Аннотация:В данной статье рассматривается проблема повышения сбоеустойчивости применительно к комбинационным ИМС. Под сбоем комбинационной схемы понимается факт получения выходного вектора, отличающегося от истинного инверсией некоторых разрядов. В качестве аналогии понятий «отказоустойчивость» и «надёжность» используются термины «помехоустойчивость», «сбоеустойчивость» и «помехозащищённость» ИМС соответственно.
Для обнаружения и возможной последующей коррекции сбоев методами функционального диагностирования, когда ИМС непосредственно реализует предписанный алгоритм, необходимо введение в неё той или иной аппаратной избыточности. В результате ИМС оказывается снабжённой схемами встроенного контроля (СВК). Полученные таким образом схемы называют самопроверяемыми [1, 2]. Самопроверяемость есть способность устройства обнаруживать неисправности в процессе функционирования.
Самым простым и наиболее часто используемым на практике способом обеспечения самопроверяемости является универсальный метод горячего аппаратного резервирования основной схемы, т.е. прямое использование аппаратная избыточности. Для восстановления информации далее применяется мажорирование – процедура коррекции выхода путём сравнения результатов, полученных параллельным путём, и выдача наиболее совпадающих результатов. Почти исключительно используется троирование аппаратуры (TMR, Triple Modular Redundancy, тройное модульное резервирование). Очевидно, применение аппаратного резервирования характеризуется значительным проигрышем в площади схемы, но и минимальными временными задержками.
Недавно предложен оригинальный метод обеспечения отказоустойчивости на основе искусственных нейронных сети специального вида (коммутаторных и доменных), использующий резервирование блоков.
Временная избыточность связана с возможностью неоднократного повторения определённого вычисления, При этом каждый выходной вектор вычисляется одной и той же схемой несколько раз и далее производится сравнение результатов. Такой подход избавит только от кратковременной самоустраняющейся ошибки и приводит к выигрышу в сложности схемы, но к проигрышу по времени.
Одним из перспективных подходов к решению поставленной задачи является введение избыточности в информационные потоки синтезируемой схемы. Такой тип избыточности будем называть информационной (не забывая при этом, что любая избыточность при функциональной диагностике схем в конце концов обеспечивается встроенной дополнительной контролирующей аппаратурой).
В рамках данного подхода наиболее распространённым методом является применение избыточного кодирования выходных векторов комбинационных схем. Ясно, что здесь невозможно применить помехозащищённое кодирование уже вычисленных выходных векторов, поскольку таковые могут быть получены с ошибками. Поэтому дополнительные проверочные разряды кода должны вычисляться одновременно с информационными (предполагается использование разделимых кодов, как наиболее удобных и естественных для данной задачи).
