Reliability has emerged as a first class design concern, as a result of an exponential increase in the number of transistors on the chip, and lowering of operating and threshold voltages with each new process generation. Radiation-induced transient faults are a significant source of soft errors in current and future process generations. Techniques to mitigate their effect come at a significant cost of area, power, performance, and design effort. Architectural Vulnerability Factor (AVF) modeling has been proposed to easily estimate the processor's soft error rates, and to enable the designers to make appropriate cost/reliability trade-offs early in the design cycle. Using cycle-accurate microarchitectural or logic gate-level simulations, AVF modeling captures the masking effect of program execution on the visibility of soft errors at the output. AVF modeling is used to identify structures in the processor that have the highest contribution to the overall Soft Error Rate (SER) while running typical workloads, and used to guide the design of SER mitigation mechanisms. The precise mechanisms of interaction between the workload and the microarchitecture that together determine the overall AVF is not well studied in literature, beyond qualitative analyses. Consequently, there is no known methodology for ensuring that the workload suite used for AVF modeling offers sufficient SER coverage. Additionally, owing to the lack of an intuitive model, AVF modeling is reliant on detailed microarchitectural simulations for understanding the impact of scaling processor structures, or design space exploration studies. Microarchitectural simulations are time-consuming, and do not easily provide insight into the mechanisms of interactions between the workload and the microarchitecture to determine AVF, beyond aggregate statistics. These aforementioned challenges are addressed in this dissertation by developing two methodologies. First, beginning with a systematic analysis of the factors affecting the occupancy of corruptible state in a processor, a methodology is developed that generates a synthetic workload for a given microarchitecture such that the SER is maximized. As it is impossible for every bit in the processor to simultaneously contain corruptible state, the worst-case realizable SER while running a workload is less than the sum of their circuit-level fault rates. The knowledge of the worst-case SER enables efficient design trade-offs by allowing the architect to validate the coverage of the workload suite and select an appropriate design point, and to identify structures that may potentially have high contribution to SER. The methodology induces 1.4X higher SER in the core as compared to the highest SER induced by SPEC CPU2006 and MiBench programs. Second, a first-order analytical model is proposed, which is developed from the first principles of out-of-order superscalar execution that models the AVF induced by a workload in microarchitectural structures, using inexpensive profiling. The central component of this model is a methodology to estimate the occupancy of correct-path state in various structures in the core. Owing to its construction, the model provides fundamental insight into the precise mechanism of interaction between the workload and the microarchitecture to determine AVF. The model is used to cheaply perform sizing studies for structures in the core, design space exploration, and workload characterization for AVF. The model is used to quantitatively explain results that may appear counter-intuitive from aggregate performance metrics. The Mean Absolute Error in determining AVF of a 4-wide out-of-order superscalar processor using model is less than 7% for each structure, and the Normalized Mean Square Error for determining overall SER is 9.0%, as compared to cycle-accurate microarchitectural simulation. / text

[ES] La tierra ha constituido uno de los materiales constructivos de mayor antigüedad y presencia en las sociedades del pasado, dada su elevada disponibilidad en el entorno, sencilla obtención y transformación. Durante los diferentes periodos históricos, el desarrollo de técnicas constructivas como las mixtas, el amasado, el adobe o la tapia, ha respondido a tradiciones y culturas constructivas específicas que, en base a la experimentación, suponen un perfeccionamiento en su ejecución en aras de mejorar las propiedades mecánicas y físicas, así como dar una respuesta personalizada a los agentes de degradación. Por ello, se trata de construcciones capaces de arrojar datos de gran relevancia en la caracterización de estas sociedades, su delimitación territorial, migraciones, contactos o formas de vida; pero también de constituir herramientas para su transmisión al gran público mediante el reconocimiento físico y visual de las mismas. En los años recientes, la construcción con tierra de la antigüedad ha suscitado un interés renovado en el ámbito académico, debido al atesoramiento de dicha información en tanto a las técnicas constructivas; y en el de conservación, dadas las contradicciones experimentadas en la prolongación de su vida útil, reducción del mantenimiento derivado del desuso y retención de valores de autenticidad. Sin embargo, son numerosos los factores que amenazan y dificultan la preservación de estos vestigios, al tratarse de una arquitectura desprovista de sus sistemas de protección tradicionales, con un encaje y funcionalidad limitada en la sociedad actual, y una comprometida valoración del material, asociado a connotaciones negativas y a la pobreza constructiva. El objetivo de la presente tesis es abordar el panorama peninsular en este marco, atendiendo a los contextos de mayor fragilidad y priorizando la arquitectura de tierra doméstica, productiva y funeraria adscrita a los periodos prehistórico, protohistórico, romano o, en menor medida, medieval. De esta forma, identificar, por una parte, una muestra representativa de casos de estudio con vestigios conservados in situ, y generar una base de datos tanto de origen bibliográfico (estudio de técnicas constructivas), como con información actualizada (estado de conservación y transformación actual), a través de la toma de los mismos en visitas de campo. Por otra, proponer una metodología de evaluación que represente los principales factores de peligrosidad en la dimensión natural (sismo, inundación, desertificación y precipitación), social y antrópica, en aras de establecer, por comparación y cruce de datos institucionales, grados de vulnerabilidad y riesgo que favorezcan la prevención y planificación de estrategias de conservación. / [CA] La terra ha constituït un dels materials constructius de major antiguitat i presència en les societats del passat, d'acord amb la seua elevada disponibilitat en l'entorn, senzilla obtenció i transformació. En els diferents períodes històrics, el desenvolupament de tècniques constructives com les mixtes, la paret de mà, els tovots o la tàpia, ha respost a tradicions i cultures constructives específiques que, atesa l'experimentació, suposen un perfeccionament en la seua execució a fi de millorar les propietats mecàniques i físiques, així com donar una resposta personalitzada als agents de degradació. Per això, es tracta de construccions capaces de llançar dades de gran rellevància en la caracterització d'aquestes societats, la seua delimitació territorial, migracions, contactes o formes de vida; però també de constituir eines per a la seua transmissió al gran públic mitjançant el reconeixement físic i visual. En els últims anys, la construcció amb terra de l'antiguitat ha suscitat un interés renovat en l'àmbit acadèmic, a causa del tresorejament d'aquesta informació en tant a les tècniques constructives; i en el de conservació, d'acord amb les contradiccions experimentades en la prolongació de la seua vida útil, reducció del manteniment derivat del desús i retenció de valors d'autenticitat. No obstant això, són nombrosos els factors que amenacen i dificulten la preservació d'aquests vestigis, en tractar-se d'una arquitectura desproveïda dels seus sistemes de protecció tradicionals, amb un encaix i funcionalitat limitada en la societat actual, i una compromesa valoració del material, associat a connotacions negatives i a la pobresa constructiva. L'objectiu de la present tesi és abordar el panorama peninsular en aquest marc, atesos els contextos de major fragilitat i prioritzant l'arquitectura de terra domèstica, productiva i funerària adscrita als períodes prehistòric, protohistòric, romà o, en menor mesura, medieval. D'aquesta manera, identificar, d'una banda, una mostra representativa de casos d'estudi amb vestigis conservats in situ, i generar una base de dades tant d'origen bibliogràfic (estudi de tècniques constructives), com amb informació actualitzada (estat de conservació i transformació actual), a través de la recollida d'aquests en visites de camp. Per una altra, proposar una metodologia d'avaluació que represente els principals factors de perillositat en la dimensió natural (sisme, inundació, desertificació i precipitació), social i antròpica, a fi d'establir, per comparació i encreuament de dades institucionals, graus de vulnerabilitat i risc que afavorisquen la prevenció i planificació d'estratègies de conservació. / [EN] Earth has been one of the oldest and most widely used building materials in past societies, given its high availability in the environment, ease of production and transformation. Throughout different historical periods, the development of construction techniques such as wattle and daub, cob, adobe, and rammed earth has been influenced by specific construction traditions and cultures. Through experimentation, these techniques have been refined to improve their mechanical and physical properties, as well as to provide personalised responses to degradation. Consequently, these constructions yield significant data for the characterization of these societies, their territorial boundaries, migrations, contacts, and ways of living. They also serve as tools for public dissemination through their physical and visual recognition. In recent years, ancient earth construction has sparked renewed interest in the academic and conservation fields. The accumulation of knowledge regarding these construction techniques and the challenges experienced in extending their lifespan, reducing maintenance resulting from disuse, while preserving their authenticity values, have contributed to this interest. However, numerous factors threaten and complicate the preservation of these remnants, as they lack traditional protective systems, have limited fit and functionality in today's society, and are associated with negative connotations and poor construction quality. The objective of this thesis is to address the situation on the Iberian Peninsula within this circumstances, focusing on contexts of greater fragility and prioritizing domestic, productive, and funerary earthen architecture from prehistoric, protohistoric, Roman, and to a lesser extent, medieval periods. The aim is twofold: first, to identify a representative sample of case studies with preserved remains in situ and generate a database from both bibliographic sources (study of construction techniques) and updated information (current state of conservation and transformation) through field visits and data collection. Second, to propose an evaluation methodology that encompasses the main factors of natural (earthquakes, flooding, desertification, and precipitation), social, and anthropic hazards. By comparing and cross-referencing institutional data, this methodology aims to establish degrees of vulnerability and risk that facilitate prevention and conservation planning strategies. / Gracias al Ministerio de Ciencia e Innovación, por financiar la presente tesis en el Centro de Investigación en Arquitectura, Patrimonio y Gestión para el Desarrollo Sostenible de la Universitat Politècnica de València, así como las estancias de índole internacional y nacional durante los años de desarrollo. / Manzano Fernández, S. (2023). Arquitectura de tierra en yacimientos arqueológicos de la Península Ibérica: estudio de riesgos naturales, sociales y antrópicos y estrategias de conservación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/197994