Исследование свойств двухмодульных взвешенных кодов с суммированием в схемах встроенного контроля на основе логической коррекции сигналов

Рассматриваются особенности применения двухмодульных кодов с суммированием при синтезе самопроверяемых цифровых устройств. Показано, что применение двухмодульных кодов с суммированием существенно расширяет число способов синтеза схем встроенного контроля как по традиционному варианту построения с дополнением информационных векторов контрольными, так и по альтернативному, основанному на принципе логической коррекции сигналов. Установлены ранее неизвестные характеристики обнаружения ошибок двухмодульными кодами с суммированием в кольце вычетов по модулю M = 4 при „половинном разбиении“ информационных символов на два подмножества. Показано, что число потенциальных необнаруживаемых ошибок в кодовых словах двухмодульных кодов с суммированием в десятки раз больше числа необнаруживаемых ошибок, возникающих исключительно в информационных символах кодовых слов. Эту особенность целесообразно использовать при синтезе схем встроенного контроля на основе логической коррекции сигналов путем выделения группы выходов, сигналы с которых корректируются в схеме встроенного контроля. Приводится правило выделения функционально независимых групп выходов объекта диагностирования. Сформирован обобщенный алгоритм синтеза схем встроен ного контроля на основе логической коррекции сигналов с применением двухмодульных взвешенных кодов с суммированием. В эксперименте показано, что с помощью двухмодульных взвешенных кодов с суммированием можно получать более простые самопроверяемые устройства, чем при использовании классических подходов. Полученные в ходе исследования результаты могут эффективно использоваться при разработке самопроверяемых цифровых устройств и вычислительных систем.

1. Piestrak S. J. Design of Self-Testing Checkers for Unidirectional Error Detecting Codes. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocłavskiej, 1995. 111 p.

2. Fujiwara E. Code Design for Dependable Systems: Theory and Practical Applications. John Wiley & Sons, 2006. 720 p.

3. Göessel M., Ocheretny V., Sogomonyan E., Marienfeld D. New Methods of Concurrent Checking: Edition 1. Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008. 184 p.

4. Согомонян Е. С., Слабаков Е. В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы. М.: Радио и связь, 1989. 208 с.

5. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Коды с суммированием для систем технического диагностирования. Т. 1: Классические коды Бергера и их модификации. М.: Наука, 2020. 383 с.

6. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Коды с суммированием для систем технического диагностирования. Т. 2: Взвешенные коды с суммированием. М.: Наука, 2021. 455 с.

7. Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl. Generic Two-Modulus Sum Codes for Technical Diagnostics of Discrete Systems Problems // Proceedings of 14th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2016). Yerevan, Armenia, 14–17 October, 2016. P. 256–260. DOI: 10.1109/EWDTS.2016.7807713.

8. Efanov D. V., Sapozhnikov V. V., Sapozhnikov Vl. V. Two-Modulus Codes with Summation of One-Data Bits for Technical Diagnostics of Discrete Systems // Automatic Control and Computer Sciences. 2018. Vol. 52, is. 1. P. 1–12. DOI: 10.3103/S0146411618010029.

9. Ефанов Д. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Двухмодульные взвешенные коды с суммированием в кольце вычетов по модулю M=4 // Труды СПИИРАН. 2020. Т. 19, № 3. С. 674–713. DOI: 10.15622/sp.2020.19.3.8.

10. Ефанов Д. В., Тимошенков М. В., Сиваченко Л. А., Лесковец И. В. Исследование двухмодульных взвешенных кодов с суммированием с произвольными разбиениями множества информационных символов // Автоматика на транспорте. 2023. Т. 9, № 4. С. 377–389. DOI: 10.20295/2412-9186-2023-9-04-377-389.

11. Berger J. M. A Note on Error Detection Codes for Asymmetric Channels // Information and Control. 1961. Vol. 4, is. 1. P. 68–73. DOI: 10.1016/S0019-9958(61)80037-5.

12. Блюдов А. А., Ефанов Д. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. О кодах с суммированием единичных разрядов в системах функционального контроля // Автоматика и телемеханика. 2014. № 8. С. 131–145.

13. Гессель М., Морозов А. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Логическое дополнение – новый метод контроля комбинационных схем // Автоматика и телемеханика. 2003. № 1. С. 167–176.

14. Гессель М., Морозов А. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Контроль комбинационных схем методом логического дополнения // Автоматика и телемеханика. 2005. № 8. С. 161–172.

15. Mitra S., McCluskey E.J. Which Concurrent Error Detection Scheme to Choose? // Proceedings of International Test Conference. USA, Atlantic City, NJ, 03–05 October 2000. P. 985–994. DOI: 10.1109/TEST.2000.894311.

16. Аксёнова Г. П. Необходимые и достаточные условия построения полностью проверяемых схем свертки по модулю 2 // Автоматика и телемеханика. 1979. № 9. С. 126–135.

17. Dhar K. Design of a low Power, High Speed and Energy Efficient 3 Transistor XOR Gate in 45nm Technology Using the Conception of MVT Methodology // 2014 International Conference on Control, Instrumentation, Communication and Computational Technologies (ICCICCT). Kanyakumari, India, 10–11 July 2014. DOI: 10.1109/ICCICCT.2014.6992931.

18. Ефанов Д. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Применение модульных кодов с суммированием для построения систем функционального контроля комбинационных логических схем // Автоматика и телемеханика. 2015. № 10. С. 152–169.

19. Сапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Классификация ошибок в информационных векторах систематических кодов // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 5. С. 333–343. DOI: 10.17586/0021-3454-2015-58-5-333-343.

20. Efanov D. V., Sapozhnikov V. V., Sapozhnikov Vl. V. The Self-Checking Concurrent Error-Detection Systems Synthesis Based on the Boolean Complement to the Bose-Lin Codes with the Modulo Value M=4 // Electronic Modeling. 2021. Vol. 43, is. 1. P. 28–45. DOI: 10.15407/emodel.43.01.028.

21. Закревский А. Д., Поттосин Ю. В., Черемисинова Л. Д. Логические основы проектирования дискретных устройств. М.: Физматлит, 2007. 592 с.

22. Collection of Digital Design Benchmarks [Электронный ресурс]: https://ddd.fit.cvut.cz/www/prj/Benchmarks/

23. Sentovich E. M., Singh K. J., Moon C., Savoj H., Brayton R. K., Sangiovanni-Vincentelli A. Sequential Circuit Design Using Synthesis and Optimization // Proceedings IEEE International Conference on Computer Design: VLSI in Computers & Processors. Cambridge, MA, USA, 11–14 October 1992. P. 328–333. DOI: 10.1109/ICCD.1992.276282.

24. Sentovich E. M., Singh K. J., Lavagno L., Moon C., Murgai R., Saldanha A., Savoj H., Stephan P. R., Brayton R. K., Sangiovanni-Vincentelli A. SIS: A System for Sequential Circuit Synthesis. Electronics Research Laboratory, Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of California, Berkeley, 4 May 1992. 45 p.

25. Ефанов Д. В., Елина Е. И. Исследование алгоритмов синтеза самопроверяемых цифровых устройств на основе логической коррекции сигналов с применением взвешенных кодов Боуза–Лина // Автоматика на транспорте. 2024. Т. 10, № 1. С. 74–99. DOI: 10.20296/2412-9186-2024-10-01-74-99.