priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2024-67-1-5-19pribor-3Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGТестеры самодвойственных и „близких“ к ним сигналовCheckers of self-dual and "close in meaning" signalsЕфановД. В.EfanovD. V.

Дмитрий Викторович Ефанов — д-р техн. наук, профессор; кафедра автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте; Высшая школа транспорта Института машиностроения, материалов и транспорта

Москва

Санкт-Петербург 

Dmitrу V. Efanov — Dr. Sci., Professor, Department of Automation, Remote Control, and Communications on Railway Transport; Higher School of Transport, Institute of Mechanical Engineering, Materials, and Transport

Moscow 

St. Petersburg 

TrES-4b@yandex.ruПивоваровД. В.PivovarovD. V.

Дмитрий Вячеславович Пивоваров — канд. техн. наук; кафедра автоматики и телемеханики на железных дорогах; доцент

Санкт-Петербург 

Dmitrу V. Pivovarov — PhD, Department of Automation and Telemechanics on Railways; Associate Professor

St. Petersburg 

pivovarov.d.v.spb@gmail.comРоссийский университет транспорта ; Санкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоRussian University of Transport ; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityПетербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра IEmperor Alexander I St. Petersburg State Transport University202422112024671519Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/3

Рассматриваются особенности применения свойств самодвойственных и „близких“ к ним функций для синтеза высоконадежных цифровых систем по методу инвертирования данных. Предложено при контроле вычислений в устройствах, реализованных с использованием временнóй избыточности и импульсного режима работы, применять свойства самоантидвойственных функций. Разработан тестер самоантидвойственных сигналов. Определены условия синхронизации элемента задержки, частоты смены рабочей и инверсной входных комбинаций, частоты сигнала на входе синхронизации тестера и момента изменения рабочей входной комбинации, необходимые для корректной работы схем встроенного контроля.

The features of the application of self-dual and “close in meaning” functions properties for the synthesis of highly reliable digital systems using the data inversion method are considered. It is proposed to use the properties of self-anti-dual functions when controlling calculations in devices implemented with the use of time redundancy and pulse mode of operation. The checker for self-anti-dual signals is developed. The conditions for synchronizing the delay element, the frequency of changing the operating and inverse input combinations, the frequency of the signal at the synchronization input of the checker and the moment of changing the working input combination, necessary for the correct operation of the built-in control circuits, are determined.

самопроверяемые цифровые устройстваметод инвертирования данныхвременнáя избыточностьсамодвойственная булева функциясамоантидвойственная булева функциятестер самодвойственных сигналовтестер самоантидвойственных сигналовself-testing digital devicesdata reverse methodtemporary redundancyself-dual Boolean functionself-anti-dual Boolean functionself-dual signal checkerself-anti-dual signals checkerReferencesСапожников В. В., Сапожников Вл. В., Ефанов Д. В. Основы теории надежности и технической диагностики. СПб: Изд-во „Лань“, 2019. 588 с.Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V., Efanov D.V. Osnovy teorii nadezhnosti i tekhnicheskoy diagnostiki (Fundamentals of the Theory of Reliability and Technical Diagnostics), St. Petersburg, 2019, 588 р. (in Russ.)Ефанов Д. В., Погодина Т. С. Исследование свойств самодвойственных комбинационных устройств с контролем вычислений на основе кодов Хэмминга // Информатика и автоматизация. 2023. Т. 22, № 2. C. 349—392. DOI: 10.15622/ia.22.2.5.Efanov D.V., Pogodina T.S. Informatics and Automation, 2023, no. 2(22), pp. 349–392, DOI: 10.15622/ia.22.2.5. (in Russ.)Drozd A., Kharchenko V., Antoshchuk S., Sulima J., Drozd M. Checkability of the Digital Components in SafetyCritical Systems: Problems and Solutions // Proc. of the 9th IEEE East-West Design & Test Symp. (EWDTS’2011), Sevastopol, Ukraine. 2011. P. 411—416. DOI: 10.1109/EWDTS.2011.6116606.Drozd A., Kharchenko V., Antoshchuk S., Sulima J., Drozd M. Proceedings of the 9th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2011), Sevastopol, Ukraine, 2011, pp. 411–416, DOI: 10.1109/EWDTS.2011.6116606.Дрозд А. В., Харченко В. С., Антощук С. Г., Дрозд Ю. В., Дрозд М. А., Сулима Ю. Ю. Рабочее диагностирование безопасных информационно-управляющих систем / Под ред. А. В. Дрозда и В. С. Харченко. Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т им. Н. Е. Жуковского „ХАИ“, 2012. 614 с.Drozd A.V., Kharchenko V.S., Antoshchuk S.G., Drozd Yu.V., Drozd M.A., Sulima Yu.Yu. Rabocheye diagnostirovaniye bezopasnykh informatsionno-upravlyayushchikh sistem (Working Diagnostics of Safe Information and Control Systems), Khar’kov, 2012, 614 р. (in Russ.)Kharchenko V., Kondratenko Yu., Kacprzyk J. Green IT Engineering: Concepts, Models, Complex Systems Architectures // Springer Book Ser. “Studies in Systems, Decision and Control”. 2017. Vol. 74. 305 p. DOI: 10.1007/978-3-319-44162-7.Kharchenko V., Kondratenko Yu., Kacprzyk J. Green IT Engineering: Concepts, Models, Complex Systems Architectures, Springer, Book series “Studies in Systems, Decision and Control”, 2017, vol. 74, 305 p., DOI: 10.1007/978-3-319-44162-7.Сапожников Вл. В. Синтез систем управления движением поездов на железнодорожных станциях с исключением опасных отказов. М.: Наука, 2021. 229 с.Sapozhnikov Vl.V. Sintez sistem upravleniya dvizheniyem poyezdov na zheleznodorozhnykh stantsiyakh s isklyucheniyem opasnykh otkazov (Synthesis of Train Traffic Control Systems at Railway Stations with the Exception of Dangerous Failures), Moscow, 2021, 229 р. (in Russ.)Яблонский С. В. Введение в дискретную математику / Под ред. В. А. Садовничева. М.: Высш. школа, 2003. 384 с.Yablonskiy S.V. Vvedeniye v diskretnuyu matematiku (Introduction to Discrete Mathematics), Moscow, 2003, 384 р. (in Russ.)Reynolds D. A., Meize G. Fault Detection Capabilities of Alternating Logic // IEEE Trans. on Computers. 1978. Vol. C-27, iss. 12. P. 1093—1098. DOI: 10.1109/TC.1978.1675011.Reynolds D.A., Meize G. IEEE Transactions on Computers, 1978, no. 12(C-27), pp. 1093–1098, DOI: 10.1109/TC.1978.1675011.Аксёнова Г. П. Восстановление в дублированных устройствах методом инвертирования данных // Автоматика и телемеханика. 1987. № 10. С. 144—153.Aksenova G.P. Avtomatika i Telemekhanika, 1987, no. 10, pp. 144–153. (in Russ.)Biernat J. Self-Dual Modules in Design of Dependable Digital Devices // Intern. Conf. on Dependability of Computer Systems, Szklarska Poreba, Poland, 25—27 May 2006. DOI: 10.1109/DEPCOS-RELCOMEX.2006.50.Biernat J. International Conference on Dependability of Computer Systems, May, 25–27 2006, Szklarska Poreba, Poland, DOI: 10.1109/DEPCOS-RELCOMEX.2006.50.Rai S., Raitza M., Sahoo S. S., Kumar A. DiSCERN: Distilling Standard-Cells for Emerging Reconfigurable Nanotechnologies // Design, Automation & Test in Europe: Conf. & Exhibition (DATE), Grenoble, France, 09—13 March 2020. DOI: 10.23919/DATE48585.2020.9116216.Rai S., Raitza M., Sahoo S.S., Kumar A. Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE), March 09–13, 2020, Grenoble, France, DOI: 10.23919/DATE48585.2020.9116216.Гессель М., Дмитриев А. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Самотестируемая структура для функционального обнаружения отказов в комбинационных схемах // Автоматика и телемеханика. 1999. № 11. С. 162—174.Gessel M., Dmitriev A.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Automation and Remote Control, 1999, no. 11(60), pp. 1653–1663.Saposhnikov Vl. V., Moshanin V., Saposhnikov V. V., Goessel M. Experimental Results for Self-Dual Multi-Output Combinational Circuits // Journal of Electronic Testing: Theory and Applications. 1999. Vol. 14, iss. 3. P. 295—300. DOI: 10.1023/A:1008370405607.Saposhnikov Vl.V., Moshanin V., Saposhnikov V.V., Goessel M. Journal of Electronic Testing: Theory and Applications, 1999, no. 3(14), pp. 295–300, DOI: 10.1023/A:1008370405607.Гессель М., Дмитриев А. В., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Обнаружение неисправностей в комбинационных схемах с помощью самодвойственного контроля // Автоматика и телемеханика. 2000. № 7. С. 140—149.Gessel' M., Dmitriev A.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Automation and Remote Control, 2000, no. 7(61), pp. 1192–1200.Гессель М., Дмитриев А. В., Сапожников В. В, Сапожников Вл. В. Исследование свойств самодвойственных самопроверяемых многотактных схем // Автоматика и телемеханика. 2001. № 4. С. 148—159.Gessel' M., Dmitriev A.V., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Automation and Remote Control, 2001, no. 4, pp. 642–652.Göessel M., Ocheretny V., Sogomonyan E., Marienfeld D. New Methods of Concurrent Checking. Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008. 184 p.Göessel M., Ocheretny V., Sogomonyan E., Marienfeld D. New Methods of Concurrent Checking: Edition 1, Dordrecht: Springer Science+Business Media B.V., 2008, 184 p.Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl., Osadchy G., Pivovarov D. Self-Dual Complement Method up to Constant-Weight Codes for Arrangement of Combinational Logical Circuits Concurrent Error-Detection Systems // Proc. of the 17th IEEE East-West Design & Test Symp. (EWDTS’2019), Batumi, Georgia, Sept. 13—16, 2019. P. 136—143. DOI: 10.1109/EWDTS.2019.8884398.Efanov D., Sapozhnikov V., Sapozhnikov Vl., Osadchy G., Pivovarov D. Proceedings of the 17th IEEE East-West Design & Test Symposium (EWDTS’2019), Batumi, Georgia, September 13–16, 2019, pp. 136–143, DOI: 10.1109/EWDTS.2019.8884398.Efanov D. V., Pogodina T. S. Self-Dual Digital Devices with Calculations Testing by Modified Hamming Code // Proc. of the 2023 Conf. of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), St. Petersburg, Russia, 24 — 27 January 2023. P. 72—77.Efanov D.V., Pogodina T.S. Proceedings of the 2023 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), January 24–27, 2023, St. Petersburg, Russia, pp. 72–77.Ефанов Д. В., Погодина Т. С. Самодвойственные цифровые устройства с контролем вычислений по кодам Сяо // Вестн. Томского гос. ун-та. Управление, вычислительная техника и информатика. 2023. № 63. С. 118—136. DOI: 10.17223/19988605/63/14.Efanov D.V., Pogodina T.S. Vestnik Tomskogo Gosudarstvennogo Universiteta - Upravlenie, Vychislitel'naya Tekhnika i Informatika, 2023, no. 63, pp. 118–136, DOI: 10.17223/19988605/63/14. (in Russ.)Ефанов Д. В., Погодина Т. С. Контроль самодвойственных устройств с применением схем сжатия на основе полных сумматоров // Изв. вузов. Приборостроение. 2023. Т. 66, № 7. С. 539—558. DOI: 10.17586/0021-3454-2023-66-7-539-558.Efanov D.V., Pogodina T.S. Journal of Instrument Engineering, 2023, no. 7(66), pp. 539–558, DOI: 10.17586/0021-3454-2023-66-7-539-558. (in Russ.)Шалыто А. А. Логическое управление. Методы аппаратной и программной реализации. СПб: Наука, 2000. 780 c.Shalyto A.A. Logicheskoye upravleniye. Metody apparatnoy i programmnoy realizatsii (Logical Control. Hardware and Software Implementation Methods), St. Petersburg, 2000, 780 р. (in Russ.)Шалыто А. А. Модули, универсальные в классе самодвойственных функций и в „близких“ к ним классах // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2001. № 5. С. 110—120.Shalyto A.A. Journal of Computer and Systems Sciences International, 2001, no. 5, pp. 782–792.Закревский А. Д., Поттосин Ю. В., Черемисинова Л. Д. Логические основы проектирования дискретных устройств. М.: Физматлит, 2007. 592 с.Zakrevsky A.D., Pottosin Yu.V., Cheremisinova L.D. Logicheskiye osnovy proyektirovaniya diskretnykh ustroystv (Logical Foundations of Discrete Device Design), Moscow, 2007, 592 р. (in Russ.)Гессель М., Мошанин В. И., Сапожников В. В., Сапожников Вл. В. Обнаружение неисправностей в самопроверяемых комбинационных схемах с использованием свойств самодвойственных функций // Автоматика и телемеханика. 1997. № 12. С. 193—200.Hessel M., Moshanin V.I., Sapozhnikov V.V., Sapozhnikov Vl.V. Avtomatika i Telemekhanika, 1997, no. 12, pp. 193–200. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.