SYNTHESIS METHOD OF FAULT-TOLERANT COMBINATION CIRCUITS WITH CED BASED ON LDPC CODE
Abstract
Ionizing radiation leads to the occurrence of short-term disturbances in the performance of
electronic equipment, so-called soft errors. This type of failure was mainly considered in the context
of storage devices and memory elements. However, the intensive development of the microelectronic
industry leads to an increase in the number of soft errors in combinational areas, and
may soon lead to the fact that the frequency of occurrence of soft errors in these areas will be
comparable to the frequency in unprotected memory elements. Today, there are many different
methods to deal with the consequences of soft errors: traditional methods of N-fold modular redundancy,
methods that enhance the masking properties of the circuit, the use of various control
tools based on the theory of noise-resistant coding, etc. However, basically, most of the methods
presented lead to the appearance of large structural redundancy. As a result, there is a need to
develop the new methods to deal with the consequences of soft errors. This article discusses the
use of special control tools – concurrent error detection (CED) circuits based on a low-density
code in order to increase the fault tolerance of combination circuits. The use of such a CED allows
single error correction due to the majority decoding method. When compared with the triple
modular redundancy method in terms of parameters such as logical sensitivity and structural redundancy,
the application of the obtained CED can be some compromise solution to the problem
of the circuit fault tolerance to the occurrence of soft errors.
References
устойчивости логических схем с использованием нестандартных мажоритарных элемен-
тов // Информационные технологии. – 2015. – Т. 21, № 10. – С. 749-756.
2. El-Maleha A.H., Oughalia F.C. A generalized modular redundancy scheme for enhancing fault
tolerance of combinational circuits // Microelectronics Reliability. – 2014. – Vol. 54, No. 1.
– P. 316-326.
3. Согомонян Е.С., Слабаков Е.В. Самопроверяемые устройства и отказоустойчивые сис-
темы. – М.: Радио и связь. 1989. – 208 c.
4. Mitra S., McCluskey E.J. Which concurrent error detection scheme to choose? // Proceedings
International Test Conference 2000. – IEEE, 2000. – P. 985-994.
5. Хетагуров Я.А., Руднев Ю.П. Повышение надёжности цифровых устройств методами
избыточного кодирования. – М.: Энергия, 1974. – 270 c.
6. Галлагер Р. Коды с малой плотностью проверок на четность. – М.: Мир, 1966. – 144 c.
7. Кодирование информации (двоичные коды). Справочник / под ред. проф. Н.Т. Березню-
ка. – Харьков: Вища школа, 1978.
8. Косолапов Ю.В. О применении схемы Озарова-Вайнера для защиты информации в бес-
проводных многоканальных системах передачи данных // Информационное противо-
действие угрозам терроризма. – 2007. – Т. 10. – С. 111-120.
9. Sridhara D. Low density parity check codes from permutation matrices // Proc. Conference on
Information Sciences and Systems, John Hopkins University, USA, 2001. – P. 127-132.
10. Овинников А.А. Анализ свойств и параметров низкоплотностных кодов, синтезирован-
ных по алгоритму Таннера // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборо-
строения. – 2014. – Т. 14, № 5. – С. 80-83.
11. Иванов Ф.И., Зяблов В.В., Потапов В.Г. Коды с малой плотностью проверок на чёт-
ность, основанные на полях Галуа // Информационные процессы. – 2012. – Т. 12, № 1.
– С. 68-83.
12. McGowan J.A., Williamson R.C. Loop removal from LDPC codes // Proceedings 2003 IEEE
Information Theory Workshop. – IEEE, 2003. – P. 230-233.
13. Fossorier M.P.C., Mihaljevic M., Imai H. Reduced complexity iterative decoding of lowdensity
parity check codes based on belief propagation // IEEE Transactions on communications.
– May 1999. – Vol. 47(5). – P. 673-680.
14. Белоголовый А.В., Крук Е.А. Многопороговое декодирование кодов с низкой плотностью
проверок на четность // Информационно-управляющие системы. – 2005. – №. 1.
15. Солтанов А.Г. Схемы декодирования и оценка эффективности LDPC-кодов. Примене-
ние, преимущества и перспективы развития // Безопасность информационных техноло-
гий. – 2010. – Т. 17, № 2. – С. 61-67.
16. URL: http://icdm.ippm.ru/w/Схемы_ISCAS85/ (дата обращения: 20.05.2019).
17. URL: https://people.engr.ncsu.edu/brglez/CBL/benchmarks/LGSynth89/ (дата обращения:
20.05.2019).
18. Тельпухов Д.В., Соловьев, Р.А., Тельпухова Н.В., & Щелоков А.Н. Оценка параметра ло-
гической чувствительности комбинационной схемы к однократным ошибкам с помо-
щью вероятностных методов // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2016. – № 7 (180).
– С. 149-158.
19. Стемпковский А.Л., Тельпухов Д.В., Соловьев Р.А., Мячиков М.В., Тельпухова Н.В. Раз-
работка технологически независимых метрик для оценки маскирующих свойств логиче-
ских схем // Вычислительные технологии. – 2016. – Т. 21 (2). – C. 53-62.
20. URL: http://www.clifford.at/yosys/ (дата обращения: 20.05.2019).
