Обеспечение помехоустойчивости ЭВА

Надежность и достоверность работы ЭВМ и систем зависят от их помехозащищенности по отношению к внешним и внутренним, случайным и регулярным помехам. От правильного решения задачи обеспечения помехоустойчивости элементов и узлов ЭВМ зависят как сроки разработки изготовления и наладки ЭВМ, так и нормальное ее функционирование в процессе эксплуатации.

Помехой для вычислительного устройства является внешнее или внутреннее воздействие, приводящее к искажению дискретной информации во время ее хранения, преобразования, обработки или передачи.

Помехи могут быть классифицированы по причине наведения, характеру проявления и пути распространения(рис. 9.2).

Рис. 10.2. Классификация помех в ЭВМ

В ЭВМ чаще всего могут использоваться потенциальные системы элементов, в которых состояния «1» и «0» кодируются соответственно высоким (низким) и низким (высоким) уровнями напряжения. Помеха, накладываемая на эти напряжения, приводит к ошибочному срабатыванию схем, когда ее амплитуда усиливается по мере распространения вдоль цепочки элементов и связей между ними. Допустимое напряжение помехи на входе элемента равно амплитуде сигнала, отсчитанного от уровня U⁰_max или U¹_min (в случае кодирования состояния «1» высоким потенциалом, а состояния «0» - низким потенциалом), который приводит к появлению на выходе элемента сигнала равной амплитуды. Отсюда максимально допустимое значение помехи на входе элемента для низкого и высокого уровней соответственно

где Vпор - напряжение, при котором модуль коэффициента усиления элемента по напряжению равен единице (порог срабатывания элемента).

Основные причины, вызывающие искажения сигналов при прохождении их по цепям ЭВМ, следующие:

а) отражения от несогласованных нагрузок и от различных неоднородностей в линиях связи;

б) затухание сигналов при прохождении их по цепям последовательно соединенных элементов;

в) ухудшение фронтов и задержки, возникающие при включении нагрузок с реактивными составляющими;

г) задержки в линии, вызванные конечной скоростью распространения сигнала;

д) перекрестные помехи;

е) паразитная связь между элементами через цепи питания и заземления;

ж) наводки от внешних электромагнитных полей.

Степень влияния каждого из перечисленных факторов на искажение сигналов зависит от характеристик линии связи, логических элементов и сигналов, а также от конструктивного выполнения всей системы элементов и связей, т. е. ЭВМ.