Search academic texts

Registration Number

0510U000594, Doctoral dissertation

Status

д.т.н., 05.13.05, Комп'ютерні системи та компоненти

Date

24-06-2010

popup.evolution

o

Title

Methods and means of designing of technical and program components of safe FPGA-controllers with parallel architecture

Author

Malinovskiy Mikhail Leonidovich,

popup.head Furman Ilia Alexandrovich
popup.opponent Дербунович Леонід Викторович
popup.opponent Ястребенецький Михайло Онисимович
popup.opponent Романкевич Олексій Михайлович
popup.opponent Конорев Борис Михайлович

Description

Об'єкт дослідження: процес проектування технічних і програмних компонентів систем критичного застосування. Мета дослідження: підвищення показників безпеки систем критичного застосування шляхом розробки методів і засобів проектування технічних і програмних компонентів обробки інформації та формування керуючих впливів на основі безпечних ПЛІС-контролерів з паралельною архітектурою. Методи дослідження: основні теоретичні положення дисертації базуються на узагальнених засадах теорії синтезу цифрових автоматів, яка була використана при розробці методології синтезу безпечних автоматів з функціональною деградацією і математичних моделей пристроїв безпечного формування керуючих впливів. При розробці абстрактних і структурних моделей безпечних автоматів циклічної дії використано методи синтезу та формального опису паралельних програмованих логічних автоматів. При побудові абстрактних моделей безпечних автоматів використано апарат мереж Петрі. При розробці табличної мови опису апаратури використано методи формального опису мов програмування. Методи математичного, імітаційного та фізичного моделювання використано при дослідженні та аналізі функціонування безпечних ПЛІС-контролерів з паралельною архітектурою і пристроїв безпечного формування керуючих впливів. Методи метричної оцінки складності ПЗ використано при виконанні порівняльної оцінки функціональної безпеки мов програмування. При виконанні оцінки функціональної безпеки використано теорію надійності, графо-аналітичний метод розрахунку функціональної безпеки. Теорію ймовірностей і методи статистичного аналізу використано при оцінці безпеки ПЗ, розробленого на запропонованій табличній мові опису апаратури THDL. Теоретичні та практичні результати: отримані результати дозволяють вирішити комплекс задач, пов'язаних з розробкою та проектуванням безпечних ПЛІС-контролерів з паралельною архітектурою для систем критичного застосування в області енергетики, залізничної автоматики, авіації тощо. На основі отриманих методів та моделей розроблено безпечні модулі обробки інформації з керуванням деградацією на основі ПЛІС, безпечні модулі формування вихідних керуючих впливів, запропоновано інструментальні засоби та мову проектування програмного забезпечення для безпечних ПЛІС-контролерів і створено програмно-апаратні комплекси на їхній основі. Новизна: Уперше запропонована сукупність математичних моделей і методів синтезу безпечних логічних автоматів паралельної дії (БЛП-автоматів), які не вимагають надлишкового безпечного кодування внутрішніх станів і, за рахунок використання розроблених процедур перетворення графів ?-автоматів, забезпечують керування функціональною деградацією і збереження реалізуємих відповідальних функцій при відмовах. Одержали подальший розвиток методи завдання безпечних автоматів, які, на відміну від відомих, базуються на формальному описі вимог до безпеки ?-автоматними моделями М- і Р-типу, а також на формуванні множин відповідальних операцій, що реалізуються автоматом, що дозволяє використовувати кон’юнктиву функцію керування деградацією. Удосконалений метод опису цифрових пристроїв на ПЛІС: розроблені мова, технологія та інструментальні засоби програмування, які, на відміну від відомих, базуються на використанні спрощених табличних конструкцій для опису процедур обробки інформації, настройки функцій забезпечення безпеки та кодування вхідних і вихідних сигналів, що дозволяє зменшити кількість помилок і за рахунок цього підвищити безпеку програмного забезпечення. Одержали подальший розвиток методи проектування пристроїв безпечного формування керуючих впливів за рахунок використання принципу послідовного перетворення параметрів сигналів, що динамічно змінюються в часі, що виключає можливість формування небезпечного керуючого впливу при відмові контрольних засобів і наявності хоча б одного працездатного каналу. Уперше запропоновані математичні та HDL-моделі n-канальних пристроїв безпечного формування гармонічних сигналів, які, на відміну від відомих, здійснюють формування ШІМ-сигналу за рахунок застосування логічної операції "нееквівалентності" для двох сигналів із близькими частотами та виключають можливість генерації небезпечних керуючих впливів при наявності (n - 1)-кратних відмов. Одержав подальший розвиток метод Чепіна оцінки складності ПЗ, що дозволяє розраховувати складність HDL-описів з урахуванням використання верифікованих програмних компонентів і ієрархічного принципу опису цифрових пристроїв на основі ПЛІС. Ступінь упровадження: КП Харківський метрополітен. Сфера використання: системи керування об’єктами критичного застосування.

popup.nrat_date

2020-04-04