وترمي النظم المتسامحة مع التخلف إلى مواصلة العمل بشكل صحيح حتى عندما تفشل بعض المكونات، وهي أساسية في التطبيقات التي تتسم فيها الموثوقية والسلامة بأهمية حاسمة، مثل الفضاء الجوي والأجهزة الطبية والتشغيل الآلي الصناعي، وتستكشف هذه المادة المفاهيم الأساسية والنهج العملية لتطوير هذه النظم.

Theoretical Foundations of Fault Tolerance

فالتسامح الافتراضي ينطوي على تصميم نظم يمكن أن تكتشف الأخطاء وتعزلها وتستردها، وتشمل المفاهيم الرئيسية التكرار وكشف الأخطاء وإخفاء الأخطاء، ويمكن تنفيذ إعادة التوحيد من خلال ازدواجية المعدات أو تقنيات البرمجيات، بما يكفل إمكانية تولي عنصر احتياطي زمام الأمور إذا فشل المكون الرئيسي.

ومن شأن أساليب الكشف عن الأخطاء، مثل أجهزة التدقيق، وقطع التكافؤ، ومراقبي أجهزة التوقيت، أن تساعد على تحديد الأخطاء في وقت مبكر، وتقنيات القناع الافتراضي، مثل نظم التصويت في نظام التكرار الثلاثي، تمنع الأخطاء من التأثير على ناتج النظام.

استراتيجيات التنفيذ العملي

ويتطلب تنفيذ التسامح إزاء الأخطاء في النظم المدمجة تخطيطا دقيقا، إذ أن إعادة تجديد البرمجيات، مثل المجهزين الثنائيي القاعدة أو إمدادات الطاقة الاحتياطية، تعزز الموثوقية، وتشمل استراتيجيات البرمجيات أجهزة المراقبة، ومناولة الاستثناء، وإجراء اختبارات ذاتية دورية.

المصممون غالباً يستخدمون اختبار الحقن الخاطئ لتقييم مدى قوة النظام هذه العملية تتضمن عرض الأخطاء عمداً للتحقق من قدرة النظام على كشف الأخطاء واستردادها

تقنيات التسامح مع التخلف

  • Hardware Reundancy:] Using duplicate components to ensure continuous operation.
  • Software Reundancy:] Implementing multiple algorithms or routines for critical functions.
  • Error Detection:] checksums, parity, and watchdog timers.
  • Fault Masking:] Voting schemes like TMR.
  • Self- testinging:] Periodic diagnostics to identify faults early.