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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।

The reliability of the TMR system depends not only on the modules but also on the voter itself. If the voter fails, the entire system fails. Therefore, the voter must be significantly more reliable than the individual modules it is monitoring. In practice, voters are often simpler circuits than the modules they manage, which helps in achieving this higher reliability. The overall system reliability can be modeled mathematically. If the reliability of a single module is [latex]R_m[/latex], the reliability of the TMR system (assuming a perfect voter) is given by the probability that at least two modules work correctly: [latex]R_{TMR} = R_m^3 + 3R_m^2(1-R_m) = 3R_m^2 – 2R_m^3[/latex]. This formula shows that TMR improves reliability only if the individual module reliability [latex]R_m[/latex] is greater than 0.5.

Historically, John von Neumann’s work in the 1950s laid the theoretical groundwork for building reliable systems from unreliable components, which directly led to concepts like TMR. It was first implemented in practice in systems where failure was not an option, such as the Saturn V launch vehicle’s digital computer and early fly-by-wire flight control systems. While TMR increases hardware cost, power consumption, and weight by a factor of more than three (due to the voter), its simplicity and effectiveness in handling single random hardware faults make it a cornerstone of high-availability and safety-critical system design.

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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