Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » التكرار المعياري الثلاثي (TMR)

التكرار المعياري الثلاثي (TMR)

1950
  • John von Neumann
غرفة تحكم في الفضاء الجوي مزودة بثلاث وحدات كمبيوتر متوازية لتحمل الأعطال.

(صورة توضيحية فقط)

تقنية TMR (التكرار المعياري الثلاثي) هي تقنية لتحمل الأعطال في الأجهزة، تستخدم ثلاث وحدات متطابقة تؤدي نفس العملية بالتوازي. تُغذى مخرجاتها إلى دائرة تصويت بالأغلبية. إذا تعطلت إحدى الوحدات وأنتجت مخرجًا غير صحيح، يظل بإمكان دائرة التصويت تحديد المخرج الصحيح بناءً على الوحدتين الأخريين، وبالتالي إخفاء العطل وضمان استمرارية التشغيل.

يُعدّ التكرار الثلاثي المعياري (TMR) مثالًا كلاسيكيًا على التكرار المعياري N، حيث N=3. وتتلخص الفكرة الأساسية في تكرار مُكوّن حرج ثلاث مرات، بحيث تُعالج كل وحدة منها نفس المُدخل في آنٍ واحد. ثم تُمرّر نتائج هذه الوحدات الثلاث إلى مُصوِّت. يُطبّق المُصوِّت دالة الأغلبية؛ فإذا تطابق مُدخلان على الأقل من المُدخلات الثلاثة، تُختار تلك القيمة كمُخرج نهائي. تُخفي هذه الآلية بفعالية أي عطل في أيٍّ من الوحدات. على سبيل المثال، إذا أنتجت الوحدات A وB وC المُخرجات 1 و1 و0 على التوالي، فإن مُصوِّت الأغلبية سيُخرج القيمة 1.

لا تعتمد موثوقية نظام TMR على الوحدات فحسب، بل على وحدة التصويت نفسها أيضًا. فإذا تعطلت وحدة التصويت، يتعطل النظام بأكمله. لذا، يجب أن تكون موثوقية وحدة التصويت أعلى بكثير من موثوقية الوحدات الفردية التي تراقبها. عمليًا، غالبًا ما تكون دوائر وحدات التصويت أبسط من الوحدات التي تديرها، مما يُسهم في تحقيق هذه الموثوقية العالية. يمكن نمذجة موثوقية النظام الكلية رياضيًا. إذا كانت موثوقية وحدة واحدة هي R_m، فإن موثوقية نظام TMR (بافتراض وحدة تصويت مثالية) تُعطى باحتمالية عمل وحدتين على الأقل بشكل صحيح: R_TMR = R_m^3 + 3R_m^2(1-R_m) = 3R_m^2 √2R_m^3. تُظهر هذه الصيغة أن TMR يُحسّن الموثوقية فقط إذا كانت موثوقية الوحدة الفردية R_m أكبر من 0.5.

تاريخيًا، أرست أعمال جون فون نيومان في خمسينيات القرن الماضي الأساس النظري لبناء أنظمة موثوقة من مكونات غير موثوقة، مما أدى مباشرةً إلى مفاهيم مثل TMR. طُبِّق هذا المفهوم عمليًا لأول مرة في أنظمة لا مجال فيها للفشل، مثل الحاسوب الرقمي لمركبة الإطلاق ساتورن 5 وأنظمة التحكم في الطيران السلكية المبكرة. ورغم أن TMR يزيد من تكلفة الأجهزة واستهلاك الطاقة والوزن بأكثر من ثلاثة أضعاف (بسبب وحدة التصويت)، إلا أن بساطته وفعاليته في التعامل مع أعطال الأجهزة العشوائية الفردية تجعله حجر الزاوية في تصميم الأنظمة عالية التوافر والأنظمة بالغة الأهمية للسلامة.

UNESCO Nomenclature: 1203
- علوم الحاسب الآلي

يكتب

نظام مجرد

خلل

كبير

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • نظرية المعلومات لكلود شانون وعمله على دوائر الترحيل
  • محاضرات جون فون نيومان حول الحوسبة الموثوقة باستخدام مكونات غير موثوقة
  • المفاهيم المبكرة للتكرار في الأنظمة البيولوجية
  • المبادئ الأساسية للتصويت ومنطق الأغلبية

التطبيقات

  • أنظمة الفضاء الجوي (مثل أجهزة الكمبيوتر الخاصة بالتحكم في الطيران)
  • الأقمار الصناعية
  • أنظمة السلامة في محطات الطاقة النووية
  • بنى حاسوبية مقاومة للأعطال

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

بسبب عمليات جمع البيانات من خلال برامج الروبوت، والتي تتجاوز حاليًا 40 ألفًا يوميًا، فإن هذا المحتوى مخصص لأعضاء المجتمع فقط.
> تسجيل الدخول < أو > سجل < (مجاني 100٪) للوصول إلى هذا، وكذلك جميع المحتويات والأدوات الأخرى المقيدة.

ذات صلة بـ: التكرار المعياري الثلاثي، TMR، إخفاء الأعطال، تكرار الأجهزة، التكرار المعياري N، التصويت بالأغلبية، الأنظمة الحساسة للسلامة، الفضاء الجوي، فون نيومان، هندسة الموثوقية.

السياق التاريخي

التكرار المعياري الثلاثي (TMR)

1940
1943
1950
1950
1953
1960
1960
1939
1940
1950
1950
1952
1956
1960
1967

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

الصور بالحجم الكامل والتنزيلات متاحة فقط 100% مجاناً للأعضاء المسجلين.