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

2) элемент НЕ передает ошибку к выходу, изменяя ее тип на про­ тивоположный.

Рассмотрим, например, схему, показанную на рис. 1-3. При опре­

кратности 3 типа 1—>-0.

Аналогично производится анализ схем, реализуемых в другом базисе. Например, если для реализации схемы используются элемен­ ты И — НЕ, то каждый элемент передает ошибку к выходу, изменяя ее тип на противоположный.

1-3. МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ОШИБКАМИ

Многообразие существующих методов борьбы с ошиб­ ками можно разделить на два класса: 1) синтез избы­ точных устройств, нечувствительных к определенному

борьба с ошибками

количеству неисправностей; 2) синтез системы обнаруже­ ния ошибок (системы контроля) (рис. 1-4). Как правило, система обнаружения ошибок позволяет определить тип ошибки (систематическая или сл«даищя}^В^этом случае исправление систематической ош!

мощью реконфигурации системы, т. е. подключением ре­ зерва, и устранением неисправности, порождающей ошиб­ ку. Исправление случайных ошибок обычно производится программными методами (повторением участка про­ граммы или отдельных операций, при выполнении кото­ рых произошла ошибка).

Методы борьбы с ошибками в цифровых системах оцениваются по степени их влияния на следующие ха­ рактеристики системы:

локазатели надежности; производительность или быстродействие; количество аппаратуры.

Количественные характеристики надежности системы определяются ее назначением и спецификой эксплуата­ ции. Из характеристик надежности, предусмотренных ГОСТ 13216-67, для цифровых систем наиболее часто используются следующие: коэффициент готовности, веро­ ятность безотказной работы за заданное время, нара­ ботка на отказ. Кроме того, оценивается достоверность информации, получаемой на выходе системы (гл. 6).

Реализация существующих методов борьбы с ошиб­ ками, как правило, приводит к уменьшению быстродей­ ствия системы. Поэтому в каждом конкретном случае возникает необходимость оценки степени уменьшения быстродействия или производительности избыточной си­ стемы по сравнению с неизбыточным вариантом.

Взедение аппаратурной избыточности неизбежно при­ водит к увеличению количества аппаратуры в системе. Особенность цифровых систем заключается в том, что основную часть их электронной аппаратуры составляют логические элементы нескольких типов, образующие пол­

словами, интенсивность отказов системы Л прямо про­ порциональна количеству элементов, т. е. количеству аппаратуры. Значение % определяется режимами экс­ плуатации элемента (величиной нагрузки, температурой окружающей среды, влажностью и т. д.). Поэтому б дан­ ной книге количество аппаратуры и режимы ее работы оцениваются через интенсивность отказов Л.

Рассмотрим кратко основные методы синтеза схем, нечувствительных к определенному количеству внутри­ схемных неисправностей.

18

зывают слоем. Исправление ошибок, возникающих из-за неисправностей в логических элементах, происходит .бла­ годаря специальной организации связей между элемен­ тами слоев. Предполагается, что неисправности элемен­ тов порождают ошибки двух типов: «ложная единица» и «лож-ный нуль».

Например, пусть некоторая логическая переменная представлена двумя сигналами: Xi и Хг, поступающими

!=Е—"

а)

3

0 -

Уг

Уз-

0

Рис. 1-6. Введение избыточности по методу учетверения.

а — неизбыточная схема, сумматора по м о д у л ю 2; б — избыточный ва­

риант сумматора.

20

«ложная единица», то она не пройдет на выход данного логического элемента. Если же один из сигналов содер­ жит ошибку «ложный нуль», то на выходе рассматри­ ваемого элемента появится «ложная единица» (эффект инвертирования типа ошибки). Если выбрать схему со­ единений так, чтобы на вход элемента следующего слоя эта «ложная единица» .поступила в паре с правильным значением неременной, то произойдет поправление ошиб­

менты Шеффера). На данной схеме можно вит,еть чере­ дование соединений от слоя к слою, обеспечивающее не­ чувствительность схемы к неисправностям в логических элементах.

С .помощью данного метода введения избыточности можно синтезировать схемы с высокой надежностью без

Постоянное резервирование комплектующих деталей

в логических члрментах применяется в тех случаях, ког­ да наблюдается существенная асимметрия в характере-

21