Ultra-reliable and safety control systems are built using various approaches, including calculations checking in blocks and nodes by different diagnostic sings. Traditionally, methods based on the introduction of modular redundancy are used for the synthesis of these systems. However, approaches can be applied that will reduce the structural redundancy of end devices. They can be implemented using the properties of self-dual functions together with code methods for calculations checking. In this work, the properties of self-dual fault-tolerant structures with calculations checking by parity code are analyzed. Two of the five structures are based on the use of duplication with calculations checking by parity code, and the other two, on the use of a single device with a block for distorted signals fixing implemented on the basis of the known Boolean method of signal correction. The fifth structure is a generalization of the fourth structure, where the calculations checking of parity is carried out for the blocks of addition and formation of correction functions. An experiment to analyze the detecting characteristics for an arbitrary combination device when introducing into its structure stuck-at faults at the outputs of internal elements is described. The analyzed structures make it possible to build fault-tolerant digital devices with reduced structural redundancy compared to widely applied approach based on the use of triple modular redundancy with majority correction. It was shown that the corrective ability of fault-tolerant structures is determined by the properties of the parity code chosen for calculations checking. The features of error detection of each structure under the action of stuck-at faults in their blocks have been established. They can be used in practice when implementing computing devices and systems on a modern programmable element base.
Высоконадежные и безопасные системы управления строятся с использованием разнообразных подходов, в том числе контроля вычислений в блоках и узлах по различным диагностическим признакам. Традиционно для синтеза данных систем применяются методы, основанные на внесении модульной избыточности. Однако существуют подходы, реализуемые с использованием свойств самодвойственных функций совместно с кодовыми методами контроля вычислений, что позволяет уменьшить структурную избыточность конечных устройств. В работе проведен анализ свойств самодвойственных отказоустойчивых структур с контролем вычислений по паритету. Две структуры из пяти основаны на использовании дублирования с контролем вычислений по паритету, две другие – на использовании единственного устройства с блоком фиксации искаженных сигналов, реализуемым на основе известного метода логической коррекции сигналов. Пятая структура представляет собой обобщение четвертой структуры, где контроль вычислений по паритету осуществлен для блоков дополнения и формирования функций коррекции. Описан эксперимент по анализу обнаруживающих характеристик для произвольного комбинационного устройства при внесении в его структуру одиночных константных неисправностей на выходах внутренних элементов. Анализируемые структуры дают возможность построения отказоустойчивых цифровых устройств с уменьшенными показателями структурной избыточности по сравнению с широко используемым подходом, основанным на применении тройной модульной избыточности с мажоритарной коррекцией. Показано, что корректирующая способность отказоустойчивых структур определяется свойствами выбранного для контроля вычислений кода паритета. Установлены особенности обнаружения ошибок каждой из структур при действии одиночных неисправностей в их блоках. Они могут быть использованы на практике при реализации вычислительных устройств и систем на современной программируемой элементной базе.