symposium. pp. 297–302. doi:10.1109/RELPHY.1995.513695. ISBN 978-0-7803-2031-4. S2CID 110078856.
  8. ^ Wilkinson, J. D.; Bounds, C.; Brown, T.; Gerbi, B. J.; Peltier, J. (2005). «Cancer-radiotherapy equipment as a cause of soft errors in electronic equipment». IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 5 (3): 449–451. doi:10.1109/TDMR.2005.858342. ISSN 1530-4388. S2CID 20789261.
  9. ^ 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
  10. ^ Park, Kyungbae; Baeg, Sanghyeon; Wen, ShiJie; Wong, Richard (October 2014). «Active-precharge hammering on a row induced failure in DDR3 SDRAMs under 3× nm technology». Active-Precharge Hammering on a Row Induced Failure in DDR3 SDRAMs under 3x nm Technology. IEEE. pp. 82–85. doi:10.1109/IIRW.2014.7049516. ISBN 978-1-4799-7308-8. S2CID 14464953.
  11. ^ Kim, Yoongu; Daly, Ross; Kim, Jeremie; Fallin, Chris; Lee, Ji Hye; Lee, Donghyuk; Wilkerson, Chris; Lai, Konrad; Mutlu, Onur (2014-06-24). «Flipping Bits in Memory Without Accessing Them: An Experimental Study of DRAM Disturbance Errors» (PDF). ece.cmu.edu. IEEE. Retrieved 2015-03-10.
  12. ^ Goodin, Dan (2015-03-10). «Cutting-edge hack gives super user status by exploiting DRAM weakness». Ars Technica. Retrieved 2015-03-10.
  13. ^ Reinhardt, Steven K.; Mukherjee, Shubhendu S. (2000). «Transient fault detection via simultaneous multithreading». ACM SIGARCH Computer Architecture News. 28 (2): 25–36. CiteSeerX 10.1.1.112.37. doi:10.1145/342001.339652. ISSN 0163-5964.
  14. ^ Mukherjee, Shubhendu S.; Kontz, Michael; Reinhardt, Steven K. (2002). «Detailed design and evaluation of redundant multithreading alternatives». ACM SIGARCH Computer Architecture News. 30 (2): 99. CiteSeerX 10.1.1.13.2922. doi:10.1145/545214.545227. ISSN 0163-5964. S2CID 1909214.
  15. ^ Vijaykumar, T. N.; Pomeranz, Irith; Cheng, Karl (2002). «Transient-fault recovery using simultaneous multithreading». ACM SIGARCH Computer Architecture News. 30 (2): 87. doi:10.1145/545214.545226. ISSN 0163-5964. S2CID 2270600.
  16. ^ Nahmsuk, Oh; Shirvani, Philip P.; McCluskey, Edward J. (2002). «Error detection by duplicated instructions in super-scalar processors». IEEE Transactions on Reliability. 51: 63–75. doi:10.1109/24.994913.
  17. ^ Reis A., George A.; Chang, Jonathan; Vachharajani, Neil; Rangan, Ram; August, David I. (2005). «SWIFT: Software implemented fault tolerance». International Symposium on Code Generation and Optimization. Proceedings of the international symposium on Code generation and optimization. pp. 243–254. CiteSeerX 10.1.1.472.4177. doi:10.1109/CGO.2005.34. ISBN 978-0-7695-2298-2. S2CID 5746979.
  18. ^ Didehban, Moslem; Shrivastava, Aviral (2016), «NZDC», nZDC: A compiler technique for near Zero Silent Data Corruption, Proceedings of the 53rd Annual Design Automation Conference (DAC): ACM, p. 48, doi:10.1145/2897937.2898054, ISBN 9781450342360, S2CID 5618907{{citation}}: CS1 maint: location (link)

Further reading[edit]

  • Ziegler, J. F.; Lanford, W. A. (1979). «Effect of Cosmic Rays on Computer Memories». Science. 206 (4420): 776–788. Bibcode:1979Sci…206..776Z. doi:10.1126/science.206.4420.776. ISSN 0036-8075. PMID 17820742. S2CID 2000982.
  • Mukherjee, S., «Architecture Design for Soft Errors,» Elsevier, Inc., February 2008.
  • Mukherjee, S., «Computer Glitches from Soft Errors: A Problem with Multiple Solutions,» Microprocessor Report, 19 May 2008.

External links[edit]

  • Soft Errors in Electronic Memory — A White Paper — A good summary paper with many references — Tezzaron January 2004. Concludes that 1000–5000 FIT per Mbit (0.2–1 error per day per Gbyte) is a typical DRAM soft error rate.
  • Benefits of Chipkill-Correct ECC for PC Server Main Memory — A 1997 discussion of SDRAM reliability — some interesting information on «soft errors» from cosmic rays, especially with respect to Error-correcting code schemes
  • Soft errors’ impact on system reliability — Ritesh Mastipuram and Edwin C. Wee, Cypress Semiconductor, 2004
  • Scaling and Technology Issues for Soft Error Rates — A Johnston — 4th Annual Research Conference on Reliability Stanford University, October 2000
  • Evaluation of LSI Soft Errors Induced by Terrestrial Cosmic rays and Alpha Particles — H. Kobayashi, K. Shiraishi, H. Tsuchiya, H. Usuki (all of Sony), and Y. Nagai, K. Takahisa (Osaka University), 2001.
  • SELSE Workshop Website — Website for the workshop on the System Effects of Logic Soft Errors

In electronics and computing, a soft error is a type of error where a signal or datum is wrong. Errors may be caused by a defect, usually understood either to be a mistake in design or construction, or a broken component. A soft error is also a signal or datum which is wrong, but is not assumed to imply such a mistake or breakage. After observing a soft error, there is no implication that the system is any less reliable than before. One cause of soft errors is single event upsets from cosmic rays.

In a computer’s memory system, a soft error changes an instruction in a program or a data value. Soft errors typically can be remedied by cold booting the computer. A soft error will not damage a system’s hardware; the only damage is to the data that is being processed.

There are two types of soft errors, chip-level soft error and system-level soft error. Chip-level soft errors occur when particles hit the chip, e.g., when secondary particles from cosmic rays land on the silicon die. If a particle with certain properties hits a memory cell it can cause the cell to change state to a different value. The atomic reaction in this example is so tiny that it does not damage the physical structure of the chip. System-level soft errors occur when the data being processed is hit with a noise phenomenon, typically when the data is on a data bus. The computer tries to interpret the noise as a data bit, which can cause errors in addressing or processing program code. The bad data bit can even be saved in memory and cause problems at a later time.

If detected, a soft error may be corrected by rewriting correct data in place of erroneous data. Highly reliable systems use error correction to correct soft errors on the fly. However, in many systems, it may be impossible to determine the correct data, or even to discover that an error is present at all. In addition, before the correction can occur, the system may have crashed, in which case the recovery procedure must include a reboot. Soft errors involve changes to data‍—‌the electrons in a storage circuit, for example‍—‌but not changes to the physical circuit itself, the atoms. If the data is rewritten, the circuit will work perfectly again. Soft errors can occur on transmission lines, in digital logic, analog circuits, magnetic storage, and elsewhere, but are most commonly known in semiconductor storage.

Critical charge[edit]

Whether or not a circuit experiences a soft error depends on the energy of the incoming particle, the geometry of the impact, the location of the strike, and the design of the logic circuit. Logic circuits with higher capacitance and higher logic voltages are less likely to suffer an error. This combination of capacitance and voltage is described by the critical charge parameter, Qcrit, the minimum electron charge disturbance needed to change the logic level. A higher Qcrit means fewer soft errors. Unfortunately, a higher Qcrit also means a slower logic gate and a higher power dissipation. Reduction in chip feature size and supply voltage, desirable for many reasons, decreases Qcrit. Thus, the importance of soft errors increases as chip technology advances.

In a logic circuit, Qcrit is defined as the minimum amount of induced charge required at a circuit node to cause a voltage pulse to propagate from that node to the output and be of sufficient duration and magnitude to be reliably latched. Since a logic circuit contains many nodes that may be struck, and each node may be of unique capacitance and distance from output, Qcrit is typically characterized on a per-node basis.

Causes of soft errors[edit]

Alpha particles from package decay[edit]

Soft errors became widely known with the introduction of dynamic RAM in the 1970s. In these early devices, ceramic chip packaging materials contained small amounts of radioactive contaminants. Very low decay rates are needed to avoid excess soft errors, and chip companies have occasionally suffered problems with contamination ever since. It is extremely hard to maintain the material purity needed. Controlling alpha particle emission rates for critical packaging materials to less than a level of 0.001 counts per hour per cm2 (cph/cm2) is required for reliable performance of most circuits. For comparison, the count rate of a typical shoe’s sole is between 0.1 and 10 cph/cm2.

Package radioactive decay usually causes a soft error by alpha particle emission. The positive charged alpha particle travels through the semiconductor and disturbs the distribution of electrons there. If the disturbance is large enough, a digital signal can change from a 0 to a 1 or vice versa. In combinational logic, this effect is transient, perhaps lasting a fraction of a nanosecond, and this has led to the challenge of soft errors in combinational logic mostly going unnoticed. In sequential logic such as latches and RAM, even this transient upset can become stored for an indefinite time, to be read out later. Thus, designers are usually much more aware of the problem in storage circuits.

A 2011 Black Hat paper discusses the real-life security implications of such bit-flips in the Internet’s Domain Name System. The paper found up to 3,434 incorrect requests per day due to bit-flip changes for various common domains. Many of these bit-flips would probably be attributable to hardware problems, but some could be attributed to alpha particles.[1] These bit-flip errors may be taken advantage of by malicious actors in the form of bitsquatting.

Isaac Asimov received a letter congratulating him on an accidental prediction of alpha-particle RAM errors in a 1950s novel.[2]

Cosmic rays creating energetic neutrons and protons[edit]

Once the electronics industry had determined how to control package contaminants, it became clear that other causes were also at work. James F. Ziegler led a program of work at IBM which culminated in the publication of a number of papers (Ziegler and Lanford, 1979) demonstrating that cosmic rays also could cause soft errors. Indeed, in modern devices, cosmic rays may be the predominant cause. Although the primary particle of the cosmic ray does not generally reach the Earth’s surface, it creates a shower of energetic secondary particles. At the Earth’s surface approximately 95% of the particles capable of causing soft errors are energetic neutrons with the remainder composed of protons and pions.[3]
IBM estimated in 1996 that one error per month per 256 MiB of ram was expected for a desktop computer.[4]
This flux of energetic neutrons is typically referred to as «cosmic rays» in the soft error literature. Neutrons are uncharged and cannot disturb a circuit on their own, but undergo neutron capture by the nucleus of an atom in a chip. This process may result in the production of charged secondaries, such as alpha particles and oxygen nuclei, which can then cause soft errors.

Cosmic ray flux depends on altitude. For the common reference location of 40.7° N, 74° W at sea level (New York City, NY, USA) the flux is approximately 14 neutrons/cm2/hour. Burying a system in a cave reduces the rate of cosmic-ray induced soft errors to a negligible level. In the lower levels of the atmosphere, the flux increases by a factor of about 2.2 for every 1000 m (1.3 for every 1000 ft) increase in altitude above sea level. Computers operated on top of mountains experience an order of magnitude higher rate of soft errors compared to sea level. The rate of upsets in aircraft may be more than 300 times the sea level upset rate. This is in contrast to package decay induced soft errors, which do not change with location.[5]
As chip density increases, Intel expects the errors caused by cosmic rays to increase and become a limiting factor in design.[4]

The average rate of cosmic-ray soft errors is inversely proportional to sunspot activity. That is, the average number of cosmic-ray soft errors decreases during the active portion of the sunspot cycle and increases during the quiet portion. This counter-intuitive result occurs for two reasons. The Sun does not generally produce cosmic ray particles with energy above 1 GeV that are capable of penetrating to the Earth’s upper atmosphere and creating particle showers, so the changes in the solar flux do not directly influence the number of errors. Further, the increase in the solar flux during an active sun period does have the effect of reshaping the Earth’s magnetic field providing some additional shielding against higher energy cosmic rays, resulting in a decrease in the number of particles creating showers. The effect is fairly small in any case resulting in a ±7% modulation of the energetic neutron flux in New York City. Other locations are similarly affected.[citation needed]

One experiment measured the soft error rate at the sea level to be 5,950 failures in time (FIT = failures per billion hours) per DRAM chip. When the same test setup was moved to an underground vault, shielded by over 50 feet (15 m) of rock that effectively eliminated all cosmic rays, zero soft errors were recorded.[6] In this test, all other causes of soft errors are too small to be measured, compared to the error rate caused by cosmic rays.

Energetic neutrons produced by cosmic rays may lose most of their kinetic energy and reach thermal equilibrium with their surroundings as they are scattered by materials. The resulting neutrons are simply referred to as thermal neutrons and have an average kinetic energy of about 25 millielectron-volts at 25 °C. Thermal neutrons are also produced by environmental radiation sources such as the decay of naturally occurring uranium or thorium. The thermal neutron flux from sources other than cosmic-ray showers may still be noticeable in an underground location and an important contributor to soft errors for some circuits.

Thermal neutrons[edit]

Neutrons that have lost kinetic energy until they are in thermal equilibrium with their surroundings are an important cause of soft errors for some circuits. At low energies many neutron capture reactions become much more probable and result in fission of certain materials creating charged secondaries as fission byproducts. For some circuits the capture of a thermal neutron by the nucleus of the 10B isotope of boron is particularly important. This nuclear reaction is an efficient producer of an alpha particle, 7Li nucleus and gamma ray. Either of the charged particles (alpha or 7Li) may cause a soft error if produced in very close proximity, approximately 5 µm, to a critical circuit node. The capture cross section for 11B is 6 orders of magnitude smaller and does not contribute to soft errors.[7]

Boron has been used in BPSG, the insulator in the interconnection layers of integrated circuits, particularly in the lowest one. The inclusion of boron lowers the melt temperature of the glass providing better reflow and planarization characteristics. In this application the glass is formulated with a boron content of 4% to 5% by weight. Naturally occurring boron is 20% 10B with the remainder the 11B isotope. Soft errors are caused by the high level of 10B in this critical lower layer of some older integrated circuit processes. Boron-11, used at low concentrations as a p-type dopant, does not contribute to soft errors. Integrated circuit manufacturers eliminated borated dielectrics by the time individual circuit components decreased in size to 150 nm, largely due to this problem.

In critical designs, depleted boron‍—‌consisting almost entirely of boron-11‍—‌is used, to avoid this effect and therefore to reduce the soft error rate. Boron-11 is a by-product of the nuclear industry.

For applications in medical electronic devices this soft error mechanism may be extremely important. Neutrons are produced during high-energy cancer radiation therapy using photon beam energies above 10 MeV. These neutrons are moderated as they are scattered from the equipment and walls in the treatment room resulting in a thermal neutron flux that is about 40 × 106 higher than the normal environmental neutron flux. This high thermal neutron flux will generally result in a very high rate of soft errors and consequent circuit upset.[8][9]

Other causes[edit]

Soft errors can also be caused by random noise or signal integrity problems, such as inductive or capacitive crosstalk. However, in general, these sources represent a small contribution to the overall soft error rate when compared to radiation effects.

Some tests conclude that the isolation of DRAM memory cells can be circumvented by unintended side effects of specially crafted accesses to adjacent cells. Thus, accessing data stored in DRAM causes memory cells to leak their charges and interact electrically, as a result of high cells density in modern memory, altering the content of nearby memory rows that actually were not addressed in the original memory access.[10] This effect is known as row hammer, and it has also been used in some privilege escalation computer security exploits.[11][12]

Designing around soft errors[edit]

Soft error mitigation[edit]

A designer can attempt to minimize the rate of soft errors by judicious device design, choosing the right semiconductor, package and substrate materials, and the right device geometry. Often, however, this is limited by the need to reduce device size and voltage, to increase operating speed and to reduce power dissipation. The susceptibility of devices to upsets is described in the industry using the JEDEC JESD-89 standard.

One technique that can be used to reduce the soft error rate in digital circuits is called radiation hardening. This involves increasing the
capacitance at selected circuit nodes in order to increase its effective Qcrit value. This reduces the range of particle energies
to which the logic value of the node can be upset. Radiation hardening is often accomplished by increasing the size of transistors who share
a drain/source region at the node. Since the area and power overhead of radiation hardening can be restrictive to design, the technique is often applied selectively to nodes which are predicted to have the highest probability of resulting in soft errors if struck. Tools and models that can
predict which nodes are most vulnerable are the subject of past and current research in the area of soft errors.

Detecting soft errors[edit]

There has been work addressing soft errors in processor and memory resources using both hardware and software techniques. Several research efforts addressed soft errors by proposing error detection and recovery via hardware-based redundant multi-threading.[13][14][15]
These approaches used special hardware to replicate an application execution to identify errors in the output, which increased hardware design complexity and cost including high performance overhead. Software-based soft error tolerant schemes, on the other hand, are flexible and can be applied on commercial off-the-shelf microprocessors. Many works propose compiler-level instruction replication and result checking for soft error detection.
[16][17]
[18]

Correcting soft errors[edit]

Designers can choose to accept that soft errors will occur, and design systems with appropriate error detection and correction to recover gracefully. Typically, a semiconductor memory design might use forward error correction, incorporating redundant data into each word to create an error correcting code. Alternatively, roll-back error correction can be used, detecting the soft error with an error-detecting code such as parity, and rewriting correct data from another source. This technique is often used for write-through cache memories.

Soft errors in logic circuits are sometimes detected and corrected using the techniques of fault tolerant design. These often include the use of redundant circuitry or computation of data, and typically come at the cost of circuit area, decreased performance, and/or higher power consumption. The concept of triple modular redundancy (TMR) can be employed to ensure very high soft-error reliability in logic circuits. In this technique, three identical copies of a circuit compute on the same data in parallel and outputs are fed into majority voting logic, returning the value that occurred in at least two of three cases. In this way, the failure of one circuit due to soft error is discarded assuming the other two circuits operated correctly. In practice, however, few designers can afford the greater than 200% circuit area and power overhead required, so it is usually only selectively applied. Another common concept to correct soft errors in logic circuits is temporal (or time) redundancy, in which one circuit operates on the same data multiple times and compares subsequent evaluations for consistency. This approach, however, often incurs performance overhead, area overhead (if copies of latches are used to store data), and power overhead, though is considerably more area-efficient than modular redundancy.

Traditionally, DRAM has had the most attention in the quest to reduce or work around soft errors, due to the fact that DRAM has comprised the majority-share of susceptible device surface area in desktop, and server computer systems (ref. the prevalence of ECC RAM in server computers). Hard figures for DRAM susceptibility are hard to come by, and vary considerably across designs, fabrication processes, and manufacturers. 1980s technology 256 kilobit DRAMS could have clusters of five or six bits flip from a single alpha particle. Modern DRAMs have much smaller feature sizes, so the deposition of a similar amount of charge could easily cause many more bits to flip.

The design of error detection and correction circuits is helped by the fact that soft errors usually are localised to a very small area of a chip. Usually, only one cell of a memory is affected, although high energy events can cause a multi-cell upset. Conventional memory layout usually places one bit of many different correction words adjacent on a chip. So, even a multi-cell upset leads to only a number of separate single-bit upsets in multiple correction words, rather than a multi-bit upset in a single correction word. So, an error correcting code needs only to cope with a single bit in error in each correction word in order to cope with all likely soft errors. The term ‘multi-cell’ is used for upsets affecting multiple cells of a memory, whatever correction words those cells happen to fall in. ‘Multi-bit’ is used when multiple bits in a single correction word are in error.

Soft errors in combinational logic[edit]

The three natural masking effects in combinational logic that determine whether
a single event upset (SEU) will propagate to become a soft error are electrical masking, logical masking, and temporal (or timing-window) masking. An SEU is logically masked if its
propagation is blocked from reaching an output latch because off-path gate
inputs prevent a logical transition of that gate’s output. An SEU is
electrically masked if the signal is attenuated by the electrical properties of
gates on its propagation path such that the resulting pulse is of insufficient magnitude to be
reliably latched. An SEU is temporally masked if the erroneous pulse reaches
an output latch, but it does not occur close enough to when the latch is actually triggered to hold.

If all three masking effects fail to occur, the propagated pulse becomes latched and the output of the logic circuit will be an erroneous value. In the context of circuit operation, this erroneous output value may be considered a soft error event. However, from a microarchitectural-level standpoint, the affected result may not change the output of the currently-executing program. For instance, the erroneous data could be overwritten before use, masked in subsequent logic operations, or simply never be used. If erroneous data does not affect the output of a program, it is considered to be an example of microarchitectural masking.

Soft error rate[edit]

Soft error rate (SER) is the rate at which a device or system encounters or is predicted to encounter soft errors. It is typically expressed as either the number of failures-in-time (FIT) or mean time between failures (MTBF). The unit adopted for quantifying failures in time is called FIT, which is equivalent to one error per billion hours of device operation. MTBF is usually given in years of device operation; to put it into perspective, one FIT equals to approximately 1,000,000,000 / (24 × 365.25) = 114,077 times longer between errors than one-year MTBF.

While many electronic systems have an MTBF that exceeds the expected lifetime of the circuit, the SER may still be unacceptable to the manufacturer or customer. For instance, many failures per million circuits due to soft errors can be expected in the field if the system does not have adequate soft error protection. The failure of even a few products in the field, particularly if catastrophic, can tarnish the reputation of the product and company that designed it. Also, in safety- or cost-critical applications where the cost of system failure far outweighs the cost of the system itself, a 1% risk of soft error failure per lifetime may be too high to be acceptable to the customer. Therefore, it is advantageous to design for low SER when manufacturing a system in high-volume or requiring extremely high reliability.

See also[edit]

  • Single event upset (SEU)
  • Glitch
  • Don’t care
  • Logic hazard

References[edit]

  1. ^ Artem Dinaburg (July 2011). «Bitsquatting — DNS Hijacking without Exploitation» (PDF). Archived from the original (PDF) on 2018-06-11. Retrieved 2011-12-26.
  2. ^ Gold (1995): «This letter is to inform you and congratulate you on another remarkable scientific prediction of the future; namely your foreseeing of the dynamic random-access memory (DRAM) logic upset problem caused by alpha particle emission, first observed in 1977, but written about by you in Caves of Steel in 1957.» [Note: Actually, 1952.] … «These failures are caused by trace amounts of radioactive elements present in the packaging material used to encapsulate the silicon devices … in your book, Caves of Steel, published in the 1950s, you use an alpha particle emitter to ‘murder’ one of the robots in the story, by destroying (‘randomizing’) its positronic brain. This is, of course, as good a way of describing a logic upset as any I’ve heard … our millions of dollars of research, culminating in several international awards for the most important scientific contribution in the field of reliability of semiconductor devices in 1978 and 1979, was predicted in substantially accurate form twenty years [Note: twenty-five years, actually] before the events took place
  3. ^
    Ziegler, J. F. (January 1996). «Terrestrial cosmic rays». IBM Journal of Research and Development. 40 (1): 19–39. doi:10.1147/rd.401.0019. ISSN 0018-8646.
  4. ^ a b Simonite, Tom (March 2008). «Should every computer chip have a cosmic ray detector?». New Scientist. Archived from the original on 2011-12-02. Retrieved 2019-11-26.
  5. ^ Gordon, M. S.; Goldhagen, P.; Rodbell, K. P.; Zabel, T. H.; Tang, H. H. K.; Clem, J. M.; Bailey, P. (2004). «Measurement of the flux and energy spectrum of cosmic-ray induced neutrons on the ground». IEEE Transactions on Nuclear Science. 51 (6): 3427–3434. Bibcode:2004ITNS…51.3427G. doi:10.1109/TNS.2004.839134. ISSN 0018-9499. S2CID 9573484.
  6. ^ Dell, Timothy J. (1997). «A White Paper on the Benefits of Chipkill-Correct ECC for PC Server Main Memory» (PDF). ece.umd.edu. p. 13. Retrieved 2021-11-03.{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link)
  7. ^ Baumann, R.; Hossain, T.; Murata, S.; Kitagawa, H. (1995). «Boron compounds as a dominant source of alpha particles in semiconductor devices». 33rd IEEE International Reliability Physics Symposium. pp. 297–302. doi:10.1109/RELPHY.1995.513695. ISBN 978-0-7803-2031-4. S2CID 110078856.
  8. ^ Wilkinson, J. D.; Bounds, C.; Brown, T.; Gerbi, B. J.; Peltier, J. (2005). «Cancer-radiotherapy equipment as a cause of soft errors in electronic equipment». IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 5 (3): 449–451. doi:10.1109/TDMR.2005.858342. ISSN 1530-4388. S2CID 20789261.
  9. ^ 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
  10. ^ Park, Kyungbae; Baeg, Sanghyeon; Wen, ShiJie; Wong, Richard (October 2014). «Active-precharge hammering on a row induced failure in DDR3 SDRAMs under 3× nm technology». Active-Precharge Hammering on a Row Induced Failure in DDR3 SDRAMs under 3x nm Technology. IEEE. pp. 82–85. doi:10.1109/IIRW.2014.7049516. ISBN 978-1-4799-7308-8. S2CID 14464953.
  11. ^ Kim, Yoongu; Daly, Ross; Kim, Jeremie; Fallin, Chris; Lee, Ji Hye; Lee, Donghyuk; Wilkerson, Chris; Lai, Konrad; Mutlu, Onur (2014-06-24). «Flipping Bits in Memory Without Accessing Them: An Experimental Study of DRAM Disturbance Errors» (PDF). ece.cmu.edu. IEEE. Retrieved 2015-03-10.
  12. ^ Goodin, Dan (2015-03-10). «Cutting-edge hack gives super user status by exploiting DRAM weakness». Ars Technica. Retrieved 2015-03-10.
  13. ^ Reinhardt, Steven K.; Mukherjee, Shubhendu S. (2000). «Transient fault detection via simultaneous multithreading». ACM SIGARCH Computer Architecture News. 28 (2): 25–36. CiteSeerX 10.1.1.112.37. doi:10.1145/342001.339652. ISSN 0163-5964.
  14. ^ Mukherjee, Shubhendu S.; Kontz, Michael; Reinhardt, Steven K. (2002). «Detailed design and evaluation of redundant multithreading alternatives». ACM SIGARCH Computer Architecture News. 30 (2): 99. CiteSeerX 10.1.1.13.2922. doi:10.1145/545214.545227. ISSN 0163-5964. S2CID 1909214.
  15. ^ Vijaykumar, T. N.; Pomeranz, Irith; Cheng, Karl (2002). «Transient-fault recovery using simultaneous multithreading». ACM SIGARCH Computer Architecture News. 30 (2): 87. doi:10.1145/545214.545226. ISSN 0163-5964. S2CID 2270600.
  16. ^ Nahmsuk, Oh; Shirvani, Philip P.; McCluskey, Edward J. (2002). «Error detection by duplicated instructions in super-scalar processors». IEEE Transactions on Reliability. 51: 63–75. doi:10.1109/24.994913.
  17. ^ Reis A., George A.; Chang, Jonathan; Vachharajani, Neil; Rangan, Ram; August, David I. (2005). «SWIFT: Software implemented fault tolerance». International Symposium on Code Generation and Optimization. Proceedings of the international symposium on Code generation and optimization. pp. 243–254. CiteSeerX 10.1.1.472.4177. doi:10.1109/CGO.2005.34. ISBN 978-0-7695-2298-2. S2CID 5746979.
  18. ^ Didehban, Moslem; Shrivastava, Aviral (2016), «NZDC», nZDC: A compiler technique for near Zero Silent Data Corruption, Proceedings of the 53rd Annual Design Automation Conference (DAC): ACM, p. 48, doi:10.1145/2897937.2898054, ISBN 9781450342360, S2CID 5618907{{citation}}: CS1 maint: location (link)

Further reading[edit]

  • Ziegler, J. F.; Lanford, W. A. (1979). «Effect of Cosmic Rays on Computer Memories». Science. 206 (4420): 776–788. Bibcode:1979Sci…206..776Z. doi:10.1126/science.206.4420.776. ISSN 0036-8075. PMID 17820742. S2CID 2000982.
  • Mukherjee, S., «Architecture Design for Soft Errors,» Elsevier, Inc., February 2008.
  • Mukherjee, S., «Computer Glitches from Soft Errors: A Problem with Multiple Solutions,» Microprocessor Report, 19 May 2008.

External links[edit]

  • Soft Errors in Electronic Memory — A White Paper — A good summary paper with many references — Tezzaron January 2004. Concludes that 1000–5000 FIT per Mbit (0.2–1 error per day per Gbyte) is a typical DRAM soft error rate.
  • Benefits of Chipkill-Correct ECC for PC Server Main Memory — A 1997 discussion of SDRAM reliability — some interesting information on «soft errors» from cosmic rays, especially with respect to Error-correcting code schemes
  • Soft errors’ impact on system reliability — Ritesh Mastipuram and Edwin C. Wee, Cypress Semiconductor, 2004
  • Scaling and Technology Issues for Soft Error Rates — A Johnston — 4th Annual Research Conference on Reliability Stanford University, October 2000
  • Evaluation of LSI Soft Errors Induced by Terrestrial Cosmic rays and Alpha Particles — H. Kobayashi, K. Shiraishi, H. Tsuchiya, H. Usuki (all of Sony), and Y. Nagai, K. Takahisa (Osaka University), 2001.
  • SELSE Workshop Website — Website for the workshop on the System Effects of Logic Soft Errors

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален.
Найдите источники: «Мягкая ошибка»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR
(Ноябрь 2011 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

В электроника и вычисление, а мягкая ошибка это тип ошибка где сигнал или данные неверны. Ошибки могут быть вызваны дефект, обычно понимается либо как ошибка в конструкции или конструкции, либо как сломанный компонент. Мягкая ошибка также является ошибочным сигналом или данным, но не предполагается, что это означает такую ​​ошибку или поломку. После обнаружения программной ошибки нет никаких признаков того, что система стала менее надежной, чем раньше. Одна из причин мягких ошибок: одиночные события от космических лучей.

В системе памяти компьютера программная ошибка изменяет инструкцию в программе или значение данных. Мягкие ошибки обычно можно исправить холодная загрузка компьютер. Программная ошибка не повредит аппаратное обеспечение системы; единственный ущерб — это данные, которые обрабатываются.

Есть два типа мягких ошибок: программная ошибка на уровне микросхемы и программная ошибка системного уровня. Мягкие ошибки на уровне чипа возникают, когда частицы попадают в чип, например, когда вторичные частицы из космические лучи приземлиться на силиконовый кристалл. Если частица с определенные свойства попадает в ячейка памяти это может привести к изменению состояния ячейки на другое значение. Атомная реакция в этом примере настолько мала, что не повреждает физическую структуру чипа. Мягкие ошибки системного уровня возникают, когда обрабатываемые данные сталкиваются с явлением шума, обычно когда данные находятся на шине данных. Компьютер пытается интерпретировать шум как бит данных, что может вызвать ошибки при адресации или обработке программного кода. Бит неверных данных можно даже сохранить в памяти и вызвать проблемы позже.

В случае обнаружения программная ошибка может быть исправлена ​​путем перезаписи правильных данных вместо ошибочных. Использование высоконадежных систем исправление ошибки исправлять программные ошибки на лету. Однако во многих системах может быть невозможно определить правильные данные или даже обнаружить, что ошибка вообще присутствует. Кроме того, до того, как произойдет коррекция, система может разбился, в этом случае процедура восстановления должен включать перезагрузка. Мягкие ошибки связаны с изменением данных‍ — электроны в схеме хранения, например ‍ — но не меняет саму физическую схему, атомы. Если данные будут перезаписаны, схема снова будет работать идеально. Мягкие ошибки могут возникать в линиях передачи, в цифровой логике, аналоговых схемах, магнитных накопителях и в других местах, но чаще всего они известны в полупроводниковых накопителях.

Критический заряд

Произойдет ли в схеме мягкая ошибка, зависит от энергии падающей частицы, геометрии удара, местоположения удара и конструкции логической схемы. Логические схемы с высшим емкость а более высокие логические напряжения менее подвержены ошибкам. Эта комбинация емкости и напряжения описывается критический обвинять параметр, Qкрит, минимальное возмущение заряда электрона, необходимое для изменения логического уровня. Более высокий Qкрит означает меньше мягких ошибок. К сожалению, более высокий Qкрит также означает более медленный логический вентиль и более высокое рассеивание мощности. Уменьшение размера элемента микросхемы и напряжения питания, желаемое по многим причинам, снижает Qкрит. Таким образом, важность мягких ошибок возрастает по мере развития технологии микросхем.

В логической схеме Qкрит определяется как минимальная величина индуцированного заряда, необходимая в узле схемы, чтобы заставить импульс напряжения распространяться от этого узла к выходу, и иметь достаточную длительность и величину для надежной фиксации. Поскольку логическая схема содержит множество узлов, которые могут быть поражены, и каждый узел может иметь уникальную емкость и расстояние от выхода, Qкрит обычно определяется для каждого узла.

Причины мягких ошибок

Альфа-частицы от распада упаковки

Мягкие ошибки стали широко известны с появлением динамическое ОЗУ в 1970-е гг. В этих ранних устройствах керамические упаковочные материалы для микросхем содержали небольшие количества радиоактивный загрязняющие вещества. Чтобы избежать чрезмерных мягких ошибок, необходимы очень низкие скорости затухания, и с тех пор производители микросхем иногда сталкиваются с проблемами загрязнения. Поддерживать необходимую чистоту материала крайне сложно. Контроль уровня выбросов альфа-частиц для критически важных упаковочных материалов до уровня менее 0,001 импульса в час на см2 (cph / cm2) требуется для надежной работы большинства схем. Для сравнения, скорость счета подошвы типичной обуви составляет от 0,1 до 10 циклов в час / см.2.

Радиоактивный распад упаковки обычно вызывает мягкую ошибку альфа-частица эмиссия. Положительно заряженная альфа-частица проходит через полупроводник и нарушает распределение электронов в нем. Если нарушение достаточно велико, цифровой сигнал может измениться с 0 на 1 или наоборот. В комбинационная логика, этот эффект временный, возможно, длящийся доли наносекунды, и это привело к тому, что мягкие ошибки в комбинационной логике в большинстве своем остаются незамеченными. В последовательной логике, такой как защелки и баран, даже это кратковременное нарушение может быть сохранено в течение неопределенного времени для последующего считывания. Таким образом, разработчики обычно гораздо лучше осведомлены о проблеме в схемах хранения.

2011 год Черная шляпа В статье обсуждаются реальные последствия таких переворотов битов для безопасности в Интернете. Система DNS. В документе было обнаружено до 3 434 неверных запросов в день из-за изменений бит-флип для различных распространенных доменов. Многие из этих битовых переворотов, вероятно, могут быть связаны с аппаратными проблемами, но некоторые могут быть отнесены к альфа-частицам.[1] Этими ошибками переворота битов могут воспользоваться злоумышленники в виде битквоттинг.

Айзек Азимов получил письмо, поздравляющее его со случайным предсказанием ошибок ОЗУ альфа-частиц в романе 1950-х годов.[2]

Космические лучи, создающие энергичные нейтроны и протоны

Как только электронная промышленность определила, как контролировать загрязнение упаковки, стало ясно, что действуют и другие причины. Джеймс Ф. Зиглер руководил программой работы на IBM который завершился публикацией ряда работ (Ziegler and Lanford, 1979), демонстрирующих, что космические лучи также может вызвать программные ошибки. Действительно, в современных устройствах космические лучи могут быть преобладающей причиной. Хотя первичная частица космического луча обычно не достигает поверхности Земли, она создает душ энергичных вторичных частиц. На поверхности Земли примерно 95% частиц, способных вызывать мягкие ошибки, — это нейтроны высокой энергии, а остальная часть состоит из протонов и пионов.[3]По оценке IBM в 1996 г., одна ошибка в месяц на 256МиБ оперативной памяти ожидалось для настольного компьютера.[4]Этот поток энергичных нейтронов обычно упоминается как «космические лучи» в литературе по мягким ошибкам. Нейтроны не заряжены и сами по себе не могут нарушить цепь, но захват нейтронов ядром атома в чипе. Этот процесс может привести к образованию заряженных вторичных компонентов, таких как альфа-частицы и ядра кислорода, которые затем могут вызвать мягкие ошибки.

Поток космических лучей зависит от высоты. Для общей точки отсчета 40,7 ° с.ш., 74 ° з.д. на уровне моря (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США) поток составляет примерно 14 нейтронов / см.2/час. Захоронение системы в пещере снижает количество мягких ошибок, вызванных космическими лучами, до незначительного уровня. На нижних уровнях атмосферы поток увеличивается примерно в 2,2 раза на каждые 1000 м (1,3 на каждые 1000 футов) увеличения высоты над уровнем моря. Компьютеры, работающие на вершине горы, имеют на порядок более высокий уровень мягких ошибок по сравнению с уровнем моря. Скорость расстройств в самолет может быть более чем в 300 раз выше уровня моря. Это контрастирует с мягкими ошибками, вызванными распадом упаковки, которые не меняются с местоположением.[5]В качестве увеличивается плотность стружки, Intel ожидает, что ошибки, вызванные космическими лучами, увеличатся и станут ограничивающим фактором при проектировании.[4]

Средняя частота мягких ошибок космических лучей составляет обратно пропорционально активности солнечных пятен. То есть среднее количество мягких ошибок космических лучей уменьшается в течение активной части цикл солнечных пятен и увеличивается во время тихой части. Этот противоречащий интуиции результат возникает по двум причинам. Солнце обычно не производит частицы космических лучей с энергией выше 1 ГэВ, которые способны проникать в верхние слои атмосферы Земли и создавать потоки частиц, поэтому изменения солнечного потока не влияют напрямую на количество ошибок. Кроме того, увеличение солнечного потока во время активного солнечного периода действительно имеет эффект изменения формы магнитного поля Земли, обеспечивая некоторую дополнительную защиту от космических лучей более высокой энергии, что приводит к уменьшению количества частиц, создающих ливни. В любом случае эффект довольно мал, что приводит к модуляции потока энергичных нейтронов в Нью-Йорке на ± 7%. Аналогичным образом пострадают и другие места.[нужна цитата ]

В одном эксперименте коэффициент мягких ошибок на уровне моря составил 5950сбои во времени (FIT = отказов на миллиард часов) на микросхему DRAM. Когда та же испытательная установка была перемещена в подземное хранилище, защищенное более чем 50 футами (15 м) скальной породой, которая эффективно устраняла все космические лучи, не было зарегистрировано никаких мягких ошибок.[6] В этом тесте все другие причины мягких ошибок слишком малы, чтобы их можно было измерить, по сравнению с частотой ошибок, вызванных космическими лучами.

Энергетические нейтроны, произведенные космическими лучами, могут потерять большую часть своей кинетической энергии и достичь теплового равновесия с окружающей средой, поскольку они рассеиваются материалами. Получающиеся нейтроны просто обозначаются как тепловые нейтроны и имеют среднюю кинетическую энергию около 25 миллиэлектронвольт при 25 ° C. Тепловые нейтроны также производятся источниками излучения окружающей среды, такими как распад природного урана или тория. Поток тепловых нейтронов от источников, отличных от ливней космических лучей, может все еще быть заметным в подземном месте и вносить важный вклад в мягкие ошибки для некоторых схем.

Тепловые нейтроны

Нейтроны, которые потеряли кинетическую энергию до тех пор, пока не достигли теплового равновесия с окружающей средой, являются важной причиной мягких ошибок для некоторых схем. При низких энергиях многие захват нейтронов реакции становятся гораздо более вероятными и приводят к расщеплению определенных материалов с образованием заряженных вторичных компонентов в качестве побочных продуктов деления. Для некоторых схем захват тепловой нейтрон ядром 10B изотоп бора особенно важно. Эта ядерная реакция является эффективным производителем альфа-частица, 7Ли ядро и гамма-луч. Либо из заряженных частиц (альфа, либо 7Li) может вызвать программную ошибку, если производится в непосредственной близости, примерно 5мкм, к узлу критической схемы. Сечение захвата для 11В — 6 порядки величины меньше и не способствует возникновению мягких ошибок.[7]

Бор был использован в BPSG, изолятор в слоях межсоединений интегральных схем, особенно в самом нижнем. Включение бора снижает температуру плавления стекла, обеспечивая лучшую оплавление и характеристики планаризации. В этом применении стекло имеет содержание бора от 4% до 5% по весу. Встречающийся в природе бор составляет 20% 10B с остатком 11Изотоп B. Мягкие ошибки вызваны высоким уровнем 10B на этом критически важном нижнем уровне некоторых старых процессов интегральных схем. Бор-11, используемый в низких концентрациях в качестве легирующей примеси p-типа, не вносит вклад в мягкие ошибки. Производители интегральных схем устранили борированные диэлектрики к тому времени, когда отдельные компоненты схемы уменьшились в размерах до 150 нм, в основном из-за этой проблемы.

В критических конструкциях используется обедненный бор — «состоящий почти полностью из бора-11», чтобы избежать этого эффекта и, следовательно, уменьшить частоту мягких ошибок. Бор-11 является побочным продуктом атомная промышленность.

Для приложений в медицинских электронных устройствах этот механизм мягких ошибок может быть чрезвычайно важен. Нейтроны производятся во время высокоэнергетической лучевой терапии рака с использованием энергии пучка фотонов выше 10 МэВ. Эти нейтроны замедляются, поскольку они рассеиваются от оборудования и стен в процедурной комнате, что приводит к потоку тепловых нейтронов, который составляет около 40 × 106 выше, чем нормальный поток нейтронов окружающей среды. Этот высокий поток тепловых нейтронов обычно приводит к очень высокому уровню мягких ошибок и, как следствие, к выходу из строя схемы.[8][9]

Другие причины

Мягкие ошибки также могут быть вызваны случайный шум или же целостность сигнала проблемы, такие как индуктивные или емкостные перекрестные помехи. Однако в целом эти источники вносят небольшой вклад в общий коэффициент мягких ошибок по сравнению с эффектами излучения.

Некоторые тесты показывают, что изоляция DRAM Ячейки памяти можно обойти с помощью непреднамеренных побочных эффектов специально созданного доступа к соседним ячейкам. Таким образом, доступ к данным, хранящимся в DRAM, заставляет ячейки памяти терять свои заряды и электрически взаимодействовать в результате высокой плотности ячеек в современной памяти, изменяя содержимое соседних строк памяти, которые фактически не были адресованы при исходном доступе к памяти.[10] Этот эффект известен как гребной молот, и он также использовался в некоторых повышение привилегий компьютерная безопасность подвиги.[11][12]

Проектирование вокруг мягких ошибок

Мягкое устранение ошибок

Дизайнер может попытаться свести к минимуму частоту ошибок с помощью продуманной конструкции устройства, выбора правильного полупроводника, материалов корпуса и подложки, а также правильной геометрии устройства. Однако часто это ограничивается необходимостью уменьшить размер устройства и напряжение, увеличить рабочую скорость и уменьшить рассеиваемую мощность. Восприимчивость устройств к сбоям описывается в промышленности с помощью JEDEC JESD-89 стандарт.

Один из методов, который можно использовать для уменьшения частоты мягких ошибок в цифровых схемах, называется радиационное упрочнение. Это предполагает увеличение емкости в выбранных узлах схемы, чтобы увеличить ее эффективную Qкрит ценить. Это сокращает диапазон энергий частиц, до которого может быть нарушено логическое значение узла. Радиационная стойкость часто достигается за счет увеличения размера транзисторов, которые разделяют область стока / истока в узле. Поскольку площадь и накладные расходы по мощности радиационного упрочнения могут быть ограничены при проектировании, метод часто применяется выборочно к узлам, которые, по прогнозам, с наибольшей вероятностью приведут к мягким ошибкам в случае поражения. Инструменты и модели, которые могут предсказать, какие узлы наиболее уязвимы, являются предметом прошлых и текущих исследований в области мягких ошибок.

Обнаружение мягких ошибок

Была проведена работа по устранению программных ошибок в ресурсах процессора и памяти с использованием как аппаратных, так и программных методов. Несколько исследований были направлены на устранение программных ошибок, предлагая обнаружение и восстановление ошибок с помощью аппаратной избыточной многопоточности.[13][14][15]В этих подходах использовалось специальное оборудование для репликации выполнения приложения с целью выявления ошибок в выходных данных, что увеличивало сложность проектирования оборудования и стоимость, включая высокие накладные расходы на производительность. С другой стороны, программные схемы, устойчивые к программным ошибкам, являются гибкими и могут применяться в серийных коммерческих микропроцессорах. Многие работы предлагают репликацию инструкций на уровне компилятора и проверку результатов для мягкого обнаружения ошибок.[16][17] [18]

Исправление мягких ошибок

Разработчики могут принять тот факт, что неявные ошибки будут возникать, и разработать системы с соответствующим обнаружением и исправлением ошибок для постепенного восстановления. Как правило, в конструкции полупроводниковой памяти может использоваться упреждающее исправление ошибок, включая избыточные данные в каждый слово создать код исправления ошибок. В качестве альтернативы, исправление ошибок отката может использоваться, обнаруживая мягкую ошибку с помощью код обнаружения ошибок Такие как паритет, и перезапись правильных данных из другого источника. Этот метод часто используется для сквозная запись кэш-память.

Мягкие ошибки в логические схемы иногда обнаруживаются и исправляются с использованием методов отказоустойчивой дизайн. Они часто включают использование избыточных схем или вычисление данных и обычно достигаются за счет площади схемы, снижения производительности и / или более высокого энергопотребления. Концепция чего-либо тройное модульное резервирование (TMR) может использоваться для обеспечения очень высокой надежности мягких ошибок в логических схемах. В этом методе три идентичные копии схемы параллельно вычисляют одни и те же данные, а выходные данные передаются в логика голосования большинством, возвращая значение, которое имело место как минимум в двух из трех случаев. Таким образом, отказ одной цепи из-за мягкой ошибки отбрасывается, если две другие цепи работают правильно. На практике, однако, немногие разработчики могут позволить себе более 200% площади схемы и требуемых накладных расходов по мощности, поэтому обычно это применяется только выборочно. Другой распространенной концепцией исправления программных ошибок в логических схемах является временная (или временная) избыточность, при которой одна схема оперирует одними и теми же данными несколько раз и сравнивает последующие оценки на предмет согласованности. Этот подход, однако, часто влечет за собой накладные расходы на производительность, накладные расходы на область (если для хранения данных используются копии защелок) и накладные расходы на мощность, хотя он значительно более эффективен по площади, чем модульное резервирование.

Традиционно DRAM уделял наибольшее внимание в стремлении уменьшить или обойти программные ошибки из-за того, что DRAM составляла большую часть уязвимой поверхности устройства в настольных и серверных компьютерных системах (см. распространенность ECC RAM в сервере компьютеры). Трудно найти точные цифры восприимчивости DRAM, и они значительно различаются в зависимости от конструкции, процессов изготовления и производителей. Технология 1980-х годов 256-килобитная DRAMS могла иметь кластеры по пять или шесть бит, перевернутые из одного альфа-частица. Современные DRAM имеют гораздо меньшие размеры функций, поэтому нанесение аналогичного количества заряда может легко привести к переворачиванию гораздо большего количества бит.

При разработке схем обнаружения и исправления ошибок помогает тот факт, что программные ошибки обычно локализуются в очень небольшой области микросхемы. Обычно затрагивается только одна ячейка памяти, хотя события с высокой энергией могут вызвать нарушение работы нескольких ячеек. Обычная структура памяти обычно размещает на кристалле один бит из множества различных слов исправления. Так что даже многоклеточное расстройство приводит лишь к ряду отдельных однобитовые расстройства в нескольких словах исправления, а не многобитное расстройство одним исправительным словом. Таким образом, код исправления ошибок должен справляться только с одним ошибочным битом в каждом слове исправления, чтобы справиться со всеми вероятными мягкими ошибками. Термин «многоячеечность» используется для сбоев, влияющих на несколько ячеек памяти, независимо от того, в какие слова коррекции эти ячейки попадают. «Многобитность» используется, когда несколько битов в одном слове коррекции ошибочны.

Мягкие ошибки в комбинационной логике

Три естественных маскирующих эффекта в комбинационная логика которые определяют, одно событие расстроено (SEU) превратится в мягкую ошибку электрическая маскировка, логическая маскировка, и временное (или временное окно) маскирование. SEU — это логически замаскированный если его распространение заблокировано для достижения защелки выхода, потому что входы шлюза вне тракта предотвращают логический переход выхода этого элемента. SEU — это электрически маскируется если сигнал ослабляется электрическими свойствами ворот на пути его распространения, так что результирующий импульс имеет недостаточную величину для надежной фиксации. SEU — это временно замаскированный если ошибочный импульс достигает выходной защелки, но не происходит достаточно близко к моменту фактического срабатывания защелки для удержания.

Если все три эффекта маскировки не проявляются, распространяемый импульс фиксируется, и на выходе логической схемы будет ошибочное значение. В контексте работы схемы это ошибочное выходное значение можно рассматривать как событие мягкой ошибки. Однако с точки зрения уровня микроархитектуры затронутый результат может не изменить вывод выполняемой в данный момент программы. Например, ошибочные данные могут быть перезаписаны перед использованием, замаскированы в последующих логических операциях или просто никогда не будут использоваться. Если ошибочные данные не влияют на вывод программы, это считается примером микроархитектурная маскировка.

Частота мягких ошибок

Частота мягких ошибок (SER) — это частота, с которой устройство или система обнаруживают или, по прогнозам, обнаруживают мягкие ошибки. Обычно выражается как количество сбоев во времени (FIT) или среднее время наработки на отказ (Среднее время безотказной работы). Единица, принятая для количественной оценки отказов во времени, называется FIT, что эквивалентно одной ошибке на миллиард часов работы устройства. Среднее время безотказной работы обычно указывается в годах эксплуатации устройства; для сравнения, один FIT равен примерно 1 000 000 000 / (24 × 365,25) = 114 077 раз больше, чем наработка на отказ в течение одного года.

Несмотря на то, что во многих электронных системах среднее время безотказной работы превышает ожидаемый срок службы схемы, SER может быть неприемлемым для производителя или потребителя. Например, в полевых условиях можно ожидать много отказов на миллион цепей из-за программных ошибок, если система не имеет адекватной защиты от программных ошибок. Неисправность даже нескольких продуктов на местах, особенно в случае катастрофы, может запятнать репутацию продукта и компании, которые его разработали. Кроме того, в приложениях, критичных с точки зрения безопасности или затрат, где стоимость отказа системы намного превышает стоимость самой системы, вероятность отказа в 1% за срок службы может быть слишком высокой, чтобы быть приемлемой для заказчика. Следовательно, выгодно проектировать с низким значением SER при производстве системы в больших объемах или требующей чрезвычайно высокой надежности.

Смотрите также

  • Одно событие расстроено (SEU)
  • Сбой
  • Все равно
  • Логическая опасность

Рекомендации

  1. ^ Артем Динабург (июль 2011 г.). «Бицквоттинг — перехват DNS без эксплуатации» (PDF).
  2. ^ Золото (1995): «Это письмо информирует вас и поздравляет вас с еще одним замечательным научным предсказанием будущего, а именно с вашим предвидением проблемы нарушения логики динамической оперативной памяти (DRAM), вызванной испусканием альфа-частиц, впервые обнаруженной в 1977 году. но о которых вы писали в «Стальных пещерах» в 1957 году ». [Примечание: на самом деле, 1952 г.] … «Эти сбои вызваны следами радиоактивных элементов, присутствующих в упаковочном материале, используемом для герметизации кремниевых устройств … в вашей книге« Стальные пещеры », опубликованной в 1950-х годах, вы использовать излучатель альфа-частиц, чтобы «убить» одного из роботов в истории, уничтожив («рандомизируя») его позитронный мозг. Это, конечно, такой же хороший способ описания логического расстройства, как и все, что я слышал. … наши миллионы долларов на исследования, кульминацией которых стали несколько международных наград за самый важный научный вклад в области надежности полупроводниковых устройств в 1978 и 1979 годах, были предсказаны в достаточно точной форме через двадцать лет [Примечание: фактически двадцать пять лет ] до того, как произошли события
  3. ^ Зиглер, Дж. Ф. (январь 1996 г.). «Земные космические лучи» (PDF). Журнал исследований и разработок IBM. 40 (1): 19–40. Дои:10.1147 / rd.401.0019.
  4. ^ а б Симонит, Том (март 2008 г.). «Должен ли каждый компьютерный чип иметь детектор космических лучей?». Новый ученый. Архивировано из оригинал на 2011-12-02. Получено 2019-11-26.
  5. ^ Гордон, М. С .; Goldhagen, P .; Rodbell, K. P .; Zabel, T. H .; Тан, Х. Х. К .; Clem, J.M .; Бейли, П. (2004). «Измерение потока и энергетического спектра нейтронов, индуцированных космическими лучами на Земле». IEEE Transactions по ядерной науке. 51 (6): 3427–3434. Bibcode:2004ITNS … 51.3427G. Дои:10.1109 / TNS.2004.839134. ISSN  0018-9499.
  6. ^ Делл, Тимоти Дж. (1997). «Белая книга о преимуществах Chipkill-Correct ECC для основной памяти ПК-сервера» (PDF). ece.umd.edu. п. 13. Получено 2015-01-30.
  7. ^ Baumann, R .; Hossain, T .; Murata, S .; Китагава, Х. (1995). «Соединения бора как основной источник альфа-частиц в полупроводниковых устройствах». 33-й Международный симпозиум по физике надежности IEEE. С. 297–302. Дои:10.1109 / RELPHY.1995.513695. ISBN  978-0-7803-2031-4.
  8. ^ Wilkinson, J.D .; Границы, С .; Brown, T .; Gerbi, B.J .; Пельтье, Дж. (2005). «Оборудование для лучевой терапии рака как причина мягких ошибок в электронном оборудовании». Транзакции IEEE о надежности устройств и материалов. 5 (3): 449–451. Дои:10.1109 / TDMR.2005.858342. ISSN  1530-4388.
  9. ^ Франко, Л., Гомес, Ф., Иглесиас, А., Пардо, Дж., Пазос, А., Пена, Дж., Сапата, М., SEU на коммерческой SRAM, индуцированной нейтронами низкой энергии, произведенными на клинической установке линейного ускорителя , Протоколы RADECS, сентябрь 2005 г.
  10. ^ Парк, Кёнбэ; Пэг, Санхён; Вэнь, ШиЦзе; Вонг, Ричард (октябрь 2014 г.). «Активный предварительный заряд на ряду, вызванный отказом в DDR3 SDRAMs по технологии 3 × нм». Активная предварительная зарядка при отказе ряда, вызванном отказом в памяти DDR3 SDRAM по технологии 3x нм. IEEE. С. 82–85. Дои:10.1109 / IIRW.2014.7049516. ISBN  978-1-4799-7308-8.
  11. ^ Ким, Юнгу; Дэли, Росс; Ким, Джереми; Фоллин, Крис; Ли, Джи Хе; Ли, Донхёк; Вилкерсон, Крис; Лай, Конрад; Мутлу, Онур (24.06.2014). «Перемещение битов в памяти без доступа к ним: экспериментальное исследование ошибок нарушения памяти DRAM» (PDF). ece.cmu.edu. IEEE. Получено 2015-03-10.
  12. ^ Гудин, Дэн (10 марта 2015 г.). «Передовой хакерский метод дает статус суперпользователя, используя слабые места DRAM». Ars Technica. Получено 2015-03-10.
  13. ^ Рейнхардт, Стивен К .; Мукерджи, Шубхенду С. (2000). «Обнаружение переходных неисправностей посредством одновременной многопоточности». Новости компьютерной архитектуры ACM SIGARCH. 28 (2): 25–36. CiteSeerX  10.1.1.112.37. Дои:10.1145/342001.339652. ISSN  0163-5964.
  14. ^ Mukherjee, Shubhendu S .; Конц, Майкл; Рейнхардт, Стивен К. (2002). «Детальный дизайн и оценка альтернативных вариантов многопоточности с резервированием». Новости компьютерной архитектуры ACM SIGARCH. 30 (2): 99. CiteSeerX  10.1.1.13.2922. Дои:10.1145/545214.545227. ISSN  0163-5964.
  15. ^ Виджайкумар, Т. Н .; Померанц, Ирит; Ченг, Карл (2002). «Восстановление переходных отказов с использованием одновременной многопоточности». Новости компьютерной архитектуры ACM SIGARCH. 30 (2): 87. Дои:10.1145/545214.545226. ISSN  0163-5964.
  16. ^ Nahmsuk, Ой; Shirvani, Philip P .; Маккласки, Эдвард Дж. (2002). «Обнаружение ошибок по дублированию инструкций в суперскалярных процессорах». Транзакции IEEE о надежности. 51: 63–75. Дои:10.1109/24.994913.
  17. ^ Reis A., George A .; Чанг, Джонатан; Вачхараджани, Нил; Ранган, Рам; Август, Дэвид I. (2005). «SWIFT: Программно реализованная отказоустойчивость». Международный симпозиум по генерации кода и оптимизации. Материалы международного симпозиума по генерации и оптимизации кода. С. 243–254. CiteSeerX  10.1.1.472.4177. Дои:10.1109 / CGO.2005.34. ISBN  978-0-7695-2298-2.
  18. ^ Дидехбан, мусульманин; Шривастава, Авирал (2016), «NZDC», nZDC: метод компилятора для почти нулевого тихого повреждения данных, Труды 53-й ежегодной конференции по автоматизации проектирования (DAC): ACM, стр. 48, Дои:10.1145/2897937.2898054, ISBN  9781450342360CS1 maint: location (связь)

дальнейшее чтение

  • Ziegler, J. F .; Лэнфорд, В. А. (1979). «Влияние космических лучей на компьютерную память». Наука. 206 (4420): 776–788. Bibcode:1979Наука … 206..776Z. Дои:10.1126 / science.206.4420.776. ISSN  0036-8075. PMID  17820742.
  • Мукерджи, С., «Архитектурный дизайн для мягких ошибок», Elsevier, Inc., февраль 2008 г.
  • Мукерджи, С., «Компьютерные сбои из-за программных ошибок: проблема с множеством решений», Отчет микропроцессора, 19 мая 2008 г.

внешняя ссылка

  • Мягкие ошибки в электронной памяти — Белая книга — Хорошая сводная статья с множеством ссылок — Tezzaron, январь 2004 г. Делается вывод, что 1000–5000 FIT на Мбит (0,2–1 ошибка в день на Гбайт) — это типичная частота мягких ошибок DRAM.
  • Преимущества Chipkill-Correct ECC для основной памяти ПК-сервера — Обсуждение надежности SDRAM в 1997 г. — некоторая интересная информация о «мягких ошибках» из космические лучи, особенно в отношении Код исправления ошибок схемы
  • Влияние мягких ошибок на надежность системы — Ритеш Мастипурам и Эдвин С. Ви, Cypress Semiconductor, 2004 г.
  • Проблемы масштабирования и технологии для коэффициентов мягких ошибок — Джонстон — 4-я ежегодная исследовательская конференция по надежности Стэнфордского университета, октябрь 2000 г.
  • Оценка мягких ошибок БИС, вызванных земными космическими лучами и альфа-частицами — Х. Кобаяси, К. Сираиси, Х. Цучия, Х. Усуки (все Sony) и Ю. Нагаи, К. Такахиса (Университет Осаки), 2001.
  • Веб-сайт семинара SELSE — Сайт семинара по системным эффектам логических программных ошибок

Система работы учителя-логопеда по коррекции недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием речи и проявляющихся в нарушении обозначения мягкости согласных на письме

Система логопедической коррекции недостатков письма, обусловленных  фонематическим недоразвитием речи, занимает особое место в системе всей работы учителя-логопеда в массовой общеобразовательной школе.

Фонологические замены, смешения являются довольно распространенным видом дисграфических ошибок.

Кроме того, можно отметить преобладание определенной группы ошибок: смешение твердых и мягких согласных, ошибки при обозначении мягких согласных на письме.

Представляем систему логопедической коррекции недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием речи и проявляющихся в ошибках обозначения мягкости согласных на письме.

Данная система предполагает реализацию следующих этапов:

Этапы работы

  1. Поисковый
  1. Изучение анамнестических данных о развитии обучающихся.
  2. Анализ реальной ситуации: первичное обследование письменных работ (классные, домашние, контрольные, творческие работы по русскому языку).
  3. Анализ полученных данных.
  1. Аналитический
  1. Постановка коррекционных, образовательных, воспитательных целей, определение задач.
  2. Комплектование групп для коррекционных занятий.
  3. Составление плана реализации.
  4. Взаимодействие с учителями начальных классов, родителями обучающихся, педагогом-психологом, социальным педагогом, администрацией школы через систему консультаций.
  1. Практический
  1. Выполнение плана работ: логопедическая коррекция недостатков  письма, организованная учителем – логопедом во время групповых, индивидуальных занятий.
  2. Текущий контроль.
  1. Контрольный
  1. Повторное обследование письма
  2. Оценка полученных результатов
  3. Оценка продвижения

Принципы, методы, формы логопедического воздействия при коррекции недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием

Система логопедической коррекции, целью которой является устранение фонологических ошибок, основывается на принципах общей и специальной педагогики.

  1. Принцип комплексности.
  2. Патогенетический принцип
  3. Принцип максимальной опоры на различные анализаторы
  4. Принцип опоры на сохраненные звенья нарушенной функции
  5. Принцип поэтапного формирования умственных действий
  6. Принцип учета зоны «ближайшего развития» (по Л.С. Выготскому)
  7. Принцип постепенного усложнения заданий и речевого материала.
  8. Принцип системности.
  9. Онтогенетический принцип

Организуя логопедическую коррекцию письма, логопед использует различные методы.

  • Словесные методы, которые представляют собой инструкцию, рассказ, беседу, сообщение, описание и т.п.
  • Наглядные методы: наблюдение и обследование предметов и явлений окружающего мира при помощи анализаторов.
  • Практические методы, которые представляют собой способы организации детской деятельности.

Реализация логопедической коррекции возможна через организацию групповых и индивидуальных занятий.

Кроме того, максимально результативной коррекционная работа школьного логопеда будет только в том случае, если учитель-логопед хорошо знает и учитывает при логопедическом воздействии психологические особенности детей с недостатками письма, обусловленными фонематическим недоразвитием речи.

Смешение и замены на письме букв, обозначающих твердые и мягкие фонемы, обусловлены целым рядом факторов:

  • неумением на слух дифференцировать твердые и мягкие звуки,
  • нарушением произношения,
  • трудностью актуализации букв, обозначающих гласные второго ряда, необходимых для обозначения мягкости согласных на письме.

Цель логопедической коррекции письма в данном случае сводится к устранению или минимализации  дисграфических ошибок в обозначении мягкости согласных на письме. Ее достижение обеспечивает решение следующих задач:

  • уточнить артикуляцию твердых и мягких согласных
  • дифференцировать на слух твердые и мягкие фонемы в изолированном положении, в слогах, словах, словосочетании, предложении, тексте
  • сформировать представления учащихся о двузначности букв, обозначающих парные по мягкости согласные звуки, в зависимости от влияния последующей буквы
  •  сформировать навыки обозначения мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда
  • сформировать  навыки обозначения мягкости согласных на письме с помощью буквы «Ь»
  • сформировать навыки самоконтроля за обозначением мягкости согласных на письме разными способами

Система логопедической коррекции недостатков письма, обусловленных нарушением распознавания твердых и мягких фонем, предполагает реализацию следующих этапов:

  1. Уточнение артикуляции твердых и мягких фонем
  2. Дифференциация изолированных звуков
  3. Дифференциация согласных на уровне  слога, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда
  4. Дифференциация согласных на уровне  слова, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда
  5. Дифференциация согласных на уровне предложений, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда
  6. Дифференциация согласных на уровне текста, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда
  7. Обозначение мягкости согласных на письме с помощью буквы «Ь»

Уточнение артикуляции твердых и мягких фонем

Уточнение артикуляции твердых и мягких фонем происходит с опорой на зрительное, тактильное восприятие, кинестетические ощущения.

Детям следует указать, что произношение мягких звуков отличается от произношения твердых большим напряжением губ. При  произнесении мягких звуков губы растянуты в большей степени, чем при артикуляции твердых.

Дифференциация изолированных твердых и мягких звуков

При дифференциации изолированных звуков можно использовать следующие упражнения:

  • Игра «Покажи нужный домик»

Логопед произносит звуки, дети с помощью сигнальных карточек зеленого и синего цвета определяют твердость или мягкость этого согласного.

  • Игра «Бусы»

Логопед произносит звуки, дети закрашивают кружочки-«бусинки» зеленым и синим карандашами, определяя  твердость или мягкость этого согласного.

  • Игра с мячом «Назови пару»

Логопед называет твердый или мягкий звук, дети, перебрасывая мяч логопеду, называют его пару.

На этом и последующих этапах закрепляются знания обучающихся о парных твердых и мягких согласных, непарных твердых и непарных мягких согласных, о двузначности букв, обозначающих согласные звуки (показываем детям, что одна и та же буква предполагает двоякое звучание в зависимости от последующей гласной).

Дифференциация твердых и мягких согласных на уровне слога, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных

Для закрепления дифференциации твердых и мягких согласных на уровне слога можно использовать следующие упражнения:

  • Игра «Покажи нужный домик»

Логопед произносит слоги, дети определяют твердость или мягкость звука и поднимают соответствующую карточку зеленого или синего цвета.

  • Игра «Паровозик»

Логопед произносит слоги, дети закрашивают зеленым и синими карандашами «вагончики»,  определяя твердость или мягкость согласных.

  • Игра с мячом «Назови пару»

Логопед называет слоги с твердым или мягким звуком, дети, перебрасывая мяч логопеду, называют  парный слог.

  • Чтение парных слогов

Логопед предлагает детям прочитать парные слоги и подчеркнуть в них согласные синим или зеленым карандашом в зависимости от того, какой звук обозначает данная буква.

  • Диктант «Цветные слоги»

Логопед диктует слоги, дети записывают их цветными ручками: синим цветом – буквы, обозначающие твердые согласные, зеленым – буквы, обозначающие мягкие согласные, красным – буквы, обозначающие гласные звуки.

  • Игра «Кто больше?»

Логопед предлагает детям составить, как можно больше слогов по схемам                                             Даны буквы: с, т, я, ё, и, ю, е.

  • Игра «Договори (допиши) слог»

Логопед произносит часть слова, дети договаривают и записывают нужный слог (голу…, тетра…, картин…)

  • Игра «Выбери нужный слог»

Логопед произносит слово, дети выбирают только тот слог, в котором есть мягкий согласный. Для этого упражнения можно использовать словарные слова.

На этом этапе ведется работа с парными гласными, отрабатываются навыки обозначения мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда, формируются навыки выполнения действий по алгоритму. Дети учатся рассуждать по плану:

  • прочитай слог
  • назови гласную букву
  • назови согласный, мягкость которого она обозначает

Примерный ответ учащегося: «МЯ – буква «Я» обозначает мягкость согласного [М’]»

Дифференциация твердых и мягких согласных на уровне слова, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных

Для закрепления дифференциации твердых и мягких звуков на уровне слова можно использовать следующие упражнения:

  • Игра «Покажи нужный домик»

Логопед произносит слова, дети определяют твердость или мягкость первого звука и поднимают соответствующую карточку зеленого или синего цвета.

  • Игра «Разложи картинки»

Логопед предлагает учащимся распределить картинки на две части по наличию мягких и твердых фонем: в начале и середине слова.

  • Игра «Кто больше?»

Логопед дает детям задание придумать как можно больше слов, которые начинаются с твердых или мягких согласных.

  • Игра «Заменялки»

Логопед произносит слова, ученики заменяют в них первый звук на парный твердый или мягкий согласный и называют новые слова: мыл – мил, рад – ряд, лук – люк. Затем сравнивают слова по звучанию и значению.

  • Игра «Допиши слово»

Логопед предлагает часть слова, дети должны договорить его либо вставить слог в середину и записать слова целиком:

вени…, цып…та, …лефон.

  • Игра «Столбики»

Логопед диктует слова, ученики записывают их в два столбика в зависимости от твердости или мягкости первого звука.

  • Игра «Лото»

Логопед раздает карточки с картинками,  в названии которых первый звук твердый или мягкий согласный. Детям предлагается закрыть фишками зеленого или синего цвета эти картинки в зависимости от того, какой звук первый.

  • Игра «Кто самый внимательный»

Логопед предлагает ученикам определить место мягких звуков в слове с помощью перфокарта или звуковой линейки. Логопед произносит слова, дети отмечают в «окошечках» точками твердые согласные и гласные, мягкие согласные обозначают буквами.

  • Игра  «Верни убежавшие буквы»

Логопед предлагает учащимся вставить пропущенные буквы: пропущенные согласные: …етер, …едведица

пропущенные гласные: бер…за, л…сица

  • Игра «Рассыпавшиеся слова»

Логопед дает задание ученикам составить из разрезной азбуки слова, соответствующие схемам  

                                                         

  • Игра «Слова наоборот»

Логопед предлагает детям придумать слова, противоположные по значению так, чтобы первый звук был мягким:

слабый — …, богатый — …, грустный — …

  • Игра «Измени слова по вопросам»

Логопед дает задание ученикам изменить слова по вопросам:

Что?                            Нет чего?

Книга                          Нет книги

Линейка                       Нет линейки

Затем дети  сравнивают слова по звучанию и значению.

  • Игра «Один – много»

Проводится аналогично предыдущему заданию

Аптека – аптеки, ученик – ученики.

  • Игра «Карлик и великан»

Логопед предлагает детям изменить слова так, чтобы они стали обозначать маленькие или огромные предметы:

дом – домик – домище

нос – носик – носище

Затем дети  сравнивают слова по звучанию и значению.

На этом этапе продолжается отработка навыков рассуждения по алгоритму. Примерный ответ учащегося: «БЕРЁЗА – буква «Е» обозначает мягкость согласного [Б’], буква «Ё» обозначает мягкость согласного [Р’]»

Дифференциация твердых и мягких звуков на уровне предложения,

обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных

Для закрепления дифференциации твердых и мягких звуков на уровне предложения  используются следующие задания:

  • Придумай предложения со словами – квазиомонимами: вол – вёл, завод – зовёт, дымка – Димка.
  • Придумай предложение по картинке так, чтобы все слова начинались с мягких согласных.
  • Выбери подходящее по смыслу слово и дополни им предложение, определи   мягкость или твердость первого звука подобранных слов:

мишка – мышка: Кошка поймала … . Даше купили плюшевого …  

рад – ряд: Петя был очень … . Мама купила билет в первый … .

  •  Послушай предложения, назови слова с мягкими согласными в начале (середине, конце)

Грачи свили гнездо на высоком дереве.

  • Прочитай предложение и вставь пропущенные буквы карандашами (ручками) синего и зеленого цвета в зависимости от того, какой звук пропущен – твердый или мягкий

На   с…ене   ви…ит   кра…ивый  ко…ёр.

  • Составь предложение из данных слов, запиши в тетрадь, подчеркни синими и зелеными карандашами буквы, обозначающие мягкие и твердые согласные:

Школьники, сцене, на, номерами, с, замечательными, выступали.

  • Запиши предложения под диктовку.

Дифференциация твердых и мягких звуков на уровне текста,

обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных

На этом этапе проводятся следующие упражнения:

  • Разложи сюжетные картинки в нужной последовательности. Составь предложения так, чтобы получился рассказ. Запиши его в тетрадь. Подчеркни слова, в которых есть мягкие согласные.
  • Прочитай предложения. Запиши их в таком порядке, чтобы получился рассказ. Подчеркни все мягкие согласные зеленым карандашом, твердые – синим.
  • Прочитай рассказ, замени выделенные слова на слова с противоположным значением так, чтобы первый звук был мягким.

Наступила холодная лето. Ночь стал короче Выпал последний снег. Черным покрывалом укрылись леса и поля. Утром ударил слабый мороз.

  • Прочитай предложение. Придумай свои предложения так, чтобы получилась интересная история и запиши ее в тетрадь.

Однажды щенок нашёл варежку.

Найди и подчеркни слова, в которых все согласные твердые или мягкие.

Обозначение мягкости согласных на письме с помощью буквы «Ь»

Работа по обозначению мягкости согласных на письме с помощью буквы «Ь» проводится по следующему плану:

  • обозначение мягкости согласных на уровне буквы
  • обозначение мягкости согласных на уровне слога
  • обозначение мягкости согласных на уровне слова
  • обозначение мягкости согласных на уровне предложения
  • обозначение мягкости согласных на уровне текста

На начальном этапе формирование навыков обозначения мягкости согласных с помощью буквы «Ь» используются слова – квазиомонимы.

Примерный речевой материал: угол – уголь, мел – мель, шест – шесть, ел – ель, брат – брать, жар – жарь и т.д.

Вначале сравниваются слова с конечным твердым и мягким согласным звуком. Затем включаются слова, в которых дифференцируемые твердые и мягкие согласные звуки находятся в середине слова: банка – банька, галка – галька, полка – полька и т.д.

Работа над словами – квазиомонимами проводится в следующей последовательности (мягкий знак в конце слова):

  • дифференциация значений слов с опорой на картинки
  • сравнение звучания двух слов, определение количества звуков в словах, составление графической схемы слов под картинками
  • определение конечного звука в первом и втором словах
  • обозначение буквами конечных звуков слов
  • прочтение и запись слов с опорой на схему

Итогом этой работы является закрепление детьми правила: мягкость согласного звука в конце слова обозначается с помощью мягкого знака.

Можно предложить детям разучить стихотворение Е. Измайлова «Мягкий знак».

Мягкий знак – хитрый знак.

Не сказать его никак.

Он не произносится,

Но в слово часто просится.

Почему у дома угол

Превратился сразу в уголь

Без пожара просто так?

Это сделал мягкий знак.

Сделать нам не так уж трудно,

Чтоб на мель не село судно:

Мягкий знак перечеркнуть –

И свободен водный путь.

Корабли, плывите смело!

Стала мель кусочком мела.

В дальнейшем предлагаются следующие задания:

  • Поднимите карточку с буквой «Ь», когда услышите слова с мягким согласным на конце слова. При этом  слова даются с постепенным усложнением слоговой структуры: мель, карась, окунь, шмель, дверь и т.д.
  • Опрели место мягкого знака в слове на «звуковой» линейке или перфокарте, укажи, мягкость какого зувка он обозначает.
  • Прослушай слова, запиши только мягкий согласный и букву «Ь»: огонь – нь, фасоль – ль, кровать – ть.
  •  Прочитай слова, вставь пропущенные буквы: меда…, песо…, дива…, календа…, костё…
  • Прослушай слова, запиши только слог, в котором есть мягкий согласный и букву «Ь»: медаль, цепь, фонарь, покрась, учитель.
  • Запиши под диктовку пары слов: был – быль, кров – кровь, плакат – плакать и т.д.
  • «Спрячь» мягкий знак в середину слова. Добавь слог –ки к названиям картинок. Запиши полученные слова.

Варианты предъявления материала:

— на доске вывешиваются картинки с изображением одного и нескольких предметов (куль – кульки, зверь – зверьки, уголь – угольки, карамель – карамельки)

— логопед предлагает картинки с изображением только одного предмета, обучающиеся должны записать название этих картинок в единственном числе и самостоятельно придумать и записать эти слова во множественном числе.

  • Придумай слова по образцу (одновременно ведется работа над словообразованием): Саша – Сашенька, Маша – Машенька, учить – учитель, строить – строитель.
  • Найди ошибку. На доске или карточке записаны слова, в некоторых из них пропущен мягкий знак или написан лишний. Дети должны исправить ошибки и записать слова в тетрадь без ошибок: санки, албом, палма, персик, пальто, мосьты, релсы, крылцо, писмо, филм, больница.
  • Вставь,  где нужно, букву «Ь»: белый гус…, тёплый ден…, серый волк…, густой лес…, стал…ные кон…ки, бур…ная вес…на и т.д.
  • Спиши словосочетания, заменяя выделенные слова словами, противоположными по значению:  сладкая ягода, большой камень, слабый голос, здоровый ребенок и т.д.
  • Измени слова так, чтобы они стали писаться с мягким знаком в середине слова, запиши слова парами: банка, галка, полка, пенки.
  • Послушай предложения, выбери и запиши слова, в которых пишется мягкий знак. В качестве лексического материала используются пословицы, поговорки, строки из литературных произведений.
  • Послушай предложения. Назови слова, похожие по звучанию. Назови их сходство и отличие. Запиши слова парами: Маше шесть лет. Около сарая стоит шест.
  •  Составь предложения из слов: пришла, осень, золотая; день, короче, становится.
  •  Письмо по памяти или диктанты предложений и текстов, насыщенных словами и мягким знаком на конце и в середине слов.

Речной окунь не может жить в солёной воде. Он живёт только в пресной воде. У окунька есть острые шипы. Шипами он может сильно уколоть.

На этом этапе продолжается работа по выработке и закреплению навыков рассуждения по алгоритму. Примерный ответ обучающегося: «КАРАСЬ – буква «Ь» обозначает мягкость согласного [С’]». Также уточняем представление детей о букве «Ь»: буква «Ь» звука не обозначает.

Результативность системы работы учителя-логопеда по коррекции недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием речи и проявляющихся в нарушении обозначения мягкости согласных на письме

Завершающим этапом в системе работы учителя-логопеда по коррекции недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием речи и проявляющихся в нарушении обозначения мягкости согласных на письме, является контрольный этап. Он предполагает реализацию следующих мероприятий:

  1. Повторное обследование письма
  2. Оценка полученных результатов
  3. Оценка продвижения

Основная цель школьного логопеда заключается в повышении качества образования и воспитания обучающихся за счет своевременного выявления причин слабой успеваемости отдельных учеников по родному языку и выбор наиболее эффективных путей коррекции нарушений устной и письменной речи.

Организуя коррекционную работу по устранению нарушений письменной речи в условиях  общеобразовательной школы, логопед опирается на разработки А.В. Ястребовой, Т.П. Бессоновой, Р.И. Лалаевой, И.Н. Садовниковой, Л.Н. Ефименковой и др.

Вашему вниманию была представлена система логопедической коррекции одного из направлений в общей работе  школьного логопеда по устранению недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием речи. Мониторинг развития письменной речи обучающихся подтверждает эффективность использования данной системы для оптимизации процесса обучения детей  русскому языку.

Литература

  1. Детская логопсихология/ под ред. В.И. Селиверстова. – М.:ВЛАДОС, 2008
  2. Колповская И.К. Влияние недоразвития речи на усвоение письма// Школа для детей с тяжелыми нарушениями речи. – М., 1961
  3. Лалаева Р.И. Нарушения чтения и пути их коррекции у младших школьников. – СПб.: СОЮЗ, 1998
  4. Логопедия/ под ред. Волковой Л.С. – М.: Просвещение, 1989
  5. Мисаренко Г.Г. Обучение фонемному анализу в первом классе. Методическое пособие. – М.: ТЦ Сфера, 2008.
  6. Основы логопедической работы с детьми/ под ред. Чиркиной Г.В. – М.: АРКТИ, 2002
  7. Садовникова И.Н. Нарушения письменной речи и их преодоление у младших школьников. – М.: Владос, 1995
  8. Спирова Л.Ф., Ястребова А.В. Учителю о детях с нарушениями речи. – М.: Просвещение, 1985
  9. Хватцев М.Е. Логопедия. – М.: Просвещение, 1958
  10. Ястребова А.В. Преодоление общего недоразвития речи у учащихся начальных классов общеобразовательных учреждений.- М.: АРКТИ, 2000

Как исправить свою ошибку

Все совершают ошибки. Мы говорим необдуманные вещи, нарушаем обещания или выносим плохое суждение о ком-либо — и это лишь малая часть того, что может случиться в жизни и на рабочем месте. Немногие знают, как исправить собственную ошибку, даже если последствия будут крайне неприятны. Если вы не пытаетесь исправлять свои ошибки из-за неправильных поступков, ваши взаимоотношения и репутация могут серьезно пострадать. Хорошая новость в том, что признание своих ошибок и правильные выводы могут исправить ситуацию и даже сделать ее лучше.

Есть огромная разница между извинением и исправлением ошибки. В первом случае вы просто просите прощения за то, что причинили кому-то боль. Во втором случае вы совершаете определенные действия, которые восстанавливают баланс в отношениях с человеком.

1

Признайте свою роль в ситуации

Если конфликтная ситуация произошла только что, дайте себе время успокоиться. Даже если вы сразу осознали, что оскорбили человека, все равно должно пройти какое-то время.

Осознайте свою роль в этой ситуации. Часто люди не замечают своей вины за своими гневом, обвинениями, агрессивностью и оборонительной позицией. Даже через некоторое время они не признают своей роли в конфликте, если были полностью виновны.

Посмотрите на ситуацию глазами человека, которого вы обидели. Как ваша ошибка повлияла на него? Вы ему причинили неудобство или нанесли обиду? Развивать эмпатию полезно все равно, однако в этом случае ее роль неоценима.

Первый шаг очень важен, потому что без осознания своей вины вы будете неискренними, а уж тем более не захотите исправлять ошибку, которую таковой не считаете.

2

Тщательно все продумайте

Подумайте о том, что вы можете сделать для того, чтобы возместить нанесенный ущерб. Вам придется восстановить утраченное доверие.

Проще говоря, у вас должна быть хоть какая-то идея и твердое намерение воплотить ее в жизнь. Дайте человеку понять, что вам есть дело до случившегося.

Однако ваша вина может привести к гиперкомпенсации. Опасность такой ситуации в том, что вы можете выглядеть неискренним, если ваше наказание самого себя будет в стократ больше самого преступления.

Создайте мини-план будущего разговора и выясните, куда он может завести. Четко решите, что не будете реагировать на раздражительный тон собеседника. Возможно он захочет говорить совершенно о другом, тогда вам придется согласиться и надеяться на экспромт.

3

Начните разговор первым

  • В первую очередь признайте свою ошибку и будьте точны в датах, тщательно подбирайте слова: «Мне очень жаль что я нарушил свое обещание в прошлую пятницу».
  • Скажите о том, что понимаете, как ваши действия или слова обидели чувства этого человека. Как только захотите сказать, что это и его вина тоже, сдержитесь и следуйте своему плану: «Я поступил эгоистично и тебе пришлось остаться на работе допоздна. Я подвел тебя и понимаю, что ты чувствуешь. На твоем месте мне бы тоже было неприятно».
  • Скажите о том, насколько важен человек для вас: «Для меня важна наша дружба и я ценю то время, которое провожу с тобой».
  • Загладьте вину: «Знаю, ты просил моей помощи, а я тебе не помог. Давай я заглажу свою вину и возьму всю работу на себя».

4

Сделайте выводы из своей ошибки

Из любой ошибки можно сделать правильные выводы и стать лучше. Однако если вы думаете, что теперь нужно совершать ошибки, то помните, что главный вывод — не повторять одни и те же.

Еще одним выводом может стать ваше решение научиться контролировать свои эмоции. Или грамотно справляться со стрессом. Задайте себе простой вопрос: «Что мне нужно сделать, чтобы такого не повторилось?». Если ответом будет «Я уверен, что не повторится», это плохой ответ, потому что не предполагает работы над собой.

В особых случаях человек может быть неготовым простить вас и не принимает вашего прощения. Не давите на этого человека и не требуйте простить вас. Дайте ему время и пространство для того, чтобы оправиться от этого удара.

Желаем вам удачи!

Введите текст (не больше 10000 символов, вы набрали 0):

Проверка орфографии онлайн предназначена для быстрого нахождения ошибок и правильного написания слов как на компьютере, так и на телефоне.

Как пользоваться: чтобы проверить текст на орфографические ошибки, введите слово или текст, затем нажмите «Проверить». Сервис предложит исправление ошибок в написании слов, в которых обнаружены ошибки, а также подчеркнет неправильные слова. Поддерживаются русский, английский и украинский языки. Знаки препинания не учитываются. Сервис незаменим на ЕГЭ, контрольных, словарных диктантах (особенно поможет исправитель).

За эту неделю орфографию проверили 22934 раза.
Число ваших проверок за всё время: 0.
Если вы хотите улучшить этот online сервис, помогающий бесплатно исправлять ошибки, пишите предложения в комментарии. Сервисов, позволяющих полноценно и бесплатно проверять правильность пунктуации (запятые, тире и т.п.) в интернете нет, но есть помощник для проверки пунктуации на 5-ege.ru/. Если вам нужно часто проверять тексты, сохраните эту страницу.

7.
Речевые ошибки, их диагностика и
исправление.

К
числу речевых ошибок

относится неудачно выбранное слово,
неправильно построенное предложение,
искаженная морфологическая форма. В
начальных классах работа над подобными
ошибками затруднена почти полным
отсутствием теоретической основы: те
краткие грамматические сведения, которые
предусмотрены программой начальных
классов, совершенно недостаточны для
исправления и предупреждения речевых
ошибок. Речевые ошибки делятся на
лексико-стилистические, морфолого-стилистические
и синтаксико-стилистические.

На
первом месте по частоте стоят
лексико-стилистические
ошибки
.

1.
Повторение
одних и тех же слов
:
У нас есть кошка. Нашу кошку зовут Мурка.
Мурка мышей не ловит, мышей у нас нет.

Причины
ошибки — во-первых, малый объем внимания
учащегося: он забыл, что только что
употребил слово, и выбирает его снова.
Во-вторых
— бедность словаря: у пишущего или
говорящего нет достаточного выбора, он
не владеет синонимией, не умеет
пользоваться местоимениями для замены
повторяющихся слов.

2.
Употребление
слова в неточном или несвойственном
ему значении

в результате непонимания значения слова
или его оттенков. Примеры: В тот день
была оттепель, было 10 градусов мороза.

Ошибки
такого типа — следствие невысокого
общего речевого развития, недостаточной
начитанности, бедности словаря.

3.
Нарушение
общепринятой сочетаемости слов
:
Вышел красный молодец на бой со Змеем
(добрый молодец и красна девица). Причина
ошибок — малый речевой опыт, бедность
фразеологического запаса.

4.
Употребление
диалектных и просторечных слов и
сочетаний
:
Петя шел взади (т. е. сзади). Подобные
слова дети употребляют под влиянием
речи родителей, своего семейного речевого
окружения. Устранение диалектизмов и
просторечий возможно на основе
формирующегося понятия о литературном
языке.

Есть
общий
путь их предупреждения

— это создание хорошей речевой среды,
языковой анализ читаемых и пересказываемых
текстов, выяснение оттенков значения
слов в тексте, выяснение роли и
целесообразности именно этого, а не
какого-либо другого слова в данном
контексте.

К
группе морфолого-стилистических
ошибок

относится неправильное образование
форм слов, неправильное словоизменение
или словообразование.

1.
В начальных классах еще встречается
детское
словотворчество
.
Как правило, дети создают собственные
слова в соответствии со словообразовательной
системой современного русского языка:
бетонщики, штукатурщики (надо: штукатуры);

2.
Образование
диалектных или просторечных форм

от слов литературного языка: они хочут;
ихняя мама вместо их мама; Эти ошибки
искореняются под влиянием общего
языкового развития детей.

3.
Пропуск
морфем, чаще всего суффиксов (и постфикса
):
трудящие вместо трудящиеся; Можно
указать две причины подобных ошибок.
Первая: ребенку трудно произносить
громоздкие, со скоплением согласных
слова типа трудящиеся. Вторая причина
— влияние просторечия.

4.
Образование
формы множественного числа тех
существительных, которые употребляются
только в единственном числе
:
Крыш кроют железами; Надо ехать без
промедлений.

Ошибки
в словосочетаниях и предложениях
синтаксико-стилистические
ошибки
.

1.
Нарушение
управления
,
чаще всего — предложного:
Все радовались красотой природы
(радовались чему? красоте);

Глагольное
управление дети усваивают по образцам,
в живой речи, в читаемых текстах.

2.
Нарушения
согласования
,
чаще всего — сказуемого
с подлежащим
:
Саше очень понравилось елка. Причины
ошибок кроются в самом механизме
составления предложения: начав
предложение, ученик еще не обдумал, как
его закончит. Внимательное перечитывание
текста, особенно вслух, помогает устранить
ошибки подобного рода.

3.
Неудачный
порядок слов в предложении
,
приводящий к искажению или затемнению
смысла: Только равнодушным оставался
кот Борька (надо: Равнодушным оставался
только кот Борька). Причина ошибки в
том, что ученик не проговорил предложение
целиком, прежде чем записать его. Работа
над правильным порядком слов начинается
в I классе: дети сами, перечитывая текст,
могут улучшить порядок слов в предложениях.
Очень полезны для предупреждения
подобных ошибок упражнения с деформированным
текстом.

4.
Нарушения
смысловой связи между местоимениями и
теми словами
,
на которые они указывают или которые
заменяют: Когда Коля прощался с отцом,
он (отец или Коля?) не плакал.

5.
Местоименное
удвоение подлежащего
:
Петя— он был самый сильный из ребят.
Можно указать на две причины таких
ошибок: во-первых, ученик начинает
произносить или записывать предложение,
не подготовив его до конца; во-вторых,
влияние разговорного стиля, где двойное
подлежащее употребляется.

6.
Неумение
находить границы предложений
.
Встречается в двух вариантах: а)
неоправданное деление сложного
предложения на простые: Дворник когда
подметал двор. Сломал ростки тополя; б)
неумение делить текст на предложения.

Следует
различать наряду с речевыми ошибками
также неречевые: композиционные,
логические и искажение фактов.

Типичная
композиционная
ошибка

— несоответствие сочинения, рассказа,
изложения предварительно составленному
плану, т. е. неоправданное нарушение
последовательности в изложении событий,
фактов, наблюдений.

Причины
композиционных ошибок кроются в
подготовке к сочинению. Возможно, что
наблюдения, накопление материала, отбор
фактов были проведены учеником
бессистемно, беспланово.

К
числу логических
ошибок

относятся:

  1. Пропуск
    необходимых слов
    ,
    а иногда и существенных эпизодов,
    фактов, признаков описываемого предмета.

Чтобы
понять причины подобных ошибок, нужно
проследить психологическое состояние
пишущего школьника. Пишет он медленно;
но мысль его спешит, увлекаясь.

2.
Нарушение
логической последовательности и
обоснованности
:
На заводе из хлопка прядут нитки. Хлопок
с полей убирают хлопкоуборочные машины.

3.
Употребление
в одном ряду понятий разных уровней,
разных классов
:
Летом Ванька купался в речке, а днем с
дедом ходил за грибами и ягодами.

Исправление и
предупреждение ошибок.

Система
исправления и предупреждения ошибок в
речи разрабатывается на основе их
классификации, выделения конкретных
типов ошибок и изучения причин
возникновения каждого типа. Система
работы

складывается из следующих элементов:

1)
исправление речевых ошибок в тетрадях
учащихся;

2)
классная работа над ошибками общими,
типичными;

3)
индивидуальная и групповая внеурочная
работа над отдельными (индивидуальными)
ошибками; их обнаружение, уяснение и
исправление;

4)
система стилистических и иных языковых
упражнений, в которых учитываются
возможные и наиболее вероятные речевые
ошибки;

5)
языковые упражнения перед каждым
рассказом, сочинением, изложением с
целью подготовки школьников к использованию
лексики предстоящего текста;

6)
специальное обучение школьников
самопроверке и самостоятельному
совершенствованию («редактированию»)
собственного сочинения и изложения.

Исправление
ошибок речи
.
Все речевые ошибки должны быть исправлены
и в устной, и в письменной речи учащихся:
школьник, допустивший ошибку, должен
усвоить правильный вариант, а если
возможно, то и осознать причину ошибки.
Ошибки исправляются либо самим учеником
— это наилучший способ,— либо учителем,
если учащийся сам исправить ошибку не
может.

Работа
над ошибками на уроке
,
посвященном анализу сочинения или
изложения. Зачитываются лучшие образцы,
разбираются недочеты содержания,
раскрытия темы, орфографические и
типичные речевые ошибки.

Индивидуальные
ошибки

исправляются вне урока с отдельными
учениками или в небольших группах.
Только в индивидуальной беседе могут
быть устранены композиционные ошибки,
искажения фактов, логические ошибки.

Необходимо
уяснить, какие возможности открывает
для учеников изучаемая ими грамматическая
тема. Так, при изучении темы «Местоимение»
следует показать детям, как использование
личных местоимений помогает устранить
повторяющиеся одинаковые слова. Тема
«Имя прилагательное» дает возможность
учить детей вводить прилагательные в
собственный текст с конкретной целью
— повышения точности и изобразительности
речи. Тема «Склонение имен прилагательных»
дает возможность работать над
предупреждением ошибок в согласовании.

Редактирование
текста

один из наиболее активных методических
приемов, оно невозможно без значительной
познавательной самостоятельности
школьников.

Самопроверка
и редактирование проводится на завершающей
стадии урока письма, когда написание
текста в первом варианте уже закончено.
Учитель пишет на доске: «Самопроверка»,
а также вывешивает плакат с указанием,
каких ошибок следует опасаться. Он
следит за работой учащихся и оказывает
индивидуальную помощь в самопроверке
и исправлениях. Дети заменяют слова,
устраняют повторы, изменяют порядок
слов, объединяют или разделяют предложения,
перестраивают предложения, иногда
вносят композиционные изменения в
текст.

Успех
всей работы зависит от трех основных
факторов: во-первых, от внимания к слову,
к образцам русского языка, от начитанности
детей; во-вторых, от организации речевой
практики детей: разносторонней,
интересной; в-третьих, от умения учителя
опереться в развитии речи на теорию
языка, грамматику, элементы лексикологии,
стилистики и пр.

Соседние файлы в папке русский язык

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

Классификация ошибок (условные обозначения)

Вид ошибки

Условные обозначения ошибки

В чем заключается ошибка

Как исправить ошибку

1.Ошибки в
Содержании

С

  1. Есть что-то лишнее. [ ]
  2. О чем-то сказано недостаточно, пропущено слово, целая фраза или предложение. V
  3. Не выражена основная мысль(тема не раскрыта) в сочинении.
  4. Мысли излагаются непоследовательно, нарушена логика. Л
  5. Искажен факт текста. Ф
  1. Переписать предложение заново без этого слова или словосочетания.
  2. Переписать данное предложение заново, добавив необходимое слово, фразу или предложение.
  3. Оценка за сочинение снижается.
  4. Переписать данное предложение заново, добавив необходимое слово, фразу или предложение.
  5. Переписать данное предложение заново, исправив фактическую ошибку.
2.Речевые ошибки и недочет

Р

  1. Употреблено не то слово.
  2. Употреблено лишнее слово [ ]
  3. Неоправданно повторяются слова (речевой повтор). Р
  4. Использование однообразных по структуре предложений.
  1. Переписать данное предложение заново, употребив необходимое слово.
  2. Переписать данное предложение заново убрав лишнее слово.
  3. Переработать данное предложение так, чтобы оно звучало грамматически правильно.
  4. Из нескольких простых предложений построить сложное и записать его.
3.Грамматические ошибки.

Г

  1. Неправильно образовано слова или его форма.
  2. Неправильно образовано словосочетание.
  3. Неправильно построено предложение.
  1. Переписать словосочетание или все предложение, исправив данное слово.
  2. Переписать словосочетание, исправив его.
  3. Переписать предложение в исправленном виде.
4.Орфографические ошибки.

I

Слово написано неправильно. Сделать работу над ошибками в слове.
5. Пунктуационные ошибки.

V

Неправильно поставлен или отсутствует знак препинания в предложении. Переписать предложение в исправленном виде, подчеркнуть знак препинания, составить схему предложения, объясняющую постановку знака.

Формула оценки за сочинения и изложения

In electronics and computing, a soft error is a type of error where a signal or datum is wrong. Errors may be caused by a defect, usually understood either to be a mistake in design or construction, or a broken component. A soft error is also a signal or datum which is wrong, but is not assumed to imply such a mistake or breakage. After observing a soft error, there is no implication that the system is any less reliable than before. One cause of soft errors is single event upsets from cosmic rays.

In a computer’s memory system, a soft error changes an instruction in a program or a data value. Soft errors typically can be remedied by cold booting the computer. A soft error will not damage a system’s hardware; the only damage is to the data that is being processed.

There are two types of soft errors, chip-level soft error and system-level soft error. Chip-level soft errors occur when particles hit the chip, e.g., when secondary particles from cosmic rays land on the silicon die. If a particle with certain properties hits a memory cell it can cause the cell to change state to a different value. The atomic reaction in this example is so tiny that it does not damage the physical structure of the chip. System-level soft errors occur when the data being processed is hit with a noise phenomenon, typically when the data is on a data bus. The computer tries to interpret the noise as a data bit, which can cause errors in addressing or processing program code. The bad data bit can even be saved in memory and cause problems at a later time.

If detected, a soft error may be corrected by rewriting correct data in place of erroneous data. Highly reliable systems use error correction to correct soft errors on the fly. However, in many systems, it may be impossible to determine the correct data, or even to discover that an error is present at all. In addition, before the correction can occur, the system may have crashed, in which case the recovery procedure must include a reboot. Soft errors involve changes to data‍—‌the electrons in a storage circuit, for example‍—‌but not changes to the physical circuit itself, the atoms. If the data is rewritten, the circuit will work perfectly again. Soft errors can occur on transmission lines, in digital logic, analog circuits, magnetic storage, and elsewhere, but are most commonly known in semiconductor storage.

Critical charge[edit]

Whether or not a circuit experiences a soft error depends on the energy of the incoming particle, the geometry of the impact, the location of the strike, and the design of the logic circuit. Logic circuits with higher capacitance and higher logic voltages are less likely to suffer an error. This combination of capacitance and voltage is described by the critical charge parameter, Qcrit, the minimum electron charge disturbance needed to change the logic level. A higher Qcrit means fewer soft errors. Unfortunately, a higher Qcrit also means a slower logic gate and a higher power dissipation. Reduction in chip feature size and supply voltage, desirable for many reasons, decreases Qcrit. Thus, the importance of soft errors increases as chip technology advances.

In a logic circuit, Qcrit is defined as the minimum amount of induced charge required at a circuit node to cause a voltage pulse to propagate from that node to the output and be of sufficient duration and magnitude to be reliably latched. Since a logic circuit contains many nodes that may be struck, and each node may be of unique capacitance and distance from output, Qcrit is typically characterized on a per-node basis.

Causes of soft errors[edit]

Alpha particles from package decay[edit]

Soft errors became widely known with the introduction of dynamic RAM in the 1970s. In these early devices, ceramic chip packaging materials contained small amounts of radioactive contaminants. Very low decay rates are needed to avoid excess soft errors, and chip companies have occasionally suffered problems with contamination ever since. It is extremely hard to maintain the material purity needed. Controlling alpha particle emission rates for critical packaging materials to less than a level of 0.001 counts per hour per cm2 (cph/cm2) is required for reliable performance of most circuits. For comparison, the count rate of a typical shoe’s sole is between 0.1 and 10 cph/cm2.

Package radioactive decay usually causes a soft error by alpha particle emission. The positive charged alpha particle travels through the semiconductor and disturbs the distribution of electrons there. If the disturbance is large enough, a digital signal can change from a 0 to a 1 or vice versa. In combinational logic, this effect is transient, perhaps lasting a fraction of a nanosecond, and this has led to the challenge of soft errors in combinational logic mostly going unnoticed. In sequential logic such as latches and RAM, even this transient upset can become stored for an indefinite time, to be read out later. Thus, designers are usually much more aware of the problem in storage circuits.

A 2011 Black Hat paper discusses the real-life security implications of such bit-flips in the Internet’s Domain Name System. The paper found up to 3,434 incorrect requests per day due to bit-flip changes for various common domains. Many of these bit-flips would probably be attributable to hardware problems, but some could be attributed to alpha particles.[1] These bit-flip errors may be taken advantage of by malicious actors in the form of bitsquatting.

Isaac Asimov received a letter congratulating him on an accidental prediction of alpha-particle RAM errors in a 1950s novel.[2]

Cosmic rays creating energetic neutrons and protons[edit]

Once the electronics industry had determined how to control package contaminants, it became clear that other causes were also at work. James F. Ziegler led a program of work at IBM which culminated in the publication of a number of papers (Ziegler and Lanford, 1979) demonstrating that cosmic rays also could cause soft errors. Indeed, in modern devices, cosmic rays may be the predominant cause. Although the primary particle of the cosmic ray does not generally reach the Earth’s surface, it creates a shower of energetic secondary particles. At the Earth’s surface approximately 95% of the particles capable of causing soft errors are energetic neutrons with the remainder composed of protons and pions.[3]
IBM estimated in 1996 that one error per month per 256 MiB of ram was expected for a desktop computer.[4]
This flux of energetic neutrons is typically referred to as «cosmic rays» in the soft error literature. Neutrons are uncharged and cannot disturb a circuit on their own, but undergo neutron capture by the nucleus of an atom in a chip. This process may result in the production of charged secondaries, such as alpha particles and oxygen nuclei, which can then cause soft errors.

Cosmic ray flux depends on altitude. For the common reference location of 40.7° N, 74° W at sea level (New York City, NY, USA) the flux is approximately 14 neutrons/cm2/hour. Burying a system in a cave reduces the rate of cosmic-ray induced soft errors to a negligible level. In the lower levels of the atmosphere, the flux increases by a factor of about 2.2 for every 1000 m (1.3 for every 1000 ft) increase in altitude above sea level. Computers operated on top of mountains experience an order of magnitude higher rate of soft errors compared to sea level. The rate of upsets in aircraft may be more than 300 times the sea level upset rate. This is in contrast to package decay induced soft errors, which do not change with location.[5]
As chip density increases, Intel expects the errors caused by cosmic rays to increase and become a limiting factor in design.[4]

The average rate of cosmic-ray soft errors is inversely proportional to sunspot activity. That is, the average number of cosmic-ray soft errors decreases during the active portion of the sunspot cycle and increases during the quiet portion. This counter-intuitive result occurs for two reasons. The Sun does not generally produce cosmic ray particles with energy above 1 GeV that are capable of penetrating to the Earth’s upper atmosphere and creating particle showers, so the changes in the solar flux do not directly influence the number of errors. Further, the increase in the solar flux during an active sun period does have the effect of reshaping the Earth’s magnetic field providing some additional shielding against higher energy cosmic rays, resulting in a decrease in the number of particles creating showers. The effect is fairly small in any case resulting in a ±7% modulation of the energetic neutron flux in New York City. Other locations are similarly affected.[citation needed]

One experiment measured the soft error rate at the sea level to be 5,950 failures in time (FIT = failures per billion hours) per DRAM chip. When the same test setup was moved to an underground vault, shielded by over 50 feet (15 m) of rock that effectively eliminated all cosmic rays, zero soft errors were recorded.[6] In this test, all other causes of soft errors are too small to be measured, compared to the error rate caused by cosmic rays.

Energetic neutrons produced by cosmic rays may lose most of their kinetic energy and reach thermal equilibrium with their surroundings as they are scattered by materials. The resulting neutrons are simply referred to as thermal neutrons and have an average kinetic energy of about 25 millielectron-volts at 25 °C. Thermal neutrons are also produced by environmental radiation sources such as the decay of naturally occurring uranium or thorium. The thermal neutron flux from sources other than cosmic-ray showers may still be noticeable in an underground location and an important contributor to soft errors for some circuits.

Thermal neutrons[edit]

Neutrons that have lost kinetic energy until they are in thermal equilibrium with their surroundings are an important cause of soft errors for some circuits. At low energies many neutron capture reactions become much more probable and result in fission of certain materials creating charged secondaries as fission byproducts. For some circuits the capture of a thermal neutron by the nucleus of the 10B isotope of boron is particularly important. This nuclear reaction is an efficient producer of an alpha particle, 7Li nucleus and gamma ray. Either of the charged particles (alpha or 7Li) may cause a soft error if produced in very close proximity, approximately 5 µm, to a critical circuit node. The capture cross section for 11B is 6 orders of magnitude smaller and does not contribute to soft errors.[7]

Boron has been used in BPSG, the insulator in the interconnection layers of integrated circuits, particularly in the lowest one. The inclusion of boron lowers the melt temperature of the glass providing better reflow and planarization characteristics. In this application the glass is formulated with a boron content of 4% to 5% by weight. Naturally occurring boron is 20% 10B with the remainder the 11B isotope. Soft errors are caused by the high level of 10B in this critical lower layer of some older integrated circuit processes. Boron-11, used at low concentrations as a p-type dopant, does not contribute to soft errors. Integrated circuit manufacturers eliminated borated dielectrics by the time individual circuit components decreased in size to 150 nm, largely due to this problem.

In critical designs, depleted boron‍—‌consisting almost entirely of boron-11‍—‌is used, to avoid this effect and therefore to reduce the soft error rate. Boron-11 is a by-product of the nuclear industry.

For applications in medical electronic devices this soft error mechanism may be extremely important. Neutrons are produced during high-energy cancer radiation therapy using photon beam energies above 10 MeV. These neutrons are moderated as they are scattered from the equipment and walls in the treatment room resulting in a thermal neutron flux that is about 40 × 106 higher than the normal environmental neutron flux. This high thermal neutron flux will generally result in a very high rate of soft errors and consequent circuit upset.[8][9]

Other causes[edit]

Soft errors can also be caused by random noise or signal integrity problems, such as inductive or capacitive crosstalk. However, in general, these sources represent a small contribution to the overall soft error rate when compared to radiation effects.

Some tests conclude that the isolation of DRAM memory cells can be circumvented by unintended side effects of specially crafted accesses to adjacent cells. Thus, accessing data stored in DRAM causes memory cells to leak their charges and interact electrically, as a result of high cells density in modern memory, altering the content of nearby memory rows that actually were not addressed in the original memory access.[10] This effect is known as row hammer, and it has also been used in some privilege escalation computer security exploits.[11][12]

Designing around soft errors[edit]

Soft error mitigation[edit]

A designer can attempt to minimize the rate of soft errors by judicious device design, choosing the right semiconductor, package and substrate materials, and the right device geometry. Often, however, this is limited by the need to reduce device size and voltage, to increase operating speed and to reduce power dissipation. The susceptibility of devices to upsets is described in the industry using the JEDEC JESD-89 standard.

One technique that can be used to reduce the soft error rate in digital circuits is called radiation hardening. This involves increasing the
capacitance at selected circuit nodes in order to increase its effective Qcrit value. This reduces the range of particle energies
to which the logic value of the node can be upset. Radiation hardening is often accomplished by increasing the size of transistors who share
a drain/source region at the node. Since the area and power overhead of radiation hardening can be restrictive to design, the technique is often applied selectively to nodes which are predicted to have the highest probability of resulting in soft errors if struck. Tools and models that can
predict which nodes are most vulnerable are the subject of past and current research in the area of soft errors.

Detecting soft errors[edit]

There has been work addressing soft errors in processor and memory resources using both hardware and software techniques. Several research efforts addressed soft errors by proposing error detection and recovery via hardware-based redundant multi-threading.[13][14][15]
These approaches used special hardware to replicate an application execution to identify errors in the output, which increased hardware design complexity and cost including high performance overhead. Software-based soft error tolerant schemes, on the other hand, are flexible and can be applied on commercial off-the-shelf microprocessors. Many works propose compiler-level instruction replication and result checking for soft error detection.
[16][17]
[18]

Correcting soft errors[edit]

Designers can choose to accept that soft errors will occur, and design systems with appropriate error detection and correction to recover gracefully. Typically, a semiconductor memory design might use forward error correction, incorporating redundant data into each word to create an error correcting code. Alternatively, roll-back error correction can be used, detecting the soft error with an error-detecting code such as parity, and rewriting correct data from another source. This technique is often used for write-through cache memories.

Soft errors in logic circuits are sometimes detected and corrected using the techniques of fault tolerant design. These often include the use of redundant circuitry or computation of data, and typically come at the cost of circuit area, decreased performance, and/or higher power consumption. The concept of triple modular redundancy (TMR) can be employed to ensure very high soft-error reliability in logic circuits. In this technique, three identical copies of a circuit compute on the same data in parallel and outputs are fed into majority voting logic, returning the value that occurred in at least two of three cases. In this way, the failure of one circuit due to soft error is discarded assuming the other two circuits operated correctly. In practice, however, few designers can afford the greater than 200% circuit area and power overhead required, so it is usually only selectively applied. Another common concept to correct soft errors in logic circuits is temporal (or time) redundancy, in which one circuit operates on the same data multiple times and compares subsequent evaluations for consistency. This approach, however, often incurs performance overhead, area overhead (if copies of latches are used to store data), and power overhead, though is considerably more area-efficient than modular redundancy.

Traditionally, DRAM has had the most attention in the quest to reduce or work around soft errors, due to the fact that DRAM has comprised the majority-share of susceptible device surface area in desktop, and server computer systems (ref. the prevalence of ECC RAM in server computers). Hard figures for DRAM susceptibility are hard to come by, and vary considerably across designs, fabrication processes, and manufacturers. 1980s technology 256 kilobit DRAMS could have clusters of five or six bits flip from a single alpha particle. Modern DRAMs have much smaller feature sizes, so the deposition of a similar amount of charge could easily cause many more bits to flip.

The design of error detection and correction circuits is helped by the fact that soft errors usually are localised to a very small area of a chip. Usually, only one cell of a memory is affected, although high energy events can cause a multi-cell upset. Conventional memory layout usually places one bit of many different correction words adjacent on a chip. So, even a multi-cell upset leads to only a number of separate single-bit upsets in multiple correction words, rather than a multi-bit upset in a single correction word. So, an error correcting code needs only to cope with a single bit in error in each correction word in order to cope with all likely soft errors. The term ‘multi-cell’ is used for upsets affecting multiple cells of a memory, whatever correction words those cells happen to fall in. ‘Multi-bit’ is used when multiple bits in a single correction word are in error.

Soft errors in combinational logic[edit]

The three natural masking effects in combinational logic that determine whether
a single event upset (SEU) will propagate to become a soft error are electrical masking, logical masking, and temporal (or timing-window) masking. An SEU is logically masked if its
propagation is blocked from reaching an output latch because off-path gate
inputs prevent a logical transition of that gate’s output. An SEU is
electrically masked if the signal is attenuated by the electrical properties of
gates on its propagation path such that the resulting pulse is of insufficient magnitude to be
reliably latched. An SEU is temporally masked if the erroneous pulse reaches
an output latch, but it does not occur close enough to when the latch is actually triggered to hold.

If all three masking effects fail to occur, the propagated pulse becomes latched and the output of the logic circuit will be an erroneous value. In the context of circuit operation, this erroneous output value may be considered a soft error event. However, from a microarchitectural-level standpoint, the affected result may not change the output of the currently-executing program. For instance, the erroneous data could be overwritten before use, masked in subsequent logic operations, or simply never be used. If erroneous data does not affect the output of a program, it is considered to be an example of microarchitectural masking.

Soft error rate[edit]

Soft error rate (SER) is the rate at which a device or system encounters or is predicted to encounter soft errors. It is typically expressed as either the number of failures-in-time (FIT) or mean time between failures (MTBF). The unit adopted for quantifying failures in time is called FIT, which is equivalent to one error per billion hours of device operation. MTBF is usually given in years of device operation; to put it into perspective, one FIT equals to approximately 1,000,000,000 / (24 × 365.25) = 114,077 times longer between errors than one-year MTBF.

While many electronic systems have an MTBF that exceeds the expected lifetime of the circuit, the SER may still be unacceptable to the manufacturer or customer. For instance, many failures per million circuits due to soft errors can be expected in the field if the system does not have adequate soft error protection. The failure of even a few products in the field, particularly if catastrophic, can tarnish the reputation of the product and company that designed it. Also, in safety- or cost-critical applications where the cost of system failure far outweighs the cost of the system itself, a 1% risk of soft error failure per lifetime may be too high to be acceptable to the customer. Therefore, it is advantageous to design for low SER when manufacturing a system in high-volume or requiring extremely high reliability.

See also[edit]

  • Single event upset (SEU)
  • Glitch
  • Don’t care
  • Logic hazard

References[edit]

  1. ^ Artem Dinaburg (July 2011). «Bitsquatting — DNS Hijacking without Exploitation» (PDF). Archived from the original (PDF) on 2018-06-11. Retrieved 2011-12-26.
  2. ^ Gold (1995): «This letter is to inform you and congratulate you on another remarkable scientific prediction of the future; namely your foreseeing of the dynamic random-access memory (DRAM) logic upset problem caused by alpha particle emission, first observed in 1977, but written about by you in Caves of Steel in 1957.» [Note: Actually, 1952.] … «These failures are caused by trace amounts of radioactive elements present in the packaging material used to encapsulate the silicon devices … in your book, Caves of Steel, published in the 1950s, you use an alpha particle emitter to ‘murder’ one of the robots in the story, by destroying (‘randomizing’) its positronic brain. This is, of course, as good a way of describing a logic upset as any I’ve heard … our millions of dollars of research, culminating in several international awards for the most important scientific contribution in the field of reliability of semiconductor devices in 1978 and 1979, was predicted in substantially accurate form twenty years [Note: twenty-five years, actually] before the events took place
  3. ^
    Ziegler, J. F. (January 1996). «Terrestrial cosmic rays». IBM Journal of Research and Development. 40 (1): 19–39. doi:10.1147/rd.401.0019. ISSN 0018-8646.
  4. ^ a b Simonite, Tom (March 2008). «Should every computer chip have a cosmic ray detector?». New Scientist. Archived from the original on 2011-12-02. Retrieved 2019-11-26.
  5. ^ Gordon, M. S.; Goldhagen, P.; Rodbell, K. P.; Zabel, T. H.; Tang, H. H. K.; Clem, J. M.; Bailey, P. (2004). «Measurement of the flux and energy spectrum of cosmic-ray induced neutrons on the ground». IEEE Transactions on Nuclear Science. 51 (6): 3427–3434. Bibcode:2004ITNS…51.3427G. doi:10.1109/TNS.2004.839134. ISSN 0018-9499. S2CID 9573484.
  6. ^ Dell, Timothy J. (1997). «A White Paper on the Benefits of Chipkill-Correct ECC for PC Server Main Memory» (PDF). ece.umd.edu. p. 13. Retrieved 2021-11-03.{{cite web}}: CS1 maint: url-status (link)
  7. ^ Baumann, R.; Hossain, T.; Murata, S.; Kitagawa, H. (1995). «Boron compounds as a dominant source of alpha particles in semiconductor devices». 33rd IEEE International Reliability Physics Symposium. pp. 297–302. doi:10.1109/RELPHY.1995.513695. ISBN 978-0-7803-2031-4. S2CID 110078856.
  8. ^ Wilkinson, J. D.; Bounds, C.; Brown, T.; Gerbi, B. J.; Peltier, J. (2005). «Cancer-radiotherapy equipment as a cause of soft errors in electronic equipment». IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 5 (3): 449–451. doi:10.1109/TDMR.2005.858342. ISSN 1530-4388. S2CID 20789261.
  9. ^ 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
  10. ^ Park, Kyungbae; Baeg, Sanghyeon; Wen, ShiJie; Wong, Richard (October 2014). «Active-precharge hammering on a row induced failure in DDR3 SDRAMs under 3× nm technology». Active-Precharge Hammering on a Row Induced Failure in DDR3 SDRAMs under 3x nm Technology. IEEE. pp. 82–85. doi:10.1109/IIRW.2014.7049516. ISBN 978-1-4799-7308-8. S2CID 14464953.
  11. ^ Kim, Yoongu; Daly, Ross; Kim, Jeremie; Fallin, Chris; Lee, Ji Hye; Lee, Donghyuk; Wilkerson, Chris; Lai, Konrad; Mutlu, Onur (2014-06-24). «Flipping Bits in Memory Without Accessing Them: An Experimental Study of DRAM Disturbance Errors» (PDF). ece.cmu.edu. IEEE. Retrieved 2015-03-10.
  12. ^ Goodin, Dan (2015-03-10). «Cutting-edge hack gives super user status by exploiting DRAM weakness». Ars Technica. Retrieved 2015-03-10.
  13. ^ Reinhardt, Steven K.; Mukherjee, Shubhendu S. (2000). «Transient fault detection via simultaneous multithreading». ACM SIGARCH Computer Architecture News. 28 (2): 25–36. CiteSeerX 10.1.1.112.37. doi:10.1145/342001.339652. ISSN 0163-5964.
  14. ^ Mukherjee, Shubhendu S.; Kontz, Michael; Reinhardt, Steven K. (2002). «Detailed design and evaluation of redundant multithreading alternatives». ACM SIGARCH Computer Architecture News. 30 (2): 99. CiteSeerX 10.1.1.13.2922. doi:10.1145/545214.545227. ISSN 0163-5964. S2CID 1909214.
  15. ^ Vijaykumar, T. N.; Pomeranz, Irith; Cheng, Karl (2002). «Transient-fault recovery using simultaneous multithreading». ACM SIGARCH Computer Architecture News. 30 (2): 87. doi:10.1145/545214.545226. ISSN 0163-5964. S2CID 2270600.
  16. ^ Nahmsuk, Oh; Shirvani, Philip P.; McCluskey, Edward J. (2002). «Error detection by duplicated instructions in super-scalar processors». IEEE Transactions on Reliability. 51: 63–75. doi:10.1109/24.994913.
  17. ^ Reis A., George A.; Chang, Jonathan; Vachharajani, Neil; Rangan, Ram; August, David I. (2005). «SWIFT: Software implemented fault tolerance». International Symposium on Code Generation and Optimization. Proceedings of the international symposium on Code generation and optimization. pp. 243–254. CiteSeerX 10.1.1.472.4177. doi:10.1109/CGO.2005.34. ISBN 978-0-7695-2298-2. S2CID 5746979.
  18. ^ Didehban, Moslem; Shrivastava, Aviral (2016), «NZDC», nZDC: A compiler technique for near Zero Silent Data Corruption, Proceedings of the 53rd Annual Design Automation Conference (DAC): ACM, p. 48, doi:10.1145/2897937.2898054, ISBN 9781450342360, S2CID 5618907{{citation}}: CS1 maint: location (link)

Further reading[edit]

  • Ziegler, J. F.; Lanford, W. A. (1979). «Effect of Cosmic Rays on Computer Memories». Science. 206 (4420): 776–788. Bibcode:1979Sci…206..776Z. doi:10.1126/science.206.4420.776. ISSN 0036-8075. PMID 17820742. S2CID 2000982.
  • Mukherjee, S., «Architecture Design for Soft Errors,» Elsevier, Inc., February 2008.
  • Mukherjee, S., «Computer Glitches from Soft Errors: A Problem with Multiple Solutions,» Microprocessor Report, 19 May 2008.

External links[edit]

  • Soft Errors in Electronic Memory — A White Paper — A good summary paper with many references — Tezzaron January 2004. Concludes that 1000–5000 FIT per Mbit (0.2–1 error per day per Gbyte) is a typical DRAM soft error rate.
  • Benefits of Chipkill-Correct ECC for PC Server Main Memory — A 1997 discussion of SDRAM reliability — some interesting information on «soft errors» from cosmic rays, especially with respect to Error-correcting code schemes
  • Soft errors’ impact on system reliability — Ritesh Mastipuram and Edwin C. Wee, Cypress Semiconductor, 2004
  • Scaling and Technology Issues for Soft Error Rates — A Johnston — 4th Annual Research Conference on Reliability Stanford University, October 2000
  • Evaluation of LSI Soft Errors Induced by Terrestrial Cosmic rays and Alpha Particles — H. Kobayashi, K. Shiraishi, H. Tsuchiya, H. Usuki (all of Sony), and Y. Nagai, K. Takahisa (Osaka University), 2001.
  • SELSE Workshop Website — Website for the workshop on the System Effects of Logic Soft Errors

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален.
Найдите источники: «Мягкая ошибка»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR
(Ноябрь 2011 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

В электроника и вычисление, а мягкая ошибка это тип ошибка где сигнал или данные неверны. Ошибки могут быть вызваны дефект, обычно понимается либо как ошибка в конструкции или конструкции, либо как сломанный компонент. Мягкая ошибка также является ошибочным сигналом или данным, но не предполагается, что это означает такую ​​ошибку или поломку. После обнаружения программной ошибки нет никаких признаков того, что система стала менее надежной, чем раньше. Одна из причин мягких ошибок: одиночные события от космических лучей.

В системе памяти компьютера программная ошибка изменяет инструкцию в программе или значение данных. Мягкие ошибки обычно можно исправить холодная загрузка компьютер. Программная ошибка не повредит аппаратное обеспечение системы; единственный ущерб — это данные, которые обрабатываются.

Есть два типа мягких ошибок: программная ошибка на уровне микросхемы и программная ошибка системного уровня. Мягкие ошибки на уровне чипа возникают, когда частицы попадают в чип, например, когда вторичные частицы из космические лучи приземлиться на силиконовый кристалл. Если частица с определенные свойства попадает в ячейка памяти это может привести к изменению состояния ячейки на другое значение. Атомная реакция в этом примере настолько мала, что не повреждает физическую структуру чипа. Мягкие ошибки системного уровня возникают, когда обрабатываемые данные сталкиваются с явлением шума, обычно когда данные находятся на шине данных. Компьютер пытается интерпретировать шум как бит данных, что может вызвать ошибки при адресации или обработке программного кода. Бит неверных данных можно даже сохранить в памяти и вызвать проблемы позже.

В случае обнаружения программная ошибка может быть исправлена ​​путем перезаписи правильных данных вместо ошибочных. Использование высоконадежных систем исправление ошибки исправлять программные ошибки на лету. Однако во многих системах может быть невозможно определить правильные данные или даже обнаружить, что ошибка вообще присутствует. Кроме того, до того, как произойдет коррекция, система может разбился, в этом случае процедура восстановления должен включать перезагрузка. Мягкие ошибки связаны с изменением данных‍ — электроны в схеме хранения, например ‍ — но не меняет саму физическую схему, атомы. Если данные будут перезаписаны, схема снова будет работать идеально. Мягкие ошибки могут возникать в линиях передачи, в цифровой логике, аналоговых схемах, магнитных накопителях и в других местах, но чаще всего они известны в полупроводниковых накопителях.

Критический заряд

Произойдет ли в схеме мягкая ошибка, зависит от энергии падающей частицы, геометрии удара, местоположения удара и конструкции логической схемы. Логические схемы с высшим емкость а более высокие логические напряжения менее подвержены ошибкам. Эта комбинация емкости и напряжения описывается критический обвинять параметр, Qкрит, минимальное возмущение заряда электрона, необходимое для изменения логического уровня. Более высокий Qкрит означает меньше мягких ошибок. К сожалению, более высокий Qкрит также означает более медленный логический вентиль и более высокое рассеивание мощности. Уменьшение размера элемента микросхемы и напряжения питания, желаемое по многим причинам, снижает Qкрит. Таким образом, важность мягких ошибок возрастает по мере развития технологии микросхем.

В логической схеме Qкрит определяется как минимальная величина индуцированного заряда, необходимая в узле схемы, чтобы заставить импульс напряжения распространяться от этого узла к выходу, и иметь достаточную длительность и величину для надежной фиксации. Поскольку логическая схема содержит множество узлов, которые могут быть поражены, и каждый узел может иметь уникальную емкость и расстояние от выхода, Qкрит обычно определяется для каждого узла.

Причины мягких ошибок

Альфа-частицы от распада упаковки

Мягкие ошибки стали широко известны с появлением динамическое ОЗУ в 1970-е гг. В этих ранних устройствах керамические упаковочные материалы для микросхем содержали небольшие количества радиоактивный загрязняющие вещества. Чтобы избежать чрезмерных мягких ошибок, необходимы очень низкие скорости затухания, и с тех пор производители микросхем иногда сталкиваются с проблемами загрязнения. Поддерживать необходимую чистоту материала крайне сложно. Контроль уровня выбросов альфа-частиц для критически важных упаковочных материалов до уровня менее 0,001 импульса в час на см2 (cph / cm2) требуется для надежной работы большинства схем. Для сравнения, скорость счета подошвы типичной обуви составляет от 0,1 до 10 циклов в час / см.2.

Радиоактивный распад упаковки обычно вызывает мягкую ошибку альфа-частица эмиссия. Положительно заряженная альфа-частица проходит через полупроводник и нарушает распределение электронов в нем. Если нарушение достаточно велико, цифровой сигнал может измениться с 0 на 1 или наоборот. В комбинационная логика, этот эффект временный, возможно, длящийся доли наносекунды, и это привело к тому, что мягкие ошибки в комбинационной логике в большинстве своем остаются незамеченными. В последовательной логике, такой как защелки и баран, даже это кратковременное нарушение может быть сохранено в течение неопределенного времени для последующего считывания. Таким образом, разработчики обычно гораздо лучше осведомлены о проблеме в схемах хранения.

2011 год Черная шляпа В статье обсуждаются реальные последствия таких переворотов битов для безопасности в Интернете. Система DNS. В документе было обнаружено до 3 434 неверных запросов в день из-за изменений бит-флип для различных распространенных доменов. Многие из этих битовых переворотов, вероятно, могут быть связаны с аппаратными проблемами, но некоторые могут быть отнесены к альфа-частицам.[1] Этими ошибками переворота битов могут воспользоваться злоумышленники в виде битквоттинг.

Айзек Азимов получил письмо, поздравляющее его со случайным предсказанием ошибок ОЗУ альфа-частиц в романе 1950-х годов.[2]

Космические лучи, создающие энергичные нейтроны и протоны

Как только электронная промышленность определила, как контролировать загрязнение упаковки, стало ясно, что действуют и другие причины. Джеймс Ф. Зиглер руководил программой работы на IBM который завершился публикацией ряда работ (Ziegler and Lanford, 1979), демонстрирующих, что космические лучи также может вызвать программные ошибки. Действительно, в современных устройствах космические лучи могут быть преобладающей причиной. Хотя первичная частица космического луча обычно не достигает поверхности Земли, она создает душ энергичных вторичных частиц. На поверхности Земли примерно 95% частиц, способных вызывать мягкие ошибки, — это нейтроны высокой энергии, а остальная часть состоит из протонов и пионов.[3]По оценке IBM в 1996 г., одна ошибка в месяц на 256МиБ оперативной памяти ожидалось для настольного компьютера.[4]Этот поток энергичных нейтронов обычно упоминается как «космические лучи» в литературе по мягким ошибкам. Нейтроны не заряжены и сами по себе не могут нарушить цепь, но захват нейтронов ядром атома в чипе. Этот процесс может привести к образованию заряженных вторичных компонентов, таких как альфа-частицы и ядра кислорода, которые затем могут вызвать мягкие ошибки.

Поток космических лучей зависит от высоты. Для общей точки отсчета 40,7 ° с.ш., 74 ° з.д. на уровне моря (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США) поток составляет примерно 14 нейтронов / см.2/час. Захоронение системы в пещере снижает количество мягких ошибок, вызванных космическими лучами, до незначительного уровня. На нижних уровнях атмосферы поток увеличивается примерно в 2,2 раза на каждые 1000 м (1,3 на каждые 1000 футов) увеличения высоты над уровнем моря. Компьютеры, работающие на вершине горы, имеют на порядок более высокий уровень мягких ошибок по сравнению с уровнем моря. Скорость расстройств в самолет может быть более чем в 300 раз выше уровня моря. Это контрастирует с мягкими ошибками, вызванными распадом упаковки, которые не меняются с местоположением.[5]В качестве увеличивается плотность стружки, Intel ожидает, что ошибки, вызванные космическими лучами, увеличатся и станут ограничивающим фактором при проектировании.[4]

Средняя частота мягких ошибок космических лучей составляет обратно пропорционально активности солнечных пятен. То есть среднее количество мягких ошибок космических лучей уменьшается в течение активной части цикл солнечных пятен и увеличивается во время тихой части. Этот противоречащий интуиции результат возникает по двум причинам. Солнце обычно не производит частицы космических лучей с энергией выше 1 ГэВ, которые способны проникать в верхние слои атмосферы Земли и создавать потоки частиц, поэтому изменения солнечного потока не влияют напрямую на количество ошибок. Кроме того, увеличение солнечного потока во время активного солнечного периода действительно имеет эффект изменения формы магнитного поля Земли, обеспечивая некоторую дополнительную защиту от космических лучей более высокой энергии, что приводит к уменьшению количества частиц, создающих ливни. В любом случае эффект довольно мал, что приводит к модуляции потока энергичных нейтронов в Нью-Йорке на ± 7%. Аналогичным образом пострадают и другие места.[нужна цитата ]

В одном эксперименте коэффициент мягких ошибок на уровне моря составил 5950сбои во времени (FIT = отказов на миллиард часов) на микросхему DRAM. Когда та же испытательная установка была перемещена в подземное хранилище, защищенное более чем 50 футами (15 м) скальной породой, которая эффективно устраняла все космические лучи, не было зарегистрировано никаких мягких ошибок.[6] В этом тесте все другие причины мягких ошибок слишком малы, чтобы их можно было измерить, по сравнению с частотой ошибок, вызванных космическими лучами.

Энергетические нейтроны, произведенные космическими лучами, могут потерять большую часть своей кинетической энергии и достичь теплового равновесия с окружающей средой, поскольку они рассеиваются материалами. Получающиеся нейтроны просто обозначаются как тепловые нейтроны и имеют среднюю кинетическую энергию около 25 миллиэлектронвольт при 25 ° C. Тепловые нейтроны также производятся источниками излучения окружающей среды, такими как распад природного урана или тория. Поток тепловых нейтронов от источников, отличных от ливней космических лучей, может все еще быть заметным в подземном месте и вносить важный вклад в мягкие ошибки для некоторых схем.

Тепловые нейтроны

Нейтроны, которые потеряли кинетическую энергию до тех пор, пока не достигли теплового равновесия с окружающей средой, являются важной причиной мягких ошибок для некоторых схем. При низких энергиях многие захват нейтронов реакции становятся гораздо более вероятными и приводят к расщеплению определенных материалов с образованием заряженных вторичных компонентов в качестве побочных продуктов деления. Для некоторых схем захват тепловой нейтрон ядром 10B изотоп бора особенно важно. Эта ядерная реакция является эффективным производителем альфа-частица, 7Ли ядро и гамма-луч. Либо из заряженных частиц (альфа, либо 7Li) может вызвать программную ошибку, если производится в непосредственной близости, примерно 5мкм, к узлу критической схемы. Сечение захвата для 11В — 6 порядки величины меньше и не способствует возникновению мягких ошибок.[7]

Бор был использован в BPSG, изолятор в слоях межсоединений интегральных схем, особенно в самом нижнем. Включение бора снижает температуру плавления стекла, обеспечивая лучшую оплавление и характеристики планаризации. В этом применении стекло имеет содержание бора от 4% до 5% по весу. Встречающийся в природе бор составляет 20% 10B с остатком 11Изотоп B. Мягкие ошибки вызваны высоким уровнем 10B на этом критически важном нижнем уровне некоторых старых процессов интегральных схем. Бор-11, используемый в низких концентрациях в качестве легирующей примеси p-типа, не вносит вклад в мягкие ошибки. Производители интегральных схем устранили борированные диэлектрики к тому времени, когда отдельные компоненты схемы уменьшились в размерах до 150 нм, в основном из-за этой проблемы.

В критических конструкциях используется обедненный бор — «состоящий почти полностью из бора-11», чтобы избежать этого эффекта и, следовательно, уменьшить частоту мягких ошибок. Бор-11 является побочным продуктом атомная промышленность.

Для приложений в медицинских электронных устройствах этот механизм мягких ошибок может быть чрезвычайно важен. Нейтроны производятся во время высокоэнергетической лучевой терапии рака с использованием энергии пучка фотонов выше 10 МэВ. Эти нейтроны замедляются, поскольку они рассеиваются от оборудования и стен в процедурной комнате, что приводит к потоку тепловых нейтронов, который составляет около 40 × 106 выше, чем нормальный поток нейтронов окружающей среды. Этот высокий поток тепловых нейтронов обычно приводит к очень высокому уровню мягких ошибок и, как следствие, к выходу из строя схемы.[8][9]

Другие причины

Мягкие ошибки также могут быть вызваны случайный шум или же целостность сигнала проблемы, такие как индуктивные или емкостные перекрестные помехи. Однако в целом эти источники вносят небольшой вклад в общий коэффициент мягких ошибок по сравнению с эффектами излучения.

Некоторые тесты показывают, что изоляция DRAM Ячейки памяти можно обойти с помощью непреднамеренных побочных эффектов специально созданного доступа к соседним ячейкам. Таким образом, доступ к данным, хранящимся в DRAM, заставляет ячейки памяти терять свои заряды и электрически взаимодействовать в результате высокой плотности ячеек в современной памяти, изменяя содержимое соседних строк памяти, которые фактически не были адресованы при исходном доступе к памяти.[10] Этот эффект известен как гребной молот, и он также использовался в некоторых повышение привилегий компьютерная безопасность подвиги.[11][12]

Проектирование вокруг мягких ошибок

Мягкое устранение ошибок

Дизайнер может попытаться свести к минимуму частоту ошибок с помощью продуманной конструкции устройства, выбора правильного полупроводника, материалов корпуса и подложки, а также правильной геометрии устройства. Однако часто это ограничивается необходимостью уменьшить размер устройства и напряжение, увеличить рабочую скорость и уменьшить рассеиваемую мощность. Восприимчивость устройств к сбоям описывается в промышленности с помощью JEDEC JESD-89 стандарт.

Один из методов, который можно использовать для уменьшения частоты мягких ошибок в цифровых схемах, называется радиационное упрочнение. Это предполагает увеличение емкости в выбранных узлах схемы, чтобы увеличить ее эффективную Qкрит ценить. Это сокращает диапазон энергий частиц, до которого может быть нарушено логическое значение узла. Радиационная стойкость часто достигается за счет увеличения размера транзисторов, которые разделяют область стока / истока в узле. Поскольку площадь и накладные расходы по мощности радиационного упрочнения могут быть ограничены при проектировании, метод часто применяется выборочно к узлам, которые, по прогнозам, с наибольшей вероятностью приведут к мягким ошибкам в случае поражения. Инструменты и модели, которые могут предсказать, какие узлы наиболее уязвимы, являются предметом прошлых и текущих исследований в области мягких ошибок.

Обнаружение мягких ошибок

Была проведена работа по устранению программных ошибок в ресурсах процессора и памяти с использованием как аппаратных, так и программных методов. Несколько исследований были направлены на устранение программных ошибок, предлагая обнаружение и восстановление ошибок с помощью аппаратной избыточной многопоточности.[13][14][15]В этих подходах использовалось специальное оборудование для репликации выполнения приложения с целью выявления ошибок в выходных данных, что увеличивало сложность проектирования оборудования и стоимость, включая высокие накладные расходы на производительность. С другой стороны, программные схемы, устойчивые к программным ошибкам, являются гибкими и могут применяться в серийных коммерческих микропроцессорах. Многие работы предлагают репликацию инструкций на уровне компилятора и проверку результатов для мягкого обнаружения ошибок.[16][17] [18]

Исправление мягких ошибок

Разработчики могут принять тот факт, что неявные ошибки будут возникать, и разработать системы с соответствующим обнаружением и исправлением ошибок для постепенного восстановления. Как правило, в конструкции полупроводниковой памяти может использоваться упреждающее исправление ошибок, включая избыточные данные в каждый слово создать код исправления ошибок. В качестве альтернативы, исправление ошибок отката может использоваться, обнаруживая мягкую ошибку с помощью код обнаружения ошибок Такие как паритет, и перезапись правильных данных из другого источника. Этот метод часто используется для сквозная запись кэш-память.

Мягкие ошибки в логические схемы иногда обнаруживаются и исправляются с использованием методов отказоустойчивой дизайн. Они часто включают использование избыточных схем или вычисление данных и обычно достигаются за счет площади схемы, снижения производительности и / или более высокого энергопотребления. Концепция чего-либо тройное модульное резервирование (TMR) может использоваться для обеспечения очень высокой надежности мягких ошибок в логических схемах. В этом методе три идентичные копии схемы параллельно вычисляют одни и те же данные, а выходные данные передаются в логика голосования большинством, возвращая значение, которое имело место как минимум в двух из трех случаев. Таким образом, отказ одной цепи из-за мягкой ошибки отбрасывается, если две другие цепи работают правильно. На практике, однако, немногие разработчики могут позволить себе более 200% площади схемы и требуемых накладных расходов по мощности, поэтому обычно это применяется только выборочно. Другой распространенной концепцией исправления программных ошибок в логических схемах является временная (или временная) избыточность, при которой одна схема оперирует одними и теми же данными несколько раз и сравнивает последующие оценки на предмет согласованности. Этот подход, однако, часто влечет за собой накладные расходы на производительность, накладные расходы на область (если для хранения данных используются копии защелок) и накладные расходы на мощность, хотя он значительно более эффективен по площади, чем модульное резервирование.

Традиционно DRAM уделял наибольшее внимание в стремлении уменьшить или обойти программные ошибки из-за того, что DRAM составляла большую часть уязвимой поверхности устройства в настольных и серверных компьютерных системах (см. распространенность ECC RAM в сервере компьютеры). Трудно найти точные цифры восприимчивости DRAM, и они значительно различаются в зависимости от конструкции, процессов изготовления и производителей. Технология 1980-х годов 256-килобитная DRAMS могла иметь кластеры по пять или шесть бит, перевернутые из одного альфа-частица. Современные DRAM имеют гораздо меньшие размеры функций, поэтому нанесение аналогичного количества заряда может легко привести к переворачиванию гораздо большего количества бит.

При разработке схем обнаружения и исправления ошибок помогает тот факт, что программные ошибки обычно локализуются в очень небольшой области микросхемы. Обычно затрагивается только одна ячейка памяти, хотя события с высокой энергией могут вызвать нарушение работы нескольких ячеек. Обычная структура памяти обычно размещает на кристалле один бит из множества различных слов исправления. Так что даже многоклеточное расстройство приводит лишь к ряду отдельных однобитовые расстройства в нескольких словах исправления, а не многобитное расстройство одним исправительным словом. Таким образом, код исправления ошибок должен справляться только с одним ошибочным битом в каждом слове исправления, чтобы справиться со всеми вероятными мягкими ошибками. Термин «многоячеечность» используется для сбоев, влияющих на несколько ячеек памяти, независимо от того, в какие слова коррекции эти ячейки попадают. «Многобитность» используется, когда несколько битов в одном слове коррекции ошибочны.

Мягкие ошибки в комбинационной логике

Три естественных маскирующих эффекта в комбинационная логика которые определяют, одно событие расстроено (SEU) превратится в мягкую ошибку электрическая маскировка, логическая маскировка, и временное (или временное окно) маскирование. SEU — это логически замаскированный если его распространение заблокировано для достижения защелки выхода, потому что входы шлюза вне тракта предотвращают логический переход выхода этого элемента. SEU — это электрически маскируется если сигнал ослабляется электрическими свойствами ворот на пути его распространения, так что результирующий импульс имеет недостаточную величину для надежной фиксации. SEU — это временно замаскированный если ошибочный импульс достигает выходной защелки, но не происходит достаточно близко к моменту фактического срабатывания защелки для удержания.

Если все три эффекта маскировки не проявляются, распространяемый импульс фиксируется, и на выходе логической схемы будет ошибочное значение. В контексте работы схемы это ошибочное выходное значение можно рассматривать как событие мягкой ошибки. Однако с точки зрения уровня микроархитектуры затронутый результат может не изменить вывод выполняемой в данный момент программы. Например, ошибочные данные могут быть перезаписаны перед использованием, замаскированы в последующих логических операциях или просто никогда не будут использоваться. Если ошибочные данные не влияют на вывод программы, это считается примером микроархитектурная маскировка.

Частота мягких ошибок

Частота мягких ошибок (SER) — это частота, с которой устройство или система обнаруживают или, по прогнозам, обнаруживают мягкие ошибки. Обычно выражается как количество сбоев во времени (FIT) или среднее время наработки на отказ (Среднее время безотказной работы). Единица, принятая для количественной оценки отказов во времени, называется FIT, что эквивалентно одной ошибке на миллиард часов работы устройства. Среднее время безотказной работы обычно указывается в годах эксплуатации устройства; для сравнения, один FIT равен примерно 1 000 000 000 / (24 × 365,25) = 114 077 раз больше, чем наработка на отказ в течение одного года.

Несмотря на то, что во многих электронных системах среднее время безотказной работы превышает ожидаемый срок службы схемы, SER может быть неприемлемым для производителя или потребителя. Например, в полевых условиях можно ожидать много отказов на миллион цепей из-за программных ошибок, если система не имеет адекватной защиты от программных ошибок. Неисправность даже нескольких продуктов на местах, особенно в случае катастрофы, может запятнать репутацию продукта и компании, которые его разработали. Кроме того, в приложениях, критичных с точки зрения безопасности или затрат, где стоимость отказа системы намного превышает стоимость самой системы, вероятность отказа в 1% за срок службы может быть слишком высокой, чтобы быть приемлемой для заказчика. Следовательно, выгодно проектировать с низким значением SER при производстве системы в больших объемах или требующей чрезвычайно высокой надежности.

Смотрите также

  • Одно событие расстроено (SEU)
  • Сбой
  • Все равно
  • Логическая опасность

Рекомендации

  1. ^ Артем Динабург (июль 2011 г.). «Бицквоттинг — перехват DNS без эксплуатации» (PDF).
  2. ^ Золото (1995): «Это письмо информирует вас и поздравляет вас с еще одним замечательным научным предсказанием будущего, а именно с вашим предвидением проблемы нарушения логики динамической оперативной памяти (DRAM), вызванной испусканием альфа-частиц, впервые обнаруженной в 1977 году. но о которых вы писали в «Стальных пещерах» в 1957 году ». [Примечание: на самом деле, 1952 г.] … «Эти сбои вызваны следами радиоактивных элементов, присутствующих в упаковочном материале, используемом для герметизации кремниевых устройств … в вашей книге« Стальные пещеры », опубликованной в 1950-х годах, вы использовать излучатель альфа-частиц, чтобы «убить» одного из роботов в истории, уничтожив («рандомизируя») его позитронный мозг. Это, конечно, такой же хороший способ описания логического расстройства, как и все, что я слышал. … наши миллионы долларов на исследования, кульминацией которых стали несколько международных наград за самый важный научный вклад в области надежности полупроводниковых устройств в 1978 и 1979 годах, были предсказаны в достаточно точной форме через двадцать лет [Примечание: фактически двадцать пять лет ] до того, как произошли события
  3. ^ Зиглер, Дж. Ф. (январь 1996 г.). «Земные космические лучи» (PDF). Журнал исследований и разработок IBM. 40 (1): 19–40. Дои:10.1147 / rd.401.0019.
  4. ^ а б Симонит, Том (март 2008 г.). «Должен ли каждый компьютерный чип иметь детектор космических лучей?». Новый ученый. Архивировано из оригинал на 2011-12-02. Получено 2019-11-26.
  5. ^ Гордон, М. С .; Goldhagen, P .; Rodbell, K. P .; Zabel, T. H .; Тан, Х. Х. К .; Clem, J.M .; Бейли, П. (2004). «Измерение потока и энергетического спектра нейтронов, индуцированных космическими лучами на Земле». IEEE Transactions по ядерной науке. 51 (6): 3427–3434. Bibcode:2004ITNS … 51.3427G. Дои:10.1109 / TNS.2004.839134. ISSN  0018-9499.
  6. ^ Делл, Тимоти Дж. (1997). «Белая книга о преимуществах Chipkill-Correct ECC для основной памяти ПК-сервера» (PDF). ece.umd.edu. п. 13. Получено 2015-01-30.
  7. ^ Baumann, R .; Hossain, T .; Murata, S .; Китагава, Х. (1995). «Соединения бора как основной источник альфа-частиц в полупроводниковых устройствах». 33-й Международный симпозиум по физике надежности IEEE. С. 297–302. Дои:10.1109 / RELPHY.1995.513695. ISBN  978-0-7803-2031-4.
  8. ^ Wilkinson, J.D .; Границы, С .; Brown, T .; Gerbi, B.J .; Пельтье, Дж. (2005). «Оборудование для лучевой терапии рака как причина мягких ошибок в электронном оборудовании». Транзакции IEEE о надежности устройств и материалов. 5 (3): 449–451. Дои:10.1109 / TDMR.2005.858342. ISSN  1530-4388.
  9. ^ Франко, Л., Гомес, Ф., Иглесиас, А., Пардо, Дж., Пазос, А., Пена, Дж., Сапата, М., SEU на коммерческой SRAM, индуцированной нейтронами низкой энергии, произведенными на клинической установке линейного ускорителя , Протоколы RADECS, сентябрь 2005 г.
  10. ^ Парк, Кёнбэ; Пэг, Санхён; Вэнь, ШиЦзе; Вонг, Ричард (октябрь 2014 г.). «Активный предварительный заряд на ряду, вызванный отказом в DDR3 SDRAMs по технологии 3 × нм». Активная предварительная зарядка при отказе ряда, вызванном отказом в памяти DDR3 SDRAM по технологии 3x нм. IEEE. С. 82–85. Дои:10.1109 / IIRW.2014.7049516. ISBN  978-1-4799-7308-8.
  11. ^ Ким, Юнгу; Дэли, Росс; Ким, Джереми; Фоллин, Крис; Ли, Джи Хе; Ли, Донхёк; Вилкерсон, Крис; Лай, Конрад; Мутлу, Онур (24.06.2014). «Перемещение битов в памяти без доступа к ним: экспериментальное исследование ошибок нарушения памяти DRAM» (PDF). ece.cmu.edu. IEEE. Получено 2015-03-10.
  12. ^ Гудин, Дэн (10 марта 2015 г.). «Передовой хакерский метод дает статус суперпользователя, используя слабые места DRAM». Ars Technica. Получено 2015-03-10.
  13. ^ Рейнхардт, Стивен К .; Мукерджи, Шубхенду С. (2000). «Обнаружение переходных неисправностей посредством одновременной многопоточности». Новости компьютерной архитектуры ACM SIGARCH. 28 (2): 25–36. CiteSeerX  10.1.1.112.37. Дои:10.1145/342001.339652. ISSN  0163-5964.
  14. ^ Mukherjee, Shubhendu S .; Конц, Майкл; Рейнхардт, Стивен К. (2002). «Детальный дизайн и оценка альтернативных вариантов многопоточности с резервированием». Новости компьютерной архитектуры ACM SIGARCH. 30 (2): 99. CiteSeerX  10.1.1.13.2922. Дои:10.1145/545214.545227. ISSN  0163-5964.
  15. ^ Виджайкумар, Т. Н .; Померанц, Ирит; Ченг, Карл (2002). «Восстановление переходных отказов с использованием одновременной многопоточности». Новости компьютерной архитектуры ACM SIGARCH. 30 (2): 87. Дои:10.1145/545214.545226. ISSN  0163-5964.
  16. ^ Nahmsuk, Ой; Shirvani, Philip P .; Маккласки, Эдвард Дж. (2002). «Обнаружение ошибок по дублированию инструкций в суперскалярных процессорах». Транзакции IEEE о надежности. 51: 63–75. Дои:10.1109/24.994913.
  17. ^ Reis A., George A .; Чанг, Джонатан; Вачхараджани, Нил; Ранган, Рам; Август, Дэвид I. (2005). «SWIFT: Программно реализованная отказоустойчивость». Международный симпозиум по генерации кода и оптимизации. Материалы международного симпозиума по генерации и оптимизации кода. С. 243–254. CiteSeerX  10.1.1.472.4177. Дои:10.1109 / CGO.2005.34. ISBN  978-0-7695-2298-2.
  18. ^ Дидехбан, мусульманин; Шривастава, Авирал (2016), «NZDC», nZDC: метод компилятора для почти нулевого тихого повреждения данных, Труды 53-й ежегодной конференции по автоматизации проектирования (DAC): ACM, стр. 48, Дои:10.1145/2897937.2898054, ISBN  9781450342360CS1 maint: location (связь)

дальнейшее чтение

  • Ziegler, J. F .; Лэнфорд, В. А. (1979). «Влияние космических лучей на компьютерную память». Наука. 206 (4420): 776–788. Bibcode:1979Наука … 206..776Z. Дои:10.1126 / science.206.4420.776. ISSN  0036-8075. PMID  17820742.
  • Мукерджи, С., «Архитектурный дизайн для мягких ошибок», Elsevier, Inc., февраль 2008 г.
  • Мукерджи, С., «Компьютерные сбои из-за программных ошибок: проблема с множеством решений», Отчет микропроцессора, 19 мая 2008 г.

внешняя ссылка

  • Мягкие ошибки в электронной памяти — Белая книга — Хорошая сводная статья с множеством ссылок — Tezzaron, январь 2004 г. Делается вывод, что 1000–5000 FIT на Мбит (0,2–1 ошибка в день на Гбайт) — это типичная частота мягких ошибок DRAM.
  • Преимущества Chipkill-Correct ECC для основной памяти ПК-сервера — Обсуждение надежности SDRAM в 1997 г. — некоторая интересная информация о «мягких ошибках» из космические лучи, особенно в отношении Код исправления ошибок схемы
  • Влияние мягких ошибок на надежность системы — Ритеш Мастипурам и Эдвин С. Ви, Cypress Semiconductor, 2004 г.
  • Проблемы масштабирования и технологии для коэффициентов мягких ошибок — Джонстон — 4-я ежегодная исследовательская конференция по надежности Стэнфордского университета, октябрь 2000 г.
  • Оценка мягких ошибок БИС, вызванных земными космическими лучами и альфа-частицами — Х. Кобаяси, К. Сираиси, Х. Цучия, Х. Усуки (все Sony) и Ю. Нагаи, К. Такахиса (Университет Осаки), 2001.
  • Веб-сайт семинара SELSE — Сайт семинара по системным эффектам логических программных ошибок

Система работы учителя-логопеда по коррекции недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием речи и проявляющихся в нарушении обозначения мягкости согласных на письме

Система логопедической коррекции недостатков письма, обусловленных  фонематическим недоразвитием речи, занимает особое место в системе всей работы учителя-логопеда в массовой общеобразовательной школе.

Фонологические замены, смешения являются довольно распространенным видом дисграфических ошибок.

Кроме того, можно отметить преобладание определенной группы ошибок: смешение твердых и мягких согласных, ошибки при обозначении мягких согласных на письме.

Представляем систему логопедической коррекции недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием речи и проявляющихся в ошибках обозначения мягкости согласных на письме.

Данная система предполагает реализацию следующих этапов:

Этапы работы

  1. Поисковый
  1. Изучение анамнестических данных о развитии обучающихся.
  2. Анализ реальной ситуации: первичное обследование письменных работ (классные, домашние, контрольные, творческие работы по русскому языку).
  3. Анализ полученных данных.
  1. Аналитический
  1. Постановка коррекционных, образовательных, воспитательных целей, определение задач.
  2. Комплектование групп для коррекционных занятий.
  3. Составление плана реализации.
  4. Взаимодействие с учителями начальных классов, родителями обучающихся, педагогом-психологом, социальным педагогом, администрацией школы через систему консультаций.
  1. Практический
  1. Выполнение плана работ: логопедическая коррекция недостатков  письма, организованная учителем – логопедом во время групповых, индивидуальных занятий.
  2. Текущий контроль.
  1. Контрольный
  1. Повторное обследование письма
  2. Оценка полученных результатов
  3. Оценка продвижения

Принципы, методы, формы логопедического воздействия при коррекции недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием

Система логопедической коррекции, целью которой является устранение фонологических ошибок, основывается на принципах общей и специальной педагогики.

  1. Принцип комплексности.
  2. Патогенетический принцип
  3. Принцип максимальной опоры на различные анализаторы
  4. Принцип опоры на сохраненные звенья нарушенной функции
  5. Принцип поэтапного формирования умственных действий
  6. Принцип учета зоны «ближайшего развития» (по Л.С. Выготскому)
  7. Принцип постепенного усложнения заданий и речевого материала.
  8. Принцип системности.
  9. Онтогенетический принцип

Организуя логопедическую коррекцию письма, логопед использует различные методы.

  • Словесные методы, которые представляют собой инструкцию, рассказ, беседу, сообщение, описание и т.п.
  • Наглядные методы: наблюдение и обследование предметов и явлений окружающего мира при помощи анализаторов.
  • Практические методы, которые представляют собой способы организации детской деятельности.

Реализация логопедической коррекции возможна через организацию групповых и индивидуальных занятий.

Кроме того, максимально результативной коррекционная работа школьного логопеда будет только в том случае, если учитель-логопед хорошо знает и учитывает при логопедическом воздействии психологические особенности детей с недостатками письма, обусловленными фонематическим недоразвитием речи.

Смешение и замены на письме букв, обозначающих твердые и мягкие фонемы, обусловлены целым рядом факторов:

  • неумением на слух дифференцировать твердые и мягкие звуки,
  • нарушением произношения,
  • трудностью актуализации букв, обозначающих гласные второго ряда, необходимых для обозначения мягкости согласных на письме.

Цель логопедической коррекции письма в данном случае сводится к устранению или минимализации  дисграфических ошибок в обозначении мягкости согласных на письме. Ее достижение обеспечивает решение следующих задач:

  • уточнить артикуляцию твердых и мягких согласных
  • дифференцировать на слух твердые и мягкие фонемы в изолированном положении, в слогах, словах, словосочетании, предложении, тексте
  • сформировать представления учащихся о двузначности букв, обозначающих парные по мягкости согласные звуки, в зависимости от влияния последующей буквы
  •  сформировать навыки обозначения мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда
  • сформировать  навыки обозначения мягкости согласных на письме с помощью буквы «Ь»
  • сформировать навыки самоконтроля за обозначением мягкости согласных на письме разными способами

Система логопедической коррекции недостатков письма, обусловленных нарушением распознавания твердых и мягких фонем, предполагает реализацию следующих этапов:

  1. Уточнение артикуляции твердых и мягких фонем
  2. Дифференциация изолированных звуков
  3. Дифференциация согласных на уровне  слога, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда
  4. Дифференциация согласных на уровне  слова, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда
  5. Дифференциация согласных на уровне предложений, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда
  6. Дифференциация согласных на уровне текста, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда
  7. Обозначение мягкости согласных на письме с помощью буквы «Ь»

Уточнение артикуляции твердых и мягких фонем

Уточнение артикуляции твердых и мягких фонем происходит с опорой на зрительное, тактильное восприятие, кинестетические ощущения.

Детям следует указать, что произношение мягких звуков отличается от произношения твердых большим напряжением губ. При  произнесении мягких звуков губы растянуты в большей степени, чем при артикуляции твердых.

Дифференциация изолированных твердых и мягких звуков

При дифференциации изолированных звуков можно использовать следующие упражнения:

  • Игра «Покажи нужный домик»

Логопед произносит звуки, дети с помощью сигнальных карточек зеленого и синего цвета определяют твердость или мягкость этого согласного.

  • Игра «Бусы»

Логопед произносит звуки, дети закрашивают кружочки-«бусинки» зеленым и синим карандашами, определяя  твердость или мягкость этого согласного.

  • Игра с мячом «Назови пару»

Логопед называет твердый или мягкий звук, дети, перебрасывая мяч логопеду, называют его пару.

На этом и последующих этапах закрепляются знания обучающихся о парных твердых и мягких согласных, непарных твердых и непарных мягких согласных, о двузначности букв, обозначающих согласные звуки (показываем детям, что одна и та же буква предполагает двоякое звучание в зависимости от последующей гласной).

Дифференциация твердых и мягких согласных на уровне слога, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных

Для закрепления дифференциации твердых и мягких согласных на уровне слога можно использовать следующие упражнения:

  • Игра «Покажи нужный домик»

Логопед произносит слоги, дети определяют твердость или мягкость звука и поднимают соответствующую карточку зеленого или синего цвета.

  • Игра «Паровозик»

Логопед произносит слоги, дети закрашивают зеленым и синими карандашами «вагончики»,  определяя твердость или мягкость согласных.

  • Игра с мячом «Назови пару»

Логопед называет слоги с твердым или мягким звуком, дети, перебрасывая мяч логопеду, называют  парный слог.

  • Чтение парных слогов

Логопед предлагает детям прочитать парные слоги и подчеркнуть в них согласные синим или зеленым карандашом в зависимости от того, какой звук обозначает данная буква.

  • Диктант «Цветные слоги»

Логопед диктует слоги, дети записывают их цветными ручками: синим цветом – буквы, обозначающие твердые согласные, зеленым – буквы, обозначающие мягкие согласные, красным – буквы, обозначающие гласные звуки.

  • Игра «Кто больше?»

Логопед предлагает детям составить, как можно больше слогов по схемам                                             Даны буквы: с, т, я, ё, и, ю, е.

  • Игра «Договори (допиши) слог»

Логопед произносит часть слова, дети договаривают и записывают нужный слог (голу…, тетра…, картин…)

  • Игра «Выбери нужный слог»

Логопед произносит слово, дети выбирают только тот слог, в котором есть мягкий согласный. Для этого упражнения можно использовать словарные слова.

На этом этапе ведется работа с парными гласными, отрабатываются навыки обозначения мягкости согласных на письме с помощью гласных второго ряда, формируются навыки выполнения действий по алгоритму. Дети учатся рассуждать по плану:

  • прочитай слог
  • назови гласную букву
  • назови согласный, мягкость которого она обозначает

Примерный ответ учащегося: «МЯ – буква «Я» обозначает мягкость согласного [М’]»

Дифференциация твердых и мягких согласных на уровне слова, обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных

Для закрепления дифференциации твердых и мягких звуков на уровне слова можно использовать следующие упражнения:

  • Игра «Покажи нужный домик»

Логопед произносит слова, дети определяют твердость или мягкость первого звука и поднимают соответствующую карточку зеленого или синего цвета.

  • Игра «Разложи картинки»

Логопед предлагает учащимся распределить картинки на две части по наличию мягких и твердых фонем: в начале и середине слова.

  • Игра «Кто больше?»

Логопед дает детям задание придумать как можно больше слов, которые начинаются с твердых или мягких согласных.

  • Игра «Заменялки»

Логопед произносит слова, ученики заменяют в них первый звук на парный твердый или мягкий согласный и называют новые слова: мыл – мил, рад – ряд, лук – люк. Затем сравнивают слова по звучанию и значению.

  • Игра «Допиши слово»

Логопед предлагает часть слова, дети должны договорить его либо вставить слог в середину и записать слова целиком:

вени…, цып…та, …лефон.

  • Игра «Столбики»

Логопед диктует слова, ученики записывают их в два столбика в зависимости от твердости или мягкости первого звука.

  • Игра «Лото»

Логопед раздает карточки с картинками,  в названии которых первый звук твердый или мягкий согласный. Детям предлагается закрыть фишками зеленого или синего цвета эти картинки в зависимости от того, какой звук первый.

  • Игра «Кто самый внимательный»

Логопед предлагает ученикам определить место мягких звуков в слове с помощью перфокарта или звуковой линейки. Логопед произносит слова, дети отмечают в «окошечках» точками твердые согласные и гласные, мягкие согласные обозначают буквами.

  • Игра  «Верни убежавшие буквы»

Логопед предлагает учащимся вставить пропущенные буквы: пропущенные согласные: …етер, …едведица

пропущенные гласные: бер…за, л…сица

  • Игра «Рассыпавшиеся слова»

Логопед дает задание ученикам составить из разрезной азбуки слова, соответствующие схемам  

                                                         

  • Игра «Слова наоборот»

Логопед предлагает детям придумать слова, противоположные по значению так, чтобы первый звук был мягким:

слабый — …, богатый — …, грустный — …

  • Игра «Измени слова по вопросам»

Логопед дает задание ученикам изменить слова по вопросам:

Что?                            Нет чего?

Книга                          Нет книги

Линейка                       Нет линейки

Затем дети  сравнивают слова по звучанию и значению.

  • Игра «Один – много»

Проводится аналогично предыдущему заданию

Аптека – аптеки, ученик – ученики.

  • Игра «Карлик и великан»

Логопед предлагает детям изменить слова так, чтобы они стали обозначать маленькие или огромные предметы:

дом – домик – домище

нос – носик – носище

Затем дети  сравнивают слова по звучанию и значению.

На этом этапе продолжается отработка навыков рассуждения по алгоритму. Примерный ответ учащегося: «БЕРЁЗА – буква «Е» обозначает мягкость согласного [Б’], буква «Ё» обозначает мягкость согласного [Р’]»

Дифференциация твердых и мягких звуков на уровне предложения,

обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных

Для закрепления дифференциации твердых и мягких звуков на уровне предложения  используются следующие задания:

  • Придумай предложения со словами – квазиомонимами: вол – вёл, завод – зовёт, дымка – Димка.
  • Придумай предложение по картинке так, чтобы все слова начинались с мягких согласных.
  • Выбери подходящее по смыслу слово и дополни им предложение, определи   мягкость или твердость первого звука подобранных слов:

мишка – мышка: Кошка поймала … . Даше купили плюшевого …  

рад – ряд: Петя был очень … . Мама купила билет в первый … .

  •  Послушай предложения, назови слова с мягкими согласными в начале (середине, конце)

Грачи свили гнездо на высоком дереве.

  • Прочитай предложение и вставь пропущенные буквы карандашами (ручками) синего и зеленого цвета в зависимости от того, какой звук пропущен – твердый или мягкий

На   с…ене   ви…ит   кра…ивый  ко…ёр.

  • Составь предложение из данных слов, запиши в тетрадь, подчеркни синими и зелеными карандашами буквы, обозначающие мягкие и твердые согласные:

Школьники, сцене, на, номерами, с, замечательными, выступали.

  • Запиши предложения под диктовку.

Дифференциация твердых и мягких звуков на уровне текста,

обозначение мягкости согласных на письме с помощью гласных

На этом этапе проводятся следующие упражнения:

  • Разложи сюжетные картинки в нужной последовательности. Составь предложения так, чтобы получился рассказ. Запиши его в тетрадь. Подчеркни слова, в которых есть мягкие согласные.
  • Прочитай предложения. Запиши их в таком порядке, чтобы получился рассказ. Подчеркни все мягкие согласные зеленым карандашом, твердые – синим.
  • Прочитай рассказ, замени выделенные слова на слова с противоположным значением так, чтобы первый звук был мягким.

Наступила холодная лето. Ночь стал короче Выпал последний снег. Черным покрывалом укрылись леса и поля. Утром ударил слабый мороз.

  • Прочитай предложение. Придумай свои предложения так, чтобы получилась интересная история и запиши ее в тетрадь.

Однажды щенок нашёл варежку.

Найди и подчеркни слова, в которых все согласные твердые или мягкие.

Обозначение мягкости согласных на письме с помощью буквы «Ь»

Работа по обозначению мягкости согласных на письме с помощью буквы «Ь» проводится по следующему плану:

  • обозначение мягкости согласных на уровне буквы
  • обозначение мягкости согласных на уровне слога
  • обозначение мягкости согласных на уровне слова
  • обозначение мягкости согласных на уровне предложения
  • обозначение мягкости согласных на уровне текста

На начальном этапе формирование навыков обозначения мягкости согласных с помощью буквы «Ь» используются слова – квазиомонимы.

Примерный речевой материал: угол – уголь, мел – мель, шест – шесть, ел – ель, брат – брать, жар – жарь и т.д.

Вначале сравниваются слова с конечным твердым и мягким согласным звуком. Затем включаются слова, в которых дифференцируемые твердые и мягкие согласные звуки находятся в середине слова: банка – банька, галка – галька, полка – полька и т.д.

Работа над словами – квазиомонимами проводится в следующей последовательности (мягкий знак в конце слова):

  • дифференциация значений слов с опорой на картинки
  • сравнение звучания двух слов, определение количества звуков в словах, составление графической схемы слов под картинками
  • определение конечного звука в первом и втором словах
  • обозначение буквами конечных звуков слов
  • прочтение и запись слов с опорой на схему

Итогом этой работы является закрепление детьми правила: мягкость согласного звука в конце слова обозначается с помощью мягкого знака.

Можно предложить детям разучить стихотворение Е. Измайлова «Мягкий знак».

Мягкий знак – хитрый знак.

Не сказать его никак.

Он не произносится,

Но в слово часто просится.

Почему у дома угол

Превратился сразу в уголь

Без пожара просто так?

Это сделал мягкий знак.

Сделать нам не так уж трудно,

Чтоб на мель не село судно:

Мягкий знак перечеркнуть –

И свободен водный путь.

Корабли, плывите смело!

Стала мель кусочком мела.

В дальнейшем предлагаются следующие задания:

  • Поднимите карточку с буквой «Ь», когда услышите слова с мягким согласным на конце слова. При этом  слова даются с постепенным усложнением слоговой структуры: мель, карась, окунь, шмель, дверь и т.д.
  • Опрели место мягкого знака в слове на «звуковой» линейке или перфокарте, укажи, мягкость какого зувка он обозначает.
  • Прослушай слова, запиши только мягкий согласный и букву «Ь»: огонь – нь, фасоль – ль, кровать – ть.
  •  Прочитай слова, вставь пропущенные буквы: меда…, песо…, дива…, календа…, костё…
  • Прослушай слова, запиши только слог, в котором есть мягкий согласный и букву «Ь»: медаль, цепь, фонарь, покрась, учитель.
  • Запиши под диктовку пары слов: был – быль, кров – кровь, плакат – плакать и т.д.
  • «Спрячь» мягкий знак в середину слова. Добавь слог –ки к названиям картинок. Запиши полученные слова.

Варианты предъявления материала:

— на доске вывешиваются картинки с изображением одного и нескольких предметов (куль – кульки, зверь – зверьки, уголь – угольки, карамель – карамельки)

— логопед предлагает картинки с изображением только одного предмета, обучающиеся должны записать название этих картинок в единственном числе и самостоятельно придумать и записать эти слова во множественном числе.

  • Придумай слова по образцу (одновременно ведется работа над словообразованием): Саша – Сашенька, Маша – Машенька, учить – учитель, строить – строитель.
  • Найди ошибку. На доске или карточке записаны слова, в некоторых из них пропущен мягкий знак или написан лишний. Дети должны исправить ошибки и записать слова в тетрадь без ошибок: санки, албом, палма, персик, пальто, мосьты, релсы, крылцо, писмо, филм, больница.
  • Вставь,  где нужно, букву «Ь»: белый гус…, тёплый ден…, серый волк…, густой лес…, стал…ные кон…ки, бур…ная вес…на и т.д.
  • Спиши словосочетания, заменяя выделенные слова словами, противоположными по значению:  сладкая ягода, большой камень, слабый голос, здоровый ребенок и т.д.
  • Измени слова так, чтобы они стали писаться с мягким знаком в середине слова, запиши слова парами: банка, галка, полка, пенки.
  • Послушай предложения, выбери и запиши слова, в которых пишется мягкий знак. В качестве лексического материала используются пословицы, поговорки, строки из литературных произведений.
  • Послушай предложения. Назови слова, похожие по звучанию. Назови их сходство и отличие. Запиши слова парами: Маше шесть лет. Около сарая стоит шест.
  •  Составь предложения из слов: пришла, осень, золотая; день, короче, становится.
  •  Письмо по памяти или диктанты предложений и текстов, насыщенных словами и мягким знаком на конце и в середине слов.

Речной окунь не может жить в солёной воде. Он живёт только в пресной воде. У окунька есть острые шипы. Шипами он может сильно уколоть.

На этом этапе продолжается работа по выработке и закреплению навыков рассуждения по алгоритму. Примерный ответ обучающегося: «КАРАСЬ – буква «Ь» обозначает мягкость согласного [С’]». Также уточняем представление детей о букве «Ь»: буква «Ь» звука не обозначает.

Результативность системы работы учителя-логопеда по коррекции недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием речи и проявляющихся в нарушении обозначения мягкости согласных на письме

Завершающим этапом в системе работы учителя-логопеда по коррекции недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием речи и проявляющихся в нарушении обозначения мягкости согласных на письме, является контрольный этап. Он предполагает реализацию следующих мероприятий:

  1. Повторное обследование письма
  2. Оценка полученных результатов
  3. Оценка продвижения

Основная цель школьного логопеда заключается в повышении качества образования и воспитания обучающихся за счет своевременного выявления причин слабой успеваемости отдельных учеников по родному языку и выбор наиболее эффективных путей коррекции нарушений устной и письменной речи.

Организуя коррекционную работу по устранению нарушений письменной речи в условиях  общеобразовательной школы, логопед опирается на разработки А.В. Ястребовой, Т.П. Бессоновой, Р.И. Лалаевой, И.Н. Садовниковой, Л.Н. Ефименковой и др.

Вашему вниманию была представлена система логопедической коррекции одного из направлений в общей работе  школьного логопеда по устранению недостатков письма, обусловленных фонематическим недоразвитием речи. Мониторинг развития письменной речи обучающихся подтверждает эффективность использования данной системы для оптимизации процесса обучения детей  русскому языку.

Литература

  1. Детская логопсихология/ под ред. В.И. Селиверстова. – М.:ВЛАДОС, 2008
  2. Колповская И.К. Влияние недоразвития речи на усвоение письма// Школа для детей с тяжелыми нарушениями речи. – М., 1961
  3. Лалаева Р.И. Нарушения чтения и пути их коррекции у младших школьников. – СПб.: СОЮЗ, 1998
  4. Логопедия/ под ред. Волковой Л.С. – М.: Просвещение, 1989
  5. Мисаренко Г.Г. Обучение фонемному анализу в первом классе. Методическое пособие. – М.: ТЦ Сфера, 2008.
  6. Основы логопедической работы с детьми/ под ред. Чиркиной Г.В. – М.: АРКТИ, 2002
  7. Садовникова И.Н. Нарушения письменной речи и их преодоление у младших школьников. – М.: Владос, 1995
  8. Спирова Л.Ф., Ястребова А.В. Учителю о детях с нарушениями речи. – М.: Просвещение, 1985
  9. Хватцев М.Е. Логопедия. – М.: Просвещение, 1958
  10. Ястребова А.В. Преодоление общего недоразвития речи у учащихся начальных классов общеобразовательных учреждений.- М.: АРКТИ, 2000

Дефект смягчения

Дефект смягчения – это постоянные, регулярно повторяющиеся замены мягких согласных соответствующими твердыми парами и наоборот. Дефекты смягчения и твердости чаще встречаются в структуре возрастного косноязычия, дислалии, дизартрии, тугоухости. В ходе диагностики исследуется состояние слуха, строение и подвижность артикуляционного аппарата, звукопроизношение, слуховая дифференцировка. Специфика логопедической работы зависит от разновидности и причины дефекта, включает выработку базового артикуляционного уклада, развитие фонематических процессов, отработку дифференциации твердых и мягких вариантов фонем.

Классификация

Дефекты твердости и мягкости могут охватывать любые пары звуков, различающиеся по данному признаку. Недостаток звукопроизношения может затрагивать все речевые фонемы (тотальный) или только некоторые (частичный). По своему механизму расстройства твердости/мягкости бывают фонетико-фонематическими (при нарушенной артикуляции и слуховом восприятии) или чисто фонематическими (при нарушении слуховой дифференциации):

  • Замена мягких согласных твердыми. Встречается при недостаточном изгибе и сближении спинки языка с небом, а также при тугоухости и несформированном фонематическом слухе (фонетико-фонематический дефект).
  • Замена твердых согласных мягкими. Палатализация возникает по причине излишнего напряжения и избыточного подъема средней части спинки языка (фонетико-фонематический дефект).
  • Смешение твердых и мягких фонем между собой. Подразумевает, как правильное, так и неправильное употребление пар звуков в зависимости от их положения в слове. Встречается у детей со сниженным слухом и неразвитой слуховой дифференцировкой (фонематический дефект).

К развитию дефекта смягчения предрасполагает несформированность у ребенка фонематических процессов и речевых кинестезий, снижение физического слуха, нарушения строения органов артикуляции, изменение тонуса артикуляционных мышц. По своей психолого-педагогической характеристике такие дети относятся к группе ФФН или ОНР.

Причины

Возрастные несовершенства речи

Смягчение (палатализация) согласных или замена мягких фонем на твердые считается нормальным явлением при физиологической дислалии. Все дети в своем речевом развитии проходят этап возрастного косноязычия, обусловленный недостаточной сформированностью движений органов артикуляции и фонематического слуха. Чаще встречается смягченное произношение, но возможен и дефект твердости. Примерно к 4,5-5 годам по мере совершенствования фонетико-фонематических процессов дефекты звукопроизношения исчезают.

Дислалия

Дефекты смягчения и твердости характерны для функциональной (акустико-фонематической, артикуляторно-фонематической) и механической дислалии. Непосредственными производящими факторами выступают:

  • несформированность акустической дифференциации;
  • слабость язычных мышц;
  • готическое небо.

При неоправданной палатализации согласных детская речь становится «сюсюкающей»: «тяпки» вместо «тапки», «дёмик» вместо «домик». При отсутствии смягчения речь теряет свою плавность, протяжность, мелодичность. Ребенок говорит «тота» вместо «тётя», «лублу» вместо «люблю». При дислалии нередко встречаются полиморфные комбинированные нарушения звукопроизношения, например, сигматизм + ротацизм + дефект смягчения.

Дизартрия

При дизартрии дефект мягкости или твердости может быть обусловлен повышенным тонусом (спастичностью) или парезом языка, гиперкинезами. При этом высокий тонус мышц средней трети спинки языка обусловливает смягчение твердых согласных (псевдобульбарная дизартрия), а паретичность и вялость – исчезновение палатализации (бульбарная дизартрия). Подобные нарушения наблюдаются также при стертой, мозжечковой дизартрии.

Тугоухость

Снижение биологического слуха – врожденная или рано развившаяся тугоухость у детей ‒ затрудняет восприятие речи окружающих и слуховой контроль за собственным звукоизвлечением. У слабослышащих детей дефект смягчения нередко сочетается с дефектом озвончения, сигматизмом, ротацизмом, парасигматизмом. Отмечается монотонность и гнусавость голоса.

Артикуляционная гимнастика

Артикуляционная гимнастика

Диагностика

Логопедическая диагностика должна решать следующие задачи: выяснение причины дефекта смягчения и определение круга сопутствующих речевых нарушений, нуждающихся в исправлении. С учетом предполагаемых этиофакторов ребенку может потребоваться консультация детского невролога, ортодонта, отоларинголога. План обследования включает:

  • Исследование состояния слуха. Первичную диагностическую информацию получают при камертональном исследовании слуха и регистрации аудиограммы. Для установления причин тугоухости может быть информативна КТ височных костей.
  • Неврологическое обследование. С целью определения формы и выраженности неврологических расстройство назначается электрофизиологическая диагностика: ЭЭГ, электронейромиография. Для выявления очаговых поражений используется нейровизуализационная диагностика ‒ МРТ головного мозга.
  • Диагностика устной речи. Во время консультативного приема логопед-дефектолог исследует строение артикуляционного аппарата, подвижность губ и языка, умение удерживать и переключать артикуляционные уклады. Обследуется звукопроизношение, умение различать фонемы на слух. Выявляются все имеющиеся речевые недостатки, составляется план коррекционно-логопедической работы.

Коррекция

Дефекты твердости и мягкости неизбежно отражаются на письме. В процессе школьного обучения у детей с подобными нескорректированными проблемами диагностируется акустическая дисграфия. Поэтому логопедические занятия необходимо начинать в старшем дошкольном возрасте. Индивидуальный маршрут зависит от вида нарушения.

Подготовка органов артикуляции

Если палатализация согласных обусловлена высоким мышечным тонусом спинки языка, работу необходимо начинать со снятия напряжения его мышц. На первом этапе проводится расслабляющий массаж языка с акцентом на среднюю часть, артикуляционная гимнастика (упражнения «Лопаточка», «Наказать непослушный язычок», «Пожуем грушу» − «жевание» медицинской спринцовки №1, поглаживание языка губами).

При смягчении и слабости мышц языка, напротив, усилия логопеда должны быть направлены на активизацию язычной мускулатуры. Прибегают к активизирующему логопедическому массажу и упражнениям («Горка», «Катушка», покусывание языка зубами). В обоих случаях уделяется внимание развитию мягкой моторики и речевого дыхания.

Коррекция фонематических процессов

Ребенку объясняются отличия между твердыми и мягкими согласными, обыгрываются основные отличительные признаки звуков. Используются упражнения на различение квазиомонимов, показ артикуляционных профилей, работа с парными картинками на смешиваемые звуки. На данном этапе важно выработать у ребенка зрительный и кинестетический контроль.

Выработка правильных артикуляционных укладов

Для постановки звуков используются приемы по подражанию и объяснению, механический способ. Разные авторы предлагают различную последовательность отработки звуков при дефекте смягчения. Наиболее распространенная схема: переднеязычные, губно-зубные, губные, свистящие, соноры. Параллельно проводится дифференциация непалатализованных и палатализованных согласных, как на слух, так и в произношении.

Медицинские процедуры

Медицинский блок подключается при нарушениях иннервации. Он включает проведение медикаментозной терапии, физиотерапии, рефлексотерапии, ЛФК, гидропроцедур. Слабослышащим детям для успешной коррекции фонетико-фонематических дефектов и правильного развития речи показано слухопротезирование.

  • Как исправлять ошибки на титульном листе трудовой книжки
  • Как исправлять ошибки валидатора
  • Как исправлять ошибки dll
  • Как исправляли ошибки на печатной машинке
  • Как исправляется ошибка при использовании помехоустойчивого кода ответ на вопрос