АНАЛИЗ АРХИТЕКТУРНЫХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СБОЕУСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМ, ОСНОВАННЫХНА ПЛИС, ПОСРЕДСТВОМ ПРИМЕНЕНИЯ КОНВЕЙЕРИЗИРОВАННЫХ ФУНКЦИЙ

Брехов Олег Михайлович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой вычислительных машин, систем и сетей, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)(Россия, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4) , obrekhov@mail.ru
Ратников Максим Олегович, аспирант, Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (Россия, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4), m.o.ratnikov@mail.ru

004.054

Актуальность и цели. При проектировании сбоеустойчивых систем, осно-ванных на программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС), боль-шую роль играет корректный выбор аппаратной платформы и методов обеспе-чения сбоеустойчивости. Провести подобный анализ для реальной системы сложно и не всегда возможно на ранних этапах разработки. Целью данной ра-боты является проведение анализа различных архитектурных методов обеспе-чения надежности при реализации их в базисе различных ПЛИС.
Материалы и методы. Предлагается новая методика к проведению анализа архитектурных способов обеспечения сбоеустойчивости, которая является раз-витием идеи использования сдвиговых регистров в качестве тестовой системы и позволяет проводить анализ на ранних этапах разработки. В рамках этой ме-тодики предлагается провести сравнение характеристик исходной тестовой системы и аналогичных тестовых систем, защищенных от сбоев анализируе-мыми архитектурными методами обеспечения надежности. Для этого исходная и защищенные системы реализуются в базисе ПЛИС, после чего проводится оценка появления неисправимого сбоя в каждой из анализируемых систем. На основании этих данных и характеристик полученных систем делается вывод об эффективности применения данных методов обеспечения надежности.
Результаты. Разработана новая методика анализа архитектурных методов обеспечения надежности. Применение методики показано при анализе сле-дующих методов обеспечения надежности: поблочное мажорирование, мажо-рирование на уровне системы и защита на основе кода Хэмминга, – реализо-ванных на ПЛИС двух разных производителей.
Выводы. Проведенный анализ показал, что из рассмотренных методов оптимальным по критерию сбоеустойчивости является метод, использующий по-блочное мажорирование.

Ключевые слова

ПЛИС, тестирование, отбраковка, окружение ПЛИС, конвейеризированные функции, самокорректирующиеся коды, CRC, код Хэмминга.

 Скачать статью в формате PDF

1. Брехов, О. М. «Тестирование ПЛИС с помощью конвейеризированных генера-торов контрольных кодов» / О. М. Брехов, М. О. Ратников // Наука и инновации. – 2013. – Вып. 11. – URL: http://engjournal.ru/catalog/it/hidden/1005.html
2. Brekhov, O. Pipelined Error-detecting Codes in FPGA Testing / O. Brekhov,
M. Ratnikov // Advances in Electrical and Computer Engineering. – 2014. – Vol. 14, Is-sue 2. – Р. 57–62.
3. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей : учеб. для вузов / Е. С. Вентцель. –
6-е изд. стер. – М. : Высш. шк., 1999. – 576 c.
4. Csaba Soos PH-ESE-BE “SEU effects in FPGA How to deal with them?” // R2E Radia-tion School: SEU effects in FPGA. – 2009. – 2 June.
5. Barak, J. Simple Calculations of Proton SEU Cross Sections from Heavy Ion Cross Sections / J. Barak // Nuclear Science, IEEE Transactions. – 2006. – Vol. 53, Issue 6.
6. Clark, S. L. TID and SEE Testing Results of Altera Cyclone Field Programmable Gate Array / Steven L. Clark, Keith Avery, Robert Parker. URL. – Ieeex-plore.ieee.org/iel5/9357/.../01352911.pdf
7. Wang, J. J. Radiation Effects in FPGAs, Actel Corporation / J. J. Wang. – Mountain View, CA 94043, USA.