Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Научно-методический аппарат повышения достоверности функционирования арифметико-логических устройств процессов систем управления и обработки информации

Диссертация: Научно-методический аппарат повышения достоверности функционирования арифметико-логических устройств процессов систем управления и обработки информации
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Обоснована эффективность использования корректирующих линейных кодов для контроля СУОИ, позволяющих (по сравнению со структурными методами резервирования) обеспечить заданную достоверность функционирования при минимальных аппаратурных затратах, в то же время: для защиты функциональных узлов ЭВМ, работающих в реальном масштабе времени, могут быть использованы только линейные коды (циклические… Читать ещё >

Содержание

  • Раздел 1. Анализ методов повышения достоверности функционирования систем управления и обработки информации
    • 1. 1. Аналитический обзор построения устройств обработки информации
    • 1. 2. Исследование причин отказов и сбоев устройств обработки информации
    • 1. 3. Анализ методов обнаружения ошибок устройств обработки информации АЛУ процессоров систем обработки информации и управления
  • Выводы по первому разделу
  • Раздел 2. Разработка правил кодирования информации для контроля арифметических и логических операций
    • 2. 1. Модель исследования, основные понятия и принятые допущения
    • 2. 2. Выбор метода обнаружения ошибок в устройствах обработки информации АЛУ
    • 2. 3. Разработка правил кодирования информации для обнаружения ошибок в устройствах обработки информации
      • 2. 3. 1. Разработка правил кодирования информации для обнаружения ошибок при выполнении арифметических операций
      • 2. 3. 2. Разработка правил кодирования информации для обнаружения ошибок при выполнении логических операций
  • Выводы по второму разделу
  • Раздел 3. Методические рекомендации по технической реализации результатов исследований при построении АЛУ повышенной достоверности функционирования
    • 3. 1. Разработка функциональной модели процессора повышенной достоверности функционирования
      • 3. 1. 1. Разработка конструктивных элементов АЛУ процессора повышенной достоверности функционирования
      • 3. 1. 2. Функциональная модель АЛУ процессора повышенной достоверности функционирования
    • 3. 2. Оценка аппаратурных и временных затрат при использовании предлагаемых правил кодирования информации
    • 3. 3. Основные положения методики повышения достоверности функционирования АЛУ процессоров
  • Выводы по третьему разделу

Научно-методический аппарат повышения достоверности функционирования арифметико-логических устройств процессов систем управления и обработки информации (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Современное развитие народного хозяйства характеризуется широким внедрением систем управления и обработки информации (СУОИ).

Объектами управления довольно часто являются сложные технические системы ответственного назначения (банковские электронные сети, системы управления движением транспортных средств, правительственные системы связи, элементы технических систем безопасности и т. д.).

Так как выдача ошибочного управляющего воздействия СУОИ может привести к значительному ущербу, а в ряде случаев и к катастрофическим последствиям, то наиболее важной характеристикой данных систем является достоверность функционирования.

Традиционные способы обработки информации в рассматриваемых системах связаны с процедурой сравнения различных величин между собой, определением среднего уровня величин, их представления и т. п.

Выполнение данных операций возлагается на ЭВМ, которые являются функциональным ядром систем управления и обработки информации.

В связи с тем, что ЭВМ, кроме выполнения основной функции управления и обработки информации, осуществляют контроль и диагностику для обнаружения отказов и сбоев системы, то достоверность функционирования современных СУОИ во многом определяется достоверностью функционирования ЭВМ.

В процессе эксплуатации на аппаратуру рассматриваемых систем действует ряд независимых один от другого факторов, которые приводят к возникновению ошибок в обрабатываемой информации.

Прежде всего, происходит старение элементов. На работу системы также влияют флуктуационные колебания, связанные с изменением величин нагрузки, электромагнитные наводки, изменение значений питающих напряжений и, возможно, целенаправленные дестабилизирующие воздействия.

На надежность работы процессоров большое влияние оказывает температура, причем до +125°С нагревается лишь небольшой участок процессора — арифметико-логическое устройство (АЛУ). Остальная часть процессора, включая память, нормально функционирует при вполне приемлемой для кристалла температуре (не выше +65 °С).

Эта ситуация усугубляется ещё и тем, что при использовании нанотехнологий — уменьшении физических размеров полупроводниковых компонентов, прежде всего, затворов транзисторов, неизбежно возникают сильные токи утечки, причём, чем выше тактовая частота и энергопотребление, тем больше токи утечки. В итоге возникает избыточное тепловыделение, и даже принятие мер по охлаждению процессора может привести к его перегреву и, следовательно, к отказам и сбоям.

Так как эффективность систем управления и обработки информации в значительной степени характеризуется достоверностью информации, которая обрабатывается в данных системах, то особую актуальность приобретает вопрос обнаружения ошибок в устройствах обработки информации АЛУ процессоров.

Объектом исследования является АЛУ процессоров систем управления и обработки информации.

При создании данных устройств возникает необходимость повышения достоверности его функционирования в условиях воздействия естественных (грозовые разряды, космические лучи, электромагнитные поля и др.) и целенаправленных дестабилизирующих факторов и, следовательно, выбора методов обнаружения ошибок, наиболее полно удовлетворяющих основным требованиям, предъявляемым к средствам контроля: высокому значению вероятности обнаружения ошибок-. низким аппаратурным затратам (высокой вероятностью безотказной работы) схем контролянизким временным затратам, характеризующим степень влияния средств контроля на быстродействие контролируемого устройства.

Обобщенным показателем, характеризующим методы контроля информации, включающим рассмотренную совокупность показателей, является достоверность функционирования РфО): обн1 (1исх 1 ОБН21 1 ИСХ (o^(')fpo, (1) где Робн1 — вероятность обнаружения одиночных ошибок;

Робн2 — вероятность обнаружения двойных ошибок;

РисхОО — вероятность безотказной работы исходной схемы;

PK (t) — вероятность безотказной работы схемы контроля;

Pp0(t) — вероятность безотказной работы решающего органа;

Pi — вероятность возникновения одиночной ошибки;

Р2 — вероятность возникновения двойной ошибки.

Большой вклад в обеспечение надежности и достоверности функционирования дискретных устройств внесли работы С. М. Доманицкого, Г. В. Дружинина, A.M. Гаврилова, А. Д. Закревского, Б. М. Кагана, A.M. Половко, В. В. Сапожникова, И. А. Ушакова, и других ученых.

Структурные методы обнаружения ошибок, включающие: поэлементное резервирование, дублирование, парафазную логику, мажоритарный метод, логику с переплетением имеют высокую обнаруживающую способность, однако требуют больших аппаратурных затрат.

Методы аппаратного контроля, включающие методы контроля по модулю и коды, обнаруживающие и исправляющие ошибки, в отличие от структурных методов резервирования, позволяют решать данную задачу при меньших аппаратурных затратах резервного оборудования.

Вопросам использования корректирующих кодов для построения отказоустойчивых вычислительных систем посвящены работы A.M. Гаврилова, В. А. Дементьева, С. Г. Данилюка, В. В. Зеленевского,.

A.И. Кострыкина, Н. Д. Путинцева, Ю. А. Романенко, Ю. Л. Сагаловича, Е. С. Согомоняна, Я. А. Хетагурова, О. В. Хоруженко, А. Н. Царькова,.

B.А. Цимбала, С. Н. Шиманова, Н. С. Щербакова и других ученых.

Среди зарубежных работ в области использования корректирующих кодов для решения вопросов обеспечения надёжности и достоверности функционирования дискретных устройств, большое значение имеют труды фон Неймана, Мура и Шеннона, Ф.Дж. Мак-Вильямс, Э. Берлекэмпа, У. Питерсона.

Предметом исследования являются методы повышения достоверности функционирования АЛУ процессоров на основе контроля информации по модулю и кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки.

Для обнаружения ошибок в устройствах хранения информации наиболее широко используется контроль по mod 2 (контроль на четность), который позволяет обнаруживать одиночные (нечетные) ошибки и требует минимальных аппаратурных и временных затрат по отношению к известным методам обнаружения ошибок.

Недостатком данного метода является низкая обнаруживающая способность, так как при его использовании обнаруживаются нечетные ошибки, т. е. только 50% возможных ошибок.

В то же время опыт эксплуатации дискретных устройств показывает, что наиболее вероятным событием является возникновение одиночных и двойных ошибок (на одиночные ошибки приходится до 80%, на двойные ошибкидо 20−25% и на ошибки прочей кратностидо 2%), т. е. основным недостатком метода контроля на четность является невозможность обнаружения двойных ошибок.

Для АЛУ процессоров вероятность появления кратных ошибок существенно возрастает, например, из-за отсутствия сигнала переноса в сумматоре при наличии одиночной ошибки в разряде одного из слагаемых.

Контроль информации по шоёЗ позволяет обнаруживать все одиночные ошибки и 50% двойных и может использоваться для обнаружения ошибок не только в устройствах хранения информации, но и в АЛУ процессора при выполнении арифметических операций.

Увеличение модуля позволяет повысить обнаруживающую способность двойных ошибок, однако при этом происходит значительное увеличение аппаратурных и временных затрат. Кроме этого, требуется увеличение контрольных разрядов для формирования остатка.

Недостатком контроля по модулю являются большие временные затраты, связанные с задержкой прохождения сигнала в схеме сверток, и невозможностью коррекции ошибок АЛУ при выполнении логических операций.

Наиболее эффективным способом повышения достоверности функционирования дискретных устройств является использование линейных кодов, корректирующих одиночные ошибки и требующих для этих целей увеличения количества оборудования всего на 10. .30%.

Применение циклических кодов нежелательно, так как они реализуют последовательный метод декодирования, требующий больших временных затрат, что не всегда приемлемо для СУОИ, работающих в реальном масштабе времени.

Для защиты функционального ядра системы, работающего в реальном масштабе времени, могут быть использованы только линейные коды.

Однако в настоящее время существует проблема использования корректирующих линейных кодов для защиты устройств преобразования информации, которая заключается в следующем: корректирующие коды широко используются только для обнаружения ошибок устройств хранения и передачи информациине существует методов использования корректирующих кодов для повышения достоверности функционирования преобразователей информации (сумматоров, регистров сдвига, логических операций: И, ИЛИ, НЕ, суммирования по тос12).

Кроме этого, обнаружение кратных ошибок на основе линейных кодов приводит к резкому увеличению избыточности кода и большим аппаратурным затратам на кодирование и декодирование информации. Так, например, аппаратурные затраты на коррекцию одиночной ошибки составляют 30% относительно исходного дискретного устройства, двукратной — 100%, при коррекции ошибки большей кратности возникает проблема «сторожа над сторожем», т. е. аппаратурные затраты контролирующего устройства становятся больше аппаратурных затрат контролируемого устройства.

Данное обстоятельство не только не позволяет получить требуемый уровень достоверности функционирования устройства, но и приводит к снижению данного показателя.

Таким образом, существует противоречие между необходимостью повышения достоверности функционирования АЛУ процессоров и ростом аппаратурных и временных затрат, связанных с этой целью.

С учетом вышеизложенного, принципиальным подходом, разрешающим данное противоречие, является выбор метода построения линейного кода, обнаруживающего ошибки заданной кратности при минимальных временных и аппаратурных затратах, и адаптации данного метода кодирования для обнаружения ошибок АЛУ процессора при выполнении арифметических и логических операций.

Научная задача исследований заключается в разработке правил адаптации линейного кода для обнаружения одиночных и двойных ошибок устройств обработки информации АЛУ, обеспечивающих выполнение условия при ограничениях на аппаратурные и временные затраты:

P (t) > Ртр (/)1 РдКН = 100%, РЮБН2 = РОБН2ТР ' ^ МИН '^ МИН, ГМИН где P (t) — достоверность функционирования АЛУ процессоров систем обработки информации и управления;

PTp (t) — требуемое значение достоверности функционирования;

СМин — аппаратурные затраты на кодирование и декодирование информацииtMHH время кодирования и декодирования информации;

Робн1 — вероятность обнаружения одиночных ошибок;

Робн2 — вероятность обнаружения двойных ошибокгминчисло контрольных разрядов.

Цель диссертации — повышение достоверности функционирования АЛУ процессоров с минимальными аппаратурными и временными затратами на обнаружение ошибок.

Методы исследования. При решении стоящей научной задачи использованы теоретические методы исследований, основанные на научных положениях: теории кодирования, теории надежности, теории дискретных автоматов.

Результаты, представляемые к защите:

1. Совокупность правил формирования контрольных разрядов линейного кода для контроля арифметических и логических операций АЛУ процессоров.

2. Методические рекомендации по технической реализации результатов исследований при построении АЛУ повышенной достоверности функционирования процессоров СУОИ.

Научная новизна результатов заключается в том, что:

1. Впервые выявлены закономерности, определяющие соотношения между арифметико-логическими операциями и значениями контрольных разрядов линейного кода относительно данных операций, позволяющие сформулировать правила получения значений поправок к контрольным разрядам кода для обнаружения ошибок заданной кратности в АЛУ процессоров при наименьших аппаратурных и временных затратах.

2. Разработаны методические рекомендации по технической реализации результатов исследований при построении АЛУ повышенной достоверности функционирования процессоров СУОИ, включающие основные положения методики адаптации линейного кода для контроля арифметических и логических операций, алгоритм использования предлагаемых правил кодирования информации, функциональную модель и конструктивные элементы АЛУ процессоров, обеспечивающие заданное значение достоверности функционирования рассматриваемого устройства при наименьшей информационной, аппаратурной и временной избыточности и позволяющие:

— обнаруживать 100% одиночных ошибок и более 50% двойных ошибок при использовании двух контрольных разрядов (имеет большую обнаруживающую способность по отношению к контролю по шоёЗ, требующему такое же количество контрольных разрядов) при минимальных временных затратах (соизмеримых с временными затратами при контроле на четность);

— для обнаружения требуемого процента двойных ошибок, по отношению к линейным кодам, имеет меньшую информационную избыточность за счет ограничения числа контрольных разрядов путем выбора дополнительных проверок, имеющих наибольшую обнаруживающую способность.

Практическая значимость результатов заключается в повышении достоверности функционирования АЛУ за счет обнаружения 100% одиночных ошибок и более 50% двойных ошибок при использовании минимальной информационной избыточности (двух контрольных разрядов), сокращении аппаратурных затрат и увеличения более чем в четыре раза быстродействия средств контроля.

Достоверность полученных результатов подтверждается применением широко известных частных научных результатов, обоснованием и доказательством впервые полученных результатов, ясной физической интерпретацией полученных результатов и их непротиворечивостью с существующими методами обнаружения ошибок.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 9 международных и межрегиональных НТК (в городах: Москва, Владимир-Суздаль, Воронеж, Калуга, Протвино, Серпухов).

Публикации. Результаты работы отражены в 42 научных трудах, в том числе в 12 статьях, опубликованных в изданиях, входящих в Перечень журналов ВАК («Известия Института инженерной физики»,.

Измерительная техника", «Контроль. Диагностика», «Метрология») — 5 статьях, переведенных и изданных в академических научных журналах за рубежомв 8 патентах на изобретения и в 8 патентах на полезные модели.

Результаты научных исследований реализованы: при разработке устройств обработки информации повышенной достоверности функционирования в ФГУП «Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств» (г. Калуга);

ОАО «Воронежский опытный завод программной продукции» (г. Воронеж).

Диссертационная работа состоит из введения и трех глав.

Выводы по третьему разделу.

В результате проделанной работы получены следующие результаты:

1. Разработана функциональная модель процессора повышенной достоверности функционирования, реализующая предлагаемые правила обнаружения ошибок при выполнении арифметических и логических операций.

2. Разработаны конструктивные элементы АЛУ процессоров повышенной достоверности функционирования.

3. Получены математические выражения для оценки аппаратурных и временных затрат при использовании предлагаемых правил кодирования информации для обнаружения ошибок при выполнении арифметических и логических операций подтверждающие, что предлагаемые правила кодирования информации требуют минимальных аппаратурных и временных затрат по сравнению с существующими методами.

4. Разработаны методические рекомендации по технической реализации результатов научных исследований.

5. Полученные результаты позволяют иметь эффективный методический аппарат повышения достоверности функционирования процессора ЭВМ систем управления и обработки.

Заключение

.

В результате проведенных исследований разработаны методические рекомендации по технической реализации результатов исследований при построении АЛУ повышенной достоверности функционирования процессоров СУОИ, позволяющие решить задачу повышения достоверности функционирования данных систем при и выполнении ограничений на временные и аппаратурные затраты.

При решении рассматриваемой научной задачи получены следующие основные результаты:

1. Установлено, что достоверность функционирования современных СУОИ во многом определяется достоверностью функционирования функционального ядра системы, в связи с тем, что данные устройства, кроме выполнения основной функции управления процессами коммутации и передачи, осуществляют контроль, диагностику, мониторинг и восстановление системы в случае обнаружения сбоя или отказа.

2. Проведен анализ основных факторов, воздействующих на аппаратуру СУОИ и обоснована необходимость повышения достоверности функционирования рассматриваемой аппаратуры, в частности АЛУ процессора, работающего в наиболее неблагоприятных условиях.

4. Выявлено, что наиболее вероятными ошибками АЛУ процессоров являются одиночные и двойные ошибки.

5. Обоснованы требования к методам обнаружения ошибок в АЛУ процессора и определены основные показатели эффективности средств контроля, к которым относятся: обнаруживающая способность метода контролявременные и аппаратурные затраты.

6. Проведен анализ существующих методов контроля информации и установлено, что для обеспечения достоверности функционирования АЛУ процессоров могут быть использованы:

1) Структурные методы обнаружения ошибок, такие как: дублирование, парафазная логика, перекрестная логика, обладают высокой обнаруживающей способностью, высоким быстродействием, однако требуют больших аппаратурных затрат;

2) Мажоритарный метод резервирования имеет высокое быстродействие, позволяет не только обнаруживать, но и исправлять ошибки в одном из каналов, однако требует больших аппаратурных затрат, что может быть оправдано при построении отказоустойчивых устройств хранения информации и нецелесообразным для обнаружения ошибок;

3) Методы контроля по модулю: достоинством контроля на четность является использование минимального количества временных и аппаратурных затрат, недостатком — низкая обнаруживающая способность, т.к. обнаруживаются только одиночные (нечетные) ошибки и не обнаруживаются двойные (нечетные, составляющие 20% от числа возможных ошибок) — увеличение модуля позволяет повысить обнаруживающую способность метода, однако это приводит к увеличению числа контрольных разрядов, росту аппаратурных затрат контролирующей схемы и решающего органа, увеличению временных затрат.

Наиболее рациональным методом контроля по модулю, с точки зрения числа контрольных разрядов, временных и аппаратурных затрат, является использование контроля по шоёЗ, использующего пирамидальную схему свертки для получения остаткаНедостатком контроля по шоёЗ является: низкая обнаруживающая способность, т.к. он позволяет обнаруживать только 50% двойных ошибокпри контроле арифметико-логических операций существующие методы обнаружения ошибок требуют больших временных и аппаратурных затрат,.

7. Обоснована эффективность использования корректирующих линейных кодов для контроля СУОИ, позволяющих (по сравнению со структурными методами резервирования) обеспечить заданную достоверность функционирования при минимальных аппаратурных затратах, в то же время: для защиты функциональных узлов ЭВМ, работающих в реальном масштабе времени, могут быть использованы только линейные коды (циклические коды, турбокоды и т. д. для исправления кратных ошибок требуют большого числа контрольных разрядов, что неприемлемо при резервировании мало разрядных ЭВМ, и кроме этого требуют больших временных затрат на декодирование) — при использовании корректирующих линейных кодов аппаратурные затраты на коррекцию одиночной ошибки составляют 30% относительно исходного ЗУ, двукратной — 100%, при коррекции ошибки большей кратности Сдек>:>Сисх (возникает проблема «сторожа над сторожем») — существующие корректирующие коды используются, как правило, только для защиты устройств хранения и передачи информации (ОЗУ, ПЗУ) и не адаптированы для обнаружения и исправления ошибок преобразователей информации (для выполнения арифметических и логических операций процессором: сумматора, регистров сдвига, блока логических операций и т. д.) — кроме этого, осуществление коррекции кратных ошибок на основе линейных кодов приводит к резкому увеличению избыточности кода и большим аппаратурным затратам на кодирование и декодирование информации. Это не только не позволяет получить требуемый уровень достоверности функционирования отказоустойчивого устройства, но и приводит к снижению данного показателя.

8. Выявлено противоречие, заключающееся, с одной стороны в необходимости обнаружения кратных ошибок в устройствах обработки информации на основе линейных кодов и, с другой — существенными аппаратурными и временными затратами, связанными с этой целью.

9. Разработан принципиальный подход, разрешающий данное противоречие, который заключается в выборе метода «построения линейного кода, обнаруживающего ошибки заданной кратности при минимальных временных и аппаратурных затратах и адаптации данного метода кодирования для обнаружения ошибок АЛУ процессоров при выполнении арифметических и логических операций.

10. Проведен обоснованный выбор метода обнаружения ошибок на основе линейного кода с двумя основными контрольными разрядами, который:

По отношению к контролю по тос13 (имеющего такое же количество контрольных разрядов) имеет: большую обнаруживающую способность (обнаруживает 100% одиночных ошибок и требуемый процент двойных ошибок) — в четыре раза меньше временных затратменьшее количество аппаратурных затрат на построение схемы контроля и решающего органаболее высокую достоверность функционирования устройства хранения информации. При модификации метода с двумя основными контрольными разрядами (введении одного дополнительного контрольного разряда) обеспечивает большую эффективность, так как имеет: большую обнаруживающую способностьпозволяет обеспечить обнаружение ошибок в старших разрядах двоичного набора информации (оказывающих наибольшее влияние на погрешность вычислений). 1.

Модифицированный метод контроля с двумя основными и двумя контрольными разрядами по отношению к коду Хемминга (построенного только для обнаружения ошибок) обеспечивает: на один контрольный разряд меньшеобнаружение 97% двойных ошибок (код Хемминга 18%) — меньшие аппаратурные затраты на построение схемы контроля и решающего органапозволяет обеспечить обнаружение ошибок в старших разрядах двоичного набора информации (оказывающих наибольшее влияние на погрешность вычислений). По отношению к модифицированному коду Хемминга (обнаруживающему 100% двойных ошибок) при длительной эксплуатации устройства хранения информации, позволяет обеспечить более высокую достоверность функционирования и, в этом случае, имеет на два контрольных разряда меньше.

Модифицированный метод контроля с двумя основными и тремя дополнительными контрольными разрядами, по отношению к модифицированному коду Хемминга (построенного только для обнаружения ошибок) обеспечивает: на один контрольный разряд меньшеменьшие аппаратурные затраты на построение схемы контроляв два раза меньшие аппаратурные затраты на построение решающего органаобеспечивает выполнение условия d>3, т. е возможность коррекции одиночных ошибок.

Выбранный метод контроля с двумя основными контрольными разрядами, по сравнению с известными методами контроля, обеспечивает наиболее высокое значение выигрыша в достоверности функционирования устройства хранения информации, позволяет создать методический аппарат получения требуемого значения достоверности функционирования рациональным введением необходимого числа дополнительных контрольных разрядов.

11. Выявлены закономерности, позволяющие сформулировать правила адаптации линейного кода для обнаружения одиночных и двойных ошибок АЛУ процессоров при выполнении арифметических и логических операций, отличающиеся от существующих тем, что: позволяют использовать выбранный линейный код одновременно для контроля АЛУ и ЗУ процессораобеспечивают обнаружение ошибок при выполнении арифметических и логических операций (сложения по mod 2, операции сдвига, логического сложения, логического умножения, операции инвертирования) — обнаруживают 100% одиночных ошибок и требуемый процент двойных ошибок (при использовании двух контрольных разрядов обнаруживает более 50% двойных ошибок, т. е. имеет большую обнаруживающую способность по отношению к контролю по mod3, требующим такое же количество контрольных разрядов) при минимальных временных и аппаратурных затратах (соизмеримых с временными затратами при контроле на четность) — для обнаружения требуемого процента двойных ошибок, по отношению к линейным кодам, обеспечивают меньшую информационную избыточность за счет ограничения числа контрольных разрядов путем рационального выбора дополнительных проверок, имеющих наибольшую обнаруживающую способность.

13. Разработана функциональная модель процессора повышенной достоверности функционирования, реализующая предлагаемый метод обнаружения ошибок при выполнении арифметических и логических операций.

14. Разработаны конструктивные элементы АЛУ процессоров повышенной достоверности функционирования.

15. Получены математические выражения для оценки аппаратурных и временных затрат при использовании предлагаемого метода обнаружения ошибок, подтверждающие, что предлагаемый метод обнаружения ошибок при выполнении арифметических и логических операций требует минимальных аппаратурных и временных затрат по сравнению с существующими методами.

16. Разработаны методические рекомендации по повышению достоверности функционирования АЛУ процессоров.

Полученные научные результаты свидетельствуют о решении научной задачи, имеющей существенное значение для повышения достоверности функционирования систем управления и обработки информации и, следовательно, для экономики и обеспечения обороноспособности страны.

Перспективным направлением дальнейшей разработки темы являются исследования, направленные на обеспечение отказоустойчивости устройств обработки информации.

Показать весь текст

Список литературы

  1. A.A., Искандаров Р. Д. Супернадежный высокопроизводительный вычислитель для бортовых автоматов// Информационные технологии в проектировании и производстве, 1996. вып. 1−2. С. 24−32.
  2. Т.М., Аствацатурян Е. Р., Скоробогатов П. К. Радиацинные эффекты в интегральных микросхемах. / Под ред. Т. М. Агаханяна. М.: Энергоатомиздат, 1989.-256 с.
  3. В. Основы организации сетей Cusco, том 1.-М.- Издательский дом «Вильяме», 2002.-512 с.
  4. А.Е. Разработка методов и средств обеспечения и анализа надежности отказоустойчивых вычислительных систем. /Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61: 96- 5/ 807-х, М., 1994.-163 с.
  5. Т.П., Лойко В. И., Семенов М. И., Трубилин А. И. Архитектура компьютерных систем и сетей. М.: Финансы и статистика, 2003.-256 с.
  6. В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации./ Учебник для вузов. 2-е изд. СПб.: Питер, 2006.-703 с
  7. В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. / Учебник для вузов. 3-е изд.- СПб.: Питер, 2008.-768 с.
  8. Р. Теория и практика кодов контролирующих ошибки. М.: Мир, 1986.-522 с.
  9. И.М. Исправление тройных ошибок в полупроводниковой памяти ЭВМ // Симп. по проблеме избыточности в цифровых системах. Тез. докл. 4.1. Л.: 1989.-С. 82−85.
  10. Э. Алгебраическая теория кодирования. М.: Мир, 1971.346 с.
  11. Э.Л., Зяблов B.B. Обобщенные каскадные коды. М.: Связь, 1976.-410 с.
  12. Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. М.: Мир, 1986.-576 с.
  13. Бур дин O.A. Оценка рисков компьютеризации организационных систем // сб. статей «Проблемы управления информационной безопасностью» под ред. д.т.н., профессора Черешкина Д. С., РАН ИСА, М., Едиториал УРСС, 2002. С.106−111.
  14. М. Основы кодирования. — М.: Техносфера, 2004.-300 с.
  15. В.Н. Обеспечение достоверности хранения информации в АСУ с применением помехоустойчивого кодирования./ Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:90−5/1048−5, М., 1989.-153 с.
  16. А.Ю. Микропроцессорные системы и программное обеспечение в средствах связи. Самара, ПГУТИ, 2009.-298 с.
  17. А.И., Кострыкин А. И., Яринич Л. А. Построение отказоустойчивых систем для ракетно-космической техники / г. Королев, Моск. Обл.: ИПК, 1996.-160 с.
  18. А.И., Кострыкин А. И. и др. Логический поиск неисправностей./ г. Королев, Моск. Обл.: ИПК, 1996.-328 с.
  19. В.Н. Надежность оперативных запоминающих устройств ЭВМ. Л.: Энергоиздат, 1987, 408 с.
  20. Н.И., Абашкин А. Л. Модификация корректирующих кодов для запоминающих устройств с паралельно-последовательной передачейинформации. // Девятая всесоюз. конф. по теории кодирования и передачи информации. Тез. докл. ч.1. Одесса, 1988, -С. 242−245.
  21. В.А. Комплексное проектирование систем управления и контроля JIA. М.: Машиностроение, 1980.-256 с.
  22. В.А., Крылов Л. Н., Осипов В. П. и др. Теория и синтез дискретных автоматов. М.: МО СССР, 1979.-379 с.
  23. А., Вихарев И., Белов А., Наумов Г. Интернет. 2-е изд. -СПб. Питер, 2004.-368 с.
  24. С.М. Построение надежных логических устройств. М.: Энергоатомиздат, 1986.-480 с.
  25. Дрожжина-Лабинская А. Ю. Построение покрывающих кодов и применение помехоустойчивого кодирования в супер ЭВМ./ Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:93−1/586−6, М., 1992.-108 с.
  26. Г. В. Надежность автоматизированных производственных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986.-480 с.
  27. Г. Поиск неисправностей и ремонт электронной аппаратуры без схем.2-е издание.М. Издательство: ДМК Пресс. 2005.544 с.
  28. Дж. Уолренд Телекоммуникационные и компьютерные сети. М.: Постмаркет. 2001.-480 с.
  29. В.В. Исследование эффективности методов и средств обмена информацией между процессорами в многомашинной вычислительной системе с перестраиваемой структурой. /Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., 61:90−5/ 1880-х, М., 1989.-177 с.
  30. В.И. Разработка методов и средств обеспечения и анализа надежности отказоустойчивых вычислительных систем. / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:93−5/1635-х, М., 1992.-166 с.
  31. К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем. М.: Высшая школа, 1989.-215 с.
  32. В.К., Лосев В. В. Наднжное хранение информации в полупроводниковых запоминающих устройствах. М.: Радио и связь, 1987.-238 с.
  33. А.И. Диагностика непрерывных и дискретных объектов методом замены блоков. М.: Изд-во МО, 1975.-130 с.
  34. .М., Мкртумян И. Б. Основы эксплуатации ЭВМ. М.: Энергоатомиздат, 1988.-430 с.
  35. И. А. Математические модели нейросетевых отказоустойчивых вычислительных средств, функционирующих в полиномиальной системе классов вычетов/ Под ред. Н. И. Червякова. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005, 276 с.
  36. A.A. Управление безопасностью региональной информационной инфраструктуры // сб. статей «Проблемы управления информационной безопасностью» под ред. д.т.н., профессора Черешкина Д. С., РАН ИСА, М., Едиториал УРСС, 2002. С.36−53.
  37. Н.В. Анализ и разработка методов обеспечения отказоустойчивости однородных вычислительных систем. / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., 61:91−5/ 2996−0, М., 1991.-156 с.
  38. Р. Надежность вычислительных систем. М.: Энергоатомиздат, 1985.-284 с.
  39. Мак-Вильямс Ф.Дж., Слоэн Н. Дж. Теория кодов, исправляющих ошибки. М.: 1979.-156 с.
  40. Н.В. Компьютерные сети. М.: изд. Форум, 2007.-448 с.
  41. JI.O., Попов В. Д. Анализ стойкости систем связи к водействию излучений. М.: Радио и связь, 1993. -С.21−28.
  42. Мур М, Притек Т., Риггс К., Сауфвик П. и др. Телекоммуникации. СПб.: БХВ Петербург, 2005. — 624 с.
  43. В.Е., Павлов В. В. Синтез избыточных дискретных устройств с реконфигурацией структуры. Киев: Наукова думка, 1979.-154 с.
  44. Олифер В. Г, Олифер H.A. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 2-е изд. СПб. Питер, 2004. -864 с.
  45. П.П. Основы технической диагностики. Кн. 1.-М.: Энергия, 1976.-464 с.
  46. П.А. Обнаружение и коррекция ошибок в устройствах хранения и передачи данных телекоммуникационных систем.// Известия института инженерной физики 2012, -№ 1(23), -С.51−57.
  47. П. А. Царьков А.Н., Хоруженко О. В. и.др. Метод контроля выполнения арифметических операций ЭВМ в автоматизированных системах контроля и измерения.// Измерительная техника 2008,-№ 3.-С.24−29.
  48. П.А., Павлов A.A., Царьков А. Н., Хоруженко О. В., Смирнов Д. В. Функционально-кодовый контроль ошибок в автоматизированных системах измерительной техники. // Измерительная техника -2009, — № 9.- С. 3−5.
  49. П. А., Царьков А. Н., О. В. Хоруженко. Метод контроля ошибок в устройствах хранения и передачи информации автоматизированных систем измерительной техники. // Измерительная техника 2010.-№ П.- С.21−25.
  50. П.А., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. Метод контроля ошибок в устройствах хранения и передачи информации телекоммуникационных систем.// Контроль. Диагностика 2011. -№ 2(152).- С. 69−71.
  51. П.А., Павлов A.A., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. Метод контроля АЛУ при выполнении арифметических и логических операций.// Контроль. Диагностика 2011.- № 3(153).- С. 48−54.
  52. П.А., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. Контроль процессора в автоматизированных измерительных системах.// Измерительная техника 2011.-№ 2.- С. 54−60.
  53. П.А., Борисов К. Ю., Павлов A.A., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. Рациональное кодирование информации для обнаружения ошибок в устройствах хранения и передачи информации измерительной техники .// Измерительная техника 2011.-№ 12.-С. 22−25.
  54. П.А., Борисов К. Ю., Павлов A.A., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. Метод построения линейных кодов, обнаруживающих и корректирующих ошибки в байтах информации.//Метрология-2011.-Ш0.-С.З-16.
  55. П.А., Борисов К. Ю., Павлов A.A., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. Анализ эффективности методов обнаружения ошибок в устройствах хранения информации телекоммуникационных систем.// Контроль. Диагностика-2012.- № 1 (152).- С. 71−76.
  56. П.А., Борисов К. Ю., Павлов A.A., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. Выбор системы кодирования для обнаружения ошибок в устройствах хранения информации телекоммуникационных систем.// Контроль. Диагностика 2012. -№ 2 (153).- С. 62−64.
  57. П.А., Борисов К. Ю., Павлов A.A., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. Оценка эффективности методов обнаружения ошибок вустройствах хранения информации измерительной техники.// Измерительная техника- 2012.-№ 3.- С. 33−35.
  58. Functional code error monitoring in computerized data-acquisition systems
  59. P. A. Pavlov, A. A. Pavlov, A. N. Tsar’kov and О. V. Khoruzhenko Measurement Techniques, Springer New York, 2009, Volume 52, Number 9, Pages 891−894
  60. A method of monitoring execution of arithmetic operations on computers in computerized monitoring and measuring systems P. A. Pavlov, E. V. Krekhov, A. A. Pavlov, and D. V. Smirnov, et al. Measurement Techniques, 2008, Volume 51, Number 3, Pages 237−241
  61. Processop control in cumputerized data acquisition systems Pavlov Al. A, Pavlov P.A. et al Source: Measurement techniques Volume: 54. issue :2. pages: 123−128. Published: May 2011. Times cied 0(from Web of Science).
  62. Патент на полезную модель № 76 479 «Устройство памяти с обнаружением двойных ошибок"/ Павлов П. А., Бобков С. Г., Осипенко П. Н., Царьков А. Н. от о4.04. 2008 г.
  63. Патент на полезную модель № 76 430 «Устройство памяти с обнаружением ошибок"/ Павлов П. А., Бобков С. Г., Осипенко П. Н., Царьков А. Н., от о4.04. 2008 г.
  64. Патент на полезную модель № 8359 «Отказоустойчивое устройство ускоренного умножения» / Павлов П. А., Бобков С. Г., Осипенко П. Н., Царьков А. Н., Хоруженко ОБ. от 27.01.2009 г.
  65. Патент на изобретение № 2 403 615 «Устройство хранения и передачи информации с обнаружением двойных ошибок"/Павлов П.А., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. и др. от 27.01.2009 г.
  66. Патент на полезную модель № 99 624 Устройство хранения и передачи информации» / Павлов П. А., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. от 29.04.2010 г.
  67. Патент на полезную модель № 102 407 «Процессор ЭВМ» / Павлов П. А., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. от 22.07.2010 г.
  68. Патент на полезную модель № 102 403 «Устройство хранения информации «/Павлов П.А., Царьков А. Н. Хоруженко О.В. и др. от 08.07.2010 г.
  69. Патент на изобретение № 2 417 409 «Отказоустойчивый процессор» / Павлов П. А., Царьков А. Н., Аряшев С. И., Бобков С. Г., Василегин Б. В., Нагаев К. Д., Осипенко П. Н., Хоруженко О. В. от 27.04.11.
  70. Патент на изобретение № 2 421 786 «Устройство хранения информации повышенной достоверности функционирования» /Павлов П.А., Павлов A.A., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. от 20.06.11.
  71. Патент на изобретение № 2 422 923 «Устройство хранения и передачи информации повышенной достоверности функционирования» /Павлов П.А., Осипенко П. Н., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. от 27.06.11.
  72. Патент на полезную модель № 106 771 «Устройство хранения и передачи данных с исправлением ошибок в байте информации и обнаружением ошибок в байтах информации «/ Павлов П. А., Борисов
  73. К.Ю., Малофеев Ю. Г., Осипенко П. Н., Павлов A.A., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. от 20.07.2011 г.
  74. Патент РФ на изобретение № 2 439 667 «Процессор повышенной достоверности функционирования"/ Бобков С. Г., Осипенко П. Н, Павлов A.A., Павлов А. А, Павлов П. А, Царьков А. Н., Хоруженко О. В. Дата выдачи: 10.01.2012 г. Выдан Роспатентом.
  75. Патент на изобретение № 2 450 332 «Устройство хранения информации с обнаружением одиночных и двойных ошибок"/ Бобков С. Г., Осипенко П. Н, Павлов A.A., Павлов А. А, Павлов П. А, Царьков А. Н., Хоруженко О. В. Дата выдачи: 10.05.2012 г. Выдан Роспатентом.
  76. П.А. Обнаружение ошибок в арифметических преобразователях информации телекоммуникационных компьютерных сетей. /XII Международная научно- техническая конференция «Кибернетика и высокие технологии XXI века» 11−13 мая 2011, Воронеж.
  77. П.А. Контроль выполнения арифметических операций процессора ЭВМ. / Международный симпозиум «Надежность и качество 2012», Интеллектуальные компьютерные обучающие системы, Пензенский государственный университет, в г. Пензе с 21 по 31 мая 2012 г.
  78. У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир, 1976.-380 с.
  79. A.M. Основы теории надежности. М.: Наука, 1964.-356 с.
  80. А.И. Метод и средства Хэммингового кодового контроля функциональных узлов быстродействующих арифметических устройств. /Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:895/1975−5, Л. Д988.-200 с.
  81. Н.Д. Аппаратный контроль управляющих цифровых вычислительных машин. М.: Советское радио, 1966.-424 с.
  82. А.П., Гудыно Л. П., Кириченко A.A. Вычислительные системы сети и телекоммуникации. /Учебник для ВУЗов. М.- Финансы и статистика, 2003.-560 с.
  83. Руководство по поиску неисправностей в объединенных сетях Cusco Systems. М.: Издательский дом «Вильяме», 2003, 1040 с.
  84. Ю.Л. Кодовая защита оперативной памяти ЭВМ от ошибок.// Автоматика и телемеханика, 1991. № 5.- С. 4−40.
  85. Е.С., Слабоков Е. В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы. М.: Радио и связь, 1989.-207 с.
  86. А.Б. Телекоммуникационные системы, компьютерные сети и Интернет./Учебное пособие для вузов. М.: Феникс, 2007.-384 с.
  87. С.А. Устройства совместной коррекции независимых и модульных ошибок хранения информации. /Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., 61: 93−5/ 2004−7, Минск, 1993.-160 с.
  88. О.В., Гончаров A.C., Злобин В. И., Злобин C.B. Основополагающие принципы построения интеллектуальных систем управления автомобильным транспортом города. / Серпухов: Известия Института инженерной физики. № 4. 2008, -С.22−26.
  89. П.П. Структурно-избыточные методы повышения отказоустойчивости полупроводниковых микросхем памяти. /Диссертация на соискание ученой степени д.т.н., 71: 94−0/ 61−4, Минск, 1992.-270 с.
  90. Хестер Н. Frontpage 2002 для Windows: Пер. С англ. М.: ДМК Пресс, 2002, 448с.
  91. Н.И., Бережной В. В., Гончарова E.H., Калмыков И. А. Локализация и исправление арифметических ошибок в модулярных нейрокомпьютерах/Нейрокомпьютеры: разработка, применение. № 7, 2003. С. 28−32.
  92. Н.И., Сахнюк П. А., Шапошников A.B., Ряднов С. А. Модулярные параллельные вычислительные структуры нейропроцессорных систем. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. -288 с.
  93. Л.М. Методы и средства построения бортовых специализированных многофункциональных индикаторов систем управления летательных аппаратов./ Диссертация на соискание ученой степени д.т.н., 71:95−5/4−0, М.: 1995.-260 с.
  94. О.П. Векторный метод кодирования для повышения достоверности передачи и обработки двоичных данных в вычислительных системах и сетях./ Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:86−5/3289−0, Омск: 1986.-219 с.
  95. Н.С. Самокорректирующиеся дискретные устройства. М.: Машиностроение, 1975.-214 с.
  96. Н.С. Достоверность работы цифровых устройств. М.: Машиностроение, 1989.-224 с.
  97. С. В. Введение в дискретную математику. М.: Наука, 1979.-272 с.
  98. Blaum М. Systematic unidirectional burst detecting codes. //IBM RJ 5662 (57 161), May 1987.
  99. Bose B. Systematic unidirectional error detecting codes. //IEEE Trans. Computere. Nov. 1995. V. c-34 P. 1026−1032.
  100. Hagbae Kim, Kang G. Shin Evaluation of Fault Tolerance Latency from Real-Time Application’s Perspectives // IEEE Transactions on computers, January 2000. Vol. 49. № 1. P. 55−64.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?