Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
家 » 三重模块冗余(TMR)

三重模块冗余(TMR)

1950
  • John von Neumann
Aerospace control room with three parallel computer modules for fault tolerance.

(图片仅供参考)

三重模块冗余(TMR)是一种硬件容错技术,它使用三个相同的模块并行执行相同的操作。它们的输出被送入一个多数投票电路。如果一个模块发生故障并产生错误输出,投票电路仍然能够根据其他两个模块的输出确定正确的输出,从而掩盖故障并确保系统持续运行。

三重模块冗余(TMR)是N模块冗余的经典示例,其中N=3。其核心思想是复制一个关键组件三次,并让它们同时处理相同的输入。然后,将这三个模块的输出结果传递给一个投票器。投票器实现多数投票功能;如果三个输入中至少有两个相同,则选择相同的值作为最终输出。这种机制有效地掩盖了任何一个模块的故障。例如,如果模块A、B和C分别输出1、1和0,则多数投票器将输出1。

TMR系统的可靠性不仅取决于模块,还取决于选民本身。

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
– Computer science

类型

抽象系统

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • Claude Shannon’s information theory and work on relay circuits
  • John von Neumann’s lectures on reliable computation with unreliable components
  • 生物系统中冗余的早期概念
  • 投票和多数逻辑的基本原理

应用程序

  • 航空航天系统(例如,飞行控制计算机)
  • 卫星
  • 核电站安全系统
  • 容错计算机架构

专利:

NA

潜在创新理念

  • 采用四重模块冗余设计,以处理两个同时发生的故障
  • 具有可重构TMR单元的自愈集成电路
  • 自适应TMR系统能够在故障风险较低时关闭冗余模块的电源以节省能源。
  • TMR 在关键过程验证软件中的实施
  • distributed TMR across networked microcontrollers for 物联网 device clusters
  • TMR用于保护量子计算量子比特免受退相干误差的影响
  • 动态TMR中,备用模块仅在检测到故障时才激活。
  • 用于增强数据完整性的混合TMR-ECC存储器系统
  • TMR-based 神经网络 architectures for robust AI decision-making
  • 使用形式化方法验证TMR系统,以用于认证安全应用
Related to: triple modular redundancy, TMR, fault masking, hardware redundancy, N-modular redundancy, majority voting, safety-critical systems, aerospace, von Neumann, reliability engineering.

历史背景

三重模块冗余(TMR)

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

只有注册会员才能免费获取完整尺寸的图片和下载内容。

> 登录 <