Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Обеспечение надежности технических средств путем их троирования и расчетверения


https://doi.org/10.21683/1729-2646-2019-19-1-4-9

Полный текст:


Аннотация

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.


Об авторе

С. Ф. Тюрин
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермский государственный национальный исследовательский университет
Россия

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



Список литературы

1. ГОСТ 27.002–2015. Надежность в технике Основные понятия. Термины и определения [Текст]. – Введ. 2017–03–01. – М.: Старнартинформ, 2016. – 23 с.

2. Shankarnarayanan Ramaswamy, Leonard Rockett, Dinu Patel and others. ARadiation Hardened Reconfigurable FPGA [Электронный ресурс]. – URL: https://pdfs.semanticscholar.org/57f8/ff540360eadceafc062797b7a01065f6f9cc.pdf (дата обращения 30.03.2018).

3. Борисов Ю.И. О выборе архитектуры отказоустойчивых вычислительных комплексов для космических аппаратов [Текст] / Ю.И. Борисов // Надежность. – 2004. – № 2(21). – С.46-51.

4. Шебе Х. Предельная надёжность структурного резервирования [Текст] / Х. Шебе, И.Б. Шубинский // Надежность. – 2016. – № 1(56). – С.3-8.

5. Carl Carmichael. Triple Module Redundancy Design Techniques for Virtex FPGAs [Электронный ресурс].URL: https://www.xilinx.com/support/documentation/application_notes/xapp197.pdf (дата обращения 30.03.2018)

6. Шубинский И.Б. Надежные отказоустойчивые информационные системы. Методы синтеза [Текст]: методы синтеза / И.Б. Шубинский. – М.: Журнал «Надежность», 2016. – 544 с.: ил., табл.; 23 см.; ISBN 9785-7572-0399-7 : 500 экз.

7. Васильев Н.П. Аналитическая оценка вероятности успешной адаптации к отказам модульных вычислительных систем с многоуровневой активной защитой [Текст] / Н.П. Васильев, И.Б. Шубинский // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. – 1994. – Т. 37. – № 3-4. – С. 47.

8. Тарасов А.А. Минимизация времени функциональной реконфигурации распределенной отказоустойчивой системы [Текст] / А.А. Тарасов // Надежность. – 2010. – № 2(37). – С.24-29.

9. Тюрин С.Ф. Скользящее резервирование толерантных элементов [Текст] / С.Ф. Тюрин // Надежность. – 2017. – Т. 17. – № 1(60). – С.17-21.

10. Weibull W. A statistical distribution function of wide applicability [Text] / W. Weibull // Journal of Applied Mechanics, Transactions of ASME. – 1951. – Vol. 18. – Pp 293–297.

11. Carver A. Mead. Introduction to VLSI Systems / Carver A. Mead, Lynn Conway [Электронный ресурс]. – URL: https://www.researchgate.net/publication/234388249_Introduction_to_VLSI_systems (дата обращения 30.03.2018).


Дополнительные файлы

Для цитирования: Тюрин С.Ф. Обеспечение надежности технических средств путем их троирования и расчетверения. Надежность. 2019;19(1):4-9. https://doi.org/10.21683/1729-2646-2019-19-1-4-9

For citation: Tyurin S.F. Ensuring the dependability of technical facilities through triplication and quadrupling. Dependability. 2019;19(1):4-9. (In Russ.) https://doi.org/10.21683/1729-2646-2019-19-1-4-9

Просмотров: 111

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-2646 (Print)
ISSN 2500-3909 (Online)