Перейти до змісту
Електронне моделювання
UK EN
Меню

МЕТОД ФУНКЦІОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЮ КОМБІНАЦІЙНИХ ЛОГІЧНИХ ПРИСТРОЇВ НА ОСНОВІ САМОДВОЇСТОГО ДОПОВНЕННЯ ДО РІВНОВАЖНИХ КОДІВ

Д.В. Ефанов, В.В. Сапожников, Вол.В. Сапожников, Д.В. Пивоваров

Èlektron. model. 2020, 42(3):27-52
https://doi.org/10.15407/emodel.42.03.027

Повний текст (PDF)

English version

Анотація

Запропоновано метод організаціі систем функціонального контролю (ФК),в якому поєд­нано контроль за належністю кодових слів, що формуються, заздалегідь обраному рівно­важному коду і контроль за належністю кожноі функціі класу самодвоістих функцій. Такий спосіб організаціі систем ФК дозволяє підвищити викривальну здатність у порів­нянні з контролем за методом логічного доповнення до рівноважних кодів або до само­двоістих функцій. Показано, що при організаціі контролю комбінаційних логічних прис­троїв із застосуванням розробленого методу можна використовувати тільки рівноважні коди з  однаковою  кількістю  одиничних  та  нульових  розрядів, тобто коди «r із 2r», де r — вага кодового слова. Приорітет при організаціі системи ФК надано рівноважному коду «2 із 4». Розроблено алгоритми синтезу систем ФК, структури яких є повністю самоперевіряємими відносно одиночних константних несправностей виходів внутріш­ніх логічних елементів. Результати моделювання роботи системи ФК на прикладі до­віль­ного комбінаційного логічного пристрою засвідчили високу ефективність розробленого методу.

Ключові слова

комбінаційний логічний пристрій, система функціонального контролю, контроль технічного стану, виявлення несправностей, самодвоісте допов­нення, рівноважні коди, код «2 із 4»

Список літератури

  1. Ubar R., Raik J., Vierhaus H.-T. Design and Test Technology for Dependable Systems-on-Chip (Premier Reference Source). Information Science Reference, Hershey. New York,IGI Global, 2011, 578 p.
  2. Дрозд А.В., Харченко В.С., Антощук С.Г. и др. Рабочее диагностирование безопас­ных информационно-управляющих систем / Под ред. А.В. Дрозда и В.С. Харченко. Харьков: ХАИ, 2012, 614 с.
  3. Kharchenko V., Kondratenko Yu., Kacprzyk J. Green IT Engineering: Concepts, Models, Complex Systems Architectures // Springer Book series "Studies in Systems, Decision and Control", Vol. 74, 2017, 305 p.
  4. Lala P.K. Self-Checking and Fault-Tolerant Digital Design. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 2001, 216 p.
  5. Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. Основы технической диагностики (оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства). М.: Энергоатомиздат, 1981, 320 с.
  6. Согомонян Е.С., Слабаков Е.В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы. М.: Радио и связь, 1989, 208 с.
  7. Goessel M., Graf S. Error Detection Circuits. London: McGraw-Hill, 1994, 261 p.
  8. Nicolaidis M., Zorian Y. On-Line Testing for VLSI — А Compendium of Approaches // Journal of Electronic Testing: Theory and Application, 1998, Vol. 12, Is. 1-2, рp. 7—20. DOI: 10.1023/A:1008244815697.
  9. Mitra S., McCluskey E.J. Which Concurrent Error Detection Scheme to Сhoose? // Proc. of International Test Conference, 2000. USA, Atlantic City, NJ, 3-5 October 2000, pp. 985— DOI: 10.1109/TEST.2000.894311.
  10. Гаврилов С.В., Тельпухов Д.В., Жукова Т.Д., Гуров С.И. Использование информа­цион­ной избыточности при построении сбоеустойчивых комбинационных схем // Таври­ческий вестник информатики и математики, 2018,2, № 39, с. 29—44.
  11. Беннеттс Р.Дж. Проектирование тестопригодных логических схем. М.: Радио и связь, 1990, 168 c.
  12. Ryan W.E., Lin S. Channel Codes: Classical and Modern. Cambridge University Press, 2009, 708 р.
  13. Göessel M., Ocheretny V., Sogomonyan E., Marienfeld D. New Methods of Concurrent Checking: Edition 1. Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008, 184 p.
  14. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В., Дмитриев В.В. Новые структуры систем функционального контроля логических схем // Автоматика и телемеханика, 2017, № 2, с. 127—143.
  15. Dong H. Modified Berger Codes for Detection of Unidirectional Errors // IEEE Transaction on Computers, 1984, Vol. C-33, рp. 572—575.
  16. Piestrak S.J. Design of Self-Testing Checkers for Unidirectional Error Detecting Codes. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocłavskiej, 1995, 111 p.
  17. Das D., Touba N.A., Seuring, Gossel M. Low Cost Concurrent Error Detection Based on Modulo Weight-Based Codes // Proc. of IEEE 6th International On-Line Testing Workshop (IOLTW). Spain, Palma de Mallorca, July 3-5, 2000, pp. 171—176. DOI:10.1109/OLT. 2000.856633.
  18. Gallager R.G.Principles of Digital Communication. UK, Cambridge University Press, 2008, 368 p.
  19.  Piestrak S.J., Patronik P. Design of Fault-Secure Transposed FIR Filters Protected Using Residue Codes // 17th Euromicro Conference on Digital System Design, 27-29 August 2014, Verona, Italy, pp. 575-582. DOI: 10.1109/DSD.2014.110.
  20. Тельпухов Д.В., Деменева А.И., Жукова Т.Д., Хрущев Н.С. Исследование и разработка систем автоматизированного проектирования схем функционального контроля комбинационных логических устройств // Электронная техника. Серия 3: Микро­электроника, 2018, № 1, с. 15—22.
  21. Stempkovskiy A., Telpukhov D., Gurov S. et al. R-code for Concurrent Error Detection and Correction in the Logic Circuits // 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), 29 January – 1 February 2018, Moscow, Russia, pp. 1430-1433. DOI:1109/EIConRus.2018.8317365.
  22. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В. Коды Хэмминга в системах функ­ционального контроля логических устройств. СПб.: Наука, 2018, 151 с.
  23. Яблонский С.В. Введение в дискретную математику: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.А. Садовничева, 4-е изд., стер. М.: «Высшая школа», 2003, 384 с.
  24. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Гессель М. Самодвойственные дискретные устройства. — СПб: Энергоатомиздат (Санкт-Петербургское отделение), 2001, 331 с.
  25. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Валиев Р.Ш. Синтез самодвойственных дискретных систем. СПб: Элмор, 2006, 220 с.
  26. Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl. Et al. Self-Dual Complement Method up to Constant-Weight Codes for Arrangement of Combinational Logical Circuits Concurrent Error-Detection Systems // Proc. of 17th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS`2019), Batumi. Georgia, September 13-16, 2019, pp. 136-143. DOI: 1109/ EWDTS.2019.8884398.
  27. Гессель М., Морозов А.В., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. Логическое допол­нение— новый метод контроля комбинационных схем // Автоматика и телемеханика, 2003, №1, c. 167—176.
  28. Morozov A., Gössel М., Saposhnikov V., Saposhnikov Vl. Complementary Circuits for On-Line Detection for 1-out-of-3 Codes // ARCS 2004 – Organic and Pervasive Computing, Workshops Proceedings. March 26, 2004, Augsburg, Germany, pp. 76—83.
  29. Гессель М., Морозов А.В., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. Контроль комбина­ционных схем методом логического дополнения // Автоматика и телемеханика, 2005, № 8, c. 161—172.
  30. Sen S.K., Roy S.S. An Optimized Concurrent Self-Checker Using Constraint-Don’t Cares and 1-out-of-4 Code // National Conference (AECDISC-2008) in Asansol Engineering College, held during 1-2 August 2008.
  31. Das D.K., Roy S.S., Dmitiriev A. et al. Constraint Don’t Cares for Optimizing Designs for Concurrent Checking by 1-out-of-3 Codes // Proc. of the 10th International Workshops on Boolean Problems. Freiberg, Germany, September, 2012, pp. 33—40.
  32. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В. Построение полностью само­про­веряемых структур систем функционального контроля с использованием равновесного кода «1 из 3» // Электрон. моделирование, 2016, 38, № 6, c. 25—43.
  33. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В., Пивоваров Д.В. Метод логического дополнения на основе равновесного кода «1 из 4» для построения полностью самопроверяемых структур систем функционального контроля // Там же, 2017, 39, № 2, с. 15—34.
  34. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В., Пивоваров Д.В. Синтез систем функ­ционального контроля многовыходных комбинационных схем на основе метода логического дополнения // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика, 2017, № 4, с. 69—80. DOI: 10.17223/19988605/41/9.
  35. Morozov A., Saposhnikov V.V., SaposhnikovVl.V., Goessel M. New Self-Checking Circuits by Use of Berger-codes // Proc. of 6th IEEE International On-Line Testing Workshop. Palma De Mallorca, Spain, 3-5 July 2000, pp. 171-176.DOI:1109/OLT.2000.856626.
  36. Reynolds D.A., Meize G. Fault Detection Capabilities of Alternating Logic // IEEE Transactions on Computers, 1978, Vol. C-27, Is. 12, рp. 1093—1098.
  37. Гессель М., Дмитриев А.В, Сапожников В.В, Сапожников Вл.В. Самотестируемая структура для функционального обнаружения отказов в комбинационных схемах // Автоматика и телемеханика, 1999, № 11, с. 162—174.
  38. Carter W.C., Duke K.A., Schneider P.R. Self-Checking Error Checker for Two-Rail Coded Data // United States Patent Office, filed July 25, 1968, ser. No. 747533, patented 26, 1971, NY., 10 p.
  39. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В. Основы теории надежности и технической диагностики. Санкт-Петербург: Изд-во «Лань», 2019, 588 с.
  40. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. Самопроверяемые тестеры для равновесных кодов // Автоматика и телемеханика, 1992, № 3, с. 3—35.
  41. Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl., Efanov D. Concurrent Error Detection of Combinational Circuits by the Method of Boolean Complement on the Base of «2-out-of-4» Code // Proc. of 14th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS`2016).Yerevan, Armenia, October 14-17, 2016, pp. 126-133. DOI:1109/EWDTS.2016.7807677.
  42. Аксенова Г.П. Необходимые и достаточные условия построения полностью проверяемых схем свертки по модулю 2 // Автоматика и телемеханика, 1979, № 9, с. 126—135
  43. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В. Классификация ошибок в инфор­мационных векторах систематических кодов // Изв. вузов. Приборостроение, 2015, 58, № 5, с. 333—343. DOI:10.17586/0021-3454-2015-58-5-333-343.

ЕФАНОВ Дмитрий Викторович, д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры «Авто­матика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» Российского университета транспорта, руководитель направления комплексных систем управления ООО «ЛокоТех-Сигнал». Окончил Петербургский государственный университет путей сообщения в 2007 г. Область научных исследований — дискретная математика, надежность и техническая диагностика дискретных систем.

САПОЖНИКОВ Валерий Владимирович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I. Окончил Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта в 1963 г. Область научных исследований — надежностный синтез дискретных устройств, синтез безопасных систем, синтез самопроверяемых схем, техническая диагностика дискретных систем.

САПОЖНИКОВ Владимир Владимирович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I. Окончил Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта в 1963 г. Область научных исследований — надежностный синтез дискретных устройств, синтез безопасных систем, синтез самопроверяемых схем, техническая диагностика дискретных систем.

ПИВОВАРОВ Дмитрий Вячеславович, аспирант кафедры «Автоматика и телемеха­ни­ка на железных дорогах» Петербургского государственного университета путей сооб­щения  Императора Александра I, который окончил в 2016 г. Область научных исследова­ний — техническая диагностика дискретных систем, математическое моделирование.