Войти
Тройное модульное резервирование. Три идентичные логические схемы (логические вентили) используются для вычисления указанной логической функции. Набор данных на входе первой схемы идентичен входу второго и третьего вентилей. 
Мажоритарный вентиль с использованием 4 вентилей И-НЕ В вычислений, тройное модульное резервирование, иногда называемое тройным резервированием, (TMR ), является отказоустойчивой формой, в которой три системы выполняют процесс, и этот результат обрабатывается системой мажоритарного голосования для получения единого результата. Если одна из трех систем выходит из строя, две другие системы могут исправить и замаскировать неисправность.
Концепция TMR может применяться ко многим формам избыточности, например, программной избыточности в форме программирования N-версии, и обычно встречается в отказоустойчивые компьютерные системы.
космические спутниковые системы часто используют TMR, хотя спутниковая RAM обычно использует исправление ошибок Хэмминга.
Некоторая память ECC использует аппаратное обеспечение тройного модульного резервирования (а не более распространенное код Хэмминга ), поскольку оборудование с тройным модульным резервированием быстрее, чем программное обеспечение для исправления ошибок Хэмминга. Некоторые системы связи используют N-модульное резервирование как простую форму упреждающего исправления ошибок. Например, 5-модульные системы связи с избыточностью (такие как FlexRay ) используют большинство из 5 выборок - если какие-либо 2 из 5 результатов ошибочны, остальные 3 результата могут исправить и замаскировать неисправность.
Модульное резервирование - это базовая концепция, восходящая к древности, в то время как первым применением TMR в компьютере был чехословацкий компьютер SAPO в 1950-х годах.
Для использования тройного модульного резервирования на корабле должно быть не менее трех хронометров ; два хронометра обеспечивали двойное модульное резервирование, позволяя выполнять резервное копирование, если один из них должен перестать работать, но не допускал никакого исправления ошибок, если оба отображали разное время, поскольку в случае противоречия между два хронометра, было бы невозможно узнать, какой из них неисправен (полученное обнаружение ошибки будет таким же, как при наличии только одного хронометра и его периодической проверки). Три хронометра обеспечивали тройное модульное резервирование, позволяя исправлять ошибки, если один из трех был неправильным, поэтому пилот брал среднее из двух с более близкими показаниями (голосование за среднюю точность).
На этот счет есть старая пословица: «Никогда не выходите в море с двумя хронометрами; возьмите один или три».
В основном это означает, что если два хронометра Противоречиво, как узнать, какой из них правильный? В свое время это наблюдение или правило было дорогостоящим, поскольку стоимость трех достаточно точных хронометров превышала стоимость многих типов небольших торговых судов. На некоторых судах было более трех хронометров - например, на HMS Beagle было 22 хронометра. Однако такое большое количество обычно осуществлялось только на судах, проводивших изыскательские работы, как в случае с «Биглем».
В современную эпоху на морских судах используются навигационные приемники GNSS (с GPS, ГЛОНАСС и WAAS и т. Д..support) - в основном работает с поддержкой WAAS или EGNOS для обеспечения точного времени (и местоположения).
| ВВОД | ВЫХОД | ||
|---|---|---|---|
| A | B | C | 〈A, B, C〉 |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
В TMR три идентичные логические схемы (логические вентили) используются для вычисления одного и того же набора указанной логической функции. Если отказов цепей нет, выходы трех цепей идентичны. Но из-за сбоев схемы выходы трех схем могут отличаться.
Логический вентиль большинства используется для определения того, какой из выходов схемы является правильным выходом. Выход мажоритарного затвора равен 1, если два или более входов мажоритарного затвора равны 1; выход равен 0, если два или более входов основного элемента равны 0.
Логический элемент большинства представляет собой простую схему И – ИЛИ: если входы основного элемента обозначены x, y и z, тогда выход большинства ворот равен
Таким образом, большинство ворот - это выход переноса из полного сумматор, то есть вентиль большинства - это машина для голосования .
Предполагая, что логическая функция, вычисленная тремя идентичными логическими элементами, имеет значение 1, тогда: (a) если нет цепь вышла из строя, все три схемы выдают на выходе значение 1, а выход большинства вентилей имеет значение 1. (b) если одна схема выходит из строя и выдает выходной сигнал 0, в то время как две другие работают правильно и выдают на выходе 1, выход большинства вентилей равен 1, т. е. он все еще имеет правильное значение. И аналогично для случая, когда логическая функция, вычисленная тремя идентичными схемами, имеет значение 0. Таким образом, выход большинства вентилей гарантированно будет правильным, пока не вышла из строя не более чем одна из трех идентичных логических схем.
Для системы TMR с одним голосующим с надежностью (вероятностью работы) R v и тремя компонентами надежности R m вероятность того, что она будет правильной, может быть показана как R TMR = R v (3 R m - 2 R m).
Системы TMR должны использовать очистку данных - перезаписывать триггеры периодически - во избежание накопления ошибок.
Тройное модульное резервирование с одним избирателем (вверху) и тремя избирателями (внизу) Сам мажоритарный вентиль может выйти из строя. Это может быть защищено от путем применения тройного резервирования к самим избирателям.
В некоторых системах TMR, таких как цифровой компьютер ракеты-носителя Saturn и системы функционального тройного модульного резервирования (FTMR), избиратели тоже в трех экземплярах. Используются три избирателя - по одному на каждую копию следующего этапа логики TMR. В таких системах нет единой точки отказа.
. Хотя использование только одного избирателя приводит к единственной точке отказа - отказавший избиратель приведет к отказу всей системы - большинство систем TMR не используют тройных избирателей. Это связано с тем, что большинство шлюзов намного менее сложны, чем системы, от которых они защищаются, поэтому они намного более надежны. Используя расчеты надежности, можно найти минимальную надежность избирателя для того, чтобы TMR была победой.
Общий случай TMR называется N- модульное резервирование, при котором используется любое положительное количество повторений одного и того же действия. Число обычно принимается равным по крайней мере трем, чтобы можно было исправить ошибку большинством голосов; это также обычно считается странным, чтобы не было никаких связей.
