Метод определения функциональной зависимости рабочих выходов логических комбинационных схем от проявления монотонных ошибок
Ключевые слова:
комбинационная схема, ошибки на рабочих выходах логических схем, виды ошибок, структурная зависимость рабочих выходов, монотонно зависимые и монотонно независимые рабочие выходы комбинационных схемАннотация
В работе исследованы структурные зависимости рабочих выходов логических комбинационных схем с целью последующей идентификации вида возможных ошибок. Приведены виды возникающих ошибок и классификация рабочих выходов логических комбинационных схем. Показано, что наличие внутренней структурной связи дискретных устройств приводит к увеличению кратности возможных ошибок. Приводится условие определения функциональной зависимости выходов от проявления ошибок исследуемой кратности. Отмечено, что из множества видов ошибок, на выходах схем могут проявляться однонаправленные (монотонные) ошибки. Приведен известный метод определения монотонно зависимых рабочих выходов дискретных устройств и указан его недостаток, заключающийся в необходимости только попарного сравнения каждого выхода с остальными из целого множества. Для удобства процесса поиска подобных выходов автором статьи предложен новый метод идентификации монотонно зависимых рабочих выходов, отличающийся от известных методов тем, что данный метод применим для любого числа выходов, что требует значительно меньшего времени для поиска вышеприведенных выходов. Показано, что логические комбинационные схемы могут обладать функциональными особенностями, при которых на рабочих выходах могут проявляться только монотонные ошибки. Следовательно, предложен новый метод идентификации любого числа монотонно независимых рабочих выходов комбинационных схем. Показано, что предлагаемые в статье методы поиска монотонно зависимых и монотонно независимых выходов логических комбинационных схем требуют выполнения несложных математических вычислений. В программной среде Multisim смоделированы внутренние неисправности диагностируемых схем и зафиксированы все возможные ошибки на рабочих выходах. По результатам экспериментов также подтверждена справедливость полученных теоретических результатов.
Литература
1. Hahanov V. Cyber-Physical Computing for IoT-driven Services // New York.: Springer International Publishing AG. 2018. 279 p.
2. Kuntsevich V., Gubarev V., Kondratenko Yu., Lebedev D., Lysenko V. Control Systems: Theory and Applications. // River Publishers Series in Automation, Control and Robotics. 2018. 327 p.
3. Wernet M., Brunokowski M., Witt Ph., Meiwald T. Digital tools for relay interlocking diagnostics and condition assessment // DVV Media Group GmbH:SIGNAL + DRAHT. 2019. vol. 111. Issue 11. pp. 39-45.
4. Сапожников Вл.В. Синтез систем управления движением поездов на железнодорожных станциях с исключением опасных отказов // М.: Наука. 2021. 229 с.
5. Drozd O., Rucinski A., Zashcholkin K., Martynyuk O., Drozd J. Resilient Development of Models and Methods in Computing Space // Proceedings of 19th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2021). 2021. pp. 70-75.
6. Boole G. The Mathematical Analysis of Logic Being an Essay Towards a Calculus of Deductive Reasoning // London.: Cambridge: Macmillan, Barclay, & Macmillan, George Bell. Public domain in the USA. Release date 28 July 2011 y. 87 p.
7. Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. Основы технической диагностики (оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства) // М.: Энергоатомиздат. 1981. 320 с.
8. П.П. Пархоменко. Надежность и эффективность в технике: Справочник в десяти томах. Т.9: Техническая диагностика / под. ред. В.В. Клюева и П.П. Пархоменко // М.: Машиностроение. 1987. 352 с.
9. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Христов Х.А., Гавзов Д.В. Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики / Под ред. Вл. В. Сапожникова // М.: Транспорт. 1995. 272 с.
10. Согомонян Е.С., Слабаков Е.В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы // М.: Радио и связь. 1989. 207 с.
11. Stempkovskiy A.L., Telpukhov D.V., Gurov S.I., Zhukova T.D., Demeneva A.I. R-code for concurrent error detection and correction in the logic circuits // Proceedings of Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus’2018). 2018. pp. 1430-1433.
12. Efanov D.V., Abdullaev R.B. Boolean Complement Method to Polynomial Codes for Combinational Circuits Testing // Proceedings of Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus’2022). 2022. pp. 139-144.
13. Efanov D.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Organization of a Fully Self-Checking Structure of a Combinational Device Based on Searching for Groups of Symmetrically Independent Outputs // Automatic Control and Computer Sciences. 2020. vol. 54. no 4. рp. 279-290.
14. Ефанов Д. В. Синтез самопроверяемых комбинационных устройств на основе кодов с эффективным обнаружением симметричных ошибок // Труды СПИИРАН. 2020. № 4, C. 62-91.
15. Sogomonyan E.S., Gössel M. Design of Self-Testing and On-Line Fault Detection Combinational Circuits with Weakly Independent Outputs // Journal of Electronic Testing: Theory and Applications. 1993. vol. 4. no 4. pp. 267-281.
16. Morosow A., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. and Goessel M. Self-Checking Combinational Circuits with Unidirectionally Independent Outputs. VLSI Design. 1998. vol. 5. pp. 333-345.
17. Убар Р. Тестовая диагностика цифровых устройств, I. Таллин.: Таллинский политехнический институт. 1980. 112 с.
18. Ефанов Д.В., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. Условия обнаружения неисправности логического элемента в комбинационном устройстве при функциональном контроле на основе кода Бергера // Автоматика и телемеханика. 2017. № 5. С. 152–165.
19. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В. Коды с суммированием, обнаруживающие любые симметричные ошибки // Электронное моделирование. 2017. Том 39. № 3. С. 47–60.
20. Efanov D.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Two-Modulus Codes with Summation of One-Data Bits for Technical Diagnostics of Discrete Systems // Automatic Control and Computer Sciences. 2018. vol. 52. Issue 1. pp. 1–12.
21. Berger J.M. А Note on Error Detecting Codes for Asymmetric Channels // Information and Control. 1961. vol. 4. Issue 1. pp. 68–73.
22. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В., Абдуллаев Р.Б. Особенности организации систем функционального контроля комбинационных схем на основе полиномиальных кодов // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2018. Т. 15. №3. С. 432-446.
23. Абдуллаев Р.Б. Синтез полностью самопроверяемых схем встроенного контроля на основе полиномиальных кодов для комбинационных логических устройств // Автоматика на транспорте. 2021. №3. С. 452-476.
24. Goessel M., Morozov A.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Checking Combinational Circuits by the Method of Logic Complement // Automation and Remote Control. 2005. vol. 66. no. 8. pp. 1336-1346.
25. Efanov D.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Pivovarov D.V. Synthesis of Built-in Self-Test Control Circuits Based on the Method of Boolean Complement to Constant-Weight 1-out-of-n Codes // Automatic Control and Computer Sciences. 2019. vol. 53. Issue 6. pp. 481-491.
26. Das D.K., Roy S.S., Dmitiriev A., Morozov A., Gössel M. Constraint Don’t Cares for Optimizing Designs for Concurrent Checking by 1-out-of-3 Codes // Proceedings of the 10th International Workshops on Boolean Problems. 2012. pp. 33-40.
27. Busaba F.Y., Lala P.K. Self-Checking Combinational Circuit Design for Single and Unidirectional Multibit Errors // Journal of Electronic Testing: Theory and Applications. 1994. pp. 19-28.
28. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В., Абдуллаев Р.Б. О свойствах полиномиальных кодов в системах функционального контроля // Информатика и системы управления. 2018. №2. С. 50-61.
29. Abdullaev R., Efanov D. Polynomial Codes Properties Application in Concurrent Error-Detection Systems of Combinational Logic Devices // Proceedings of 19th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2021). 2021. pp. 40-46.
30. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В., Абдуллаев Р.Б. Полиномиальные коды в системах функционального контроля комбинационных логических схем // Новые информационные технологии в исследовании сложных структур: Материалы 12-й международной конференции. 2018. С. 95-96.
31. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В. Классификация ошибок в информационных векторах систематических кодов // Известия вузов: Приборостроение. 2015. №5. С. 333-343.
32. Ubar R., Raik J., Vierhaus H.T. Design and Test Technology for Dependable Systems-on-Chip // New York.: Information Science Reference, Hershey. IGI Global. 2011. 578 p.
33. Mitra S., McCluskey E.J. Which concurrent error detection scheme to сhoose? // Proceedings of International Test Conference. 2000. pp. 985–994.
34. Butorina N. Self-testing checker design for incomplete m-out-of-n codes // Proceedings of 12th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS`2014). 2014. pp. 258–261.
35. Borecký J., Kohlík M., Kubátová H. Parity Driven Reconfigurable Duplex System // Microprocessors and Microsystems. 2017. vol. 52. pp. 251–260.
2. Kuntsevich V., Gubarev V., Kondratenko Yu., Lebedev D., Lysenko V. Control Systems: Theory and Applications. // River Publishers Series in Automation, Control and Robotics. 2018. 327 p.
3. Wernet M., Brunokowski M., Witt Ph., Meiwald T. Digital tools for relay interlocking diagnostics and condition assessment // DVV Media Group GmbH:SIGNAL + DRAHT. 2019. vol. 111. Issue 11. pp. 39-45.
4. Сапожников Вл.В. Синтез систем управления движением поездов на железнодорожных станциях с исключением опасных отказов // М.: Наука. 2021. 229 с.
5. Drozd O., Rucinski A., Zashcholkin K., Martynyuk O., Drozd J. Resilient Development of Models and Methods in Computing Space // Proceedings of 19th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2021). 2021. pp. 70-75.
6. Boole G. The Mathematical Analysis of Logic Being an Essay Towards a Calculus of Deductive Reasoning // London.: Cambridge: Macmillan, Barclay, & Macmillan, George Bell. Public domain in the USA. Release date 28 July 2011 y. 87 p.
7. Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. Основы технической диагностики (оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства) // М.: Энергоатомиздат. 1981. 320 с.
8. П.П. Пархоменко. Надежность и эффективность в технике: Справочник в десяти томах. Т.9: Техническая диагностика / под. ред. В.В. Клюева и П.П. Пархоменко // М.: Машиностроение. 1987. 352 с.
9. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Христов Х.А., Гавзов Д.В. Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики / Под ред. Вл. В. Сапожникова // М.: Транспорт. 1995. 272 с.
10. Согомонян Е.С., Слабаков Е.В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы // М.: Радио и связь. 1989. 207 с.
11. Stempkovskiy A.L., Telpukhov D.V., Gurov S.I., Zhukova T.D., Demeneva A.I. R-code for concurrent error detection and correction in the logic circuits // Proceedings of Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus’2018). 2018. pp. 1430-1433.
12. Efanov D.V., Abdullaev R.B. Boolean Complement Method to Polynomial Codes for Combinational Circuits Testing // Proceedings of Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus’2022). 2022. pp. 139-144.
13. Efanov D.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Organization of a Fully Self-Checking Structure of a Combinational Device Based on Searching for Groups of Symmetrically Independent Outputs // Automatic Control and Computer Sciences. 2020. vol. 54. no 4. рp. 279-290.
14. Ефанов Д. В. Синтез самопроверяемых комбинационных устройств на основе кодов с эффективным обнаружением симметричных ошибок // Труды СПИИРАН. 2020. № 4, C. 62-91.
15. Sogomonyan E.S., Gössel M. Design of Self-Testing and On-Line Fault Detection Combinational Circuits with Weakly Independent Outputs // Journal of Electronic Testing: Theory and Applications. 1993. vol. 4. no 4. pp. 267-281.
16. Morosow A., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. and Goessel M. Self-Checking Combinational Circuits with Unidirectionally Independent Outputs. VLSI Design. 1998. vol. 5. pp. 333-345.
17. Убар Р. Тестовая диагностика цифровых устройств, I. Таллин.: Таллинский политехнический институт. 1980. 112 с.
18. Ефанов Д.В., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. Условия обнаружения неисправности логического элемента в комбинационном устройстве при функциональном контроле на основе кода Бергера // Автоматика и телемеханика. 2017. № 5. С. 152–165.
19. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В. Коды с суммированием, обнаруживающие любые симметричные ошибки // Электронное моделирование. 2017. Том 39. № 3. С. 47–60.
20. Efanov D.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Two-Modulus Codes with Summation of One-Data Bits for Technical Diagnostics of Discrete Systems // Automatic Control and Computer Sciences. 2018. vol. 52. Issue 1. pp. 1–12.
21. Berger J.M. А Note on Error Detecting Codes for Asymmetric Channels // Information and Control. 1961. vol. 4. Issue 1. pp. 68–73.
22. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В., Абдуллаев Р.Б. Особенности организации систем функционального контроля комбинационных схем на основе полиномиальных кодов // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2018. Т. 15. №3. С. 432-446.
23. Абдуллаев Р.Б. Синтез полностью самопроверяемых схем встроенного контроля на основе полиномиальных кодов для комбинационных логических устройств // Автоматика на транспорте. 2021. №3. С. 452-476.
24. Goessel M., Morozov A.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Checking Combinational Circuits by the Method of Logic Complement // Automation and Remote Control. 2005. vol. 66. no. 8. pp. 1336-1346.
25. Efanov D.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Pivovarov D.V. Synthesis of Built-in Self-Test Control Circuits Based on the Method of Boolean Complement to Constant-Weight 1-out-of-n Codes // Automatic Control and Computer Sciences. 2019. vol. 53. Issue 6. pp. 481-491.
26. Das D.K., Roy S.S., Dmitiriev A., Morozov A., Gössel M. Constraint Don’t Cares for Optimizing Designs for Concurrent Checking by 1-out-of-3 Codes // Proceedings of the 10th International Workshops on Boolean Problems. 2012. pp. 33-40.
27. Busaba F.Y., Lala P.K. Self-Checking Combinational Circuit Design for Single and Unidirectional Multibit Errors // Journal of Electronic Testing: Theory and Applications. 1994. pp. 19-28.
28. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В., Абдуллаев Р.Б. О свойствах полиномиальных кодов в системах функционального контроля // Информатика и системы управления. 2018. №2. С. 50-61.
29. Abdullaev R., Efanov D. Polynomial Codes Properties Application in Concurrent Error-Detection Systems of Combinational Logic Devices // Proceedings of 19th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2021). 2021. pp. 40-46.
30. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В., Абдуллаев Р.Б. Полиномиальные коды в системах функционального контроля комбинационных логических схем // Новые информационные технологии в исследовании сложных структур: Материалы 12-й международной конференции. 2018. С. 95-96.
31. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Ефанов Д.В. Классификация ошибок в информационных векторах систематических кодов // Известия вузов: Приборостроение. 2015. №5. С. 333-343.
32. Ubar R., Raik J., Vierhaus H.T. Design and Test Technology for Dependable Systems-on-Chip // New York.: Information Science Reference, Hershey. IGI Global. 2011. 578 p.
33. Mitra S., McCluskey E.J. Which concurrent error detection scheme to сhoose? // Proceedings of International Test Conference. 2000. pp. 985–994.
34. Butorina N. Self-testing checker design for incomplete m-out-of-n codes // Proceedings of 12th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS`2014). 2014. pp. 258–261.
35. Borecký J., Kohlík M., Kubátová H. Parity Driven Reconfigurable Duplex System // Microprocessors and Microsystems. 2017. vol. 52. pp. 251–260.
Опубликован
2022-07-14
Как цитировать
Абдуллаев, Р. Б. (2022). Метод определения функциональной зависимости рабочих выходов логических комбинационных схем от проявления монотонных ошибок. Информатика и автоматизация, 21(4), 786-811. https://doi.org/10.15622/ia.21.4.6
Раздел
Робототехника, автоматизация и системы управления
Copyright (c) Руслан Борисович Абдуллаев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).