رويكردي براي حفاظت از عمليات هاي پردازش داده درسامانه هاي محاسباتي با استفاده از كدهاي كانولوشن

An Approach to protecting of data processing system in computing systems using convolutional code

در اين مقاله چارچوبي براي روشهاي تحملپذيري خطاي مبتني بر الگوريتم در سيستم هاي محاسباتي ارائه ميدهيم. خطاهايي كه در الگوريتمهاي پردازش داده رخ ميدهند، با بكارگيري كدهاي كانولوشن سيستماتيكِ تعريفشده بر روي ساختارهاي حسابيِ نقطه ثابت، آشكارسازي و تصحيح ميشوند. كدهاي كانولوشن، امكان آشكارسازي خطا در عمليات پردازش دادهي عددي را، فراهم مينمايند. بسياري از تكنيكهاي تحملپذير خطا كه مربوط به حفاظت از عملياتهاي ماتريسي عددي ميباشند از كدهاي بلوكي با افزونگي بالا براي قابليت تحصيح خطا، استفاده ميكنند. در اين مقاله، از كدهاي كانولوشن استفاده شده و از ويژگيهاي آزمون پيوسته براي آشكارسازي خطاها استفاده ميشود. اين تكنيك آشكارسازي خطاي مبتني بر الگوريتم، بر مقايسه مقادير توازن محاسبه شده از دو مسير تكيه دارد. خطاهاي پردازش دادههاي عددي توسط مقايسه مقادير توازن مرتبط با كدهاي كانولوشن آشكار ميشوند. اين روش يك رويكرد جديد براي دستيابي به اصلاح خطاي همزمان در سيستمهاي محاسبات تحملپذيري خطا ميباشد. اين مقاله يك طرح محاسباتي جديد را به منظور فراهم آوردن تحملپذيري خطا براي الگوريتمهاي عددي ارائه مي دهد. در حالي كه تصحيح دادههاي خروجي توسط يك كدگشاي (كدبردار) آستانه كه تحت تاثير خطاهاي گردكردن و خطاهاي ناشي از محاسبهگر ميباشد، صورت ميگيرد. هدف، توصيف يك رويكرد حفاظتي است كه به آساني با تكنيكهاي پردازش داده ادغام شده و به تحمل پذيري مؤثرتر خطا مي انجامد. نتايج شبيه سازي، نشان ميدهند كه اختلاف ميان خطاي گردكردن و خطاي ناشي از محاسبه گر به اندازه كافي براي متمايز شدن از يكديگر بزرگ ميباشد. اين اختلاف بزرگ ميان اين دو خطا، محدوده و گسترهاي از آستانه هاي آشكارسازي خطا را براي انتخاب به ما ميدهد.

Abstract We present a framework for algorithmbased fault tolerance methods in the design of fault tolerant computing systems. The ABFT error detection technique relies on the comparison of parity values computed in two ways. The parallel processing of input parity values produce output parity values comparable with parity values regenerated from the original processed outputs. Number data processing errors are detected by comparing parity values associated with a convolution code. This article proposes a new computing paradigm to provide fault tolerance for numerical algorithms. The data processing system is protected through parity values defined by a highrate real convolution code. Parity comparisons provide error detection, while output data correction is affected by a decoding method that includes both roundoff error and computerinduced errors. To use ABFT methods efficiently, a systematic form is desirable. A class of burstcorrecting convolution codes will be investigated. The purpose is to describe new protection techniques that are easily combined with data processing methods, leading to more effective fault tolerance.