Ефанов Дмитрий Викторович – доктор технических наук, профессор, Действительный член Международной Академии транспорта, член Института инженеров электротехники и электроники (IEEE); заместитель генерального директора по научно-исследовательской работе; профессор
ул. Политехническая, д. 29, лит. Б, Санкт-Петербург, 195251
ул. Образцова, д. 9, стр. 9, Москва, 127994
пр-д 1-й Темирйулчилар, 1, Мирабадский район, Ташкент, Республика Узбекистан, 100167
ул. Фучика, д. 4, лит. К, СанктПетербург, 192102.
Dmitry V. Efanov, Doctor of Engineering, Professor; Deputy Director General for Research
29, lit. B Politekhnicheskaya St., Saint Petersburg, 195251
9, bldg 9 Obraztsova St., Moscow, 127994
1 Temiryolchilar St., Tashkent, 100167
4, lit. K Fuchika St., Saint Petersburg, 192102
Погодина Татьяна Сергеевна – студент, кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»
ул. Образцова, д. 9, стр. 9, Москва, Российская Федерация, 127994
Tatiana S. Pogodina, student
9, bldg 9 Obraztsova St., Moscow, 127994
Цель. Установить особенности обнаружения ошибок при самодвойственном контроле вычислений устройствами автоматики, а также предложить способ организации контроля вычислений с обнаружением любых неисправностей из заданной модели. Методы. Использованы методы технической диагностики дискретных систем, булевой алгебры, комбинаторики. Результаты. Проанализированы особенности обнаружения ошибок на выходах самодвойственных цифровых устройств комбинационного типа. Формализованы условия обнаружения и не обнаружения ошибок на выходах самодвойственных комбинационных схем, которые позволяют на практике путем анализа потенциальных ошибок на их выходах организовывать полностью самопроверяемые схемы встроенного контроля. При этом отмечается, что если полного покрытия всех ошибок на выходах самодвойственных схем не удается достичь при контроле вычислений только по признаку принадлежности функций классу самодвойственных, то в ряде случаев это возможно за счет дополнительного контроля принадлежности формируемых кодовых векторов заранее выбранному избыточному коду. Установлено, за счет каких особенностей для реальных цифровых устройств потенциально возможно большое количество компенсируемых при самодвойственном контроле ошибок. Теоретически определено, что в реальных практических приложениях при самодвойственном контроле вычислений чем больше число входных переменных, тем выше вероятность не обнаружения ошибки за счет большего числа сочетаний искажений на выходах. Но чем больше число реализуемых устройством функций, тем выше и вероятность обнаружения ошибки. Тем не менее, на практике нужно индивидуально подходить к процессу организации контроля вычислений по признаку самодвойственности вычисляемых функций для каждого из цифровых устройств. Приведены некоторые результаты экспериментов, демонстрирующие особенности обнаружения ошибок на выходах самодвойственных комбинационных схем с использованием различных схемотехнических способов, основанных на сжатии сигналов от объектов контроля с применением модифицированных кодов Хэмминга (кодов Сяо). Заключение. Установленные в работе условия обнаружения ошибок на выходах самодвойственных цифровых устройств позволяют на практике синтезировать самопроверяемые вычислительные системы с улучшенными показателями контролепригодности по сравнению с традиционными подходами к их реализации.
Aim. To identify the specificity of error detection as part of self-dual calculations testing by automation devices, as well as to propose a method for organising calculations testing that would allow detecting any malfunctions from the defined model. Methods. The paper used methods of technical diagnostics of discrete systems, Boolean algebra, and combinatorics. Results. The specificity of error detection at the outputs of self-dual digital devices of combination type were analysed. The conditions for detecting and not detecting errors at the outputs of self-dual combinational circuits were formalised. In practice, the latter allow – by analysing potential errors at the outputs – creating fully self-checking circuits. At the same time, it is noted that if full coverage of all errors at the outputs of self-dual circuits cannot be achieved when computing-testing only on the basis of whether a function belongs to the self-dual class, then in some cases that can be made possible through additional checking of whether the generated code vectors belong to a pre-selected redundant code. It is established, what features of actual digital devices enable large numbers of errors compensated for by self-dual testing. It is theoretically determined that, in real practical applications with self-dual computing testing, the larger is the number of input variables, the higher is the probability of not detecting an error due to a larger number of combinations of distortions at the outputs. However, the greater is the number of functions implemented by a device, the higher is the probability of error detection. Nonetheless, in practice, each case of computations testing based on the self-duality of calculated functions should be treated individually for each digital device. The paper presents some experimental results that demonstrate the specificity of error detection at the outputs of self-dual combinational circuits using various circuit design methods based on compressing the signals received from the monitored facilities using modified Hamming codes (Hsiao codes). Conclusion. The conditions for detecting errors at the outputs of self-dual digital devices established in this paper allow practically synthesising self-checking computer systems with improved checkability as compared with conventional approaches to their implementation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.