Российский университет транспорта (МИИТ) (Кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте», Профессор)
ООО «НИПИ «ТрансСтройбезопасность» (Заместитель генерального директора по научно-исследовательской работе)
Ташкентский государственный транспортный университет (Кафедра «Автоматика и телемеханика», Профессор)
Россия
УДК 681.518.5 Системы автоматического контроля и технической диагностики
В статье показано, что известная структура организации схем встроенного контроля по признаку самодвойственности с предварительным сжатием сигналов от объекта диагностирования с использованием функции паритета (модифицированная структура контроля по паритету) позволяет строить полностью самопроверяемые дискретные устройства не для любых исходных объектов. Доказано, что при контроле вычислений по признаку самодвойственности с предварительным сжатием сигналов от объекта диагностирования по паритету неисправности элементов сложения по модулю 2 в кодере кода паритета не обнаруживаются в том случае, если не меняется четность подвектора информационного вектора, генерируемого на выходах, связанных путями с отказавшим элементом. Это обстоятельство накладывает ограничения на использование известной модифицированной структуры контроля по паритету при синтезе самопроверяемых дискретных устройств. В статье предложена еще одна модификация структуры контроля по паритету, позволяющая нивелировать отмеченный недостаток известной структуры за счет контроля вычислений и по паритету, и по принадлежности функции, описывающей контрольный выход, классу самодвойственных булевых функций. При незначительном усложнении схемы встроенного контроля по сравнению со схемой контроля по паритету удается существенно повысить характеристики контролепригодности. Дальнейшие исследования новой модифицированной структуры организации схем встроенного контроля по паритету позволят определить критерии ее применимости при синтезе самопроверяемых дискретных устройств
обнаружение неисправностей в дискретных устройствах; самопроверяемое дискретное устройство; контроль самодвойственности булевых функций; контроль вычислений по паритету; самопроверяемая схема встроенного контроля; тестируемость компонентов схем контроля
1. Глушков В. М. Синтез цифровых автоматов / В. М. Глуш- ков. — М.: ЛЕНАНД, 2022. — 480 с.
2. Мосин С. Г. Подход к выбору метода тестирования сме- шанных интегральных схем на основе стоимостной модели / С. Г. Мосин // Управление большими система- ми. — 2013. — № 41. — С. 344–356.
3. Сперанский Д. В. Генетический алгоритм размещения контрольных точек в цифровом устройстве / Д. В. Спе- ранский // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. — 2017. — Т. 17. — № 3. — С. 353–362.
4. Hahanov V. Vector Synthesis of Fault Testing Map for Logic / V. Hahanov, W. Gharibi, S. Chumachenko, E. Litvinova // IAES International Journal of Robotics and Automation (IJRA). — 2024. — Vol. 13. — Iss. 3. — Pp. 293–306.
5. Ubar R. Structural Decision Diagrams in Digital Test: Theory and Applications / R. Ubar, J. Raik, M. Jenihhin, A. Jutman. — Switzerland: Springer Nature, 2024. — 595 p.
6. Пархоменко П. П. Основы технической диагностики (оптимизация алгоритмов диагностирования, аппара- турные средства) / П. П. Пархоменко, Е. С. Согомонян. — М.: Энергоатомиздат, 1981. — 320 с.
7. Drozd A. Checkability of the Digital Components in Safety- Critical Systems: Problems and Solutions / A. Drozd, V. Kharchenko, S. Antoshchuk, J. Sulima et al. // Proceedings of 9th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2011). — Sevastopol, Ukraine, 2011. — Pp. 411– 416.
8. Сапожников В. В. Дискретные автоматы с обнаружением отказов / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников. — Л.: Энергоатомиздат, 1984. — 112 с.
9. Согомонян Е. С. Самопроверяемые устройства и отка- зоустойчивые системы / Е. С. Согомонян, Е. В. Сла- баков. — М.: Радио и связь, 1989. — 208 с.
10. Juracy L. R. Optimized Design of an LSSD Scan Cell / L. R. Juracy, M. T. Moreira, F. A. Kuentzer, A. M. Amory // IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. — 2017. — Vol. 25. — Iss. 2. — Pp. 765–768.
11. Mitra S. Which Concurrent Error Detection Scheme to Choose? / S. Mitra, E. J. McCluskey // Proceedings of International Test Conference. — USA, Atlantic City, NJ, 2000. — Pp. 985–994.
12. Chioktour V. Adaptive BIST for Concurrent On-Line Testing on Combinational Circuits / V. Chioktour, A. Kakarountas // Electronics. — 2022. — Vol. 19. — Iss. 11. — Pp. 1–20.
13. Sahana A. R. Application of Error Detection and Correction Techniques to Self-Checking VLSI Systems: An Overview / A. R. Sahana, V. Chiraag, G. Suresh, P. Thejaswini et al. // Proceedings of 2023 IEEE Guwahati Subsection Conference (GCON). — Guwahati, 2023.
14. Сапожников В. В. Коды с суммированием для систем технического диагностирования. Том 1: Классические коды Бергера и их модификации / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, Д. В. Ефанов. — М.: Наука, 2020. — 383 с.
15. Сапожников В. В. Коды с суммированием для систем технического диагностирования. Том 2: Взвешенные коды с суммированием / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапож- ников, Д. В. Ефанов. — М.: Наука, 2021. — 455 с.
16. Сагалович Ю. Л. Обнаружение неисправностей в схем- ной реализации системы монотонных булевых функ- ций / Ю. Л. Сагалович, В. Ю. Соломенников // Проблемы передачи информации. — 1997. — Т. 33. — № 2. — С. 81–93.
17. Dmitriev A. New Self-Dual Circuits for Error Detection and Testing / A. Dmitriev, V. Saposhnikov, V. Saposhnikov, M. Goessel // VLSI Design. — 2000. — Vol. 11. — Iss. 1. — Pp. 1–21.
18. Matrosova A. Yu. Self-Checking Synchronous FSM Network Design with Low Overhead / A. Yu. Matrosova, I. Levin, S. A. Ostanin // VLSI Design. — 2000. — Vol. 11. — Iss. 1. — Pp. 47–58.
19. Göessel M. New Methods of Concurrent Checking / M. Göessel, V. Ocheretny, E. Sogomonyan, D. Marienfeld. — Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008. — 184 p.
20. Яблонский С. В. Введение в дискретную математику / С. В. Яблонский; под ред. В. А. Садовничева. — М.: Высшая школа, 2003. — 384 с.
21. Saposhnikov Vl. V. Self-Dual Parity Checking — a New Method for on Line Testing / Vl. V. Saposhnikov, A. Dmitriev, M. Goessel, V. V. Saposhnikov // Proceedings of 14th IEEE VLSI Test Symposium. — USA, Princeton, 1996. — Pp. 162– 168.
22. Гессель М. Самотестируемая структура для функцио- нального обнаружения отказов в комбинационных схе- мах / М. Гессель, А. В. Дмитриев, В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. — 1999. — № 11. — С. 162–174.
23. Согомонян Е. С. Построение самопроверяемых схем встроенного контроля для комбинационных устройств / Е. С. Согомонян // Автоматика и телемеханика. — 1974. — № 2. — С. 121–133.
24. Аксенова Г. П. Построение самопроверяемых схем встроенного контроля для автоматов с памятью / Г. П. Аксенова, Е. С. Согомонян // Автоматика и телеме- ханика. — 1975. — № 7. — С. 132–142.
25. Ефанов Д. В. Тестеры самодвойственных и «близких» к ним сигналов / Д. В. Ефанов, Д. В. Пивоваров // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. — 2024. — Т. 67. — № 1. — С. 5–19.
26. Аксенова Г. П. Восстановление в дублированных устрой- ствах методом инвертирования данных / Г. П. Аксенова // Автоматика и телемеханика. — 1987. — № 10. — С. 144–153.
27. Гессель М. Обнаружение неисправностей всамопроверя- емых комбинационных схемах с использованием свойств самодвойственных функций / М. Гессель, В. И. Мошанин, В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. — 1997. — № 12. — С. 193–200.
28. Сапожников В. В. Самодвойственные дискретные устройства / В. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, М. Гессель. — СПб.: Энергоатомиздат, 2001. — 331 с.
29. Ефанов Д. В. Особенности реализации самопроверяе- мых структур на основе метода инвертирования данных и линейных кодов / Д. В. Ефанов // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычисли- тельная техника и информатика. — 2023. — № 65. — С. 126–138.
30. Ефанов Д. В. Исследование свойств самодвойственных комбинационных устройств с контролем вычислений на основе кодов Хэмминга / Д. В. Ефанов, Т. С. Погодина // Информатика и автоматизация. — 2023. — Т. 22. —№ 2. — С. 349–392.
31. Lala P. K. Self-Checking and Fault-Tolerant Digital Design / P. K. Lala. — San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 2001. — 216 p.
32. Аксенова Г. П. Необходимые и достаточные условия построения полностью проверяемых схем свертки по модулю 2 / Г. П. Аксенова // Автоматика и телемехани- ка. — 1979. — № 9. — С. 126–135.
33. Поспелов Д. А. Логические методы анализа и синтеза схем / Д. А. Поспелов. — М.: Энергия, 1968. — 328 с.
34. Закревский А. Д. Логические основы проектирования дискретных устройств / А. Д. Закревский, Ю. В. Поттосин, Л. Д. черемисинова. — М.: Физматлит, 2007. — 592 с.
35. Ефанов Д. В. Особенности использования кодов Хэмминга при синтезе самопроверяемых цифровых устройств на основе метода инвертирования данных / Д. В. Ефанов // Известия высших учебных заведений. Электроника. — 2024. — Т. 29. — № 3. — С. 379–392.
36. Ефанов Д. В. Самодвойственные цифровые устройства с контролем вычислений по кодам Сяо / Д. В. Ефанов, Т. С. Погодина // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. — 2023. — № 63. — С. 118–136.
37. Ефанов Д. В. Синтез самопроверяемых дискретных устройств на основе полиномиальных кодов с контро- лем вычислений по нескольким диагностическим при- знакам / Д. В. Ефанов, Д. В. Пивоваров // Автоматика и телемеханика. — 2025. — № 5. — С. 39–60.
38. Шалыто А. А. Логическое управление. Методы аппарат- ной и программной реализации / А. А. Шалыто. — СПб.: Наука, 2000. — 780 с.
39. Шалыто А. А. Модули, универсальные в классе само- двойственных функций и в «близких» к ним классах / А. А. Шалыто // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. — 2001. — № 5. — С. 110–120.
