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ट्रिपल मॉड्यूलर रिडंडेंसी (टीएमआर)

1950
  • John von Neumann
त्रुटि सहनशीलता के लिए तीन समानांतर कंप्यूटर मॉड्यूल वाला एयरोस्पेस नियंत्रण कक्ष।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

ट्रिपल मॉड्यूलर रिडंडेंसी (TMR) एक हार्डवेयर फॉल्ट-टॉलरेंस तकनीक है जिसमें एक ही तरह के तीन मॉड्यूल समानांतर रूप से एक ही कार्य करते हैं। इनके आउटपुट को मेजॉरिटी-वोटिंग सर्किट में भेजा जाता है। यदि एक मॉड्यूल विफल हो जाता है और गलत आउटपुट देता है, तब भी वोटर अन्य दो मॉड्यूल के आधार पर सही आउटपुट निर्धारित कर सकता है, जिससे त्रुटि छिप जाती है और निरंतर संचालन सुनिश्चित होता है।

ट्रिपल मॉड्यूलर रिडंडेंसी (TMR) N-मॉड्यूलर रिडंडेंसी का एक उत्कृष्ट उदाहरण है, जहाँ N=3 है। इसका मूल विचार एक महत्वपूर्ण घटक को तीन बार दोहराना और उन सभी को एक ही इनपुट को एक साथ संसाधित करने देना है। इन तीनों मॉड्यूल से प्राप्त परिणामों को एक वोटर को भेजा जाता है। वोटर एक बहुमत फ़ंक्शन लागू करता है; यदि तीनों इनपुट में से कम से कम दो समान हैं, तो उस मान को अंतिम आउटपुट के रूप में चुना जाता है। यह तंत्र किसी भी मॉड्यूल में एक त्रुटि को प्रभावी ढंग से छिपा देता है। उदाहरण के लिए, यदि मॉड्यूल A, B और C क्रमशः 1, 1 और 0 आउटपुट देते हैं, तो बहुमत वोटर 1 आउटपुट देगा।

TMR प्रणाली की विश्वसनीयता न केवल मॉड्यूल पर बल्कि स्वयं वोटर पर भी निर्भर करती है। यदि वोटर विफल हो जाता है, तो पूरी प्रणाली विफल हो जाती है। इसलिए, वोटर को उन व्यक्तिगत मॉड्यूल की तुलना में कहीं अधिक विश्वसनीय होना चाहिए जिनकी वह निगरानी कर रहा है। व्यवहार में, वोटर अक्सर उन मॉड्यूल की तुलना में सरल सर्किट होते हैं जिनका वे प्रबंधन करते हैं, जिससे इस उच्च विश्वसनीयता को प्राप्त करने में सहायता मिलती है। समग्र प्रणाली विश्वसनीयता को गणितीय रूप से मॉडल किया जा सकता है। यदि एक मॉड्यूल की विश्वसनीयता [latex]R_m[/latex] है, तो TMR प्रणाली की विश्वसनीयता (एक आदर्श वोटर मानते हुए) कम से कम दो मॉड्यूल के सही ढंग से काम करने की संभावना द्वारा दी जाती है: [latex]R_{TMR} = R_m^3 + 3R_m^2(1-R_m) = 3R_m^2 → 2R_m^3[/latex]। यह सूत्र दर्शाता है कि TMR विश्वसनीयता में तभी सुधार करता है जब व्यक्तिगत मॉड्यूल की विश्वसनीयता [latex]R_m[/latex] 0.5 से अधिक हो।

ऐतिहासिक रूप से, 1950 के दशक में जॉन वॉन न्यूमैन के कार्यों ने अविश्वसनीय घटकों से विश्वसनीय प्रणालियाँ बनाने के लिए सैद्धांतिक आधार तैयार किया, जिससे सीधे तौर पर टीएमआर जैसी अवधारणाओं का विकास हुआ। इसे पहली बार व्यवहार में उन प्रणालियों में लागू किया गया जहाँ विफलता की कोई गुंजाइश नहीं थी, जैसे कि सैटर्न वी प्रक्षेपण यान का डिजिटल कंप्यूटर और प्रारंभिक फ्लाई-बाय-वायर उड़ान नियंत्रण प्रणालियाँ। यद्यपि टीएमआर हार्डवेयर की लागत, बिजली की खपत और वजन को तीन गुना से अधिक बढ़ा देता है (वोटर के कारण), एकल यादृच्छिक हार्डवेयर दोषों को संभालने में इसकी सरलता और प्रभावशीलता इसे उच्च उपलब्धता और सुरक्षा-महत्वपूर्ण प्रणाली डिजाइन का एक महत्वपूर्ण आधार बनाती है।

UNESCO Nomenclature: 1203
कंप्यूटर विज्ञान

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • क्लाउड शैनन का सूचना सिद्धांत और रिले सर्किट पर उनका कार्य
  • अविश्वसनीय घटकों के साथ विश्वसनीय गणना पर जॉन वॉन न्यूमैन के व्याख्यान
  • जैविक प्रणालियों में अतिरेक की प्रारंभिक अवधारणाएँ
  • मतदान के बुनियादी सिद्धांत और बहुमत का तर्क

आवेदन

  • एयरोस्पेस सिस्टम (जैसे, उड़ान नियंत्रण कंप्यूटर)
  • उपग्रहों
  • परमाणु ऊर्जा संयंत्र सुरक्षा प्रणालियाँ
  • दोष-सहिष्णु कंप्यूटर आर्किटेक्चर

पेटेंट:

NA

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संबंधित विषय: ट्रिपल मॉड्यूलर रिडंडेंसी, टीएमआर, फॉल्ट मास्किंग, हार्डवेयर रिडंडेंसी, एन-मॉड्यूलर रिडंडेंसी, मेजॉरिटी वोटिंग, सुरक्षा-महत्वपूर्ण प्रणालियाँ, एयरोस्पेस, वॉन न्यूमैन, विश्वसनीयता इंजीनियरिंग।

ऐतिहासिक संदर्भ

ट्रिपल मॉड्यूलर रिडंडेंसी (टीएमआर)

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

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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