Сергей Ф. Тюрин – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика» Пермского национального исследовательского политехнического университета, профессор кафедры Математического обеспечения вычислительных систем ПГНИУ
Пермь
Sergey F. Tyurin, Doctor of Engineering, Professor, Professor of Automation and Remote Control, Perm National Research Polytechnic University. Professor of Computer Software, Perm State National Research
Perm
Резервирование, в частности, структурное является одним из основных способов повышения надёжности, обеспечивает отказо- и сбоеустойчивость элементов, устройств и систем. Согласно МПК – международной патентной классификации, класс устройств и способов G06F11/18 – «using passive fault-masking of the redundant circuits, e.g. by quadding or by majority decision circuits». У нас это трактуется как «повышение надёжности за счёт использования пассивного маскирования сбоев, например, с помощью расчетверения (quadding) или мажоритарных решающих схем». При этом, очевидно, что«fault-masking» – это маскирование не только сбоев, но и отказов. Мажоритарные решающие схемы или просто мажоритары в минимальном варианте реализуют выбор «2 из 3-х». Принятый термин «расчетверение» на взгляд автора не слишком благозвучный, ибо он может вызвать ассоциацию с четвертованием, но ничего не поделаешь. Такая избыточность согласно выше приведённой формулировки вроде как не требует специальной решающей схемы. Однако, это выполняется не всегда. В случае выдачи результирующего сигнала после учетверённой логики, например, на исполнительный орган, всё равно нужна схема выбора «3 из 4-х». Другой вариант повышения надёжности фиксирует класс G06F 11/20 – «using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements». У нас он переводится как «с использованием маскирования сбоев с помощью замещения, например, выключения сбойных элементов или переключения на резервные элементы». Здесь пропущено слово «активного», таким образом имеем активную и пассивную отказоустойчивость. В статье исследуется пассивная отказоустойчивость, использующая троирование и расчетверение и сравниваются соответствующие вероятности безотказной (бессбойной) работы. При этом используется распределение Вейбулла, которое наиболее адекватно описывает надёжность в смысле радиационной стойкости в условиях воздействия тяжёлых заряженных частиц. Показывается, что в ряде случаев расчетверение имеет меньшую избыточность, чем троирование. Предлагается формула, описывающая условия предпочтительности расчетверения на транзисторном уровне.
Redundancy, e.g. structural redundancy, is one of the primary methods of improving the dependability, ensures failsafety and fault tolerance of components, devices and systems. According to the International Patent Classification (IPC), the class of systems and methods G06F11/18 is defined as «using passive fault-masking of the redundant circuits, e.g. by quadrupling or by majority decision circuits». Obviously, «fault-masking» masks not only faults, but failures as well. The majority decision circuits (MDC) in the minimal configuration implements a «2-out-of-3» choice. According to the above definition, such redundancy should not require a special decision circuit. However, that is not always the case. In cases when the resulting signal out of a quadruple logic is delivered to, for instance, an executive device, a «3-outof-4» selection circuit is required anyway. Another dependability-improving solution is defined by class G06F 11/20, «using active fault-masking, e.g. by switching out faulty elements or by switching in spare elements». The word «active» is missing here, thus we have active and passive fault tolerance. The paper examines passive fault tolerance that uses triplication and quadrupling and compares the respective probabilities of no-failure.The Weibull distribution is used that most adequately describes dependability in terms of radiation durability under the effects of heavy ions. It shows that in a number of cases quadrupling has a lower redundancy than triplication. A formula is proposed that describes the conditions of preferability of quadrupling at transistor level.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.