Viansietokykyiset logiikkapiirit on suunniteltu jatkamaan toimintaa oikein, vaikka jotkin komponentit eivät toimi. Ne ovat välttämättömiä sovelluksissa, joissa luotettavuus on ratkaisevan tärkeää, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, lääkinnällisissä laitteissa ja turvajärjestelmissä. Tässä artikkelissa tarkastellaan tällaisten piirien suunnittelussa käytettyjä perusperiaatteita ja käytännön menetelmiä.

Viansietokyvyn periaatteet

Säätöä sietävän suunnittelun ydinajatuksena on havaita, eristää ja korjata viat häiritsemättä järjestelmän yleistä toimintaa. Lunastus on keskeinen periaate, jonka ansiosta useat polut tai komponentit voivat suorittaa saman toiminnon. Tämä takaa sen, että jos yksi elementti epäonnistuu, muut voivat ottaa ohjat saumattomasti.

Toinen periaate on virhetunnistus, joka sisältää valvontapiirin lähdöt havaita poikkeavuuksia. Virheen korjaus mekanismeja käytetään sitten palauttaa oikea toiminta, usein äänestysjärjestelmien tai virhekorjaavia koodeja.

Käytännön lähestymistavat

Suunnittelijat toteuttavat vikatoleranssia eri tekniikoilla, kuten

  • Kolme modulaarinen redurancy (TMR):[] Komponentteja toistetaan kolme kertaa ja käytetään enemmistöäänellä oikeiden tuotosten määrittämiseksi.
  • Vahingonhallintakoodit:[ Käytetään algoritmeja, jotka havaitsevat ja korjaavat virheet tiedonsiirto- tai tallennusjärjestelmässä.
  • Rakennettu itsetestaus (BIST):[ Sisältää järjestelmän sisällä testauspiirit, joilla voidaan säännöllisesti tarkistaa viat.
  • Punaiset polut:[] Useiden signaalireittien suunnittelu jatkuvan toiminnan varmistamiseksi, jos yksi polku epäonnistuu.

Suunnittelunäkökohdat

Säätöä sietävien piirien suunnittelussa on tärkeää tasapainottaa luotettavuus ja monimutkaisuus ja kustannukset. Lisääntynyt katkos voi parantaa vikatoleranssia, mutta se voi johtaa suurempiin ja tehonviettävissä oleviin järjestelmiin. Testaus ja validointi ovat myös ratkaisevan tärkeitä, jotta vianhavaitsemismekanismit toimivat tehokkaasti.