Способ организации автомата с памятью с повышенной устойчивостью к мягким отказам и регистрацией мягких отказов


https://doi.org/10.15217/issnl684-8853.2018.2.18

Полный текст:


Аннотация

Постановка проблемы: снижение проектной нормы в производстве полупроводниковых структур повышает чувствительность вычислительных устройств к попаданию частиц высоких энергий (в частности, при работе в условиях радиации), что приводит к возникновению мягких отказов - искажению информации при сохранении работоспособности аппаратуры. Проведенные ранее исследования показали, что наибольшее влияние на мягкие отказы оказывают элементы памяти, а комбинационные схемы влияют меньше. Поэтому известные способы повышения надежности, основанные на использовании структурной избыточности, в условиях мягких отказов малоэффективны. Цель: разработка новых технических решений для автомата с памятью, работающего при потоке мягких отказов. Результаты: разработана структура автомата Мура с троированием памяти, мажорированием выходных сигналов памяти и восстановлением информации на каждом такте, обладающая повышенной защитой отложных импульсов, возникающих в области комбинационных схем и памяти состояний автомата. Разработанная структура также оснащена средствами регистрации количества мягких отказов, произошедших в ходе эксплуатации. Предложена методика расчета характеристик надежности и структурной сложности для разработанной структуры.

Об авторах

И. В. Егоров
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия


В. Ф. Мелехин
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Россия


Список литературы

1. Егоров И. В., Мелехин В. Ф. Анализ проблемы повышения радиационной стойкости информационно-управляющих систем на этапе функциональнологического проектирования // Информационно-управляющие системы. 2016. № 1. С. 26-31. doi: 10.15217/issn1684-8853.2016.1.26

2. Егоров И. В., Мелехин В. Ф. Методы и средства анализа надежности структурных блоков с резервированием и периодическим восстановлением информации на различных этапах проектирования вычислительных систем // Информационно-управляющие системы. 2016. № 2. С. 26-34. doi: 10.15217/issn1684-8853.2016.2.26

3. Егоров И. В., Мелехин В. Ф. Анализ процессов в конечном автомате при воздействии радиации. Оценка вероятности искажения информации // Информационно-управляющие системы. 2016. № 3. С. 24-33. doi: 10.15217/issn1684-8853.2016.3.24

4. Kaeslin H. Digital Integrated Circuit Design. From VLSI Architectures to CMOS Fabrication. - Cambridge University Press, 2008. http://www.roletech.net/books/DigitalIntegratedCircuit.pdf (дата обращения: 10.04.2016).

5. Егоров И. В., Мелехин В. Ф. Анализ показателей надежности и сложности реализации различных вариантов структур автомата с памятью при потоке мягких отказов // Информационно-управляю-щие системы. 2017. № 3. С. 34-46. doi: 10.15217/issn1684-8853.2017.3.34

6. Edmonds L. D., Barnes C. E., Scheick L. Z. An Introduction to Space Radiation Effects on Microelectronics. - JPL publication 00-06, 2000. - 83 p. http://snebulos.mit.edu/projects/reference/NASA-Generic/JPL-00-06.pdf (дата обращения: 05.12.2015).

7. James R. Schwank, Marty R. Shaneyfelt, Paul E. Dodd. Radiation Hardness Assurance Testing of Microelectronic Devices and Integrated Circuits: Radiation Environments, Physical Mechanisms, and Foundations for Hardness Assurance // IEEE Transactions on Nuclear Science. 2013. Vol. 60. N 3. P. 20742100.

8. Hass K. J., Ambles J. W. Single Event Transients in Deep Submicron CMOS // 42nd Midwest Symp. on Circuits and Systems. 2000. Vol. 1. P. 122-125.

9. Benedetto J. M., et al. Variation of Digital SET Pulse Widths and the Implications for Single Event Hardening of Advanced CMOS Processes // IEEE Transactions on Nuclear Science. 2005. Vol. 52. P. 2114-2119.

10. Jacob A. Abraham, Daniel P. Siewiorek. An Algorithm for the Accurate Reliability Evaluation of Triple Modular Redundancy Networks // IEEE Transactions on Computers. 1974. Vol. C-23. N 7. Р. 682-692.

11. Максименко С. Л., Мелехин В. Ф. Анализ надежности функциональных узлов цифровых СБИС со структурным резервированием и периодическим восстановлением работоспособного состояния // Информационно-управляющие системы. 2013. № 2. С. 18-23.

12. Gaillard R. Single Event Effects Mechanisms and Classification // Frontiers in Electronic Testing. 2011. Vol. 41. P. 27-54.

13. Amusan O. A., Massengill L. W., Baze M. P., Sternberg A. L., Witulski A. F., Bhuva B. L., Black J. D. Single Event Upsets in Deep-Submicrometer Technologies due to Charge Sharing // IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 2008. Vol. 8. N 3. P. 582-589.

14. Мурога С. Системное проектирование сверхбольших интегральных схем. Кн. 1. - М.: Мир, 1985. - 288 с.

15. Пат. 174640 RU, МПК G06F 11/07 (2006.01). Отказоустойчивый цифровой преобразователь информации для управления дискретными процессами / И. В. Егоров (RU), В. Ф. Мелехин (RU). - № 174640/25-08; заявл. 14.06.2017; опубл. 24.10.2017, Бюл. № 30. - 7 с.

16. Максименко С. Л., Мамутова О. В., Филиппов А. С., Мелехин В. Ф. Методология проектирования восстанавливаемых встраиваемых вычислительных систем // Университетский научный журнал. 2014. № 8. С. 144-153.

17. Максименко С. Л., Мелехин В. Ф., Филиппов А. С. Анализ проблемы построения радиационно-стойких информационно-управляющих систем // Информационно-управляющие системы. 2012. № 2. С. 18-25.

18. Eaton P., Benedetto J., Mavis D., Avery K., Sibley M., Gadlage M., Turflinger T. Single Event Transient Pulsewidth Measurements Using a Variable Temporal Latch Technique // IEEE Transactions on Nuclear Science. Dec. 2004. Vol. 51. N 6. P. 3365-3368.

19. Rollins N., Wirthlin M., Caffrey M., Graham P. Evaluating TMR Techniques in the Presence of Single Event Upsets // Proc. of the 6th Annual Intern. Conf. on Military and Aerospace Programmable Logic Devices (MAPLD), Washington, D.C. Sept. 2003. http://scholarsarchive.byu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2047&context=facpub (дата обращения: 05.08.2016).

20. She Xiaoxuan, Samudrala P. K. Selective Triple Modular Redundancy for Single Event Upset (SEU) Mitigation // Adaptive Hardware and Systems: NASA/ESA Conf. 2009. P. 344-350.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Егоров И.В., Мелехин В.Ф. Способ организации автомата с памятью с повышенной устойчивостью к мягким отказам и регистрацией мягких отказов. Информационно-управляющие системы. 2018;93(2):18-27. https://doi.org/10.15217/issnl684-8853.2018.2.18

For citation: Egorov I.V., Melekhin V.F. Organizing a Finite State Machine with Higher Resistance to Soft Failures and Soft Failure Registration. Information and Control Systems. 2018;93(2):18-27. (In Russ.) https://doi.org/10.15217/issnl684-8853.2018.2.18

Просмотров: 27


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-8853 (Print)
ISSN 2541-8610 (Online)