使用自我修复系统容错数字系统

M。Saranya, S。Mahalakshmi, V.Dhivya
PG学生,ECE称,安马尔赛义德·工程学院Ramanathapuram Tamilnadu、印度

文摘

与电子系统可靠性一直是一个重要的问题自从第一电子系统设计。与生物系统相比,电子系统非常脆弱,甚至一个问题可以发生那么总系统形同虚设。因此,设计容错系统能够处理这种微妙的问题一直是一个相当大的挑战。在容错系统的开发的早期阶段,双模冗余(DMR)和三模冗余(咯)方法。这些技术并行运行相同的模块,因此故障模块可以通过比较输出相同的模块和投票的多数(咯)或通过使用一个额外的设备(DMR)。然而,这些方法只检测到故障,它不能取代完美的部分,而不是错误的故障发生时系统中的一部分。模块的规模是如此庞大,很大一部分的电路必须更换即使一小部分模块故障。在本文中,我们提出一个有缺陷的部分或细胞自我修复系统可以完美的取代部分或细胞系统中. .因此,提高了可靠性。

关键字

动态路由、容错系统可靠性、自我修复,备用电池,电池工作

介绍

系统的可靠性或组件来执行其所需功能在规定条件下指定的一段时间。它是衡量的整体一致性。当我们打电话给某人或某事可靠,意味着他们是一致的和可靠的。可靠的测试是一个不断产生相同的结果当管理同一个人在同样的条件下。在这里,我们使用修复数字系统实现容错。自我修复故障发生时被替换或承认自己。这个自弥系统相比,冗余必须运行所有的时间,它只能覆盖错一次。在过去十年中,这些传统的方法已被证明是相当低效,来寻找灵感和科学家们因此转向生物学更合适的电路,可以有效解决上述问题和故障容错系统。这些自我修复电路也可以从故障中恢复的区分和隔离故障块空闲块之前持有的错误的块。与这种selfrepairing系统细粒度范围内进行维修,而不是传统的容错系统的粗粒度规模使用。 Because the two essential procedures of self-repair, cell replacement, and the rerouting process are highly complex, these systems are difficult to implement. The main advantage of the TMR/DMR scheme is that it can mask faults instantaneously allowing correct functioning of the circuit without interruption, since there is no need for any fault detection or recovery procedure. Hence it is used in systems employed by critical applications where even a small delay due to the occurrence of a fault can jeopardize the entire operation. However, the scheme is the rigid and expansive way of achieving fault tolerance. The power consumption is considerable since all the redundancy modules need to be powered. Further, the voter can cause system failure. To overcome this problem, a redundant voter scheme is sometimes adopted, in which the voter is also replicated. Many variations to the TMR/DMR scheme have been suggested to suit specific fault-tolerant requirements.one such schemes makes use of a threshold voter in place of the majority voter. The voter output is 1 only if the weighted sum of its input is equal to or greater than its threshold M.

拟议中的SELFREPAIRING数字系统的概述

Self-repairingis短语应用到复苏的过程(通常从心理障碍、创伤等),出于由病人,指导通常只有本能。这样一个过程遇到混合财富由于其业余性质,虽然selfmotivation是一个主要的资产。自我修复的价值在于它能够根据个人的独特的经验和需求。内省的过程可以帮助和加速技术,如冥想。NASA已经成功演示了飞机飞行控制功能,有可能挽救生命和降低飞机的维护成本。这是自修复飞行控制系统(种),一个软件除了飞机的数字飞行控制系统检测到故障和损坏副翼,船舵,电梯,和襟翼。系统可用于几乎所有与数字飞行控制系统的飞机然后补偿组件通过重新配置剩余损失控制面,土地机组人员的飞机安全。安装在军用飞机上,独特的系统将允许机组人员经历控制表面完成重要的战术任务失败。自我修复可能指的是自动的,身体的自我平衡的过程,是由内在的生理机制控制有机体。

本文提出的系统简化了自我修复机制,帮助电路硬件实现的效率最大化。硬件可以长比例的大小功能模块的数量,同时确保faultcoverage好。我们固定的四个备件/细胞(SP)在一个工作部分细胞(WP)。当故障发生在工作部分,那么它可以取代任何的四个备件。我们给每个备件的名称和工作部分分别在3位和5位。

在比喻的意义上,自我修复特性可以归因于系统或过程,其中自然或设计倾向于正确的任何扰动带进。为了单独的硬件结构和控制的角色。工作部分(00000)有四个备件。顶部备件,备件,备件和左备用脑袋名称分别为000001010011。这样给每个备件的名称和工作部分。部分零件的位置和工作图一所示。尽管自我修复系统的多重优势,几个问题仍然作为实际应用的主要障碍。因为自我修复的两个必不可少的过程,细胞替代和重路由过程是高度复杂的,这些系统是很难实现的。MUXTREE和拉拉自我修复系统呈现扩张期间安排模块的基本方法,但是这些方法不能提供一个完整的解决方案,它可以解决问题具有良好的故障覆盖率

新的自我修复机制

在信息技术、自愈描述的任何设备或系统有能力察觉到不正常运行,不需要人工干预,进行必要的调整,恢复正常运行。因为一个产品的用户可能会发现服务它的成本太贵了(在某些情况下,远远超过产品本身的成本),一些产品开发人员正在努力构建产品,自己解决。例如,IBM正在一个自主计算项目,该公司定义为提供产品自配置、自优化和自我保护的——以及自愈。所有的这些特点在一起,IBM使用术语“自我管理”。系统必须指定适当的模块替换有缺陷,和替代模块必须连接到相邻的模块以同样的方式,以前连接错误的模块。

因此,这种重定向方法的自我修复涉及额外的硬件更换后故障单元(模块)和低效的功能模块以及备用(stem)模块。随着电路规模的增加,备用模块和其他模块的大小功能模块旁边指数增加。此外,如果没有可用的备用模块,现有的自我修复电路必须处理整个组的模块,即使其中一些仍在运作。系统的故障发生之前,这两个功能细胞正常和连接一个备用电池替换图所示的故障发生后,在详细的解释图三:这里我们假设工作部分或细胞00000的名字是wc1 wc2 00100。这里的工作细胞正常的在故障发生之前。自我愈合和修复Windows安装程序中是两个不同的概念,人们很多时候认为是一样的,但是在这两个有区别。

自愈是由广告快捷方式或其他广告信息在包最终维修中的应用。通过广告快捷方式在启动应用程序时,它会检查所有的当前功能的关键路径,如果缺少它将启动修复的关键路径。意识到我们的路由架构,WCs SCs排列如图3所示。在图3中,如果输出WC2 WC1连接到输入的两个WCs可以被邻国SCs取代时,两种类型的路由必须首先。WC1发送输出,连接四个邻国SCs WC2时,接收WC1的输出作为输入,以同样的方式连接(图3中的虚线)。为每个类型的线在图3中,相同的顺序输入mux的细胞必须连接。然后,两种类型的电线连接。遥远的接线板不说明在图3中,具有相同类型的连接。如图3所示,拟议中的路由体系结构是由连接电线和输入选择mux为了动态连接的输出WC1(或WC1 SCs)的输入WC2(或WC2 SCs)。真正的连接的输入和输出之间的细胞是由基因控制的细胞。例如,如果WC1最初的输出连接到输入WC2 WC2通过第一MUX的所有其他的细胞连接的输入和输出线断开。 The outputs of SCs are blocked such that they do not interfere with other operating cells. The outputs of spare cells and faulty cells are isolated by a tri-state buffer. As a result, the substituting SC of WC2 can receive the output of WC1. The priority of spare parts for differentiation is given in a counter clockwise direction from the left SC of the WC. Therefore, the algorithm sets the system to skip the other working or isolated cell and differentiates the next spare cell which has not yet been used. If there are no more spare cells for fault recovery, the system stops operating and moves on to system failure.

因此,提出了路由体系结构一个高效的路由变化在一个复杂的电路可以很容易地完成,尽管少数的电线电路。假设故障发生在系统就可以被替换的备用电池连接的系统。假设第二功能细胞是错误的就可以取而代之的是图中所示的备用电池和详细解释在图五:这里我们假设备件的名称或细胞011那么,110是星际2。这里工作细胞wc1 wc2取而代之的是备用电池分别那么和星际2。

实验结果

我们注入永久性故障时,故障检测又在另一个时钟的上升后,错误的数据恢复到正常数据,否则,这表明是一个瞬时故障,在这种情况下,系统运行正常。首先,为了验证系统,4例康复永久性故障。同样,SP(000)显示细胞的改变状态的故障后故障恢复顺序注射S2和S3,分别。在这里,系统维修顺序逆时针顺序的永久性故障。然而,如果故障后,S4生成错误的S3 S4所取代,整个系统停止运行时,因为没有SP留给修复。故障恢复通过暂停使用SP。如果已经占领了S3和S4产生断层,跳过S3和S4 S5所取代。

经济复苏同时从两个永久性故障也证明。如果故障在W1和W2同时生成,取而代之的是S1和S4,分别。其次,根据显示的瞬时故障SP (001)。当备用细胞不忙然后需要任何替换的备用电池,而不是错误的细胞。假设,备件(000)很忙然后选择备件(001),细胞也忙然后需要下一个备件(010),细胞也忙就被下一个备件(111)。所以有四个备用电池意味着四个更换一个工作细胞替换。

结论

在本文中,一个新的自我修复提出了数字系统提供良好的可扩展性和故障覆盖率。路由和细胞的新架构(部分)是发达国家和组织良好,相邻细胞间的重路由后更换有缺陷的细胞会通过只替换有缺陷的细胞SP。此外,由于新的体系结构,细胞(部分)可以以灵活的方式安排,WP可以扩大到任何四个方向,也可以安排和密集的SP可以取代任何四个邻国WPs故障恢复没有碰撞,由于精确的控制。因此,所有这些使系统效率。该系统与其他主要的自我修复方法相比,发现该系统具有良好的故障覆盖率,低开销,没有闲散资源进行故障恢复。出于本文的目的,这个词可重构飞行控制是指软件算法专门设计来补偿故障或损坏的飞行控制效果器或解除表面用剩下的效应器产生补偿力和时刻。本文将讨论影响控制重构的概念的发展和初步研究和flighttesting方法基于明确的故障检测、隔离、评估以及后来方法基于连续自适应、智能控制算法。同时,方法轨迹重塑的受损飞机可重构内部循环控制律将简要讨论。最后,会有一些讨论当前的实现可重构控制来改善安全生产和试飞飞机和剩余的挑战使更广泛使用的技术,如飞行的困难认证这些类型的方法。它也可用于卫星和用于医学领域。为进一步改善提出了自我修复系统,仍有一些问题有待进一步的研究。 The function of the target system is represented in the proposed system framework and this target system is to be operated as fault-tolerant or self repairing. In the proposed system framework, we did not intend to implement such extra hardware for the possible secondary fault in the additional functional hardware, but rather focused on the faults that can occur in the application circuit. The proposed work is the four spare cells are reduced to two spare cells for minimizing the area. Because the four replacement is unnecessary. On the other words, here the four spare cells are there, that much of faults are not possible in any of the electronic systems.

引用

w·c·卡特“容错计算:和一个视图点的介绍,“ieee反式。第一版。,vol. 22, no. 3, pp. 225–229, mar. 1973.
c·奥尔特加和a . Tyrrell”设计一个基本的细胞构造胚胎阵列,“IEE Proc。第一版。数字科技,145卷,没有。3、1998年5月,页242 - 248。
张x, g . Dragffy A . g .管n .冈顿问:m .朱,“可重构胚胎细胞自我修复体系结构,在Proc。ERSA, 2003年6月,第134 - 140页。
d .冻,e·桑切斯A . Stauffer g . Tempesti p . Marchal c牌,“胚胎:设计现场可编程门阵列的新方法与自我修复和自我复制属性,“IEEE反式。中国非常大。(VLSI)系统。,vol. 6, no. 3, pp. 387–399, Sep. 1998.
d .冻,杜兰,e . Sanckez A . Stauffer g . Tempesti p . Marchal c牌,“新范式发展数字系统基于一个多细胞组织,“在Proc, IEEE Int。电脑。电路系统,卷。3所示。Apr.-May 1995年,页2193 - 2196。
p . k .拉拉和b·k·库马尔“自愈数字系统的架构,”j .电子。测试:理论达成。,19卷,不。5日,第535 - 523页,2003年10月。
n . j . Macias和l . j . k . Durbeck”自适应方法对日益增长的电子电路合成矩阵,一个不完美的“生物系统,73卷,没有。3,第204 - 173页,2004年3月。
y Thoma,大肠桑切斯,人类。莫雷诺,j . Arostegui, g . Tempesti“仿生可重构电路的动态路由算法,“inLecture笔记在计算机科学。纽约:斯普林格出版社,2003,页681 - 690。
a . j . Greensted和a . m . Tyrrell“endocrinologic-inspired多细胞系统的硬件实现,“在Proc。美国国家航空航天局/国防部Conf.Evolvable测控。,2004年,页245 - 252。
a . j . Greensted和a . m . Tyrrell”实现结果faulttolerant多细胞结构受内分泌沟通,“inProc。美国宇航局/国防部Conf。可发展的测控。,2005年,页253 - 261。