автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Повышение достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем на основе рационального выбора контрольных проверок

На правах рукописи

ПАВЛОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ВЫБОРА КОНТРОЛЬНЫХ ПРОВЕРОК

Специальность: 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 8 ДЕК 2011

Соискатель

Серпухов- 2011 г.

005004042

Работа выполнена в Межрегиональном общественном учреждении «Институт инженерной физики» (МОУ «ИИФ»)

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Царьков Алексей Николаевич

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Цимбал Владимир Анатольевич

кандидат технических наук, доцент Ковальков Денис Анатольевич

Ведущая организация: ФГУП Научно-исследовательский институт

микроэлектронной аппаратуры «ПРОГРЕСС», г. Москва

Защита состоится «21 » декабря 2011 года в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 520.033.01 в Межрегиональном общественном учреждении «Институт инженерной физики" (МОУ «ИИФ») по адресу: 142210, г. Серпухов, Большой Ударный пер., д. 1а.

Отзывы, на автореферат в 2-х экз. просьба направлять по адресу: 142210, Московская область, г. Серпухов, Большой Ударный пер., д. 1а, Межрегиональное общественное учреждение «Инстшуг инженерной физики» (МОУ «ИИФ»), ученому секретарю диссертационного совета Д 520.033.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Межрегионального общественного учреждения «Институт инженерной физики" по адресу: 142210, г. Серпухов, Большой Ударный пер., д. 1 а.

Автореферат разослан «¿7» ноября 2011 г. Ученый секретарь

диссертационного совета Д 520.033.01 кандидат технических наук, доцент

О.В.Коровин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследовании. Современная экономика опирается на новейшие информационные, телекоммуникационные технологии и системы.

В процессе эксплуатации на аппаратуру телекоммуникационных систем действует ряд независимых один от другого воздействий, которые приводя к возникновению ошибок в обрабатываемой информации.

Прежде всего, основной причиной возникновения ошибок в телемеханических устройствах является наличие в материале полупроводниковых элементов молекул урана и тория, распад которых вызывает появление альфа-частиц. Второй причиной отказа являются космические лучи причём, чем выше плотность упаковки элементов в кристалле, тем сильнее влияние этих факторов.

Кроме этого, происходит старение элементов. На работу системы также влияют флуктуационные колебания, связанные с изменением температуры, величин нагрузки, электромагнитные наводки, изменение значений питающих напряжений и, возможно, целенаправленные дестабилизирующие воздействия.

Таким образом, при создании компонентов и устройств телекоммуникационных систем весьма важно обеспечить их достоверность функционирования в условиях воздействия естественных (грозовые разряды, космические лучи, электромагнитные поля и др.) и целенаправленных дестабилизирующих факторов.

Устройства хранения информации являются наиболее важными функциональными узлами телекоммуникационных систем и представляют собой наиболее динамичную область развития микроэлектроники.

Так как эффективность телекоммуникационных систем в значительной степени характеризуется достоверностью информации, которая обрабатывается в данных системах, то особую актуальность приобретает вопрос обнаружения ошибок в устройствах хранения информации.

Объектом исследования являются устройства хранения информации (УХИ) телекоммуникационных систем.

При организации контроля данных устройств возникает необходимость выбора методов обнаружения ошибок, наиболее полно удовлетворяющих основным требованиям, предъявляемым к средствам контроля:

высокому значению коэффициента обнаружения ошибок; низким аппаратурным затратам (высокой вероятностью безотказной работы) схем контроля;

низкими временными затратами, характеризующими степень влияния средств контроля на быстродействие контролируемого устройства.

Обобщенным показателем, характеризующим методы контроля информации, включающим рассмотренную совокупность показателей, является достоверность функционирования:

ОфМ = [^исх «Рк (0 + ^Рош, (1 - 0)РК (0 + Р.Роып О ~ ?исх МРю, (1) где Роо„1 - коэффициент обнаружения одиночных ошибок; Робй - коэффициент обнаружения двойных ошибок; РкиО) - вероятность безотказной работы исходной схемы;

PK(t) - вероятность безотказной работы схемы контроля;

Ppo(t) - вероятность безотказной работы решающего органа;

Pi - вероятностью возникновения одиночной ошибки;

Р2 - вероятностью возникновения двойной ошибки.

Большой вклад в обеспечение надежности и достоверности функционирования дискретных устройств внесли работы С.М.Доманицкого Г.В. Дружинина, А.М.Гаврилова, А.Д. Закревского, Б.М.Кагана A.M. Половко, В.В.Сапожникова, ИЛ. Ушакова, и других ученых.

Сгруктурные методы обнаружения ошибок, включающие: поэлементное резервирование, дублирование, парафазную логику, мажоритарный метод, логику с переплетением имеют высокую обнаруживающую способность, однако требуют больших аппаратурных затрат.

Методы аппаратного контроля, включающие методы контроля по модулю и коды обнаруживающие и исправляющие ошибки, в отличие от структурных методов резервирования, позволяют решать данную задачу при меньших аппаратурных затратах резервного оборудования.

Вопросам использования корректирующих кодов для построения отказоустойчивых вычислительных систем посвящены работы А.М.Гаврилова, В.А.Дементьева, В.В.Заленевского, А.И.Кострыкина, Н.Д. Путинцева, Ю.Л. Сагаловича, Е.С. Согомоняна, Я.А. Хетагурова, А.Н. Царькова, В.А. Цимбала, С.Н.Шимаяова, Н.С.Щербакова и других ученых.

Среди зарубежных работ в области использования корректирующих кодов дня решения вопросов обеспечения надёжности и достоверности функционирования дискретных устройств телекоммуникационных систем большое значение имеют труды фон Неймана, Мура и Шеннона, Ф.Дж. Мак-Вильямс, Э. Берлекэмпа, У. Питерсона.

Предметом исследования являются методы повышения достоверности функционирования аппаратных средств

телекоммуникационных систем на основе контроля информации по модулю и кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки.

Для обнаружения ошибок в устройствах хранения информации телекоммуникационных систем наиболее широко используется контроль по mod 2 (контроль на четность), который позволяет обнаруживать одиночные (нечетные) ошибки и требует минимальных аппаратурных и временных затрат по отношению к известным методам обнаружения ошибок.

Недостатком данного метода является низкая обнаруживающая способность, так как при его использовании обнаруживаются нечетные ошибки, т.е. только 50% возможных ошибок.

В то же время опыт эксплуатации дискретных устройств показывает, что наиболее вероятным событием является возникновение одиночных и двойных ошибок (на одиночные ошибки приходится до 80% , на двойные ошибки до 20-25% и на ошибки прочей кратности до 2%), т.е. основным недостатком метода контроля на четность является невозможность обнаружения двойных ошибок.

Контроль информации по mod3 позволяет обнаруживать все одиночные ошибки и 50% двойных ошибок, однако реализация данного метода требует больших временных затрат, связанных с задержкой прохождения сигнала в схеме сверток.

Увеличение модуля позволяет повысить обнаруживающую способность двойных ошибок, однако при этом происходит значительное увеличение аппаратурных и временных затрат. Кроме этого, требуется увеличение контрольных разрядов для формирования остатка.

Применение циклических кодов для защиты запоминающих устройств нецелесообразно, так как они требуют существенно большего времени на кодирование и декодирование информации.

Для обнаружения ошибок в устройствах хранения информации наиболее целесообразно использовать линейные корректирующие коды, однако использование известных корректирующих линейных кодов для обнаружения одиночных и двойных ошибок требует большой информационной избыточности (избыточных контрольных разрядов и соответственно аппаратурных затрат).

Так, например, немодифицированный код Хемминга, построенный для обнаружения ошибок в двенадцатиразрядном наборе, потребует пять контрольных разрядов и при этом обнаруживает только 18% двойных ошибок (контроль по mod3 требует только два контрольных и обнаруживает 50% двойных ошибок, но требует в четыре раза больше временных затрат на кодирование информации). Модифицированный код Хемминга позволяет обнаруживать 100% двойных ошибок, но при этом требуется еще один дополнительный контрольный разряд.

Таким образом, в настоящее время отсутствуют эффективные методы (правила) построения линейных кодов, обнаруживающих одиночные и двойные ошибки.

Анализ рассмотренных методов контроля информации телекоммуникационных систем позволяет выявить противоречие между необходимостью повышения их обнаруживающей способности и ростом аппаратурных и временных затрат, связанных с этой целью.

Выявленное техническое противоречие определяет научную задачу исследований, заключающуюся в необходимости разработки метода обнаружения одиночных и двойных ошибок без значительного увеличения информационной, аппаратурной и временной избыточности на основе рационального выбора числа контрольных проверок, обеспечивающей выполнение условия:

D(l) = Dfp(t)JPOEfU = 100%, P0БИ2 = Р0БнгтР' -'ч> ^зад> 'эзад>

где D(t) - достоверность функционирования телекоммуникационных устройств;

I>rp(t) - требуемое значение достоверности функционирования;

С„ - наименьшее количество аппаратурных затрат на средства контроля (по отношению к известным методам контроля);

— время контроля информации разработанным методом;

^ч - время контроля информации при контроле на четность;

кчлд-заданное число информационных разрядов;

1эзлд- заданное время эксплуатации телекоммуникационной системы.

Цель диссертации -повышение достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем на основе разработки метода контроля дискретной информации, обнаруживающего 100% одиночных ошибок и требуемого процента двойных ошибок на основе рационального введения числа контрольных разрядов.

Методы исследования При решении стоящей научной задачи использованы теоретические методы исследований, основанные на научных положениях: теории кодирования, теории надежности, теории дискретных автоматов.

Результаты., представляемые к защите:

1. Метод контроля дискретной информации на основе рационального выбора контрольных проверок.

2. Методический аппарат повышения достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем.

Научная новизна результатов заключается в том, что впервые:

1. Разработан метод контроля дискретной информации на основе рационального выбора контрольных проверок, отличающийся от существующих тем, что:

позволяет обнаруживать 100% одиночных ошибок и более 50% двойных ошибок при использовании двух контрольных разрядов (имеет большую обнаруживающую способность по отношению к контролю по то&З, требующим такое же количество контрольных разрядов);

для обнаружения требуемого процента двойных ошибок, по отношению линейным кодам, имеет меньшую информационную избыточность за счет ограничения числа контрольных разрядов путем рационального выбора дополнительных проверок, имеющих наибольшую обнаруживающую способность.

2. Разработан методический аппарат повышения достоверности функционирования устройств хранения информации, включающий: основные положения методики использования предлагаемого метода контроля информации; блок-схему алгоритма рационального выбора дополнительных проверок; функциональную модель устройства хранения информации повышенной достоверности функционирования, математические выражения для оценки аппаратурных затрат и обнаруживающей способности разработанного кода, который, в отличие от известных, позволяет обеспечить требуемую достоверность функционирования при наименьшей информационной, аппаратурной и временной избыточности.

Научная значимость результатов заключается в выявлении свойств, закономерностей и теоретических положений, позволяющих определить две основные проверки линейного кода (два контрольных разряда), имеющие

наибольшую обнаруживающую способность одиночных и двойных ошибок и формировании правил рационального выбора дополнительных проверок, обеспечивающих обнаружение требуемого процента двойных ошибок.

Практическая значимость результатов заключается в повышении достоверности функционирования устройств хранения и передачи информации телекоммуникационных систем при воздействии естественных и целенаправленных дестабилизирующих факторов.

Достоверность полученных результатов подтверждается применением широко известных частных научных результатов, обоснованием и доказательством впервые полученных результатов, ясной физической интерпретацией полученных результатов и их непротиворечивостью с существующими методами обнаружения ошибок.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 11 международных и межрегиональных НТК (г.Москва, Владимир-Суздаль, Воронеж, Калуга, Протвино, Серпухов).

Публикации. Результаты работы отражены в 70 научных трудах, в том числе в 25 статьях всероссийского издания («Известия Института инженерной физики», «Измерительная техника», «Контроль. Диагностика», «Электросвязь»); 8 статей переведены и изданы в академических журналах за рубежом; в 11-ти патентах на изобретения и в 11-ти патентах на полезные модели (включая 25 статей, опубликованных в изданиях, входящих в Перечень журналов ВАК).

Результаты научных исследований реализованы:

при разработке устройств хранения информации повышенной достоверности функционирования: ФГУП Научно-исследовательский институт микроэлектронной аппаратуры «ПРОГРЕСС», г. Москва;

ОАО «Воронежский опытный завод программной продукции», г. Воронеж; ЗАО Научно-технический центр «Модуль», г. Москва.

Диссертационная работа состоит из введения и трех глав.

Во введении проводится обоснование актуальности и научной значимости поставленной научной задачи, исследование состояния вопроса и постановка цели научных исследований.

В первой главе проводится анализ методов обнаружения ошибок устройств хранения информации телекоммуникационных систем, выбрана модель исследований, приняты ограничения и допущения. Обоснованы требования, предъявляемые к средствам контроля информации.

Проведено исследование причин отказов и сбоев в устройствах хранения информации телекоммуникационных систем, методов их обнаружения.

Показана целесообразность использования линейных кодов для повышения достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем.

Обоснована необходимость разработки новых методов контроля информации, позволяющих обнаруживать 100% одиночных ошибок и требуемого процента двойных ошибок рациональным введением числа

g

контрольных разрядов, обеспечивающих минимальные временные и аппаратурные затраты (соизмеримые с временными и аппаратурными затратами при использовании контроля на четность).

Вторая глава посвящена разработке метода контроля информации на основе рационального выбора контрольных проверок.

Основу теоретических положений предлагаемого метода составляют результаты исследования информации, представленной двоичным набором: При этом используются следующие свойства двоичного набора. Свойство 1. Для трехразрядного информационного блока двоичные наборы множества N3=23 отличаются между собой хотя бы в одном разряде.

Осуществим попарное сложения по mod2 информационных символов в соответствии с правилом:

Х^ Xj

®*2 *3 (1)

а, аг я,

Свойство 2. В зависимости от значения информационных символов, результаты попарного сложения ai, а2, а3 будут соответствовать одной из четырех комбинаций:

mi=000; m2=011; m3=110; mt=101. (2)

Так, например, значения информационных символов xi=0, х2=1, хз=1 образуют вектор mplO1.

Свойство 3. Значение символов вектора т, отличается от значеш« символов вектора mj в двух разрядах.

Следствие 1. Любой двоичный набор множества N3 может быть представлен кодовым набором:

Yu= xbx2,x3ai,a2, а3, (3)

где ai,a2) а3 -характеризуют значения контрольных разрядов. Следствие 2. Так как информационные наборы отличаются в одном разряде, а значения контрольных - в двух разрядах, то имеем кодовые наборы с d=3, т.е. имеем линейный код, способный корректировать одиночную ошибку и обнаруживать двойную ошибку.

Обоснование возможности обнаружения одиночных и двойных ошибок предлагаемым кодом при увеличении числа информационных разрядов без увеличения контрольных проведем на примере шестиразрядного двоичного набора:

Y= хьх2,х3,уьу2,у3. (4)

Заданную совокупность информационных символов разделим на два блока информации, по 3 разряда в каждом блоке: хьх2,х3 и уьУг.Уз-

Осуществим парное сложения по mod2 информационных символов столбцов матриц в соответствии с правилом (2):

*i *2 х< У. Уг У, Фх2 X, х, Фу2 у, у3 (5)

а, а2 а3 6, Ьг Ь3

Осуществим парное сложение по mod2 результатов сумм представленных правилом (6):

а, аг а,

®Ь2 Ь, Ьз (6)

Г2 П

Свойство 4. Результат парного сложения элементов магрицы (6) соответствует одной из четырех комбинаций: ООО; 011; 110; 101, характеризующих значения информационных символов х1,х2,х3, у1,уг,уз и, которые различаются между собой в двух разрядах.

Следствие 3. Любой двоичный набор множества Ne может быть представлен линейным кодом с тремя контрольными разрядами:

Yk6= xix2 х3> У1У2УЭ. Г1Г2Г3 (7)

Следствие 4. Так как информационные наборы отличаются в одном разряде, а значения контрольных - в двух разрядов, то имеем кодовые наборы с d=3, т.е. имеем линейный код, способный обнаруживать одиночную и двойную ошибки.

Свойство 5. Для элементов п, г2, г3 справедливы равенства:

г1фг2=тз,г1©гз=г2,г2®гз=г|; (8)

Следствие 5. Множество Nk=2 кодовых комбинаций может быть разделено на четыре подмножества, каждое из которых характеризуют два

символа вектора: { rir2 }шш { Г]Г3 } или { г2г3}.

В этом случае исходный набор двоичный набор Y= Xipc2,x3, yi,y2,y3 может быть представлен линейным кодом с двумя контрольными разрядами: Yk= х, ,х2,х3, у,,у2,у3,г; (9)

где г; ij -значение сигналов контрольных разрядов.

Таким образом, для формирования двух основных проверок линейного кода используется следующие правило кодирования информации:

1) Двоичный набор разбивается на блоки информации (пусть число информационных разрядов кратно трем), по три разряда в каждом блоке (блоки информации в двоичном наборе разделены запятыми):

r = *i*2*3>.)Wj»......>Z1Z2 ZJ- (10)

2) Проводится формирование значений двух контрольных разрядов по правилу:

г, =JC,®I,®V,©V,®...........Ф г. Ф 2,

(11)

гг = х2 ®х3 (&у2 ®у3 <В...........®Z,®Zj

В табл.1 представлены ошибочные кодовые наборы для одиночных и двойных ошибок относительно шести информационных разрядов, имеющих нулевые значения: 00000000.

Примечание: Символом "*" обозначен признак обнаруживаемой ошибки в соответствующем контрольном разряде, символом "-" - не обнаруживаемой.

Анализ предлагаемого метода кодирования информации позволяет выявить следующие свойства:

Таблица 1. Обнаруживающая способность кода YK =xlx2x-1,yíyíy„r1r2

№ Безошибочный Признак № Безошибочный Признак

п/п кодовый набор ошибки и/п кодовый набор ошибки

000 000 00 000 000 00

Ошибочный Ошибочный

кодовый набор Г1 г2 кодовый набор Г1 Ъ

1 000 00001 - * 19 001 000 10 ♦ *

2 000 000 10 * - 20 010 000 10 - *

3 000 00100 - * 21 100 000 10 -

4 000 01000 * * 22 000 011 00 *

5 000 10000 * - 23 000 101 00 * *

6 001 00000 - # 24 001 001 00 -

7 010 00000 * * 25 010 001 00 * -

8 100 000 00 * 26 100 001 00 * *

9 000 00011 * * 27 000 110 00 - *

10 000 00101 - - 28 001 010 00 * -

11 000 01001 * - 29 010010 00 -

12 000 10001 * 4 30 100 010 00 - *

13 001 000 01 - - 31 001 100 00 * *

14 010 000 0! * - 32 010 100 00 *

15 100 000 01 * - 33 100 100 00 -

16 000 001 10 * * 34 011000 00 * -

17 000 01010 - * 35 101000 00 * *

IS 000 100 10 - - 36 110 000 00 - *

Свойство 6. Предлагаемый код обнаруживает 100% одиночных ошибок.

Свойство 7. Предлагаемый код не обнаруживает двойные ошибки, вызванные одиночными ошибками в одноименных разрядах блоков информации (для рассматриваемого примера это ошибки представленные в строках 24,29,33 табл.1), и двойные ошибки, вызванные одиночными ошибками в информационных разрядах и одиночными ошибками в контрольных разрядах (ошибки, представленные строками 10, 13, 18 табл.1) т.к. данные ошибки приводят к нулевому значению синдрома ошибки ("маскируются").

Свойство 8. Увеличение числа информационных разрядов ведет к снижению обнаруживающей способности двойных ошибок предлагаемого кода.

Получено выражение для определения числа не обнаруживаемых ошибок Мно рассматриваемого кода:

Мно=Зс£ +2w, (12)

где w-число блоков информационных разрядов, - число сочетаний из w по 2.

Коэффициент необнаружеиия двойной ошибки составит:

PHO={M„o/Nn), (13)

где N„=2", n=k+r (k-число информационных разрядов, r-число контрольных разрядов).

Тогда коэффициент обнаружения двойной ошибки рассматриваемым кодом составит:

Ро= 1-Рно. (14)

Проведено исследование обнаруживающей способности предлагаемого метода кодирования информации в зависимости от числа информационных разрядов. Коэффициент обнаружения двойных ошибок, в зависимости от числа информационных разрядов, составит: в шестиразрядном двоичном коде Роб=0,75, для девятиразрядного двоичного кода Ро9=0,745, для двенадцатиразрядного - Ро12=0,74, пятнадцатиразрядного - Ро!5=0,73, восемнадцатиразрядного - РО18=0,72, двадцати одного разрядного - Ро21=0,7, для двадцатичетырехразрядного - Р<ш-0,695, для двадцати семиразрядного -

Ро27=0,690,......... для шестидесятиразрядного-Робо =0,67.

Таким образом, предлагаемый метод при практическом использовании имеет большую обнаруживгющую способность, чем широко используемый для этих целей контроль по модулю три ( обнаруживающий 50% двойных ошибок, требующий такое же число контрольных разрядов и гораздо большие временные затраты на вычисление их значений).

В связи с тем, что с увеличением числа информационных разрядов предлагаемый код снижает свои обнаруживающие способности двойных ошибок, возникает необходимость компенсировать данный недостаток за счет введения дополнительных контрольных разрядов, т.е. модификации рассматриваемого кода.

Определена верхняя граница числа дополнительных контрольных модифицированного линейного кода обнаруживающего одиночные и двойные ошибки.

Утверждение 1 При построении модифицированного кода, обнаруживающего одиночные и двойные ошибки с двумя основными контрольными разрядами, число дополнительных контрольных разрядов гд равно:

гд=]1ов,(п+1)[-2 (15)

Квадратные скобки в представленном выражении указывают, что результат логарифма округляется до большего значения.

Действительно, кратная ошибка в кодовом наборе обнаруживается, если для кодового расстояния (1 , выполняется условие <Е>1+1 (где (-число ошибочных разрядов в кодовом наборе), т.е. для обнаружения двойных <1=3.

В этом случае линейный код обнаруживает двойную ошибку и корректирует одиночную, т.к. выполняется условие для коррекции одиночной ошибки с£>21+).

Для коррекции одиночных ошибок количество контрольных разрядов г=п-к определяется из следующего неравенства:

2м<1+к+ г< 2Г, или г=] 1о&(п+1) [

Так как, для построения рассматриваемого линейного кода требуется два основных контрольных разряда, то для построения модифицированного линейного кода, обнаруживающего 100% двойных ошибок потребуется ГД = ] 1°Ег(п+1) [-2 дополнительных контрольных разряда.

В третьей главе проводится разработка методического аппарата повышения достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем.

Обосновано правило рационального введения двух дополнительных проверок (по 3w/2 информационных разрядов в каждой проверке), одна из них включает старшие информационные разряды и обнаруживает наибольшее количество ошибочных кодовых наборов, а последующие проверки формируются относительно оставшихся ошибочных наборов, используя минимальное число разрядов, на которых ошибка появляется.

Для матрицы не обнаруживаемых ошибок (16), построенной относительно двенадцати информационных разрядов (четырех блоков информации), на основе полученных правил, имеем дополнительные

проверки соответственно: r3= xi Фх2 ©х3Ф yi Фу2 Фуз, т4= yi Фуг Фу3© Zi ®z2

©z3, r5= si ©s2 ®s3, обнаруживающие 100% двойных ошибок.

Xl*2*3 У1У2УЗ Z1Z2Z3 S1S2S3 Г1Г2 Х1Х2Х3 У1У2УЗ Z1Z2Z3 S1S2S3 Г1Г2

1001 001 000 000 00 14010 000 010 000 00

2 001 ООО 001 000 00 15 010 000 000 010 00

3 001 000 000 001 00 16 000 010 010 000 00

4 000 001 001 000 00 17 000 010 000 010 00

5 000 001 000 001 00 18 000 000 010 010 00

6 000 000 001 001 00 19 00 1 000 000 000 0 1 (16)

7 100 100 000 000 00 20000 001 000 000 01

8 100 000 100 000 00 21 000 000 001 000 01

9 100 000 000 100 00 22 000 000 000 001 01

10 000 100 100 000 00 23 100 000 000 000 10

11 000 100 000 1 00 00 24 000 100 000 000 10

12 000 000 100 1 00 00 25 000 000 100 000 1 0

13 010 010 000 000 00 26 000 000 000 100 1 0

В этом случае дополнительная проверка г3 позволяет обнаружить шестнадцать двойных ошибок (из 26 необнаруживаемых ошибок), расположенных в строках: 2,3,4,5,8,9,10,11,14,15,16,17,19,20,23,24, т.е. наибольшее количество двойных ошибок, расположенных в старших разрядах (оказывающих наибольшее влияние на точность вычислений).

Проверка Г4 позволяет обнаружить семь двойных ошибок, расположенных в строках: 1,6,7,12,13,21,25.

Проверка г5 позволяет обнаружить три двойных ошибки, расположенные в строках: 12,22,26.

При рациональном кодировании информации третью дополнительную проверку использовать нецелесообразно (т.к. она обнаруживает наименьшее количество двойных ошибок, но требует аппаратурных затрат для хранения ее значения в накопителе информации, как и другие проверки).

Таким образом, рациональный выбор дополнительных проверок включает следующие правила:

1) Для кода, обнаруживающего одиночные и двойные ошибки строится матрица необнаруживаемых ошибок.

2) Выбирается необходимое число дополнительных проверок (контрольных разрядов), в которых обнаруживается наибольшее количество

двойных ошибок (содержащих ошибки старших разрядах двоичного набора, оказывающих наибольшее влияние на точность вычислений)) до получения требуемого значения достоверности функционирования устройства (требуемого процента обнаружения двойных ошибок).

Разработана блок-схема алгоритма, реализующая предлагаемый метод построения кода с обнаружением одиночных и двойных ошибок, и правила рационального выбора дополнительных проверок.

Разработана функциональная модель устройства хранения информации повышенной достоверности функционирования. Получены выражения для оценки обнаруживающей способности, аппаратурных и временных затрат для предлагаемого метода кодирования информации.

Проведено сравнение аппаратурных и временных затрат, необходимых для обнаружения одиночных и двойных ошибок предлагаемым методом, с наиболее широко используемыми методами: контролем на четность, контролем по модулю три, контролем по модулю пять (соответственно контролем по тос!2, тос13, шоё5), кодом Хемминга на примере обнаружения ошибок в двенадцатиразрядном двоичном наборе. Результаты сравнения представлены в табл.2.

Таблица 2, Сравнительное значение показателей, характеризующих предлагаемый метод контроля информации и существующие методы_

Наименование методов Показатели эффективности методов контроля

Робн! Робн2 го 1 Ску л.э. Си л.э. Сек л.э. Сро л.э. Со Л.Э.

кошроль на четность (тосй) 1 - 1 10 44 4000 4044 48 4092

тосВ 1 0,5 2 38 90 8000 8090 98 8188

тод5 1 0,75 3 - - 12000 - - -

код Хемминга 1 0,18 5 8 120 20000 20120 140 20260

модифицировали ый код Хемминга 1 1 6 12 208 24000 24208 232 24440

ПМ2(2 котр. разр.) 1 0,74 2 10 56 8000 8056 64 8120

ПМ2М1 1 0,9 3 10 76 12000 12076 88 12164

ПМ2Ш I 0,97 5 4 10 96 16000 16096 112 16208

ПМ2мэ 1 1 5 10 104 20000 20104 124 20228

Примечание: Аппаратурные затраты выражены через простейшие двухвходовые логические элементы; Временные затраты выражены через время т- время прохождения сигнала через простейший логический элемент;

Роб„1-коэффициент обнаружения одиночных ошибок; Робй-коэффициент обнаружения двойных ошибок; г0- число контрольных разрядов;

т-временные затраты решающего органа;

Ску- аппаратурные затраты на построение кодирующего устройства;

Сн- аппаратурные затраты для хранения значений контрольных разрядов в накопителе информации;

Сек- аппаратурные затраты схемы контроля;

Сро- аппаратурные затраты решающего органа;

Со- общие аппаратурные затраты оборудования на организацию контроля информации;

Пм2- предлагаемый метод контроля информации с двумя контрольными разрядами;

ПМ2Мг модифицированный метод контроля информации с двумя контрольными разрядами и одним дополнительным контрольным разрядом;

ПМ2м2- модифицированный метод контроля информации с двумя контроль,ными разрядами и двумя дополнительным« контрольными разрядами;

ПМ2Ш- модифицированный метод контроля информации с двумя контрольными разрядами и тремя дополнительными контрольными разрядами.

На рис. 1. представлены зависимости, характеризующие достоверность функционирования рассматриваемого устройства при его контроле предлагаемым методом и существующими методами,

вариантов предлагаемого метода обнаружения ошибок с существующими

методами

где та), В2(Х), оза). ВЗМ®, та), Б5(1), Об®, В7(1) - достоверность функционирования устройства при контроле соответственно: на четность; по пкх13: кодом Хемминга: модифицированным кодом Хемминга; предлагаемым методом с двумя основными контрольными разрядами;

предлагаемым методом с двумя основными контрольными разрядами и одним дополнительным контрольным разрядом; предлагаемым методом с двумя основными контрольными разрядами и двумя дополнительными контрольными разрядами; предлагаемым методом с двумя основными контрольными разрядами и тремя дополнительными контрольными разрядами.

Проведенная сравнительная оценка позволяет сделать вывод о том, что предлагаемый метод контроля информации обеспечивает наибольшую достоверности функционирования, минимизацию аппаратурных и временных затрат средств контроля по отношению к существующим методам.

Основные результаты исследования

При проведении научных исследований получены следующие основные результаты:

1. Проведен анализ основных факторов, воздействующих на аппаратуру телекоммуникационных систем, и обоснована необходимость повышения достоверности функционирования рассматриваемой аппаратуры в нормальных условиях эксплуатации и в условиях целенаправленных дестабилизирующих воздействий.

2. Обоснованы требования, предъявляемые к методам обнаружения ошибок в телекоммуникационных системах, к которым относятся: обнаруживающая способность метода контроля; временные и аппаратурные затраты, достоверность функционирования устройства хранения информации.

3. Проведен анализ существующих методов контроля информации и обоснована необходимость разработки методов контроля дискретной информации, обеспечивающих требуемую достоверность функционирования устройств хранения информации при минимальных аппаратурных и временных затратах на обнаружения ошибки.

4. Обоснованы теоретические положения, включающие свойства и закономерное™ двоичного набора дискретной информации, позволяющие выявить две основные проверки линейного кода, имеющие наибольшую обнаруживающую способность. Сформулированы правила рационального кодирования информации (правила построения дополнительных проверок), позволяющие обнаруживать требуемый процент двойных ошибок.

5. Разработан метод контроля информации повышенной обнаруживающей способности с рациональным введением числа контрольных разрядов, позволяющий, по сравнению с существующим методами, минимизировать временные и аппаратурные затраты.

6. Получены выражения для оценки обнаруживающей способности и числа дополнительных контрольных разрядов для предлагаемого кода.

7.Создан методический аппарат повышения достоверности функционирования устройств хранения информации, включающий функциональную модель устройства хранения информации, метод контроля информации, правила рационального зыбора дополнительных проверок и алгоритмическое обеспечение.

8. Проведена сравнительная оценка аппаратурных и временных затрат при использовании предлагаемого метода контроля дискретной информации с существующими методами, показывающая, что предлагаемый Mfrrci., при одинаковой или большей обнаруживающей способности и fSHTOiux аппаратурных затратах, требует минимальных временных затрат (соизмеримых с временными затратами при контроле на четность) и более "таи а четыре раза меньше временных затрат, чем контроль по mod3 (при ояияэкозок числе контрольных разрядов).

У.Гфоведе'.'о сравнение достоверности функционирования устройства хранения информации при использовании предлагаемого метода с су.члзствукшщм методам контроля информации, показывающее выигрыш в данном показателе в зависимости от числа дополнительных проверок.

Полученные каучные результаты свидетельствуют о решении научной ; зда <и. ?аю«очаюшейся в разработки метода обнаружения одиночных и дло1;лых ошибок без значительного увеличения информационной, г.пппратугчой и временной избыточности на основе рационального выбора чиста го:;грольных проверок, имеющей существенное значение для лонышешк достоверности функционирования телекоммуникационных систем и следовательно, для экономики и обеспечения обороноспособности

CTpllTILT.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи, опубликованные в рецензируемых журналах, входящих в Перечень ВАК 1 .Павлов A.A., Новиков H.H., Оверченко Д.В. и др. Обнаружение и коррекция ошибок на основз логического кодирования // Электросвязь. -

2000,- № 9. С. 26-28.

? .Петитов A.A., Шандриков A.B. Обнаружение и исправление модульных ошибок устройств хранения и передачи информации // Машиностроитель,-

2001. >а?..-С.18-22.

Л.Шзлоь A.A., Ромааенко Ю.А, Шандриков A.B. Метод обнаружения модульных ошибок ПЗУ специализированных ЭВМ //Конпмчь. Диагностика,- 2001. №9.- С.36-39.

4Лзвлоз A.A. Метод коррекции кратных ошибок устройств хранения информация микропроцессорных средств измерительной техники // Измерительная техника. -2002.- №2.- С. 21-24.

¿Лазло« A.A., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. и др. Функционально-кодовый метод обнаружения двойных ошибок в устройствах хранения информации автоматизированных систем контроля и управления. // Контроль длзгахгшта. -2009.-№ 10. -С. 60-64.

6. П&злоя A.A., Хоруженко О.В., Ващенко А.П., Никулин B.C. Контроль оашбох в телекоммуникационных устройствах // Известия Института инженерной физики. -2010- № 3. -С.37-38.

7. Пйвлоз A.A. Контроль процессора специализированных ЭВМ при выполнении логических операций. //Известия Института инженерной Лшню«. -2010-№ 4.- С.36-39.

8. Павлов А.А., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. и др. Метод контроля ошибок в устройствах хранения и передачи информации телекоммуникационных систем // Контроль. Диагностика. -2011.- № 2.- С. 69-71.

9. Павлов А.А Оценка эффективности методов повышешм достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем //Известия Института инженерной физики. -2011.- № 4. -С.36-39. Статьи переведенные и изданные в научных изданиях за рубежом

10.PrincipIes of constructing failure-resistant measurement technology microprocessor devices witha posteriori correction of multiple errors (discussion) A. A. Pavlov, A. V. Shandrikov. Measurement Techniques, 2000, Volume 43, Number 4, Pages 303-314

11. Methods for Correcting Multiple Errors of Information Storage Devices Used in Microprocessor Facilities of Measurement Technology (a discussion)

A. A. Pavlov, A. N. Tsar'kov, Measurement Techniques, 2002, Volume 45, Number 2, Pages 141-145

12.Methods of Observing and Correcting Errors in Data-Acquisition Storage and Transmission Systems A.A. Pavlov, A. N. Tsar'kov, , A. V. Shandrikov, and et al. Measurement Techniques, 2005, Volume 48, Number 3, Pages 205-210 Патенты на изобретения и полезные модели

13.Пат. на изобретение 2421786 РФ. Устройство хранения информации повышенной достоверности функционирования /Павлов А.А., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. и др. -№ 2010121262; заявл.27.05.10; опубл. 20.06.2011,-10с.

14.Пат. на изобретение 2422923 РФ. Устройство хранения и передачи информации повышенной достоверности функционирования /Павлов А.А., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. и др. -№ 2010115406; заявл. 20.04.10; опубл. 27.06.2011.-5с.

15. Пат. на полезную модель 106771 РФ. Устройство хранения и передачи данных с исправлением ошибок в байте информации и обнаружением ошибок в байтах информации / Павлов А.А., Борисов К.Ю., Царьков А.Н. и др. - № 2011114400; заявл.14.04.11; опубл. 20.07.2011.-8с.

16.Пат. на полезную модель 107606 РФ. Устройство хранения и передачи данных с исправлением одиночных ошибок в байте информации и обнаружением произвольных ошибок в байтах информации / Павлов А.А .Борисов К.Ю., Хоруженко О.В., Царьков А.Н. и др. -№ 2011114399; заявл.14.04.11; опубл. 20.08.2011.-8с.

Тезисы докладов на НТК

17. Павлов А .А., Крехов Е.В., ШандриковА.В. Обнаружение и исправление ошибок устройств хранения и преобразования информации специализированных ЭВМ // Сборник докладов 13-го межгосударственного семинара: " Дискретная математика и ее приложения" МГУ, Москва. 2005-С. 93-95.

18. Павлов А.А, Шандриков А.В., Обнаружение и исправление ошибок устройств хранения и преобразования информации специализированных ЭВМ. //1-я Международная научно-практическая конференция

«Информационные технологии в образовании, науке и производстве». Серпухов. 2007. -С. 58-61

19. Павлов A.A., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. Кодовый контроль ошибок в автоматизированных системах измерительной техники // IV-я Международная научно-практическая конференция «Информационные технологии в образовании, науке и производстве». Серпухов. 2010,- С.36-39

20. Павлов A.A. Контроль ошибок в устройствах хранения и передачи информации. //IV-я Международная научно-практическая конференция «Информационные технологии в образовании, науке и производстве». Серпухов. 2010. -С. 40-43.

21. Павлов A.A., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. Подход обеспечения отказоустойчивости арифметико-логического устройства процессора ЭВМ //XXIX межрегиональная научно-техническая конференция «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем». Серпуховский ВИ РВ. 2010. -С.28-30.

22.Павлов A.A. Контроль ошибок в устройствах хранения информации телекоммуникационных систем. /ЛХМеэвдународная научная конференция «Перспективные технологии в средствах передачи информации -ПТСПИ-2011». Владимир-Суздаль. 29 июня-1 июля. 2011. -С. 64-67.

23 .Павлов A.A. Оценка эффективности методов позышения достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем. //XII Международная научно- техническая конференция «Кибернетика и высокие технологии XXI века». Воронеж. 11-13 мая. 2011-С.51-54.

24. Павлов А.А.Оценка методов контроля устройств хранения информации телекоммуникационных систем.// Международный симпозиум «Надежность и качество 20011», Интеллектуальные компьютерные обучающие системы, Пензенский государственный университет, Пенза. 23 мая - 02 июня. 2011.-С.28-20.

25.Павлов A.A. Оценка эффективности методов контроля устройств хранения информации телекоммуникационных систем. //НТК «Новые информационные технологии в связи и управлении» Калужский научно-исследовательский институт телемеханических устройств, Калуга. 1-2 июня. 2011. -С.62-64.

26.Павлов A.A. Оценка эффективности методов контроля устройств хранения информации телекоммуникационных систем. // XXIX межрегиональная научно-техническая конференция «Проблемы эффективности и безопасности функционирования сложных технических и информационных систем». Серпуховский ВИ РВ. 2011.- С.33-35

27. Павлов A.A., Хоруженко О.В., Борисов К.Ю., Оценка показателей эффективности методов контроля устройств хранения информации телекоммуникационных систем. //V-Международная научно-практическая конференция «Информационные и коммуникационные технологии в образовании науке и производстве». Протвино. 2011. -С. 72-74.

Сдановнабор 16.11.2011 г. Подписано в печать 17.11.2011 г. Печ.л. 1,1. Уч.-изд. л. 0,9. Изд. №114. Зак.462 Издательство Военной академии РВСН имени Петра Великого (филиал в г. Серпухове Московской области)

Введение.

Раздел 1. Анализ существующих методов обнаружения ошибок аппаратных средств телекоммуникационных систем.

1.1 Устройства хранения и передачи информации, модель исследований. Основные понятия и принятые допущения.

1.2.1 Исследование причин отказов и сбоев телекоммуникационных систем.

1.2.2 Выбор методов обнаружения ошибок в устройствах телекоммуникационных систем.

1.3 Анализ методов обнаружения ошибок по модулю.

1.4 Исследование способов технической реализации методов контроля по модулю.

1.4.1 Оценка аппаратурных затрат при контроле по тоё2.

1.4.2 Оценка аппаратурных затрат при контроле по шоёЗ.

Выводы по первому разделу.

Раздел 2. Разработка метода контроля устройств хранения информации телекоммуникационных систем.

2.1 Разработка теоретических положений для определения основных контрольных проверок линейного кода.

2.2 Разработка метода контроля информации с обнаружением одиночных и двойных ошибок с тремя основными контрольными разрядами.

2.3 Построение модифицированного линейного кода с тремя основными контрольными разрядами.

2.4 Разработка метода контроля информации с двумя основными контрольными разрядами.

2.5 Построение модифицированного линейного кода с двумя основными контрольными разрядами.

2.6 Выбор метода кодирования информации.

2.7 Контроль по тос12 с обнаружением четных ошибок.

Выводы по второму разделу.

Раздел 3. Разработка методического аппарата повышения достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем.

3.1 Разработка правил рационального выбора дополнительных проверок

3.2 Разработка функциональной модели устройства хранения информации на основе линейного кода с тремя основными контрольными разрядами.

3.3 Расчет аппаратурных и временных затрат при использовании метода контроля информации на основе линейного кода с тремя основными контрольными разрядами.

3.4 Разработка функциональной модели устройства хранения информации для метода контроля информации с двумя контрольными разрядами.

3.5 Расчет аппаратурных и временных затрат при использовании метода обнаружения ошибок с двумя основными контрольными разрядами.

3.6 Сравнительная оценка аппаратурных и временных затрат при использовании предлагаемого метода контроля информации и существующих методов обнаружения ошибок.

3.7 Сравнительная оценка достоверности функционирования устройства хранения информации при использовании предлагаемого метода контроля информации и существующих методов обнаружения ошибок.

Выводы по третьему разделу.

Актуальность исследований. Современная экономика опирается на новейшие информационные, телекоммуникационные технологии и технологии связи.

Использование нанотехнологий при создании радиокомпонентов телекоммуникационных устройств обеспечивает достижение высокой степени интеграции в микросхеме, однако приводит к снижению показателей надежности, стойкости, температурной устойчивости, влияющих на технические характеристики рассматриваемых систем.

К возникновению ошибок в полупроводниковых интегральных микросхемах приводят различные физико-химические факторы.

Так, например, при эксплуатации БИС ЗУ основной причиной сбоев является наличие в материале полупроводника молекул урана и тория, распад которых вызывает появление альфа-частиц. Второй причиной отказа являются космические лучи, причём чем выше плотность упаковки элементов в кристалле, тем сильнее влияние этих факторов.

Кроме этого, в процессе эксплуатации на аппаратуру телекоммуникационных систем действует ряд независимых один от другого воздействий. Прежде всего, происходит старение элементов. На работу системы также влияют флук-туационные колебания, связанные с изменением температуры и величин нагрузки, электромагнитные наводки, изменение значений питающих напряжений и, возможно, целенаправленные дестабилизирующие воздействия.

Целенаправленные дестабилизирующие воздействия включают:

- электромагнитный терроризм (умышленное создание электромагнитных помех и «выбросов» напряжения электропитания, нарушающих заданные режимы функционирования информационно-технических систем и их элементов, приводящих к выходу из строя оборудования. Выведение из строя цифровых устройств, в том числе и не предназначенных для приема электромагнитной энергии, возможно при воздействии мощного потока радиочастотного электромагнитного излучения (РЧЭМИ);

- кибернетический терроризм (электронный терроризм), направленный на несанкционированную модификацию, блокирование или разрушение данных, нарушение заданных режимов функционирования информационно-технических систем и их отдельных элементов.

Таким образом, при создании компонентов и устройств телекоммуникационных систем весьма важно обеспечить их достоверность функционирования в условиях воздействия естественных (грозовые разряды, космические лучи, электромагнитные поля и др.) и целенаправленных дестабилизирующих факторов.

Устройства хранения информации являются наиболее важными функциональными узлами телекоммуникационных систем и представляют собой наиболее динамичную область развития микроэлектроники.

Современные устройства хранения информации характеризуются значительным увеличением емкости одновременно с ростом плотности интеграции логических схем на БИС.

Так как эффективность телекоммуникационных систем в значительной степени характеризуется достоверностью информации, которая обрабатывается в данных системах, то особую актуальность приобретает вопрос обнаружения ошибок в устройствах хранения информации.

Объектом исследования являются устройства хранения информации (УХИ) телекоммуникационных систем.

При организации контроля данных устройств возникает необходимость выбора методов обнаружения ошибок, наиболее полно удовлетворяющих основным требованиям, предъявляемым к средствам контроля: высокому значению коэффициента обнаружения ошибок; низким аппаратурным затратам (высокой вероятностью безотказной работы) схем контроля; низкими временными затратами, характеризующими степень влияния средств контроля на быстродействие контролируемого устройства.

Обобщенным показателем, характеризующим методы контроля информации, является достоверность функционирования:

Оф (0 = [^исх (0РК (0 + ^Робн. (1 - ^исх (ОРк (0 + РгРоьнг (1" Рисх if)PK (0FPO , (0.1) где Р0бн1 - коэффициент обнаружения одиночных ошибок;

Робн2 - коэффициент обнаружения двойных ошибок;

P„cx(t) вероятность безотказной работы исходной схемы;

PK(t) - вероятность безотказной работы схемы контроля;

Ppo(t) - вероятность безотказной работы решающего органа;

Pi - вероятность возникновения одиночной ошибки;

Р2 - вероятность возникновения двойной ошибки.

Большой вклад в обеспечение надежности и достоверности функционирования дискретных устройств внесли работы Г.В. Дружинина, А.М.Гаврилова, А.Д. Закревского, A.M. Половко, И.А. Ушакова и других ученых.

Структурные методы обнаружения ошибок, подробно рассмотренные в работах С.М.Доманицкого, В.Е.Обухова, Е.С.Согомоняна, В.В.Сапожникова, Б.М.Кагана, включают: поэлементное резервирование, дублирование, парафаз-ную логику, мажоритарный метод, логику с переплетением.

Недостатками метода поэлементного резервирования являются:

- резкое увеличение резервного оборудования;

- увеличение нагрузки на отдельные компоненты, что приводит к снижению нагрузочной способности схем;

- повышение требований к допускам составляющих элементов, поскольку при выходе из строя некоторых элементов выходной сигнал должен оставаться в необходимых допусках.

Методы простого резервирования применительно к схемам, выполненным с высокой степенью интеграции, нецелесообразно использовать ещё и потому, что существенно возрастает число дополнительных связей, что приводит к снижению общей надёжности и существенно усложняет регулировку схем.

Избыточная логика с перекрёстными соединениями усложняет построение дискретных устройств, затрудняет их регулировку и диагностирование. Высокая надёжность достигается высокой ценой - так исправление одиночной ошибки требует увеличения аппаратуры в четыре раза.

В настоящее время наиболее часто используется мажоритарный метод резервирования. Достоинством метода является большая универсальность, позволяющая использовать его на различных уровнях разделения дискретных устройств от отдельных узлов до резервирования устройства в целом. Данный метод имеет высокую обнаруживающую способность, однако требует больших аппаратурных затрат.

Вопросам использования корректирующих кодов для построения отказоустойчивых вычислительных систем посвящены работы А.М.Гаврилова,

B.А.Дементьева, В.В.Зеленевского, А.И.Кострыкина, Н.Д. Путинцева, Ю.Л. Са-галовича, Е.С. Согомоняна, Я.А. Хетагурова, А.Н. Царькова, В.А. Цимбала,

C.Н.Шиманова, Н.С. Щербакова и других ученых.

Среди зарубежных работ в области использования корректирующих кодов для решения вопросов обеспечения надёжности и достоверности функционирования дискретных устройств телекоммуникационных систем большое значение имеют труды фон Неймана, Мура и Шеннона, Ф.Дж. Мак-Вильямс, Э. Берлекэмпа, У.Питерсона.

Методы аппаратного контроля, включающего методы контроля по модулю и коды обнаруживающие и исправляющие ошибки, в отличие от структурных методов резервирования позволяют решать данную задачу при меньших аппаратурных затратах резервного оборудования.

Предметом исследования являются методы повышения достоверности функционирования аппаратных средств телекоммуникационных систем, на основе контроля информации по модулю и кодов, обнаруживающих и исправляющих ошибки.

В настоящие время, для обнаружения ошибок в устройствах хранения информации телекоммуникационных систем широко используется контроль по модулю.

Наиболее часто для этих целей применяется контроль по тоё2 (контроль на четность), который позволяет обнаруживать одиночные (нечетные ошибки) и требует минимальных аппаратурных и временных затрат по отношению к известным методам обнаружения ошибок.

Недостатком данного метода является низкая обнаруживающая способность, так как при его использовании обнаруживается одиночные (нечетные) ошибки, т.е. только 50% возможных ошибок.

В то же время, опыт эксплуатации дискретных устройств показывает, что наиболее вероятным событием является возникновение одиночных и двойных ошибок (соответственно на одиночные ошибки приходится 80-85%, на двойные ошибки 20-25% и ошибки прочей кратности до 2%), т.е. основным недостатком метода контроля на четность является невозможность обнаружения двойных ошибок.

Контроль информации по тоёЗ позволяет обнаруживать все одиночные ошибки и 50% двойных ошибок, однако реализация данного метода требует больших временных затрат, связанных с задержкой прохождения сигнала в схеме сверток.

Увеличение модуля позволяет повысить обнаруживающую способность двойных ошибок, однако при этом происходит значительное увеличение аппаратурных и временных затрат, кроме этого требуется увеличение контрольных разрядов для формирования остатка.

Использование известных корректирующих линейных кодов для обнаружения одиночных и двойных ошибок не целесообразно из-за информационной избыточности (избыточных контрольных разрядов и соответственно аппаратурных затрат).

Так, например, немодифицированный код Хемминга, построенный для обнаружения ошибок в двенадцатиразрядном наборе, потребует пять контрольных разрядов и при этом обнаруживает только 18% двойных ошибок (контроль по тос13 требует только два контрольных и обнаруживает 50% двойных ошибок, но требует в четыре раза больше временных затрат на кодирование информации). Модифицированный код Хемминга позволяет обнаруживать 100% двойных ошибок, но при этом требуется еще один дополнительный контрольный разряд.

Таким образом, в настоящее время отсутствуют эффективные методы (правила) построения линейных кодов обнаруживающих одиночные и двойные ошибки.

Применение циклических кодов для защиты запоминающих устройств нецелесообразно, так как они требуют существенно большего времени на кодирование и декодирование информации.

Анализ рассмотренных методов контроля информации телекоммуникационных систем позволяет выявить противоречие между необходимостью повышения их обнаруживающей способности и ростом аппаратурных и временных затрат, связанных с этой целью.

Выявленное техническое противоречие определяет проблему исследований, заключающуюся в необходимости разработки методов обнаружения одиночных и двойных ошибок без значительного увеличения информационной, аппаратурной и временной избыточности.

Цель диссертации повышение достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем на основе разработки метода контроля дискретной информации, обнаруживающего 100% одиночных ошибок и требуемого процента двойных ошибок рациональным введением числа контрольных разрядов.

В связи с этим возникает необходимость в решении научной задачи, обеспечивающей выполнение условия: = .О-рр (0/РОБШ = 100%, ^ОБИ2 = РОБН2ТР ' ^¿ц ' ^ЗАД ' ^ЭЗАД ' и где В(1) - достоверность функционирования телекоммуникационных устройств;

ОтрОО - требуемое значение достоверности функционирования;

Сн - наименьшее количество аппаратурных затрат на средства контроля (по отношению к известным методам контроля);

1:к - время контроля информации разработанным методом;

1Ч - время контроля информации при контроле на четность; кЗАд- заданное число информационных разрядов; эзад— заданное время эксплуатации телекоммуникационной системы.

Методы исследования. При решении стоящей научной задачи использованы теоретические методы исследований, основанные на научных положениях теории кодирования, теории надежности, теории дискретных автоматов.

Результаты, представляемые к защите:

1. Метод контроля дискретной информации на основе рационального выбора контрольных проверок.

2. Методический аппарат повышения достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем.

Новизна научных результатов

1. Разработан метод контроля дискретной информации на основе рационального выбора контрольных проверок, отличающийся от существующих тем, что: позволяет обнаруживать 100% одиночных ошибок и более 50% двойных ошибок при использовании двух контрольных разрядов (имеет большую обнаруживающую способность по отношению к контролю по тоёЗ, требующего такое же количество контрольных разрядов); для обнаружения требуемого процента двойных ошибок по отношению линейным кодам, имеет меньшую информационную избыточность за счет ограничения числа контрольных разрядов путем рационального выбора дополнительных проверок, имеющих наибольшую обнаруживающую способность.

2. Разработан методический аппарат повышения достоверности функционирования устройств хранения информации, включающий основные положения методики использования предлагаемого метода контроля информации; блок-схему алгоритма рационального выбора дополнительных проверок; функциональную модель устройства хранения информации повышенной достоверности функционирования; математические выражения для оценки аппаратурных затрат и обнаруживающей способности разработанного кода который, в отличие от известных, позволяет обеспечить требуемую достоверность функционирования при наименьшей информационной, аппаратурной и временной избыточности.

Научная значимость результатов заключается в выявлении свойств, закономерностей и теоретических положений, позволяющих определить две основные проверки линейного кода (два контрольных разряда), имеющие наибольшую обнаруживающую способность одиночных и двойных ошибок и формировании правил рационального выбора дополнительных проверок, обеспечивающих обнаружение требуемого процента двойных ошибок.

Практическая значимость результатов заключается в повышении достоверности функционирования устройств хранения и передачи информации телекоммуникационных систем в условиях воздействия естественных и целенаправленных дестабилизирующих факторов.

Достоверность полученных результатов подтверждается применением широко известных частных научных результатов, обоснованием и доказательством впервые полученных результатов, ясной физической интерпретацией полученных результатов и их непротиворечивостью с существующими методами обнаружения ошибок.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 11 международных и межрегиональных НТК (г.Москва, Владимир-Суздаль, Воронеж, Калуга, Протвино, Серпухов).

Публикации. Результаты работы отражены в 70 научных трудах, в том числе в 25 статьях всероссийского издания («Известия Института инженерной физики», «Измерительная техника», «Контроль. Диагностика», «Электросвязь»); 8 статей переведены и изданы в академических журналах за рубежом; в 11-ти патентах на изобретения и в 11-ти патентах на полезные модели (включая 25 трудов, опубликованных в изданиях, входящих в перечень журналов ВАК).

Результаты научных исследований реализованы: при разработке устройств хранения информации повышенной достоверности функционирования: ФГУП Научно-исследовательский институт микроэлектронной аппаратуры «ПРОГРЕСС», г. Москва;

ОАО «Воронежский опытный завод программной продукции», г. Воронеж; ЗАО Научно-технический центр «Модуль», г. Москва.

Диссертационная работа состоит из введения и трех глав.

Выводы по третьему разделу

1) Предлагаемый метод контроля на четность в отличие от традиционного метода контроля на четность позволяет иметь:

- такую же обнаруживающую способность как и традиционный метод контроля на четность (обнаруживает 50% возможных ошибок);

- максимальное быстродействие (требует минимальных аппаратурных и временных затрат);

- максимальную вероятность безотказной работы решающего органа;

- обнаруживать практически все одиночные ошибки (за исключением одной) и 25% четных ошибок.

2) Предлагаемый метод с двумя основными контрольными разрядами, по отношению к контролю по тос13 (имеющему такое же количество контрольных разрядов) имеет:

- большую обнаруживающую способность;

- в четыре раза меньше временных затрат;

- меньшее количество аппаратурных затрат на построение схемы контроля и решающего органа;

- более высокую достоверность функционирования устройства хранения информации.

3) Предлагаемый модифицированный метод контроля информации с двумя основными и одним дополнительным контрольным разрядом по отношению к методу с тремя основными контрольными разрядам обеспечивает большую эффективность, так как имеет:

- большую обнаруживающую способность;

- требует меньших аппаратурных затрат на построение схемы контроля и решающего органа;

- позволяет обеспечить обнаружение ошибок в старших разрядах двоичного набора информации (оказывающих наибольшее влияние на погрешность вычислений).

4) Предлагаемый модифицированный метод контроля с двумя основными и двумя контрольными разрядами по отношению к коду Хемминга (построенного только для обнаружения ошибок) обеспечивает:

- на один контрольный разряд меньше;

- обнаружение 97% двойных ошибок (код Хемминга 18%);

- меньшие аппаратурные затраты на построение схемы контроля и решающего органа;

- позволяет обеспечить обнаружение ошибок в старших разрядах двоичного набора информации (оказывающих наибольшее влияние на погрешность вычислений).

По отношению к модифицированному коду Хемминга (обнаруживающему 100% двойных ошибок) при длительной эксплуатации устройства хранения информации позволяет обеспечить более высокую достоверность функционирования и в этом случае имеет на два контрольных разряда меньше.

5) Предлагаемый модифицированный метод контроля с двумя основными и тремя дополнительными контрольными разрядами, по отношению к модифицированному коду Хемминга (построенного только для обнаружения ошибок) обеспечивает:

- на один контрольный разряд меньше;

- меньшие аппаратурные затраты на построение схемы контроля;

- в два раза меньшие аппаратурные затраты на построение решающего органа;

- обеспечивает выполнение условия d>3, т.е возможность коррекции одиночных ошибок.

6) Предлагаемый метод контроля с двумя основными контрольными разрядами, по сравнению с известными методами контроля, обеспечивает наиболее высокое значение выигрыша в достоверности функционирования устройства хранения информации, позволяет создать методический аппарат получения требуемого значения достоверности функционирования рациональным введением необходимого числа дополнительных контрольных разрядов.

119

Заключение

В результате проведенных исследований разработан научно-методический аппарат обнаружения ошибок устройств хранения телекоммуникационных систем, позволяющий решить задачу повышения достоверности функционирования рассматриваемых систем при и выполнении ограничений на временные и аппаратурные затраты.

При решении рассматриваемой научной задачи получены следующие основные результаты:

1) Проведен анализ основных факторов, воздействующих на аппаратуру телекоммуникационных систем, и обоснована необходимость повышения достоверности функционирования рассматриваемой аппаратуры в нормальных условиях эксплуатации и в условиях целенаправленных дестабилизирующих воздействий.

2) Обоснованы требования к методам обнаружения ошибок в телекоммуникационных системах и определены основные показатели эффективности средств контроля информации телекоммуникационных систем, к которым относятся: обнаруживающая способность метода контроля; временные и аппаратурные затраты.

3) Проведен анализ существующих методов контроля информации и обоснована необходимость разработки методов контроля дискретной информации повышенной обнаруживающей способности, в результате которого установлено:

- увеличение объема накопителя устройств хранения информации телекоммуникационных систем повышает требования к достоверности обрабатываемой информации, т.е. к обнаружению наиболее вероятных ошибок (одиночных и двойных);

- структурные методы обнаружения ошибок, такие как: дублирование, парафазная логика, перекрестная логика, обладают высокой обнаруживающей способностью, высоким быстродействием, однако требуют больших аппаратурных затрат;

- мажоритарный метод резервирования имеет высокое быстродействие, позволяет не только обнаруживать, но и исправлять ошибки в одном из каналов, однако требует больших аппаратурных затрат, что может быть оправдано при построении отказоустойчивых устройств хранения информации и нецелесообразным для обнаружения ошибок;

- использование корректирующих линейных кодов, исправляющих одиночную ошибку (например кода Хемминга), позволяет обнаруживать двойные ошибки, сократить аппаратурные затраты резервного оборудования (30% от исходных аппаратурных затрат), однако его использование приводит к неоправданной информационной избыточности.

- эффективным средством обнаружения ошибок в устройствах хранения и передачи информации телекоммуникационных систем является использование методов контроля по модулю;

- достоинством контроля на четность является использование минимального количества временных и аппаратурных затрат, недостатком - низкая обнаруживающая способность, т.к. обнаруживаются только одиночные (нечетные) ошибки и не обнаруживаются двойные (нечетные, составляющие более 20% от числа возможных ошибок);

- увеличение модуля позволяет повысить обнаруживающую способность метода, однако это приводит к увеличению числа контрольных разрядов, росту аппаратурных затрат контролирующей схемы и решающего органа, увеличению временных затрат;

- наиболее рациональным методом контроля по модулю с точки зрения числа контрольных разрядов, временных и аппаратурных затрат, является использование контроля по шоёЗ, использующего пирамидальную схему свертки для получения остатка;

- недостатком контроля по тоёЗ является низкая обнаруживающая способность, т.к. он позволяет обнаруживать только 50% двойных ошибок.

4) Обоснована необходимость разработки новых методов контроля информации устройств хранения информации телекоммуникационных систем, позволяющих обнаруживать 100% одиночных ошибок и требуемый процент двойных ошибок при минимальных временных и аппаратурных затратах.

5) Разработаны теоретические положения, включающие выявленные свойства и закономерности двоичного набора дискретной информации, позволяющие сформировать правила построения линейных кодов с тремя и двумя основными контрольными разрядами, при этом:

- проведено исследование обнаруживающей способности линейного кода с двумя и тремя основными контрольными разрядами и получено выражение для ее оценки;

- разработаны правила построения модифицированных линейных кодов для заданной обнаруживающей способности двойных ошибок.

- получено выражение для оценки верхней границы числа дополнительных контрольных разрядов, при котором модифицированный код обнаруживает 100% двойных ошибок;

6) Разработаны правила для построения метода обнаружения одиночных и двойных ошибок в устройствах хранения информации на основе линейного кода с двумя и тремя контрольными разрядами;

7) Обоснованы основные положения методики использования предлагаемых методов для обнаружения одиночных и двойных ошибок в устройствах хранения информации телекоммуникационных систем, при этом выявлено что:

- метод обнаружения ошибок стремя контрольными разрядами имеет большую обнаруживающую способность двойных ошибок, чем метод обнаружения ошибок с двумя контрольными разрядами;

- с увеличением числа информационных разрядов обнаруживающая способность метода обнаружения ошибок стремя контрольными разрядами снижается быстрее, чем обнаруживающая способность двойных ошибок метода обнаружения ошибок с двумя контрольными разрядами;

- при числе информационных разрядов к>30 предлагаемые методы имеют практически одинаковую обнаруживающую способность.

- так как для линейного кода с двумя основными контрольными разрядами требуется на один контрольный разряд меньше, а обнаруживающая способность рассматриваемых кодов при к>30 практически одинакова, то с точки зрения аппаратурных затрат (для хранения значений контрольных разрядов в накопителе информации) целесообразно использовать метод кодирования информации на двух контрольных разрядах.

8) Разработаны методические рекомендации рационального построения дополнительных проверок при построении модифицированного линейного кода с двумя основными контрольными разрядами

9) Определено рациональное правило построения дополнительных проверок с учетом обнаружения 100% двойных ошибок, числа контрольных разрядов и аппаратурных затрат, необходимых на построение кодирующего устройства, при котором формируются две основные дополнительные проверки (одна из них включает старшие информационные разряды), включающие количество разрядов Зш/2, которые обнаруживают наибольшее количество ошибочных кодовых наборов, а последующие проверки формируются относительно оставшихся ошибочных наборов, используя минимальное число разрядов, на которых ошибка появляется.

10) Разработан алгоритм построения устройства хранения информации телекоммуникационных систем с обнаружением одиночных и двойных ошибок.

11) Разработана функциональная модель устройства хранения информации повышенной достоверности и проведена оценки аппаратурных затрат, вводимых при использовании предлагаемого метода контроля информации.

12) Проведена сравнительная оценка показателей эффективности предлагаемого метода контроля информации, с существующими методами при контроле для двенадцати разрядного информационного набора, показывающая, что:

- Предлагаемый метод с двумя основными контрольными разрядами по отношению к контролю по тоёЗ (имеющего такое же количество контрольных разрядов) имеет: а) большую обнаруживающую способность; б) в четыре раза меньше временных затрат; в) меньшее количество аппаратурных затрат на построение схемы контроля и решающего органа; г) более высокую достоверность функционирования устройства хранения информации.

- Предлагаемый модифицированный метод контроля информации с двумя основными и одним дополнительным контрольным разрядом по отношению к методу с тремя основными контрольными разрядами обеспечивает большую эффективность, так как имеет: а) большую обнаруживающую способность; б) требует меньших аппаратурных затрат на построение схемы контроля и решающего органа; в) позволяет обеспечить обнаружение ошибок в старших разрядах двоичного набора информации (оказывающих наибольшее влияние на погрешность вычислений).

- Предлагаемый модифицированный метод контроля с двумя основными и двумя контрольными разрядами по отношению к коду Хемминга (построенного только для обнаружения ошибок) обеспечивает: а) на один контрольный разряд меньше; б) обнаружение 97% двойных ошибок (код Хемминга 18%); в) меньшие аппаратурные затраты на построение схемы контроля и решающего органа; г) позволяет обеспечить обнаружение ошибок в старших разрядах двоичного набора информации (оказывающих наибольшее влияние на погрешность вычислений). д) по отношению к модифицированному коду Хемминга (обнаруживающему 100% двойных ошибок), при длительной эксплуатации устройства хранения информации позволяет обеспечить более высокую достоверность функционирования и в этом случае имеет на два контрольных разряда меньше.

- Предлагаемый модифицированный метод контроля с двумя основными и тремя дополнительными контрольными разрядами по отношению к модифицированному коду Хемминга(построенного только для обнаружения ошибок) обеспечивает: а) на один контрольный разряд меньше; б) меньшие аппаратурные затраты на построение схемы контроля; в) в два раза меньшие аппаратурные затраты на построение решающего органа; г) обеспечивает выполнение условия (1>3, т.е возможность коррекции одиночных ошибок.

- Предлагаемый метод контроля с двумя основными контрольными разрядами, по сравнению с известными методами контроля, обеспечивает наиболее высокое значение выигрыша в достоверности функционирования устройства хранения информации, позволяет создать методический аппарат получения требуемого значения достоверности функционирования рациональным введением необходимого числа дополнительных контрольных разрядов.

13) Проведена сравнительная оценка выигрыша в достоверности функционирования устройств хранения информации при использовании предлагаемого метода по отношению к существующим, показывающая, что предлагаемый метод является наиболее эффективным.

14) Выявлены свойства и закономерности, позволяющие разработать частный подход построения линейного кода, реализующего одну проверку на четность (один контрольный разряд), позволяющего обнаруживать 50% ошибок от общего числа возможных ошибок, включая четные и нечетные ошибки (в отличие от известного метода контроля на четность, обнаруживающего 50% ошибок от общего числа возможных ошибок, но обнаруживающего только нечетные ошибки).

В результате проведенных исследований создан методический аппарат повышения достоверности функционирования устройств хранения информации телекоммуникационных систем.

Полученные научные результаты свидетельствуют о решении научной задачи, имеющей существенное значение для повышения достоверности функционирования (сбоеустойчивости) телекоммуникационных систем и, следовательно, для экономики и обеспечения обороноспособности страны.

1. Движение А. Отказоустойчивость- свойство, обеспечивающее постоянную работоспособность цифровых систем. // ТИИЭР, 1978, т.66.№ 10, С. 525.

2. Авакян A.A., Искандаров Р.Д. Супернадежный высокопроизводительный вычислитель для бортовых автоматов// Информационные технологии в проектировании и производстве. 1996, вып.1- 2. С. 24-32.

3. Агаханян Т.М., Аствацатурян Е.Р., Скоробогатов П.К. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах. / Под ред. Т.М. Агаханяна. М.: Энерго-атомиздат, 1989. 256 с.

4. Алексеенко А. Г., Лапшинский В.А. Современное состояние, особенности проектирования и перспективы развития сверхбольших ИС памяти // Зарубежная радиоэлектроника. 1979.№ 12.С.16-46.

5. Амато В. Основы организации сетей Cisco, том 1.-М.; Издательский дом "Вильяме", 2002, 512 с.

6. Анохин A.B., Бояринов И.М., Давыдов A.A. и др. Исправление двойных и обнаружение тройных ошибок в полупроводниковой памяти ЭВМ.// Вопросы кибернетики. Проблемы создания высокопроизводительных ЭВМ. М.: ВИНИТИ 1984, С. 50-66.

7. Афанасьев В.Б. Сложность декодирования кодов Рида-Соломона // Тр. 4-го Международного симп. По теории информации. М., 1976. Ч. 2. С. 13-18.

8. Афанасьев В.Б., Безроднов В.И., Давыдов A.A. Исследование корректирующих кодов для контроля дисплея // Помехоустойчивое кодирование и надежность ЭВМ. М.: Наука. 1987, С. 151-186.

9. Александрович А.Е. Разработка методов и средств обеспечения и анализа надежности отказоустойчивых вычислительных систем. /Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61: 96- 5/ 807-х, М.: 1994, 163 с.

10. Барановская Т.П., Лойко В.И., Семенов М.И., Трубилин А.И. Архитектура компьютерных систем и сетей. М.: Финансы и статистика, 2003, 256 с.

11. И. Богатырев В.А. Разработка и исследование принципов повышения надежности в вычислительных системах на основе адаптивного использования функциональной избыточности модулей. / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:80-5, Л.: 1979, 184 с.

12. Бородин П.В. Введение в теорию помехоустойчивого кодирования. М.: "Советское радио", 1968, 408 с.

13. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации./ Учебник для вузов. 2-е изд. СПб.: Питер, 2006, - 703 с

14. Бройдо В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. / Учебник для вузов. 3-е изд.- СПб.: Питер, 2008, -768 с.

15. Блейхут Р. Теория и практика кодов контролирующих ошибки. М.: Мир, 1986, 522 с.

16. Борисов В.С. Обнаружение и исправление ошибок в запоминающих устройствах.//Зарубежная радиоэлектроника. 1984. № 10. С.24-44.

17. Бояринов И.М. Помехоустойчивое кодирование цифровой информации. М.: Наука, 1983, 308 с.

18. Бояринов И.М. Исправление тройных ошибок в полупроводниковой памяти ЭВМ // Симп. по проблеме избыточности в цифровых системах . Тез. докл. 4.1. Л.: 1989. С. 82-85.

19. Белицкий Р.Э. Разработка и исследование формализованных методов кодирования управляющей информации в микропрограммных мини и микроЭВМ./ Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:80-5, К.: 1979, 241 с.

20. Берлекэмп Э. Алгебраическая теория кодирования. М.: Мир, 1971,346 с.

21. Блох Э.Л., Зяблов В.В. Обобщенные каскадные коды. М.: Связь, 1976,410 с.

22. Блох Э.Л., Зяблов В.В. Линейные каскадные коды. М.: Наука, 1982,350 с.

23. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. М.: Мир, 1986,576 с.

24. Берниковский Е.А., Кнопелько B.K. Дефекты, выход годных и избыточных БИС ЗУ // Зарубежная электронная техника . 1985. Вып. 10, С. 1-62.

25. Вершинин В.О. Разработка и исследование средств и методов функционального диагностирования микропроцессорных систем. / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:83-5/1103-8, JI.:1981,198 с.

26. Волков Л.И., Прокудин А.И., Гаврилов B.C., Мохоров Г.Н. Точность межконтинентальных баллистических ракет./ Под ред. Л.И. Волкова. М.: Машиностроение, 1996. 304 с.

27. Волошина В.Н. Обеспечение достоверности хранения информации в АСУ с применением помехоустойчивого кодирования./ Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:90-5/1048-5, М. :1989, 153 с.

28. Гост 27.002-89, Надежность в технике. Термины и определения. -М.: Стандарты, 1989.

29. Гост 20.911-89, Техническая диагностика. Основные термины и определения. М.: Стандарты, 1990.

30. Турин А.И., Кострыкин А.И., Яринич Л.А. Построение отказоустойчивых систем для ракетно-космической техники / г. Королев, Моск. Обл.: ИПК, 1996, 160 с.

31. Турин А.И., Кострыкин А.И. и др. Логический поиск неисправностей./ г. Королев, Моск. Обл.: ИПК, 1996, 328 с.

32. Горошков В.Н. Надежность оперативных запоминающих устройств ЭВМ. Л.: Энергоиздат, 1987, 408 с.

33. Гарбузов Н.И., Абашкин А.Л. Модификация корректирующих кодов для запоминающих устройств с паралельно-последовательной передачей информации. // Девятая всесоюз. Конф. По теории кодирования и передачи информации. Тез. докл. ч.1. Одесса, 1988. С. 242-245.

34. Григорьев Н.Ф. Методы и средства синтеза информационно-расчетных систем в структурных кодах. /Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61: 96-5/ 182-2, 1996, 151 с.

35. Дементьев В.А. Комплексное проектирование систем управления и контроля ЛА. М.: Машиностроение, 1980. 256 с.

36. Дементьев В.А., Крылов JI.H., Осипов В.П. и др. Теория и синтез дискретных автоматов. М.: МО СССР, 1979.379 с.

37. Денисова А., Вихарев И., Белов А., Наумов Г. Интернет. 2-е изд. -СПб. Питер. 2004.- 368 с.

38. Доманицкий С.М. Построение надежных логических устройств. М.: Энергоатомиздат, 1986, 480 с.

39. Дрожжина-Лабинская А.Ю. Построение покрывающих кодов и применение помехоустойчивого кодирования в супер ЭВМ./ Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:93-1/586-6, М.:1992, 108 с.

40. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986, 480 с.

41. Дж. Уолренд Телекоммуникационные и компьютерные сети. М.: По-стмаркет. 2001,480 с.

42. Елисеев В.В. Исследование эффективности методов и средств обмена информацией между процессорами в многомашинной вычислительной системе с перестраиваемой структурой. /Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., 61:90-5/ 1880-х, М.: 1989. 177 с.

43. Зайцев Г.В., Зиновьев В.А., Семаков Н.В. Коды с минимальной плотностью проверок для исправления байтовых ошибок, стираний, дефектов. // Проблемы передачи информации. 1983. Т. 19. № 3. С. 29-37.

44. Иванов В.И. Разработка методов и средств обеспечения и анализа надежности отказоустойчивых вычислительных систем. / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:93-5/1635-х, М.:1992, 166 с.

45. Иванов М.А., Кларин А.П. Сигнатурный анализ в задачах контроля и диагностики цифровых устройств. М.: Изд. МИФИ, 1986, 26 с.

46. Иыду К.А. Надежность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем. М.: Высшая школа, 1989, 215 с.

47. Кацман Г.Л. Повышение надежности взаимодействия в распределительных сетях ЭВМ с помощью специальных методов помехоустойчивого кодирования. /Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., 61:87-5/ 2580-3, М.: 1986, 162 с.

48. Кнопелько В.К., Лосев В.В. Наднжное хранение информации в полупроводниковых запоминающих устройствах. М.: Радио и связь, 1987, 238 с.

49. Куно Г.В. Разработка специализированных цифровых устройств с повышенной достоверностью функционирования на основе двоичных биполярных счетчиков./ Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:89-5/922-6, Харьков: 1988,217 с.

50. Кострыкин А.И. Диагностика непрерывных и дискретных объектов методом замены блоков. М.: Изд-во МО, 1975, 130 с.

51. Каган Б.М., Мкртумян И.Б. Основы эксплуатации ЭВМ. М.: Энерго-атомиздат, 1988, 430 с.

52. Лаходынов Н.В. Анализ и разработка методов обеспечения отказоустойчивости однородных вычислительных систем. / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., 61:91-5/2996-0, М.: 1991. 156 с.

53. Лонгботом Р. Надежность вычислительных систем. М.: Энергоатом-издат, 1985, 284 с.

54. Мак-Вильямс Ф.Дж., Слоэн Н. Дж. Теория кодов, исправляющих ошибки. М.: 1979. 156 с.

55. Максимов Н.В. Компьютерные сети. М.: изд. Форум, 2007, 448 с.

56. Мырова Л.О., Чпиженко А.З. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям. М.: Радио и связь, 1988. 296 с.

57. Мырова Л.О., Попов В.Д. Анализ стойкости систем связи к водейст-вию излучений. М.: Радио и связь, 1993. С.21-28.

58. Мур М, Притек Т., Риггс К., Сауфвик П. и др. Телекоммуникации. СПб.: БХВ Петербург, 2005. - 624 с.

59. Обухов В.Е., Павлов В.В. Синтез избыточных дискретных устройств с реконфигурацией структуры. Киев: Наукова думка, 1979,154 с.

60. Олифер В.Г, Олифер H.A. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 2-е изд. СПб. Питер, 2004. 864 с.

61. Павлов A.A. Концептуальные основы построения отказоустойчивых запоминающих устройств с апостериорной коррекцией ошибок. // КомпьюЛог. 1999, № 1(31) С. 34-37.

62. Павлов A.A. Метод защиты устройств хранения и передачи информации от ошибок модульного типа. // КомпьюЛог. 1999, № 2 (32) С. 59-63.

63. Павлов A.A. Проектирование отказоустойчивых специализированных ЭВМ с защитой от ошибок модульного типа // Информационные технологии в проектировании и производстве. 1999, № 2. С. 59-63.

64. Павлов A.A. Отказоустойчивые дискретные устройства хранения и передачи информации с апостериорной коррекцией ошибок. // Электросвязь. 1999, №9. С. 15-18.

65. Павлов A.A., Новиков H.H., Оверченко Д.В., Астапенко В.Ю. Обнаружение и коррекция ошибок на основе логического кодирования. // Электросвязь. 2000, № 9. С. 26-28.

66. Павлов A.A. Принципы построения отказоустойчивых микропроцессорных средств измерительной техники с апостериорной коррекцией кратных ошибок. // Измерительная техник. 2000, №4. С. 27-35.

67. Павлов A.A., Шандриков A.B. Обнаружение и исправление модульных ошибок устройств хранения и передачи информации. //Машиностроитель 2001 г№2 стр. 18-22.

68. Павлов A.A., Романенко Ю.А, Павлова A.A., Шандриков A.B. Тестово-кодовый метод обнаружения и коррекции ошибок оперативных запоминающих устройств специализированных ЭВМ .//Контроль.Диагностика 2001г.№8(38)стр.14-17

69. Павлов A.A., Романенк Ю.А, Павлова A.A., Шандриков A.B. Метод обнаружения модульных ошибок ПЗУ специализированных ЭВМ. //Контроль.Диагностика 2001г.№9(39)стр.36-39

70. Павлов A.A., Шандриков A.B. Структурно-логический метод проектирования отказоустойчивых устройств хранения и передачи информации// Информационные технологии в проектировании и производстве. 2001. № 1. С. 4348.

71. Павлов A.A. Метод коррекции кратных ошибок устройств хранения информации микропроцессорных средств измерительной техники.// Измерительная техник. 2002, №2. С. 21-24.

72. Павлов A.A., Царьков А.Н., Ананьев Е.М. Метод защиты запоминающих устройств автоматизированных систем измерения от ошибок заданной кратности.// Измерительная техника. 2005, №2. С. 12-16.

73. Павлов A.A., Царьков А.Н., Ананьев Е.М. Метод обнаружения и коррекции ошибок устройств хранения и передачи информации систем измерительной техники.// Измерительная техник. 2005, №3. С. 3-6.

74. Павлов A.A., Царьков А.Н., Ананьев Е.М.Оценка структурной сложности отказоустойчивых запоминающих устройств автоматизированных систем измерительной техники.// Измерительная техник. 2005, №7. С. 13-17.

75. Павлов A.A., Царьков А.Н. Защита запоминающих устройств специализированных ЭВМ от ошибок заданной кратности. // Контроль. Диагностика. 2005, № 5(83) С. 33-41.

76. Павлов A.A., Царьков А.Н. Оценка структурной сложности отказоустойчивых запоминающих устройств повышенной достоверности функционирования.// Контроль. Диагностика. 2005, № 6(84) С. 24-29.

77. Павлов A.A., Царьков А.Н.Методы обнаружения и коррекции ошибок устройств хранения и передачи информации.// Контроль. Диагностика. 2005, № 8(86) С. 22-26.

78. Павлов A.A., Митин Ю.В., Царьков А.Н. Метод контроля выполнения логических операций ЭВМ в автоматизированных системах контроля и измерения.// Метрология 2007, № 7 С. 31-39.

79. Павлов A.A., Митин Ю.В., Царьков А.Н. Контроль выполнения логических операций в специализированных ЭВМ.// Контроль. Диагностика. 2007, №2(104) С. 66-72.

80. Павлов A.A., Митин Ю.В. Царьков А.Н. Контроль выполнения арифметических операций в специализированных ЭВМ.// Контроль. Диагностика. 2007, №7(109) С. 27-31.

81. Павлов A.A., Павлов П.А. и.др. Метод контроля выполнения арифметических операций ЭВМ в автоматизированных системах контроля и измерения.// Измерительная техника, 2008.№3 с.24-29.

82. Павлов A.A., Павлов A.A., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. Функционально-кодовый метод обнаружения двойных ошибок в устройствах хранения информации автоматизировнных систем контроля и управления. // Контроль ди-гностика. 2009, № 10. С. 60-64.

83. А. А. Павлов, А. Н. Царьков, О. В. Хоруженко. Метод контроля ошибок в устройствах хранения и передачи информации автоматизированных систем измерительной техники. // Измерительная техника, 2010., № 11 с.21-25.

84. Павлов A.A., Царьков А.Н., Хоруженко О.В.Метод контроля ошибок в устройствах хранения и передачи информации телекоммуникационных систем.// Контроль. Диагностика. 2011, № 2(152) С. 69-71.

85. Павлов A.A., Павлов Ал.А., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. Метод контроля АЛУ при выполнении арифметических и логических операций.// Контроль. Диагностика. 2011, № 3(153) С. 48-54.

86. Павлов А.А, Павлов А. А., Царьков А. Н., Хоруженко О. В. Контроль процессора в автоматизированных измерительных системах.// Измерительная техника. 2011,№2 с. 54-60.

87. Патент на изобретение №2211492. Отказоустойчивое оперативное запоминающее устройство / Павлов A.A., Шандриков A.B.от 27.08. 2003 г.-10 с.

88. Патент на изобретение № 2297028. Самоконтролирующееся устройство./ Павлов A.A., Царьков А.Н.,Шандриков А.В.Долговязов А.В.от 20.05. 2004 г.- 20с.

89. Патент на изобретение № 2297036. Отказоустойчивое устройство /Павлов A.A., Царьков А.Н.,Шандриков А.В.Долговязов А.В.от 20.05. 2004 г.-22с.

90. Патент на изобретение № 2297029. Самокорректирующееся устройство /Павлов A.A., Царьков А.Н., Смирнов Д.В.Долговязое A.B. от 20.05. 2004 г.- 26с.

91. Патент на изобретение № 2297030. Самокорректирующееся устройство хранения информации. / Павлов A.A., Царьков А.Н., Долговязов A.B., Ананьев Е.М. от 14.07. 2004 г. с. 18.

92. Патент на изобретение № 2297031/ Отказоустойчивое устройство Павлов A.A., Царьков А.Н., Долговязов A.B., Ананьев Е.М. от 14.07. 2004 г.с. 22

93. Патент на изобретение № 2297032/ Самокорректирующееся запоминающее устройство Павлов A.A., Царьков А.Н., Шандриков A.B. Ананьев Е.М. от 14.07.2004 г. с.23.

94. Патент на изобретение № 2297033/ Самокорректирующееся запоминающее устройство Павлов A.A., Царьков А.Н., Шандриков А.В.Ананьев Е.М от 14.07. 2004 г.с. 24.

95. Патент на изобретение 2297035/ Отказоустойчивое устройство Павлов A.A., Царьков А.Н.,Шандриков A.B., Ананьев Е.М. от 14.07. 2004 г.с. 26.

96. Патент на изобретение № 2297034/ Отказоустойчивое устройство хранения информации Павлов A.A., Шандриков A.B., Ананьев Е.М., Смирнов Д.В. от 14.07. 2004 г.с. 25.

97. Патент на полезную модель №42686/ Самокорректирующееся устройство Павлов A.A., Царьков А.Н., Долговязов A.B. от 23.06. 2004 г. 24 с

98. Патент на полезную модель № 42685/ Отказоустойчивое устройство. Павлов A.A., Царьков А.Н., Долговязов A.B., Смирнов Д.В. от 23.06. 2004 г. 25 с.

99. Патент на полезную модель № 42684/ Самокорректирующееся запоминающее устройство. Павлов A.A., Царьков А.Н., Долговязов A.B., Ананьев Е.М. от 10.12. 2004 г. 24 с.

100. Патент на полезную модель № 42682/Отказоустойчивое устройство хранения информации. Павлов A.A., Царьков А.Н.,Долговязов А.В, Шандриков A.B. от 23.06. 2004 г. 24 с.

101. Патент на полезную модель № 42683/Самокорректирующееся устройство хранения информации. Павлов A.A., Царьков А.Н.,Долговязов А.В, Павлов П.А. от 10.12. 2004 г. 24 с.

102. Патент на полезную модель № 44201/ Отказоустойчивое запоминающее устройство. Павлов A.A., Царьков А.Н., Долговязов A.B., Еремина Н.В. от 27.02. 2005 г. 25 с.

103. Патент на полезную модель №51427/ Отказоустойчивое запоминающее устройство повышенной достоверности функционирования./ Павлов A.A., Царьков А.Н., Павлов П.А. от 10.02. 2006 г.с. 26.

104. Патент на полезную модель №51428/ Отказоустойчивый процессор повышенной достоверности функционирования/. Павлов A.A., Царьков А.Н., Павлов П.А. от 10.02. 2006 г.с.

105. Патент на полезную модель № 76479 "Устройство памяти с обнаружением двойных ошибок"/ Павлов A.A., Бородай В.Э., Царьков А.Н., Осипенко П.Н., Бобков С.Г., от о4.04. 2008 г.

106. Патент на полезную модель № 102407 "Процессор ЭВМ" / Павлов A.A., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. от 22.07.2010г.

107. Патент на полезную модель № 102403 "Устройство хранения информации "/Павлов A.A., Царьков А.Н. Хоруженко О.В. и др.от 08.07.2010г.

108. Патент на изобретение № 2421786 «Устройство хранения информации повышенной достоверности функционирования» Павлов A.A., Павлов A.A., Царьков А.Н., Хоруженко О.В. от 20.06.11.

109. Павлов A.A., Павлов A.A. Метод порогового кодирования с апостериорной коррекцией ошибок.// МО РФ; Тематический научно-технический сборник. Серпухов, 1999, 2 с.

110. Павлов A.A., Шандриков A.B., Борисов И.Б. Обнаружение и коррекция ошибок ОЗУ ЭВМ на основе формирования мгновенно-регистрирующих тестов. // Экология, мониторинг и рациональное природопользование. Научн. тр. Вып. 315(16)-М.: МГУЛеса, 2001.

111. Павлов A.A. Контроль ошибок в устройствах хранения и передачи информации. //IV-я Международная научно-практическая конференция «Информационные технологии в образовании, науке и производстве». Серпухов.2010. -С. 40-43.

112. Павлов A.A. Контроль ошибок в устройствах хранения информации телекоммуникационных систем. /ЛХМеждународная научная конференция «Перспективные технологии в средствах передачи информации -ПТСПИ-2011». Владимир-Суздаль. 29 июня-1 июля. 2011. -С. 64-67.

113. Method for detecting and rectifying modular errors in devices for storing and transmitting information in measurement technology microprocessors Aleksandr A. Pavlov and A. A. Pavlov Measurement Techniques, 1999, Volume 42, Number 11, Pages 1021-1027

114. Structural Complexity of Fault-Tolerant Memory for Computerized Measurement Systems N. Tsar'kov, Al. A. Pavlov, A. V. Shandrikov, A. V. Dolgovya-zov and N. V. Eremina, et al. Measurement Techniques, 2005, Volume 48, Number 7, Pages 646-650

115. Methods of Observing and Correcting Errors in Data-Acquisition Storage and Transmission Systems Al. A. Pavlov, A. N. Tsar'kov, V. Shandrikov, A. V. Dolgovyazov and N. V. Eremina, et al. Measurement Techniques, 2005, Volume 48, Number 3, Pages 205-210

116. Methods for Correcting Multiple Errors of Information Storage Devices Used in Microprocessor Facilities of Measurement Technology (a discussion) Al-r A. Pavlov and A. A. Pavlov Measurement Techniques, 2002, Volume 45, Number 2, Pages 141-145

117. Пархоменко П.П. Основы технической диагностики. Кн. 1.-М.: Энергия, 1976. 464 с.

118. Пирс У. Построение надежных вычислительных машин. М.: Мир, 1968, 420 с.

119. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир, 1976,380 с.

120. Поваляев Э.И., Щербаков Ю.И. Аппаратно-ориентированный метод решения системы уравнений двоичных кодов БЧХ для процедуры параллельной коррекции трехкратных ошибок. // Автоматика и вычислительная техника. 1987. №3. с. 66-71.

121. Половко A.M. Основы теории надежности. М.: Наука, 1964, 356 с.

122. Постников А.И. Метод и средства Хэммингового кодового контроля функциональных узлов быстродействующих арифметических устройств./ Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:89-5/1975-5, JI.:1988, 200 с.

123. Путинцев Н.Д. Аппаратный контроль управляющих цифровых вычислительных машин. М.: Советское радио, 1966, 424 с.

124. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко A.A. Вычислительные системы сети и телекоммуникации./Учебник для ВУЗов. М.; Финансы и статистика, 2003, 560 с.

125. Руководство по поиску неисправностей в объединенных сетях Cusco Systems. М.: Издательский дом "Вильяме", 2003, 1040 с.

126. Рыбко А.И. Контактные схемы, корректирующие неисправности и допускающие контроль. /Диссертация на соискание ученой степени к.ф.м.н., 61:83-1/ 1866-2, М: 1982. 119 с.

127. Саголович Ю.Л. Теория помехоустойчивого и противогоночного кодирования состояний дискретных автоматов. // Диссертация на соискание д.т.н., 71:83-5/160-0, М.: 1982, 360 с.

128. Саголович Ю.Л. Кодирование состояний и надежность дискрет-ных автоматов. М.: Связь, 1975, 280 с.

129. Саголович Ю.Л. Кодовая защита оперативной памяти ЭВМ от ошибок.// Автоматика и телемеханика, 1991, № 5, С. 4-40.

130. Сапожников В.В., Сапожников В.В, Методы синтеза надежных автоматов. Л.:Энергия, 1980, 94 с.

131. Согомонян Е.С., Слабоков Е.В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые системы. М.: Радио и связь, 1989, 207 с.

132. Самофалов К.Г., Корнейчук В.И., Городний A.B. Структурно-логические методы повышения надежности запоминающих устройств. М.: Машиностроение, 1976, 350 с.

133. Суворов А.Б. Телекоммуникационные системы, компьютерные сети и Интернет./Учебное пособие для вузов. М.: Феникс, 2007, 384 с.

134. Тутевич В.И. Телемеханика. М.: Энергия, 1973, 382 с.

135. Толстяков B.C. Обнаружение и исправление ошибок в дискретных устройствах. М.: Советское радио, 1972, 288 с.

136. Тарасов С.А. Устройства совместной коррекции независимых и модульных ошибок хранения информации./ Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., 61: 93-5/ 2004-7, Минск, 1993, 160 с.

137. Информационные системы. Продукция для войск связи ВС РФ./ Тематический сборник, 2-й выпуск. "Связь в Вооруженных силах Российской федерации", 2007 с. 78-82.

138. Хоруженко О.В., Меша К.И., Пархоменко О.В. Прибли-женная оценка вероятностей ошибок контроля параметров АСУ./ Серпухов: Известия Института инженерной физики. № 1, 2008, С. 19-21.

139. Хоруженко О.В., Иващенко М.В., Злобин В.И. Метод идентификации характеристик радиоустройств, функционирующих в составе адаптивных систем передачи информации. / Серпухов: Известия Института инженерной физики. № 3, 2008, С.55-61.

140. Хоруженко О.В., Гончаров A.C., Злобин В.И., Злобин C.B. Основополагающие принципы построения интеллектуальных систем управления автомобильным транспортом города. / Серпухов: Известия Института инженерной физики. № 4, 2008, С.22-26.

141. Хоруженко О.В. Повышение достоверности функционирования кодового контроля устройств хранения и передачи информации. / Серпухов: Известия Института инженерной физики. № 1, 2009, С.50-51.

142. Хоруженко О.В. Метод обеспечения отказоустойчивости арифметико логических устройств специализрованных ЭВМ. / Серпухов: Известия Института инженерной физики. № 2 , 2009, С.27-29.

143. Урбанович П.П. Структурно-избыточные методы повышения отказоустойчивости полупроводниковых микросхем памяти./ Диссертация на соискание ученой степени д.т.н., 71: 94-0/ 61-4, Минск, 1992, 270 с.

144. Хетагуров Я.А., Руднев Ю.Л. Повышение надежности цифровых устройств методами избыточного кодирования. М.: Энергия, 1974, 370 с.

145. Хестер Н. Frontpage 2002 для Windows: Пер. С англ. М.: ДМК Пресс, 2002. - 448с.

146. Шарнин J1.M. Методы и средства построения бортовых специализированных многофункциональных индикаторов систем управления летательных аппаратов./ Диссертация на соискание ученой степени д.т.н., 71:95-5/4-0, М.: 1995,260 с.

147. Шагаев И.В. Исследование и разработка методов и средств восстановления функционирования в специализированных вычислитель-ных системах с общим управлением. / Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:88-5/2757-4, Омск: 1987, 160 с.

148. Шафреева О.П. Векторный метод кодирования для повышения достоверности передачи и обработки двоичных данных в вычислительных системах и сетях./ Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. 61:86-5/3289-0, Омск: 1986, 219 с.

149. Щербаков Н.С. Самокорректирующиеся дискретные устройства. М.: Машиностроение, 1975, 214 с.

150. Щербаков Н.С. Достоверность работы цифровых устройств. М.: Машиностроение, 1989, 224 с.

151. Яблонский С. В. Введение в дискретную математику. М.: Наука, 1979, 272 с.

152. Яблонский С.В., Гаврилов Г.П. Функции алгебры логики и классы Поста. М.: Наука, 1966, 250 с.

153. Aichelmann F. J.Jr. Local paging memory buffer forminimizing Concurrence of hard and soft data errors. // IBM Tech. Disclosure Bull. 1980.№ 11. P. 49314932.

154. Blaum M. Systematic unidirectional burst detecting codes. //IBM RJ 5662 (57161), May 1987.

155. Bose B. On systematic SEC/MUED code. // Proc. FTCS. June 1981.V.11 P. 265-267.

156. Bose B. Systematic unidirectional error detecting codes. //IEEE Trans. Computere. Nov. 1985. V.c-34 P. 1026-1032.

157. Chen C.L. Error correcting codes with Byte Error detection capability //IEEE Trans. Cjmpputere. July 1983. V.c-32 p. 615-621.

158. Libson M. R., Harvey H.E. A general-purpose memory reliability simulation. // IBM J. Res. Develop. 1984/ v.28. P. 196-206.

159. Meyer J.F., Wei L. Influence of workload on error recovery in random access memories. // IEEE Trans. Comput. 1988. V.37.№4. P, 500-507.

160. Nrener R., Fujiwara E., Agarwal V.K. Low Overhead, High Coverage Built-in Self-Test PLA Desidn/FTCS-15. 1985. P. 37-41.