CC BY
133
84
УДК [681.518.5+656.25]:004.052.32
Вал. В. Сапожников, д-р техн. наук,
Вл. В. Сапожников, д-р техн. наук,
Д. В. Ефанов, канд. техн. наук
Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах»,
Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I
ПРИМЕНЕНИЕ КОДОВ С СУММИРОВАНИЕМ ПРИ СИНТЕЗЕ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ НА ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ
Для построения современных систем железнодорожной автоматики и телемеханики все чаще используется микроэлектронная и микропроцессорная техника, в том числе программируемые логические интегральные схемы (FPGA). В данной работе описывается подход к построению отказоустойчивых систем автоматики со встроенными средствами функционального контроля. Систему функционального контроля предлагается организовывать на базе кодов с суммированием единичных информационных разрядов. В статье приводятся свойства кодов с суммированием единичных информационных разрядов по обнаружению различных видов ошибок на выходах арифметико-логических устройств FPGA.
железнодорожная автоматика и телемеханика; надежность; безопасность; система функционального контроля; коды с суммированием; код Бергера; модифицированный код Бергера; информационные разряды; необнаруживаемая ошибка
Введение
С развитием микроэлектронной и микропроцессорной техники совершенствуются и системы железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ). Происходит постепенный переход к использованию компьютерных технологий и повышение уровня автоматизации процесса управления движением поездов, взамен традиционных релейных систем автоматики внедряются более современные микропроцессорные СЖАТ, обладающие расширенным функционалом и высоким уровнем надежности и безопасности [1-6].
По данным [7], на железных дорогах России эксплуатируется 5033 станций, среди которых 4216 станций (118 128 стрелок) оборудованы релейной электрической централизацией (ЭЦ) разных видов, 304 станции (8438 стрелки) оборудованы микропроцессорной и 105 станций (2898 стрелок) - релейно-процессорной централизацией также разных видов. Доля микропроцессорной централизации от общего числа ЭЦ составляет немногим более 6 %. Однако внедрение ком-
No 1, Vol. 1, March 2015
Automation on Transport
Проектирование и тестирование логических устройств
85
пьютерных технологий в процесс управления на железнодорожном транспорте идет стремительными темпами (рис. 1). В 2013 г. микропроцессорной централизацией было оборудовано 37 станций (1226 стрелок), что составляет 12,17 % от общего числа установок микропроцессорных централизаций. В среднем в год на железных дорогах России современными системами оборудуется около 22 станций (более 600 стрелок). По схожей тенденции идет и развитие микропроцессорных систем автоблокировки (рис. 2).
Число
Рис. 1. Динамика внедрения микропроцессорной централизации на железных дорогах России
Рис. 2. Динамика внедрения микропроцессорной автоблокировки на железных дорогах России
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
86
Design and testing of logic devices
По графикам на рис. 1 и рис. 2 можно определить тенденции развития микропроцессорных систем автоблокировки и электрической централизации. На каждом графике указаны аппроксимированные полиномами второго порядка кривые. По ним можно прогнозировать развитие компьютеризации в области железнодорожной автоматики и телемеханики в ближайшие годы.
Отметим, что модернизация элементной базы СЖАТ, преимущественно касающаяся микроэлектронной и микропроцессорной техники, помимо достоинств имеет и некоторые недостатки. Основной из них - необходимость обеспечения надежности и безопасности функционирования. При построении релейных СЖАТ эти задачи решаются за счет использования реле I класса надежности в ответственных цепях управления [8]. Для микроэлектронных и микропроцессорных СЖАТ необходимо применять методы резервирования и технического диагностирования как на аппаратном, так и на программном уровнях [9-11]. В различных СЖАТ эти способы используются в разных сочетаниях [3, 4].
Одним из перспективных направлений в выборе элементной базы является использование программируемых логических интегральных схем, или FPGA (Field-Programmable Gate Array) [12-15]. FPGA решают самые разнообразные задачи автоматики во многих областях науки и техники - как в авиаприборостроении, в промышленности, так и на транспорте. Большое количество работ посвящено вопросам построения систем управления движением поездов на базе технологии FPGA [16-25]. Целью данной работы является освещение вопросов построения безопасных СЖАТ на базе FPGA с применением встроенных средств функционального контроля. Системы функционального контроля логических устройств предлагается строить с использованием свойств кодов с суммированием единичных информационных разрядов. Описываются особенности кодов с суммированием, а также их возможности в задачах построения логических устройств автоматики и вычислительной техники со 100 %-м обнаружением одиночных неисправностей.
1 Блок управления и контроля с системой встроенного диагностирования
В [15] описана технология построения надежных устройств автоматики на базе FPGA, указывается место функционального контроля в подобных задачах, а также приводится практический пример приложения исследований в СЖАТ. Остановимся на рассмотрении технологии построения систем ЭЦ на базе FPGA.
Одной из распространенных систем ЭЦ на железных дорогах России является блочная маршрутно-релейная централизация (БМРЦ), в которой подавляющее большинство оборудования включено в типовые функциональные блоки
No 1, Vol. 1, March 2015
Automation on Transport
Проектирование и тестирование логических устройств
87
[1, 4]. На рис. 3 для примера приводится фрагмент путевого развития некоторой станции, а также расстановка блоков БМРЦ по соответствующему фрагменту путевого развития [3].
Как следует из рисунка, система ЭЦ строится по географическому принципу путем соединения между собой типовых функциональных блоков. Каждый блок выполняет определенную функцию, связанную с работой того или иного элемента СЖАТ.
Принцип построения БМРЦ может быть применен к технологии FPGA, когда функции каждого блока будет выполнять аналогичный модуль на программируемой логике. При этом возникает центральная задача в построении модулей -обеспечение их надежной и безопасной работы.
При построении каждого блока целесообразно применять метод дублирования аппаратных средств в соответствии со структурой, изображенной на рис. 4. Здесь для построения использованы два модуля FPGA, реализующие одинаковые функции и осуществляющие сравнение вычисляемых результатов в процессе работы. Фактически реализован принцип контроля с сильными связями [3].
Для исключения влияния одиночных неисправностей на оба комплекта в составе резервированной системы применяются два различных физических модуля FPGA. Это позволяет значительно увеличить показатели надежности функционирования реализуемого блока [15].
Далее рассмотрим вопрос организации встроенного контроля логических устройств в модулях FPGA с использованием новых кодов с суммированием. Определим, за счет чего можно уменьшить избыточность логических схем, и соответственно ряд показателей, таких, например, как тестопригодность и энергопотребление.
2 Применение кодов с суммированием единичных разрядов для организации контроля логических устройств
Одним из эффективных подходов к построению надежных систем управления является организация функционального контроля логических устройств автоматики и вычислительной техники (рис. 5) [26-31]. Часто для этих целей используются коды с суммированием единичных информационных разрядов [32], или (m, к)-коды, где m - длина информационного вектора, а к - длина контрольного вектора.
В системе функционального контроля блок основной логики, имеющий m выходов, с целью проверки правильности вычислений в процессе работы снабжается блоком контрольной логики, имеющим k выходов. Между значениями выходов обоих блоков на этапе проектирования устанавливается однозначное соответствие по правилам (m, к)-кода, контролируемое самопроверяемым тестером (СПТ) [33, 34].
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
No 1, Vol. 1, March 2015 Automation on Transport
oo
oo
Н1П
1АП
M5
3/7 П
H И§)-0ФО® M1
®ОФ®-н 42
—i----► 2П
М3
M9
H2 M§)#O0
M7
H 1АП Ml К 1-ЗСП 1
0^-00 HHK Ml D
ВД-62 УП-65 Mill СП-69 c
НПМ-69 HC0x2
3 a ms 3/7 П M9K 7СП Ч2НК 0CHO 42 2П
M5K M9 D Ч2К
c Mill УП-65 Mill c СП-69 ВД-62 BI П-62
HCC НМПП НМПАП HCOx2 НПМ-69
О М3 V 5СП M7K
M3K 5 M7 D
MI c СП-69 MI
HMI HCC HMI
Рис. 3. Расстановка блоков БМРЦ на фрагменте станции
Design and testing of logic devices
Проектирование и тестирование логических устройств
89
Рис. 4. Архитектура блока управления и контроля на базе FPGA
<X>
Рис. 5. Структура логического устройства со встроенной схемой контроля
Важной задачей при построении надежной системы автоматики является обеспечение 100 %-го обнаружения одиночных неисправностей в контролируемых устройствах. Ее можно решить несколькими способами.
Первый способ заключается в реализации системы дублирования, в которой в качестве блока контрольной логики g (%) устанавливается второй экземпляр блока f (%).
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
90
Design and testing of logic devices
Второй способ предусматривает выделение на множестве выходов контролируемого устройства f (х) групп независимых и монотонно-независимых групп (Н- и МН-групп). В Н-группу объединяют те выходы, для которых возникновение любой одиночной неисправности в структуре логического устройства вызывает ошибку * только на одном из них. В МН-группу объединяют те выходы логического устройства, для которых любая одиночная неисправность вызывает монотонную ошибку [33]. Для организации контроля работы логического устройства с Н- и МН-группами осуществляют построение систем функционального контроля каждой выделенной группы. При этом контроль Н-групп выходов организуется с использованием кода паритета, а МН-групп - с использованием кода Бергера. Тестеры, входящие в отдельные системы функционального контроля, объединяются с целью получения одного контрольного парафазного выхода. Такой подход к построению логических устройств со 100 %-м обнаружением одиночных неисправностей дает выигрыш в аппаратурной избыточности в сравнении с методом дублирования.
Усовершенствованным вариантом второго способа является способ преобразования структуры блока f (х) в некоторую контролепригодную структуру, что достигается путем резервирования некоторого количества внутренних логических элементов. Возможно преобразование структуры блока f (х), при котором все выходы образуют Н-группу. В этом случае требуется многократное резервирование тех элементов, выходы которых связаны с несколькими выходами блока f (х). По этой причине в схему вносится большое число избыточных элементов. Существенно меньшая избыточность получается при преобразовании исходной структуры блока f (х) в структуру, в которой все выходы образуют одну МН-группу. Задача решается с использованием кода Бергера [35-39].
Контрольные векторы кода Бергера, или S (m, £)-кода, содержат двоичное число, отражающее сумму единичных разрядов в информационных векторах (двоичное число, равное весу r информационного вектора). Длина контрольного вектора у S (m, £)-кода определяется выражением k = |~log2(m +1)] (запись [b] обозначает целое сверху от b). S (m, к)-коды обнаруживают любые монотонные ошибки разрядов информационных векторов (искажения только нулевых или только единичных разрядов), так как при этом нарушается значение веса информационного вектора [40]. К необнаруживаемым ошибкам в информационных векторах S (m, к)-кода относятся так называемые симметричные ошибки - разнонаправленные ошибки четной кратности, содержащие равное количество искажений нулевых и единичных разрядов. S (m, ^-кодом не обнаруживаются все 100 % симметричных ошибок, число которых определяется по формуле [41]:
* Под ошибкой на выходах логического устройства (или в информационном векторе) понимается несоответствие между значениями, сформированными на выходах логического устройства (или в информационном векторе), и эталонными значениями, вычисляемыми при штатной работе логического устройства.
No 1, Vol. 1, March 2015
Automation on Transport
Проектирование и тестирование логических устройств
91
N =Е 2Cp = £ p( p -1),
(1)
peQ peQ
где Q = (Cl, Cl..., cm-1}.
Существует еще один вид ошибок в информационных векторах, который обнаруживается S (m, £)-кодом, - асимметричные ошибки, возникающие при неодинаковом количестве искажаемых нулевых и единичных разрядов.
Свойство S (m, £)-кодов обнаруживать любые монотонные ошибки используется при построении логических устройств со 100 %-м обнаружением одиночных неисправностей, что на практике оказывается эффективнее дублирования.
Известные алгоритмы построения контролепригодных систем автоматики и вычислительной техники не учитывают особенности кодов Бергера по обнаружению асимметричных ошибок. Учет возможности 100 %-го обнаружения асимметричных ошибок S (m, £)-кодами позволит снизить аппаратурную избыточность, вносимую в схему при преобразовании. Другим подходом к снижению данного показателя является разработка модифицированных кодов с суммированием с уменьшенным количеством симметричных необнаруживаемых ошибок.
Для кодов Бергера доля необнаруживаемых симметричных ошибок кратности d в информационных векторах от общего числа ошибок в информационных векторах той же кратности является постоянной величиной при любом значении m [42-45]:
Из выражения (2), например, следует, что S (m, £)-коды при любом значении m не обнаруживают 50 % двукратных и 37,5 % четырехкратных искажений в информационных векторах.
Уменьшить число симметричных ошибок можно за счет следующего способа модификации [41, 46].
Алгоритм 1. Правила построения модифицированных кодов Бергера.
1. Выбирается и фиксируется модуль M = 2^log2 (m+1)l 1.
2. Подсчитывается вес информационного вектора r.
3. Число r представляется по модулю M (другими словами, определяется вычет числа r по заданному модулю): V = (r)modM.
4. Определяется поправочный коэффициент а, равный сумме по модулю два t установленных информационных разрядов.
5. Формируется число W = V + aM.
6. Полученное число W представляется в двоичном виде и записывается в контрольный вектор.
d
(2)
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
92
Design and testing of logic devices
Обозначим коды с суммированием, полученные по алгоритму 1, как RS(m, к)-коды.
Применение алгоритма 1 иллюстрируется в табл. 1 на примере получения некоторых векторов RS (6, 3)-кода с формулой вычисления поправочного коэффициента а = * ® х2.
Таблица 1. Некоторые векторы рассматриваемого RS(6, 3)-кода
Информационные разряды ; ¥ а W Контрольные разряды
*1 *2 *3 *4 *5 *6 У1 У 2 У3
0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1
0 1 1 1 1 1 5 1 1 5 0 1 1
0 1 0 0 0 0 1 1 1 5 1 0 1
0 1 0 1 0 1 3 3 1 7 1 1 1
1 0 1 1 1 1 5 1 1 5 1 0 1
1 1 0 1 1 1 5 1 0 1 0 0 1
Из табл. 1 следует, что информационные векторы <101111> и <110111>, переход между которыми возможен только при возникновении симметричной ошибки кратности d = 2, имеют разные контрольные векторы и соответственно такая ошибка в RS (6,3)-коде будет обнаруживаться. Однако переходы между векторами <011111> и <010000>, возникающие при монотонных искажениях кратности d = 4, и переходы между векторами <010000> и <101111>, возникающие при асимметричных искажениях кратности d = 6, обнаруживаться не будут. Всем этим векторам соответствуют одинаковые контрольные векторы. Таким образом, уменьшение числа симметричных ошибок в модифицированных кодах Бергера достигается за счет появления монотонных и асимметричных ошибок. Из анализа свойств RS (m, к)-кодов по обнаружению различных видов ошибок следует, что данный класс кодов применим для построения систем со 100 %-м обнаружением одиночных ошибок с некоторыми ограничениями. Один из примеров приложения RS (m, к)-кодов для синтеза контролепригодных систем рассмотрен в [47].
Число необнаруживаемых ошибок в RS (m, к)-кодах может быть определено по формуле:
2к -1
2к -1^
N = I N¥ = Х
¥=0 ¥=0
f \\
I c?cm-, I c;>cm2-, -1
V ;1,;2е¥ V ;1’;2eV ))
(3)
где m - общая длина информационного вектора; t - длина вектора, по которому определяется поправочный коэффициент а; ; и ;2- коэффициенты: ; е [0,1,..., t],
No 1, Vol. 1, March 2015
Automation on Transport
Проектирование и тестирование логических устройств
93
а r2 е [0,1,m -1]; V- номер контрольной группы информационных векторов; NV - номер контрольной группы информационных векторов.
Формула (3) получена на основе анализа контрольных групп (групп контрольных векторов), на которые распределяются все информационные векторы. Вывод формулы, ввиду его громоздкости, здесь не приводится. Можно показать, что формула (1) является частным случаем формулы (3), а число необнаруживаемых ошибок в RS (m, £)-кодах меньше числа необнаруживаемых ошибок в S (m, £)-кодах при одинаковых значениях m.
В некоторых частных случаях для контроля логических устройств удобно использовать коды с постоянным числом разрядов в контрольных векторах, что
достигается за счет фиксации модуля M = 2^log2(m+1)] 1, i е {1,2,...,[log2(m +1)] -- 1}. Назовем такие коды модульными и обозначим как SM (m, £)-коды. В них при образовании контрольных векторов определяется вычет числа r по модулю M и значение остатка представляется в двоичном виде в разрядах контрольного вектора [48-54].
SM (m, £)-коды обнаруживают меньшее количество ошибок в информационных векторах, чем S (m, £)-коды. Множество необнаруживаемых ошибок в них содержит все симметричные ошибки, все монотонные ошибки кратности d = M, 2M, ..., jM(jM< m) и некоторое количество асимметричных ошибок кратностей d > M. Пользуясь алгоритмом 1, можно построить несколько классов модульно модифицированных кодов с суммированием [55-58]. Для этого в п. 1 алгоритма 1 необходимо расширить множество значений модулей до M = 2j, j е {1,2,...,[log2(m +1) ] - 2}. Данные коды обозначим как RSM (m, k)-коды.
3 Свойства кодов с суммированием по обнаружению различных видов ошибок в информационных векторах кодовых слов
В [41, 55-58] рассмотрены свойства RSM (m, ^-кодов по обнаружению ошибок в информационных векторах без разделения их на различные виды. Для модифицированных и модульно модифицированных кодов установлено, что в общем случае, когда формируются все 2m возможных информационных вектора, свойства кодов по обнаружению ошибок в информационных векторах зависят только от количества информационных разрядов, суммируемых в поправочном коэффициенте а по модулю два, а не от того, какие именно это разряды. Число информационных разрядов в коэффициенте а обозначим как t и внесем этот параметр в обозначение кода - обозначим модифицированные и модульно модифицированные как RS (m, k, t) и RSM(m, k, t) коды соответственно.
В табл. 2 для примера показано распределение необнаруживаемых ошибок в классических, модульных, модифицированных и модульно модифицирован-
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
94
Design and testing of logic devices
ных кодах с суммированием без разделения их на различные виды, а в табл. 3 -с разделением по виду необнаруживаемых ошибок. Таблица 3 дополняется таблицей 4, где приведены процентные соотношения между количеством необнаруживаемых ошибок и их общим числом для каждого вида ошибок в информационных векторах.
Таблица 2. Распределение необнаруживаемых ошибок в кодах с суммированием
при m = 8
Код Необнаруживаемые ошибки кратности d
2 4 6 8 2-8
S (8,4) 3584 6720 2240 70 12 614
S8 (8,3) 3584 6720 2240 72 12 616
S4 (8,2) 3584 8960 3584 128 16 256
S2 (8,1) 7168 17 920 7168 256 32 512
RS (8,4,1) 2688 3360 560 0 6608
RS (8,4,2) 2048 2880 1280 72 6280
RS (8,4,3) 1664 3360 1200 0 6224
RS (8,4,4) 1536 3648 960 72 6216
RS4 (8,3,1) 2688 4480 896 0 8064
RS4 (8,3,2) 2048 3840 2048 128 8064
RS4 (8,3,3) 1664 4480 1920 0 8064
RS4 (8,3,4) 1536 4864 1536 128 8064
RS2 (8,2,1) 5376 8960 1792 0 16 128
RS2 (8,2,2) 4096 7680 4096 256 16 128
RS2 (8,2,3) 3328 8960 3840 0 16 128
RS2 (8,2,4) 3072 9728 3072 256 16 128
Анализ таблиц, аналогичных табл. 2-4, для кодов с суммированием с различной длиной информационных векторов позволил установить ряд особенностей рассматриваемых классов кодов по обнаружению ошибок в информационных векторах. Учет данных особенностей на практике позволяет обоснованно выбирать наилучший вариант кодирования при организации систем функционального контроля.
Свойства S (m, к)-кодов и SM (m, к)-кодов по обнаружению ошибок в информационных векторах:
1. Все классы кодов с суммированием обнаруживают любые ошибки нечетных кратностей в информационных векторах.
No 1, Vol. 1, March 2015
Automation on Transport
Проектирование и тестирование логических устройств
95
2. S (m, k)- и SM(m, £)-коды не обнаруживают одинаковое число симметричных ошибок одинаковых четных кратностей d.
3. В S (m, k)- и SM (m, ^-кодах доля необнаруживаемых ошибок в информационных векторах четной кратности d от общего числа ошибок в информационных векторах данной кратности не зависит от длины информационного вектора и является постоянной величиной.
4. SM (m, ^-коды не обнаруживают все 100 % монотонных искажений в информационных векторах кратности d = M, 2M, ..., jM (jM < m).
5. В SM (m, ^-кодах доля необнаруживаемых асимметричных ошибок четной кратности d > Mот общего числа ошибок данной кратности не зависит от длины информационного вектора и является постоянной величиной.
6. S2 (m, ^-коды не обнаруживают все 100 % асимметричных искажений четной кратности d > Mот общего числа ошибок данной кратности при любом значении m.
Таблица 3. Распределение необнаруживаемых ошибок различных видов в кодах с суммированием при m = 8
Код Симметричные необнаруживаемые ошибки кратности d Монотонные необнаруживаемые ошибки кратности d Асимметричные необнаруживаемые ошибки кратности d
2 4 6 8 2-8 2 4 6 8 2-8 2 4 6 8 2-8
S (8,4) 3584 6720 2240 70 12614 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
S8 (8,3) 3584 6720 2240 70 12614 0 0 0 2 2 0 0 0 0 0
S4 (8,2) 3584 6720 2240 70 12614 0 2240 0 2 2242 0 0 1344 56 1400
S2 (8,1) 3584 6720 2240 70 12614 3584 2240 224 2 6050 0 8960 4704 184 13848
RS (8,4,1) 2688 3360 560 0 6608 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
RS (8,4,2) 2048 2880 1280 70 6278 0 0 0 2 2 0 0 0 0 0
RS (8,4,3) 1664 3360 1200 0 6224 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
RS (8,4,4) 1536 3648 960 70 6214 0 0 0 2 2 0 0 0 0 0
RS4 (8,3,1) 2688 3360 560 0 6608 0 1120 0 0 1120 0 0 336 0 336
RS4 (8,3,2) 2048 2880 1280 70 6278 0 960 0 2 962 0 0 768 56 824
RS4 (8,3,3) 1664 3360 1200 0 6224 0 1120 0 0 1120 0 0 720 0 720
RS4 (8,3,4) 1536 3648 960 70 6214 0 1216 0 2 1218 0 0 576 56 632
RS2 (8,2,1) 2688 3360 560 0 6608 2688 1120 56 0 3864 0 4480 1176 0 5656
RS2 (8,2,2) 2048 2880 1280 70 6278 2048 960 128 2 3138 0 3840 2688 184 6712
RS2 (8,2,3) 1664 3360 1200 0 6224 1664 1120 120 0 2904 0 4480 2520 0 7000
RS2 (8,2,4) 1536 3648 960 70 6214 1536 1216 96 2 2850 0 4864 2016 184 7064
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
No 1, Vol. 1, March 2015 Automation on Transport
Таблица 4. Процентные соотношения числа необнаруживаемых ошибок от общего их количества по различным видам ошибок
в кодах с суммированием при т = 8
Код Симметричные необнаруживаемые ошибки кратности d, % Монотонные необнаруживаемые ошибки кратности d, % Асимметричные необнаруживаемые ошибки кратности d, %
2 4 6 8 2-8 2 4 6 8 2-8 2 4 6 8 2-8
S (8,4) 100 100 100 100 100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
S8 (8,3) 100 100 100 100 100 0 0 0 100 0,016 0 0 0 0 0
S4 (8,2) 100 100 100 100 100 0 100 0 100 17,78 0 0 28,571 30,435 3,495
52(8,1) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 47,978 0 100 100 100 34,572
RS (8,4,1) 75 50 25 0 52,386 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
RS (8,4,2) 57,143 42,857 57,143 100 49,77 0 0 0 100 0,016 0 0 0 0 0
RS (8,4,3) 46,429 50 53,571 0 49,342 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
RS (8,4,4) 42,857 54,286 42,857 100 49,263 0 0 0 100 0,016 0 0 0 0 0
RS4 (8,3,1) 75 50 25 0 52,386 0 50 0 0 8,882 0 0 7,143 0 0,839
RS4 (8,3,2) 57,143 42,857 57,143 100 49,77 0 42,857 0 100 7,629 0 0 16,327 30,435 2,057
RS4 (8,3,3) 46,429 50 53,571 0 49,342 0 50 0 0 8,882 0 0 15,306 0 1,797
RS4 (8,3,4) 42,857 54,286 42,857 100 49,263 0 54,286 0 100 9,659 0 0 12,245 30,435 1,578
RS2 (8,2,1) 75 50 25 0 52,386 75 50 25 0 30,642 0 50 25 0 14,12
RS2 (8,2,2) 57,143 42,857 57,143 100 49,77 57,143 42,857 57,143 100 24,885 0 42,857 57,143 100 16,757
RS2 (8,2,3) 46,429 50 53,571 0 49,342 46,429 50 53,571 0 23,029 0 50 53,571 0 17,476
RS2 (8,2,4) 42,857 54,286 42,857 100 49,263 42,857 54,286 42,857 100 22,601 0 54,286 42,857 100 17,635
Design and testing of logic devices
Проектирование и тестирование логических устройств
97
7. Доля необнаруживаемых ошибок в информационных векторах SM (m, k)-кодов четной кратности d от общего числа ошибок в информационных векторах данной кратности не зависит от длины информационного вектора и является постоянной величиной.
Свойства RS (m, к)-кодов и RSM (m, к)-кодов по обнаружению ошибок в информационных векторах:
1. При данной длине информационного вектора RS (m, k, t)- и RSM (m, k, t)-коды имеют одинаковое количество необнаруживаемых симметричных ошибок четной кратности d при одинаковых значениях t.
2. Минимум необнаруживаемых двукратных симметричных ошибок имеет
RSM (m, k, 0-код с t
m
2
3. RS (m, k, t)- и RSM (m, k, 0-коды с четными значениями m при четных значениях t имеют одинаковое число необнаруживаемых симметричных ошибок максимальной кратности d = m, причем оно равно числу необнаруживаемых ошибок той же кратности в коде Бергера.
4. При нечетных значениях t RS (m, k, t)- и RSM(m, k, 0-коды с четными значениями m обнаруживают любые симметричные ошибки максимальной кратности.
5. RS (m, k, t)- и RSM (m, k, 0-коды не обнаруживают только те монотонные ошибки в информационных векторах, которые имеют кратность d = M, 2M, ..., jM (jM < m).
6. При данной длине информационного вектора RS (m, k, t)- и RSM (m, k, t)-коды имеют одинаковое количество необнаруживаемых монотонных ошибок четной кратности d при одинаковых значениях t.
7. При заданной длине информационного вектора отношение числа необнаруживаемых ошибок в RSM (m, k, 0)-коде к аналогичному показателю в RSM (m, k, 0)-коде одинаково для любых классов ошибок (симметричных, монотонных и асимметричных).
8. RS (m, k, t)- и RSM (m, ^-коды с четными значениями m при четных значениях t имеют одинаковое число необнаруживаемых асимметричных ошибок максимальной кратности d = m, причем оно равно числу необнаруживаемых ошибок той же кратности в SM (m, ^-коде при данном значении M.
9. При нечетных значениях t RS (m, k, t)- и RSM (m, ^-коды с четными значениями m обнаруживают любые асимметричные ошибки максимальной кратности.
10. Значение доли монотонных необнаруживаемых ошибок кратности d от общего числа необнаруживаемых ошибок той же кратности при d = M, 2M, ., jM (jM < m) для любого RS (m, k, t)- и RSM (m, ^-кода является постоянной величиной и не зависит от значения t.
11. RS (m, k, t)-, RSM (m, k, t)- и SM (m, ^-коды обнаруживают все асимметричные ошибки в информационных векторах при d < M.
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
98
Design and testing of logic devices
12. RS (m, k, t)-, RSM(m, k, t)- и SM(m, к)-коды не имеют необнаруживаемых асимметричных ошибок кратностей d = 1, 2, 3.
13. RS4 (m, к, 0-коды обнаруживают вдвое больше ошибок в информационных векторах кратности d = 2, чем RS2 (m, к, 0-коды при данных значениях m и t.
14. RS2 (m, к, 0-коды при данных значениях m и t не обнаруживают одинаковое число симметричных и монотонных ошибок в информационных векторах.
4 Экспериментальные результаты
Для определения практической эффективности кодов с суммированием были проведены эксперименты с системой контрольных схем LGSyntK89 [59-61]. Контрольные схемы данной системы представляют собой файлы в формате *.netblif, описывающие структуру определенной комбинационной схемы в виде net-листа. Каждая контрольная схема записана в базисе nor (ИЛИ-НЕ). При постановке экспериментов ставилась задача моделирования одиночных константных неисправностей 0^1 и 1^0 на выходах всех логических элементов во внутренней структуре контрольных схем и определение числа необнаруживаемых ошибок SM (m, к) и RSM (m, к)-кодами (табл. 5-7). Для RS (m, к, t)- и RSM (m, к, 0-кодов в табл. 5-7 указаны средние значения, так как для любой контрольной схемы при заданном значении M число вариантов кодирования равно числу сочетаний вариантов подсчета поправочного коэффициента а -
m-1
^ Clm = 2m - 2. Далее обозначение t опущено, так как говорится о среднем чис-
i=1
ле необнаруживаемых ошибок для модифицированных и модульно модифицированных кодов с данными m и к.
Для каждой контрольной схемы в таблице указаны: I/O - число входов/вы-ходов, Nm - число необнаруживаемых ошибок указанным кодом, N - общее количество возникающих ошибок на выходе контрольного примера, процент
N
необнаруживаемых ошибок (величина —m), а также процент необнаруживае-
N Nm
мых ошибок в сравнении с кодом Бергера (-m---). Практически для всех
Nm,S (m,k))
контрольных схем код Бергера не является самым эффективным кодом при организации контроля. Так, например, RS8 (8, 4)-код в структуре схемы alu4 обнаруживает в 1,784 раза больше ошибок, чем S16 (8, 4)-код - код Бергера, а в схеме sct использование RS8 (15, 4)-кода взамен S16 (15, 4)-кода дает выигрыш в 1,822 раза. Для приведенных в табл. 5 контрольных схем модифицированный код Бергера в среднем в 1,374 раза эффективнее кода Бергера (70,8 % необнаруживаемых ошибок от числа необнаруживаемых ошибок кодом Бергера). Этот результат был бы выше, если бы в расчет не бралась схема cm 163a,
No 1, Vol. 1, March 2015
Automation on Transport
Проектирование и тестирование логических устройств
99
ошибки в которой эффективнее всего контролировать кодом Бергера - 1,707 раза (58,6 % необнаруживаемых ошибок от числа необнаруживаемых ошибок кодом Бергера).
Таблица 5. Обнаруживающие способности кодов с суммированием
Кон- трольный пример I/O Код N m N N m ,% N Nm
Nm ,S ( m,k)
cmb 16/4 S8 (4,3) 6 288218 0,002 100
S4 (4,2) 6 0,002 100
S2 (4,1) 39462 13,692 657700
RS4 (4,3) 4 0,001 66,667
RS2 (4,2) 17693 6,139 294883,333
cm 163a 16/5 S8 (5,3) 10368 1221312 0,849 100
S4 (5,2) 30112 2,466 290,432
S2 (5,1) 134176 10,986 1294,136
RS4 (5,3) 16401 1,343 158,189
RS2 (5,2) 76091 6,23 733,902
alu2 10/6 S8 (6,3) 7672 61988 12,377 100
S4 (6,2) 7814 12,606 101,851
S2 (6,1) 12118 19,549 157,951
RS4 (6,3) 4369 7,048 56,947
RS2 (6,2) 6752 10,892 88,008
alu4 14/8 S16 (8,4) 186142 1966881 9,464 100
S8 (8,3) 186142 9,464 100
S4 (8,2) 213859 10,873 114,89
S2 (8,1) 340871 17,331 183,124
RS8 (8,4) 104326 5,304 56,046
RS4 (8,3) 118531 6,026 63,678
RS2 (8,2) 187528 9,534 100,746
plce 19/9 S16 (9,4) 188416 17472087 1,078 100
S8 (9,3) 192777 1,103 102,315
S4 (9,2) 549718 3,146 291,758
S2 (9,1) 528796 3,027 280,653
RS8 (9,4) 104935 0,601 55,693
RS4 (9,3) 336393 1,925 178,537
RS2 (9,2) 318307 1,822 168,938
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
100
Design and testing of logic devices
Окончание табл. 5
Кон- трольный пример I/O Код N m N N m ,% N Nm
Nm ,S ( m,k)
cu 14/11 S16 (11,4) 34048 137984 24,675 100
S8 (11,3) 34048 24,675 100
S4 (11,2) 34048 24,675 100
S2 (11,1) 34048 24,675 100
RS8 (11,4) 20840 15,103 61,208
RS4 (11,3) 20840 15,103 61,208
RS2 (11,2) 37840 27,423 111,137
sct 14/15 S16 (15,4) 4434 448458 0,989 100
S8 (15,3) 4434 0,989 100
S4 (15,2) 5056 1,127 114,028
S2 (15,1) 7346 1,638 165,674
RS8 (15,4) 2433 0,543 54,871
RS4 (15,3) 2815 0,628 63,487
RS2 (15,2) 10419 2,323 234,98
Таблица 6. Количество необнаруживаемых ошибок на выходах alu4
Код Необнаруживаемые ошибки по кратностям d Общее количество необнаруживаемых ошибок
1 2 3 4 5 6
Симметричные ошибки
S16 (8,4) 0 181963 0 4177 0 2 186142
S8 (8,3) 0 181963 0 4177 0 2 186142
S4 (8,2) 0 181963 0 4177 0 2 186142
S2 (8,1) 0 181963 0 4177 0 2 186142
RS8 (8,4) 0 102197 0 2128 0 1 104326
RS4 (8,3) 0 101942 0 2103 0 1 104046
RS2 (8,2) 0 101235 0 2123 0 1 103359
Всего 0 181963 0 4177 0 2 186142
Монотонные ошибки
S16 (8,4) 0 0 0 0 0 0 0
S8 (8,3) 0 0 0 0 0 0 0
S4 (8,2) 0 0 0 27551 0 0 27551
S2 (8,1) 0 117598 0 0 0 0 117598
No 1, Vol. 1, March 2015
Automation on Transport
Проектирование и тестирование логических устройств
101
Окончание табл. 6
Код Необнаруживаемые ошибки по кратностям d Общее количество необнаруживаемых ошибок
1 2 3 4 5 6
RS8 (8,4) 0 0 0 0 0 0 0
RS4 (8,3) 0 0 0 14392 0 0 14392
RS2 (8,2) 0 64886 0 0 0 0 64886
Всего 1426687 117598 62547 27551 6206 0 1640589
Асимметричные ошибки
S16 (8,4) 0 0 0 0 0 0 0
S8 (8,3) 0 0 0 0 0 0 0
S4 (8,2) 0 0 0 0 0 166 166
S2 (8,1) 0 0 0 37095 0 36 37131
RS8 (8,4) 0 0 0 0 0 0 0
RS4 (8,3) 0 0 0 0 0 94 94
RS2 (8,2) 0 0 0 19264 0 22 19286
Всего 0 0 89057 37095 13796 202 140150
Общее количество ошибок
S16 (8,4) 0 181963 0 4177 0 2 186142
S8 (8,3) 0 181963 0 4177 0 2 186142
S4 (8,2) 0 181963 0 31728 0 168 213859
S2 (8,1) 0 299561 0 41272 0 38 340871
RS8 (8,4) 0 102197 0 2128 0 1 104326
RS4 (8,3) 0 101942 0 16495 0 95 118532
RS2 (8,2) 0 166121 0 21387 0 23 187531
Всего 1426687 299561 151604 68823 20002 204 1966881
Таблица 7. Процент необнаруживаемых ошибок на выходах alu4
Код Необнаруживаемые ошибки по кратностям d Общее количество необнаруживаемых ошибок
1 2 3 4 5 6
Симметричные ошибки
S16 (8,4) - 100 - 100 - 100 100
S8 (8,3) - 100 - 100 - 100 100
S4 (8,2) - 100 - 100 - 100 100
S2 (8,1) - 100 - 100 - 100 100
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
102
Design and testing of logic devices
Окончание табл. 7
Код Необнаруживаемые ошибки по кратностям d Общее количество необнаруживаемых ошибок
1 2 3 4 5 6
RS8 (8,4) - 56,16 - 50,95 - 50 56,05
RS4 (8,3) - 56,02 - 50,35 - 50 55,9
RS2 (8,2) - 55,63 - 50,83 - 50 55,53
Монотонные ошибки
S16 (8,4) 0 0 0 0 0 - 0
S8 (8,3) 0 0 0 0 0 - 0
S4 (8,2) 0 0 0 100 0 - 1,68
S2 (8,1) 0 100 0 0 0 - 7,17
RS8 (8,4) 0 0 0 0 0 - 0
RS4 (8,3) 0 0 0 52,24 0 - 0,88
RS2 (8,2) 0 55,18 0 0 0 - 3,96
Асимметричные ошибки
S16 (8,4) - - 0 0 0 0 0
S8 (8,3) - - 0 0 0 0 0
S4 (8,2) - - 0 0 0 82,18 0,12
S2 (8,1) - - 0 100 0 17,82 26,49
RS8 (8,4) - - 0 0 0 0 0
RS4 (8,3) - - 0 0 0 46,53 0,07
RS2 (8,2) - - 0 51,93 0 10,89 13,76
Общее количество ошибок
S16 (8,4) 0 60,74 0 6,07 0 0,98 9,46
S8 (8,3) 0 60,74 0 6,07 0 0,98 9,46
S4 (8,2) 0 60,74 0 46,1 0 82,35 10,87
S2 (8,1) 0 100 0 59,97 0 18,63 17,33
RS8 (8,4) 0 34,12 0 3,09 0 0,49 5,3
RS4 (8,3) 0 34,03 0 23,97 0 46,57 6,03
RS2 (8,2) 0 55,45 0 31,08 0 11,27 9,53
Таким образом, применение RS (m, £)-кодов дает значительное повышение числа обнаруживаемых ошибок на выходах логических элементов контролируемых комбинационных схем в сравнении с применением S (m, £)-кодов. В сравнении с SM (m, £)-кодами этот эффект еще выше.
No 1, Vol. 1, March 2015
Automation on Transport
Проектирование и тестирование логических устройств
103
Кроме экспериментов по определению свойств по обнаружению любых видов ошибок, для каждого контрольного примера было определено, сколько и каких видов ошибок не обнаруживается тем или иным вариантом кодирования. Например, для контрольной схемы alu4 результаты моделирования представлены в табл. 6 и 7. Похожие результаты получаются и для других контрольных схем.
RS (m, £)-коды почти вдвое эффективнее обнаруживают симметричные ошибки на выходах логических устройств. Однако RS (m, £)-коды хуже, чем классические коды Бергера, обнаруживают монотонные и симметричные ошибки: ими не обнаруживается некоторый процент монотонных и асимметричных ошибок. Эти особенности RS (m, £)-кодов следует учитывать при организации контроля комбинационных схем со 100 %-м обнаружением одиночных неисправностей на выходах логических элементов во внутренней структуре.
Заключение
При построении СЖАТ на основе программируемых логических интегральных схем для достижения высокого уровня надежности и безопасности целесообразно, помимо резервирования блоков и узлов, использовать и средства функционального контроля. В данной работе показаны особенности кодов с суммированием единичных разрядов по обнаружению различных видов ошибок в информационных векторах. Они могут быть эффективно использованы при организации систем функционального контроля логических устройств со 100 %-м обнаружением одиночных неисправностей. Учет свойств кодов по обнаружению ошибок различных видов в информационных векторах позволит уточнить известные и сформулировать новые алгоритмы преобразования логических схем в схемы с контролепригодными структурами. Новые логические устройства будут иметь меньшую сложность и ряд других параметров, таких, например, как уменьшенное энергопотребление. Эти и другие вопросы, однако, требуют более детального рассмотрения в последующих исследованиях.
Библиографический список
1. Станционные системы автоматики и телемеханики : учеб. для вузов ж.-д. транспорта / Вл. В. Сапожников, Б. Н. Елкин, И. М. Кокурин и др. ; под ред. Вл. В. Сапожникова. - Москва : Транспорт, 1997. - 432 с.
2. Никитин А. Б. Тенденции развития электрической централизации и компьютерных систем оперативного управления движением поездов на станциях / А. Б. Никитин, С. В. Бушуев // Транспорт Урала. - 2006. - № 2. - С. 14-18.
3. Микропроцессорные системы централизации : учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта / Вл. В. Сапожников, В. А. Кононов, С. А. Ку-
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
104
Design and testing of logic devices
ренков, А. А. Лыков, О. А. Наседкин, А. Б. Никитин, А. А. Прокофьев, М. С. Тря-сов ; под ред. Вл. В. Сапожникова. - Москва : ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008. - 398 с.
4. Theeg G., Vlasenko S. Railway Signalling & Interlocking - International Compendium, Eurailpress, 2009, 448 p.
5. Корниенко А. А. Интеллектуальные компьютерные системы оперативного управления движением поездов на станциях / А. А. Корниенко, А. Б. Никитин, А. Д. Хо-моненко // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2012. -№ 2. - С. 116-119.
6. Кононов В. А. Основы проектирования электрической централизации промежуточных станций : учеб. пособие / В. А. Кононов, А. А. Лыков, А. Б. Никитин. - Москва : ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. - 348 с.
7. Анализ состояния безопасности движения поездов, надежности работы систем и устройств ЖАТ в хозяйстве автоматики и телемеханики в 2013 году / ОАО «Российские железные дороги», Управление автоматики и телемеханики Центральной дирекции инфраструктуры. - Москва, 2014. - 174 с.
8. Сапожников В. В. Теоретические основы железнодорожной автоматики и телемеханики : учебник для вузов ж.-д. транспорта / Вал. В. Сапожников, Ю. А. Кравцов, Вл. В. Сапожников ; под. ред. Вал. В. Сапожникова. - Москва : ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008. - 394 с.
9. Гавзов Д. В. Методы обеспечения безопасности дискретных систем / Д. В. Гавзов, Вал. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. - 1994. -№ 8. - С. 3-50.
10. Лисенков В. М. Статистическая теория безопасности движения поездов / В. М. Лисенков. - Москва : ВИНИТИ РАН, 1999. - 322 с.
11. Лисенков В. М. Цели, принципы и методы технического регулирования на железнодорожном транспорте / В. М. Лисенков // Транспорт Российской Федерации. -2009. - № 5. - С. 42-45.
12. Lach J., Mangione-Smith W. H., Potkonjak M. Low Overhead Fault-Tolerant FPGA Systems, IEEE Transactions on Very Scale Integration (VLSI) Systems, 1998, vol. 6, issue 2, pp. 212-221.
13. Уваров С. С. Проектирование реконфигурируемых отказоустойчивых систем на плис с резервированием на уровне ячеек / С. С. Уваров // Автоматика и телемеханика. - 2007. - № 9. - С. 176-189.
14. Navabi Z. Digital System Test and Testable Design: Using HDL Models and Architectures, Springer Science+Business Media, LLC 2011, 435 p.
15. Ubar R., Raik J., Vierhaus H.-T. Design and Test Technology for Dependable Systems-on-Chip (Premier Reference Source), Information Science Reference, Hershey, N. Y., IGI Global, 2011, 578 p.
16. Chandra V., Verma M. R. A Fail-Safe Interlocking System for Railways, IEEE Design & Test of Computers, 1991, vol. 8, issue 1, pp. 58-66.
17. Chandra V., Kumar K. V. Reliability and Safety Analysis of Fault Tolerant and Fail-Safe Node for Use in Railway Signalling System, Elsevier Journal on Reliability Engineering and system, 1997, vol. 57, issue 2, pp. 177-183.
No 1, Vol. 1, March 2015
Automation on Transport
Проектирование и тестирование логических устройств
105
18. Dobias R., Kubatova H. FPGA Based Design of Railway’s Interlocking Equipment, Proceedings of EUROMICRO Symposium on Digital System Design, 2004, pp. 467-473.
19. Kubalik P., Fiser P., Kubatova H. Fault Tolerant System Design Method Based on SelfChecking Circuits, Proceeding of 12th International On-Line Testing Symposium 2006 (IOLTS’06), Lake of Como, Italy, pp.185-186.
20. Salewsky F., Taylor A. Fault Handing in FPGAs and Microcontrollers in Safety-Critical Embedded Applications: A Comparative Survey. Proceedings of 10th Euromicro Conference on Digital System Design Architectures, Methods and Tools (DSD'2007), 2007, pp. 124-131.
21. Dobias R., Konarski J., Kubatova H. Dependability Evaluation of Real Railway Interlocking Device, Proceedings of 11th Euromicro Conference on Digital System Design. Los Alamitos, IEEE Computer Society, 2008, pp. 228-233.
22. Sasaki E., Hondo S., Ebuchi T. SAINT Integrated Signaling System with High Reliability and Safety, Hitachi Review, 2008, vol. 57, issue 1, pp. 41-45.
23. Chakraborty A. Fault Tolerant Fail Safe System for Railway Signalling, Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science (WCECS 2009), USA San Francisco, vol. II, October 20-22, 2009.
24. Кабецкий А. Г. Методы и инструментальные средства построения логических устройств электрической централизации на базе программируемых логических интегральных схем / А. Г. Кабецкий, Д. С. Марков // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2010. - № 2. - С. 168-173.
25. Yildirim U., Durmu§ M. S., Soylemez M. T. Fail-Safe Signalization and Interlocking Design for a Railway Yard: An Automation Petri Net Approach, Procedings of 7th International Symposium on Intelligent and Manufacturing Systems (IMS 2010), Sarajevo, Bosnia Herzegovina, September 15-17, 2010, pp. 461-470.
26. Пархоменко П. П. Основы технической диагностики (оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства) / П. П. Пархоменко, Е. С. Согомонян. -Москва : Энергоатомиздат, 1981. - 320 с.
27. Nicolaidis M., Zorian Y. On-Line Testing for VLSI - А Compendium of Approaches, Journal of Electronic Testing: Theory and Applications, 1998, issue 12, pp. 7-20.
28. Jha N. K. Totally Self-Checking Checker Designs for Bose-Lin, Bose and Blaum Codes. IEEE Trans. Computer-Aided Design, vol. CAD-10, February 1991, pp. 136-143.
29. Touba N.A., McCluskey E. J. Logic Synthesis of Multilevel Circuits with Concurrent Error Detection, IEEE Trans. Computer-Aided Design of Integrated Circuits and System, vol. 16, July 1997, pp. 783-789.
30. Сапожников Вал. В. Основы технической диагностики / Вал. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников. - Москва : Маршрут, 2004. - 318 с.
31. Fujiwara E. Code Design for Dependable Systems: Theory and Practical Applications, New Jersey: John Wiley & Sons, 2006, 720 p.
32. Lala P. K. Self-Checking and Fault-Tolerant Digital Design, University of Arkansas,
2001, 216 p.
33. Согомонян Е. С. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы / Е. С. Согомонян, Е. В. Слабаков. - Москва : Радио и связь, 1989. - 208 с.
34. Сапожников Вал. В. Самопроверяемые дискретные устройства / Вал. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников. - Санкт-Петербург : Энергоатомиздат, 1992. - 224 с.
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
106
Design and testing of logic devices
35. Busaba F. Y., Lala P. K. Self-Checking Combinational Circuit Design for Single and Unidirectional Multibit Errors, Journal of Electronic Testing: Theory and Applications, 1994, issue 5, pp. 19-28.
36. Morosow A, Saposhnikov V. V., Saposhnikov Vl. V., Goessel M. Self-Checking Combinational Circuits with Unidirectionally Independent Outputs, VLSI Design, 1998, vol. 5, issue 4, pp. 333-345.
37. Saposhnikov V. V., Morosov A., Saposhnikov Vl. V., Goessel M. A New Design Method for Self-Checking Unidirectional Combinational Circuits, Journal of Electronic Testing: Theory and Applications, 1998, vol. 12, issue 1-2, pp. 41-53.
38. Сапожников Вал. В. Метод построения комбинационных самопроверяемых устройств с обнаружением всех одиночных неисправностей / Вал. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, М. Гессель, А. А. Морозов // Электронное моделирование. -1998. - Т. 20, № 6. - С. 70-80.
39. Matrosova A. Yu., Levin I., Ostanin S. A. Self-Checking Synchronous FSM Network Design with Low Overhead, VLSI Design, 2000, vol. 11, issue 1, pp. 47-58.
40. Berger J. M. А Note on Error Detecting Codes for Asymmetric Channels, Information and Control, 1961, vol. 4, issue 1, pp. 68-73.
41. Блюдов А. А. Построение модифицированного кода Бергера с минимальным числом необнаруживаемых ошибок информационных разрядов / А. А. Блюдов, Д. В. Ефанов, Вал. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Электронное моделирование. - 2012. -Т. 34, № 6. - С. 17-29.
42. Ефанов Д. В. О свойствах кода с суммированием в схемах функционального контроля / Д. В. Ефанов, Вал. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. - 2010. - № 6. - С. 155-162.
43. Сапожников Вал. В. Предельные свойства кода с суммированием / Вал. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, Д. В. Ефанов // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2010. - № 3. - С. 290-299.
44. Ефанов Д. В. Применение кода с суммированием в системах технической диагностики и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики : дис. ... канд. техн. наук / Д. В. Ефанов. - Санкт-Петербург, 2010. - 192 с.
45. Сапожников Вал. В. Применение кодов Бергера и Хэмминга в схемах функционального контроля / Вал. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, Д. В. Ефанов, А. А. Блюдов // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2013. - № 2. -С. 168-182.
46. Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl., Blyudov A. On the Problem of Selection of Code with Summation for Combinational Circuit Test Organization, Proceedings of 11th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS'2013), Rostov-on-Don, Russia, September 27-30, 2013, pp. 261-266.
47. Сапожников Вал. В. Об использовании свойств кодов с суммированием по обнаружению монотонных ошибок в системах функционального контроля комбинационных схем / Вал. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников, Д. В. Ефанов // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. - 2014. - № 3. - С. 76-88.
48. Слабаков Е. В. Самопроверяемые вычислительные устройства и системы (обзор) / Е. В. Слабаков, Е. С. Согомонян //Автоматика и телемеханика. - 1981. - № 11. -С.147-167.
No 1, Vol. 1, March 2015
Automation on Transport
Проектирование и тестирование логических устройств
107
49. Bose B., Lin D. J. Systematic Unidirectional Error-Detection Codes, Proceedings of IEEE Trans. Comput. 1985, vol. C-34, November, pp. 1026-1032.
50. Piestrak S. J. Design of Self-Testing Checkers for Unidirectional Error Detecting Codes, Wroclaw: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroclavskiej, 1995, 111 p.
51. Kavousianos X., Nikolos D. Novel TSC Checkers for Bose-Lin and Bose Codes, Proceedings of 3ed IEEE Int. On-Line Testing Workshop, July 6-8, 1998, Capry, Italy, рр. 172-176.
52. Das D., Touba N.A. Synthesis of Circuits with Low-Cost Concurrent Error Detection Based on Bose-Lin Codes, Journal of Electronic Testing: Theory and Applications, 1999, vol. 15, issue 1-2, pp. 145-155.
53. Ghosh S., Basu S., Touba N.A. Synthesis of Low Power CED Circuits Based on Parity Codes, Proceedings of 23rd IEEE VLSI Test Symposium (VTS’05), 2005, pp. 315320.
54. Blyudov A. A. On the Synthesis of Test Equipment for Modulo Codes with Summation, Proceedings of Petersburg Transport University, 2013, № 1, pp. 53-58.
55. Блюдов А. А. Коды с суммированием для организации контроля комбинационных схем / А. А. Блюдов, Д. В. Ефанов, Вал. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. - 2013. - № 6. - С. 153-164.
56. Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl., Blyudov A. On the Problem of Selection of Code with Summation for Combinational Circuit Test Organization, Proceedings of 11th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS'2013), Rostov-on-Don, Russia, September 27-30, 2013, pp. 261-266.
57. Блюдов А. А. Исследование модифицированных кодов с суммированием в системах технической диагностики и обработки информации в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики : дис. ... канд. техн. наук / А. А. Блюдов. -Санкт-Петербург, 2013. - 230 с.
58. Блюдов А. А. О кодах с суммированием единичных разрядов в системах функционального контроля / А. А. Блюдов, Д. В. Ефанов, Вал. В. Сапожников, Вл. В. Сапожников // Автоматика и телемеханика. - 2014. - № 8. - С. 131-145.
59. Yang S. Logic Synthesis and Optimization Benchmarks User guide: Version 3.0, Technical report Microelectronics Center of North Carolina, P. O. Box 12889, Research Triangle Park, NC 27709, January 15, 1991, 44 p.
60. Benchmarks: LGSynth89. - URL : http://www.cbl.ncsu.edu:16080/benchmarks/LG-Synth89/mlexamples.
61. Gopalakrishan P., Rutenbar R. A. Direct Transistor-Level Layout for Digital Blocks, Boston, Kluwer Academic Pubishers, 2004, 125 p.
Статья представлена к публикации членом редколлегии М. Н. Василенко
Поступила в редакцию 08.12.2014 Контактная информация: [email protected]
© Сапожников Вал. В., 2015 © Сапожников Вл. В., 2015 © Ефанов Д. В., 2015
Автоматика на транспорте
№1, том 1, март 2015
