Файл: Хетагуров, Я. А. Повышение надежности цифровых устройств методами избыточного кодирования.pdf

которого производится вычисление остатка, помещается в закольцо­ ванный сдвигающий регистр. Одновременно младшие г разрядов по­

t = ( л / г - 1 ) * г ,

где i"s —время сложения в накопительном сумматоре. При этом пред­

&

Рис. 5-7. Логическая схема одного каскада последователь­ ной схемы свертки по модулю Л = 3 .

Рис. 5-8. Структурная схема свертки пирамидально­ го типа.

155

оказаться значительным. Поэтому для небольших модулей часто применяется схема свертки, показанная на рис. 5-6,6. Данная схема состоит из п/г идентичных каскадов (логических схем), которые со­ единены последовательно. В этом случае время вычисления вычета равно:

пользуются три шины. Появление сигнала иа шине 0 соответствует

Экономичной является реализация таких схем на магнитных элемен­

гающим регистром позволяет вычислить е-разрядную сумму. Затем производится коррекция содержимого сумматора в соответствии с рассмотренным выше алгоритмом. В схемах свертки с последова­

В заключение заметим, что применение унитарного кода позво­ ляет ввести контроль схемы свертки, так как при любом значении кода, записанного в регистре, только на одном из выходов последне­ го каскада должен появиться сигнал.

Г л а в а ш е с т а я

ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОРРЕКТИРУЮЩИХ

157

на правильность функционирования Таких устройств, пб сравнению с понятием надежности электронной аппара­ туры вообще. Надежность цифрового устройства или ЦВМ целесообразно определить как способность безо­ шибочно выполнять заданный алгоритм переработки входной информации в течение требуемого промежутка времени при заданных условиях эксплуатации [Л. 43]. Требования к надежности и использование тех или иных критериев (количественных характеристик) ее оценки во многом определяются условиями эксплуатации и функ­ циями ЦВМ, а также реализуемыми алгоритмами. В на­ стоящей работе не ставится цель исследовать все воз­ можные режимы работы и соответствующие им совокуп­ ности характеристик надежности вычислительных ма­ шин (устройств). Основное внимание уделяется только следующим важным характеристикам: вероятности функ­ ционально 1 безотказного состояния аппаратуры в тече­ ние требуемого промежутка времени и достоверности выдаваемой информации.

Прежде чем дать определения этих понятий и рас­ смотреть способы их количественной оценки, необходимо сделать несколько замечаний относительно используе­ мых ниже основных терминов и понятий.

Устройство (автомат) называется неизбыточным, если неисправность любого элемента приводит к непра­ вильному функционированию устройства в целом, т. е. имеет место последовательная схема расчета надежно­ сти (основное соединение элементов). В противном слу­ чае устройство называется избыточным и схема расчета надежности отлична от последовательной. Вместе с тем факт наличия или отсутствия отказавших элементов является существенным, так как из-за появления отка­ завших элементов избыточное устройство с течением времени деградирует в сторону уменьшения избыточно­ сти. Поэтому целесообразно разграничить понятия функ­ ционально безотказного и безотказного состояния устрой­ ства.

Под безотказным состоянием будем понимать такую ситуацию, когда в устройстве отсутствуют отказавшие элементы, под функционально безотказным состоянием—

работоспособное состояние устройства. В случае неизбы­ точных устройств оба понятия эквивалентны одному — понятию безотказного состояния.

1 Термин неустановившимся.

J 58

В дальнейшем, как это принято в современной тео­ рии надежности, предполагаем, что вероятность безот­ казного состояния устройства в течение времени t равна:

P{t) = e -At

где Л — интенсивность отказов аппаратуры, характери­ зующая ее количество и режимы работы (см. гл. ^ . В в е ­ дение избыточности (в частности, при использовании из­ быточного кодирования) сопровождается увеличением количества аппаратуры по сравнению с неизбыточным вариантом и, в общем случае, увеличением времени реа­ лизации алгоритма. Поэтому вероятность безотказного состояния P(t) избыточного устройства в течение вре­ мени реализации алгоритма будет всегда меньше, чем вероятность неизбыточного. Относительно соотношения между вероятностью функционально безотказного со­

казного состояния избыточных устройств в течение за­ данного времени разрабатываются в общей теории на­ дежности [Л. 43—45]. Наиболее просто Pt\>(i) вычисляет­ ся в том случае, когда избыточному устройству соответ­ ствует последовательно-параллельная схема расчета на­ дежности. В тех случаях, когда это условие не выполня­ ется, может быть использован матричный метод. Идея матричного метода заключается в следующем. Пусть рассматриваемое устройство содержит М элементов, каждый из которых может находиться в одном из двух состояний (безотказном или в отказавшем). Тогда коли­ чество возможных состояний устройства равно 2 м , а ве­ роятности этих состояний могут быть рассчитаны по

.характеристикам .надежности элементов.. Суммируяверо-

J59

ятности состояний устройства, при которых функциональ­ ный отказ не наступает, получаем значение P<i>(t). Ма­ тричный метод универсален в том смысле, что он приме­ ним для анализа устройств со сложной структурой. Одна­ ко с увеличением М быстро растет количество возможных состояний устройства и метод становится малоэффектив­ ным. В этих случаях приходится использовать прибли­ женные методы.

С методической точки зрения избыточное устройство целесообразно разделить на две части, последовательно

в безотказном состоянии, отказывает только один из упомянутых элементов) не приводит к функциональному отказу устройства. Ко второй части, называемой неиз­

состояния избыточной^части ^устройства в течение вре­ мени t; Pa(t) = e~ к —вероятность 'безотказного со стояния неизбыточной части устройства в течение време-

Мамеит окончания профилактических, ремонтных, или регламентных раВот

Рис. 6-2. Временная диаграмма.

ни t; Л н — интенсивность отказов неизбыточной части аппаратуры.

Достоверность выдаваемой информации / есть веро­ ятность правильности ответов (под «ответом» понимает­ ся числовая информация, командная информация или управляющие сигналы), выдаваемых устройством (ма­ шиной) в систему. Достоверность информации / зависит от:

160