Моделирование отказоустойчивого элемента для аэрокосмических вычислительных комплексов
Автор: Тюрин С.Ф.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 4 т.17, 2016 года.
Бесплатный доступ
Моделируется отказоустойчивый КМОП-логический элемент - отказоустойчивый инвертор ОИ с резервированием на транзисторном уровне для высоконадёжных аэрокосмических применений. Такой элемент ранее использовался как функционально полный толерантный (ФПТЭ), однако при объединении четырёх входов возникает возможность парирования отказа одного любого транзистора в верхней (подключение шины «+» питания) или нижней частях схемы (подключение шины «ноль вольт»). Повышение вероятности безотказной работы становится возможным вследствие логического закона повторения. Для реализации элемента 2И-НЕ необходимо увеличение числа входов до восьми. Предлагаемое резервирование может быть использовано в радиационно стойкой аппаратуре аэрокосмических вычислительных комплексов. Выигрыш по сравнению с троированием (мажоритированием) на уровне элемента может в ряде случаев обеспечиваться за счёт исключения мажоритарного органа. С целью тестирования отказоустойчивых элементов на этапе производства и/или эксплуатации предлагается использовать раздельное управление питанием подложек транзисторов, причём после такого тестирования питание осуществляется от одного источника. Моделирование отказоустойчивого КМОП-логического элемента выполняется в системе схемотехнического моделирования NI Multisim 10 фирмы National Instruments Electronics Workbench Group и подтверждает работоспособность предложенных технических решений. Рассматривается статическое и динамическое моделирование, делается вывод о возможности тестирования таких элементов путём использования раздельного питания по подложкам резервированных транзисторов.
Логический элемент, кмоп-транзистор, избыточность, транзисторное резервирование, временная диаграмма
Короткий адрес: https://sciup.org/148177632
IDR: 148177632
Список литературы Моделирование отказоустойчивого элемента для аэрокосмических вычислительных комплексов
- Чекмарёв С. А. Способ и система инъекции ошибок для тестирования сбоеустойчивых процессоров бортовых систем космических аппаратов//Вестник СибГАУ. 2014. № 4 (56). С. 132-138.
- Tyurin S. F. Retention of functional completeness of Boolean functions under "failures" of the arguments//Automation and Remote Control. 1999. Vol. 60, No 9, part 2. Рp. 1360-1366.
- Tyurin S. F., Grekov A. V. Functionally Complete Tolerant Elements//International Journal of Applied Engineering Research. 2015. Vol. 10, № 14. Рp. 34433-34442.
- Kamenskih A. N., Tyurin, S. F. Application of redundant basis elements to increase self-timedcircuits reliability//Proceedings of the 2014 IEEE North West Russia Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering Conference. ElConRusNW, 2014. P. 47-50.
- Тюрин С. Ф. Функционально полные толерантные элементы ПЛИС FPGA для аэрокосмических вычислительных комплексов//Вестник СибГАУ. 2016. Т. 17, № 2. С. 484-489.
- Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника: учеб. пособие. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 518 с.
- Пат. 2438234 Российская Федерация. Функционально полный толерантный элемент/Тюрин С. Ф., Громов О. А. Опубл. 27.12.2011, Бюл. № 36.
- Пат. 2449469 Российская Федерация. Функционально полный толерантный элемент/Тюрин С. Ф., Громов О. А., Греков А. В. Опубл. 27.04.2012, Бюл. № 12.
- Пат. 2449469 Российская Федерация. Функционально полный толерантный элемент/Тюрин С. Ф., Громов О. А., Греков А. В. Опубл. 27.04.2012, Бюл. № 12.
- Пат. 2541854 Российская Федерация. Функционально полный толерантный элемент/Дудкин Ю. П., Тюрин С. Ф., Южаков А. А., Громов О. А. Опубл. 20.02.2015, Бюл. № 5.
- Цыбин С. Программируемая коммутация ПЛИС: взгляд изнутри . URL: http://www.kit-e.ru/articles/plis/2010_11_56.php (дата обращения: 16.12.2014).
- Пат. 2503993 Российская Федерация. Программируемое логическое устройство/Тюрин С. Ф., Набатов А. В., Громов О. А., Греков А. В., Карлов Д. А. Опубл. 10.01.2014, Бюл. № 1.
- Пат. 25447502544750 Российская Федерация. Программируемое логическое устройство/Тюрин С. Ф. Опубл. 20.03.2015, Бюл. № 8.
- Пат. 2547229 Российская Федерация. Программируемое логическое устройство/Тюрин С. Ф., Городилов А. Ю., Вихорев Р. В. Опубл. 10.04.2015, Бюл. № 10.
- Золотуха Р., Комолов Д. Stratix III -новое семейство FPGA фирмы Altera . URL: http://kit-e.ru/assets/files/pdf/2006_12_30.pdf (дата обращения: 28.11.2015).
- Использование ресурсов ПЛИС Stratix III фирмы Altera при проектировании микропроцессорных ядер . URL: file:///C:/Users/% D0%A2%D1%8E%D1%80%D0%B8%D0%BD/Desktop/%D0%A6%D1%8B%D0%B1%D0%B8%D0%BD%2010%20%D0%B3%D0%BE%D0%B4.pdf (дата обращения: 27.11.2015).
- Дж. Д. Ульман. Вычислительные аспекты СБИС/пер. с англ. А. В. Неймана; под ред. П. П. Пархоменко. М.: Радио и связь, 1990. 480 с.
