Разработка интеллектуального устройства голосования для системы со структурным резервированием

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Кафедра компьютерных систем и программных технологий

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №4

Дисциплина: Надежность систем и устройств

Тема: Разработка интеллектуального устройства голосования для системы со структурным резервированием

Вариант 3

Выполнила студентка гр. 5081/1                                                                   

Проверил                                                                                                         

Санкт-Петербург

2012

1.  Программа работы

1. В соответствии с частотой сбоев, указанной в своем варианте изменить устройство зашумления, промоделировать его работу.
2. Реализовать в среде Quartus II схему подключения устройства зашумления в канал связи.
3. Промоделировать работу схемы для различных стартовых чисел устройства зашумления. Рассчитать частоту сбоев по временной диаграмме и сравнить оценку с теоретической. Моделирование проводить для интервала 100 мкс - 1 мс.
4. Реализовать в среде Quartus II схему сложного мажоритара в соответствии с вариантом, проверить его работу.
5. Реализовать подключение сложного мажоритара в канал связи. Пример для побитового мажоритара 2/3 приведен на рисунке. Оценить теоретически частоту сбоев на выходе схемы.
6. Промоделировать работу схемы для различных стартовых чисел. Учтите, что разным устройствам зашумления следует задавать разные стартовые числа. Рассчитать частоту сбоев по временной диаграмме и сравнить оценку с теоретической. Моделирование проводить для интервала 100 мкс - 1 мс.

2.  Исходные данные

Побитный мажоритар "4 из 7", частота сбоев 1/4.

3.  Выполнение работы

Для обеспечения частоты сбоев ''1 к 4'' необходимо подключить к сумматору 2 младших разряда.

Модифицированное устройство зашумления:

Рис.1. Устройство зашумления

Рис.2. Временная диаграмма работы устройства зашумления

При подключении устройства зашумления в канал связи и его тестировании, получаем следующие временные диаграммы:

Рис.3. Временная диаграмма работы устройства зашумления в канале связи

Параметры:

st =00111101001000110010011010001101

26 тактов из 100 определено неверно

Частота сбоев 1/3.84

Рис.4. Временная диаграмма работы устройства зашумления в канале связи

Параметры:

st =01000111001110010111010000101001

24 такта из 100 определено неверно

Частота сбоев 1/4.16

Схема мажоритара “4 из 7” приведена на рис.5.

Рис.5. Схема мажоритара “4 из 7”

Проверка работы мажоритара “4 из 7”: исходным сигналом является in1, остальные 6 сигналов имеют ошибки в различных разрядах.

Рис.6. Временная диаграмма работы мажоритара

По рисунку видно, что мажоритар справился с задачей восстановления сигнала.

Схема сложной системы представлена на рис.7.

Рис.7. Схема сложной системы

Проверка работы сложной системы: на рис. 8-9 представлены результаты симуляции для различных значений стартовых чисел. В данном случае сбоев в работе мажоритара не наблюдается. Однако они возможны в случае, когда один и тот же бит искажается несколько раз. 

Рис.8. Временная диаграмма работы сложной системы

Рис.9. Временная диаграмма работы сложной системы

4.  Выводы

В результате проведенной работы была смоделирована работа устройства зашумления, его работа в канале связи, а так же работа побитного мажоритара   ''4 из 7''. Экспериментально было подтверждено, что включение мажоритара в канал связи существенно снижает количество ошибок, однако не гарантирует абсолютное их отсутствие.