Fault tolerant combinational circuit design.pdf В современных военных, аэрокосмических, медицинских и др. компьютерных системахпредъявляются повышенные требования к надежности аппаратного обеспечения.Один из подходов к повышению надежности аппаратуры - это обеспечение ееотказоустойчивости. Отказоустойчивость достигается добавлением избыточности: аппаратурной,программной, информационной или вычислительной. Один из традиционныхподходов к обеспечению аппаратурной избыточности - тройное резервированиемодулей с последующим голосованием на их выходах: корректным считается значение,реализованное на выходах двух или трех модулей [1]. В таких системах неисправностив одном модуле маскируются. Слабым местом таких систем является блокголосования.В данной работе рассматривается метод обеспечения отказоустойчивости с использованиемаппаратурной избыточности на базе самопроверяемой схемы. Рассмотримархитектуру отказоустойчивой комбинационной схемы (рис.1).СПКС1 - самопроверяемая комбинационнаясхема. Для реализации СПКС1предлагается использовать один из известныхметодов синтеза самопроверяе-мых устройств, например схемы с контролемчетности или схемы с монотоннымпроявлением неисправностей. Последнийподход, как правило, дает более компактныерешения. Здесь X 1 - входные линииСПКС1; Y 1 - выходные линии, накоторых реализуется собственно функциональностькомбинационной схемы; Z 1 -выходные линии, на которых реализуютсядополнительные выходы комбинационнойсхемы, доопределяющие основныевыходы до одного из кодов, например кода Бергера или равновесного кода. Будемрассматривать одиночные константные неисправности на полюсах элементов схемыСПКС1; обозначим множество таких неисправностей VCnKC.КС2 - комбинационная схема. Для реализации этого блока нет никаких ограничений.Рекомендуется использовать реализацию, обеспечивающую минимальные аппаратурныезатраты. X 2 - входные линии КС2, Y 2 - выходные линии, на которых реализуютсябулевы функции, описывающие функционирование комбинационной схемы. Вкачестве неисправностей КС2 будем рассматривать одиночные константные неисправностина полюсах элементов схемы;обозначим множество таких неисправностей VKc.СК - схема контроля. Основное назначение схемы контроля - выявить проявлениенеисправности на выходах самопроверяемой схемы. В случае реализации навыходах самопроверяемой схемы одного из неупорядоченных кодов (код Бергера, равновесныйкод) в качестве схемы контроля используется детектор кода, определяющийпринадлежность вектора выходных значений самопроверяемой схемы к множеству кодовыхслов неупорядоченного кода. Входами блока СК являются выходы Y 1 и Z 1 блокаСПКС1; u - выход блока СК, u = 0(1) в случае корректного (некорректного) входного вектора. Класс неисправностей схемы контроля включает одиночные и кратныеконстантные неисправности на полюсах элементов схемы; обозначим такой класс Vqr.СС - схема сравнения. Она выполняет попарное сравнение выходов схемы СПКС1с соответствующими выходами схемы КС2. Входами блока СС являются выходы Y 1блока СПКС1 и выходы Y 2 блока КС; w - выход блока СС, w = 0, если значения насоответствующих выходах равны, и w = 1, если значения по крайней мере на однойпаре выходов отличны. Класс неисправностей схемы сравнения включает одиночныеи кратные константные неисправности на полюсах элементов схемы; обозначим такойкласс Vcc.МП - мультиплексор. Мультиплексор выполняет переключение выходных линийблоков СПКС1 (Y 1) и КС2 (Y2) на основные выходы схемы (Y ) в зависимости от исправностиэтих блоков. В мультиплексоре допускаются неисправности, приводящие кнекорректному переключению выходных линий; обозначим такой класс неисправностейVMn.Допускаются одиночные константные неисправности на линиях, соединяющих блокиархитектуры. На основных входах схемы (линия X до точки 1) и на основных выходах(Y) неисправности не допускаются. Обозначим класс допустимых неисправностейна линях связи VL.Утверждение. Схема на рис. 1 устойчива к проявлению одиночной неисправностииз класса V = Vcnxc U VKc U VCk U Vcc U VMn U VL.

Скачать электронную версию публикации