10.14489/vkit.2024.02.рр.046-054

DOI: 10.14489/vkit.2024.02.рр.046-054

Павлов А. А., Романенко Ю. А., Корнеев И. И., Макеев М. И., Павлов Ф. А., Царьков А. Н., Романенко А. Ю.
ВЫБОР КОДА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОШИБОК В РЕЗЕРВНЫХ КАНАЛАХ ДУБЛИРОВАННОЙ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ ЭВМ
(с. 46-54)

Аннотация. Проведены анализ эксплуатации и выбор показателей надежности для специализированных ЭВМ (СЭВМ) авиационно-космической техники. Сформулированы требования к методам резервирования СЭВМ. Проведена сравнительная оценка обнаруживающей способности и аппаратурных затрат при реализации мажоритарного метода резервирования, метода дублирования и использования корректирующих кодов. Обоснована целесообразность использования метода дублирования с использованием алгебраических линейных кодов для повышения вероятности безотказной работы и живучести самовосстанавливаемых СЭВМ, для выявления неисправного резервного канала. Проведена оценка вероятности безотказной работы дублированной СЭВМ при ее общем резервировании, с обнаружением и коррекцией одиночных ошибок в резервных каналах запоминающих устройств (ЗУ) и обнаружением ошибок в резервных каналах арифметико-логическое устройство (АЛУ) процессора на основе предлагаемого кода, и оценка вероятности безотказной работы СЭВМ при ее раздельном резервировании, с обнаружением ошибок в резервных каналах дублированного ЗУ на основе кода Хемминга и коррекцией ошибок в резервных каналах АЛУ процессора на основе мажоритарного метода. В результате сравнения вероятностей безотказной работы установлено, что общее резервирование СЭВМ на основе предлагаемого кода по сравнению с раздельным резервированием ЗУ и АЛУ процессора СЭВМ позволяет обеспечить выигрыш в вероятности безотказной работы СЭВМ и ее функциональных устройств на всем периоде эксплуатации.

Ключевые слова: алгебраический линейный код; дополнительный код; операция инвертирования; мажоритарный метод резервирования; дублирование.

Pavlov A. A., Romanenko Yu. A., Korneev I. I., Makeev M. I., Pavlov F. A., Tsarkov A. N., Romanenko A. Yu.
CHOICE OF CODE FOR DETECTING ERRORS IN BACKUP CHANNELS OF A DUPLICATED COMPUTER
(рр. 46-54)

Abstract. An analysis of operation and selection of reliability indicators for specialized computers (SEVMs) of aerospace equipment was carried out. The requirements for the methods of redundant computer systems are formulated. A comparative evaluation of the detecting ability and hardware costs in the implementation of the majority method of redundancy, the method of duplication and the use of corrective codes is carried out. The expediency of using the duplication method to increase the probability of failure-free operation and survivability of self-healing digital computers, using algebraic linear codes, to identify a faulty backup channel is substantiated. Unlike the known codes, it is proposed to use an algebraic linear code, in which the values of the check bits correspond to the direct and inverse values of the information bits, which makes it possible to detect errors when reading information from the inverse outputs of the memory, correct single errors, detect double errors and control the logical operation of inverting required to represent a negative number in an additional code, which makes it possible to adapt the code to control the arithmetic and logical operations of the computer processor. The evaluation of the probability of failure-free operation of a duplicated computer, with its general redundancy, with the detection and correction of single errors in the backup memory channels and the detection of errors in the backup channels of the processor ALU based on the proposed code, and the assessment of the probability of failure-free operation of the computer, with its separate redundancy, with error detection in the backup channels of the duplicated memory based on the Hamming code and error correction in the backup channels of the processor ALU based on the majority method. As a result of comparing the probabilities of failure-free operation, it has been established that the total reservation of the computer based on the proposed code, in comparison with the separate reservation of the memory and ALU of the processor of the computer, makes it possible to provide a gain in the probability of failure-free operation of the computer and its functional units throughout the entire period of operation.

Keywords: Algebraic linear code; Additional code; Inversion operation; Majority redundancy method; Duplication.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. А. Павлов, Ю. А. Романенко, И. И. Корнеев, М. И. Макеев, Ф. А. Павлов (Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого, Серпухов, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
А. Н. Царьков, А. Ю. Романенко (Автономная некоммерческая организация «Институт инженерной физики», Серпухов, Россия)

Eng

A. A. Pavlov, Yu. A. Romanenko, I. I. Korneev, M. I. Makeev, F. A. Pavlov (The Military Academy of Strategic Rocket Troops after Peter the Great, Serpukhov, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
A. N. Tsarkov, A. Yu. Romanenko (Autonomous Non-Profit Organization “Institute of Engineering Physics”, Serpukhov, Russia)

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. ГОСТ 27.102−2021. Надежность в технике. Надежность объекта. Термины и определения. М: Российский институт стандартизации, 2021. 46 с.
2. Методический аппарат защиты от ошибок процессоров специализированных ЭВМ / А. А. Павлов, А. Н. Царьков, И. И. Корнеев и др. // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2023. № 3. С. 3−8.
3. Контроль процессора в автоматизированных измерительных системах / А. А. Павлов, Ал. А. Павлов, П. А. Павлов и др. // Измерительная техника. 2011. № 2. С. 12−15.
4. Метод контроля АЛУ при выполнении арифметических и логических операций / А. А. Павлов, Ал. А. Павлов, П. А. Павлов и др. // Контроль. Диагностика. 2011. № 3(153). С. 48−54.
5. Преснухин Л. Н., Нестеров П. В. Цифровые вычислительные машины. М: Высшая школа, 1981. 511 с.
6. Щербаков Н. С. Самокорректирующиеся дискретные устройства. М.: Машиностроение, 1975. 214 с.
7. Щербаков Н. С. Достоверность работы цифровых устройств. М.: Машиностроение, 1989. 224 с.
8. Naseer R., Draper J. Parallel Double Error Correcting Code Design to Mitigate Multi-Bit Upsets in SRAMs // ESSCIRC 2008 − 34th European Solid-State Circuits Conference. Edinburgh, UK, 2008. DOI: 10.1109/ESSCIRC.2008.4681832
9. A Fault Tolerant Signal Processing Computer / K. Prager, M. Vahey et al. // Proceeding International Conference on Dependable Systems and Networks. DSN 2000. New York, USA, 2000. P. 169−174. DOI: 10.1109/ICDSN.2000.857532

Eng

1. Reliability in technology. Reliability of the object. Terms and Definitions. (2021). Standard No. GOST 27.102−2021. Moscow: Rossiyskiy institut standartizatsii. [in Russian language]
2. Pavlov A. A., Tsar'kov A. N., Korneev I. I. et al. (2023). Methodical apparatus for protecting against errors of processor of specialized computers. Vestnik komp'yuternyh i informatsionnyh tekhnologiy, (3), 3 − 8. [in Russian language] DOI: 10.14489/vkit.2023.03.pp.003-008
3. Pavlov A. A., Pavlov Al. A., Pavlov P. A. et al. (2011). Processor control in automated measurement systems. Izmeritel'naya tekhnika, (2), 12 − 15. [in Russian language]
4. Pavlov A. A., Pavlov Al. A., Pavlov P. A. et al. (2011). ALU control method when performing arithmetic and logical operations. Kontrol'. Diagnostika, 153(3), 48 − 54. [in Russian language]
5. Presnuhin L. N., Nesterov P. V. (1981). Digital computers. Moscow Vysshaya shkola. [in Russian language]
6. Shcherbakov N. S. (1975). Self-correcting discrete devices. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
7. Shcherbakov N. S. (1989). Reliability of digital devices. Moscow Vysshaya shkola. [in Russian language]
8. Naseer R., Draper J. (2008). Parallel Double Error Correcting Code Design to Mitigate Multi-Bit Upsets in SRAMs. ESSCIRC 2008 − 34th European Solid-State Circuits Conference. Edinburgh. DOI: 10.1109/ESSCIRC.2008.4681832
9. Prager K., Vahey M. et al. (2000). A Fault Tolerant Signal Processing Computer. Proceeding International Conference on Dependable Systems and Networks, 169 – 174. DSN 2000. New York. DOI: 10.1109/ICDSN.2000.857532

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/vkit.2024.02.рр.046-054

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/vkit.2024.02.рр.046-054

and fill out the form