Використання FPGA технології для розроблення багатоверсійних інформаційно-керуючих систем АЕС, критичних для безпеки

The paper overviews the requirements of international standards on application of diversity in safety-critical NPP instrumentation and control (I&C) systems. The NUREG7007 classification of version redundancy and the method for diversity assessment are described. The paper presents results f...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2020
Автори: Perepelitsyn, A., Illiashenko, O., Duzhyi, V., Kharchenko, V.
Формат: Стаття
Мова:English
Опубліковано: State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety 2020
Онлайн доступ:https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/278
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Nuclear and Radiation Safety

Репозитарії

Nuclear and Radiation Safety
id oai:ojs2.nuclear-journal.com:article-278
record_format ojs
spelling oai:ojs2.nuclear-journal.com:article-2782020-09-07T07:36:32Z Application of the FPGA Technology for the Development of Multi-Version Safety-Critical NPP Instrumentation and Control Systems Використання FPGA технології для розроблення багатоверсійних інформаційно-керуючих систем АЕС, критичних для безпеки Perepelitsyn, A. Illiashenko, O. Duzhyi, V. Kharchenko, V. The paper overviews the requirements of international standards on application of diversity in safety-critical NPP instrumentation and control (I&C) systems. The NUREG7007 classification of version redundancy and the method for diversity assessment are described. The paper presents results from the analysis of instruments and design tools for FPGA-based embedded digital devices from leading manufacturers of programmable logics using the Xilinx and Altera (Intel) chips, which are used in NPP I&C systems, as an example. The most effective integrated development environments are analyzed and the results of comparing the functions and capabilities of using the Xilinx and Altera (Intel) tools are described. The analysis of single failures and fault tolerance using diversity in chip designs based on the SRAM technology is presented. The results from assessment of diversity metrics for RadICS platform-based multi-version I&C systems are discussed. У статті наведено огляд вимог міжнародних стандартів щодо використання принципу диверсності в інформаційно-керуючих системах (ІКС) критичного застосування для АЕС, зокрема, IEC 61508 [6], IEEE Std 7-4.3.2-2016 [2] та ін. Описано методики оцінювання диверсності та класифікацію версійної надмірності, запропоновані у стандарті NUREG 7007 та відомих публікаціях. Класифікація диверсності описується дворівневою ієрархією, на першому рівні якої використовується різноманітність виробників, апаратних засобів, програмного забезпечення, архітектури тощо. Наведено результати аналізу інструментів і засобів проєктування для вбудованих цифрових систем на базі FPGA від провідних виробників програмовної логіки. Аналіз надано на прикладі мікросхем Xilinx і Altera (Intel), які використовуються в ІКС АЕС. Проаналізовано найбільш ефективні середовища розроблення та описано результати порівняльного аналізу функцій і можливостей застосування інструментів компаній Xilinx і Altera (Intel). Представлено аналіз сімейств FPGA, виконаних за технологією 65nm, життєвого циклу їх використання. Проаналізовано особливості впровадження та засоби забезпечення принципу одиничної відмови й відмовостійкості завдяки застосуванню варіантів диверсності у проєктах на кристалі, які використовують SRAM технологію. Ознаками видів диверсності визначено типи IDE, методи опису проєктів, множини бібліотек, серії FPGA, технології виготовлення друкованих плат. Проаналізовано діапазони рівнів диверсності, які забезпечуються за умов використання при побудові основної та диверсної систем мікросхем Xilinx і Altera (Intel). Обговорюються результати оцінювання метрик диверсності для багатоверсійних ІКС, заснованих на платформі RadICS. Показано, що використання цієї платформи, яка побудована на базі кристалів Altera, для розроблення основної та диверсної систем, може забезпечити необхідний рівень диверсності відповідно до вимог стандарту NUREG 7007 завдяки іншим видам процесно-продуктної версійної надмірності. State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety 2020-06-12 Article Article application/pdf https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/278 10.32918/nrs.2020.2(86).07 Nuclear and Radiation Safety; No 2(86) (2020): Nuclear and Radiation Safety; 52-61 Ядерна та радіаційна безпека; № 2(86) (2020): Ядерна та радіаційна безпека; 52-61 2073-6231 en https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/278/340
institution Nuclear and Radiation Safety
collection OJS
language English
format Article
author Perepelitsyn, A.
Illiashenko, O.
Duzhyi, V.
Kharchenko, V.
spellingShingle Perepelitsyn, A.
Illiashenko, O.
Duzhyi, V.
Kharchenko, V.
Використання FPGA технології для розроблення багатоверсійних інформаційно-керуючих систем АЕС, критичних для безпеки
author_facet Perepelitsyn, A.
Illiashenko, O.
Duzhyi, V.
Kharchenko, V.
author_sort Perepelitsyn, A.
title Використання FPGA технології для розроблення багатоверсійних інформаційно-керуючих систем АЕС, критичних для безпеки
title_short Використання FPGA технології для розроблення багатоверсійних інформаційно-керуючих систем АЕС, критичних для безпеки
title_full Використання FPGA технології для розроблення багатоверсійних інформаційно-керуючих систем АЕС, критичних для безпеки
title_fullStr Використання FPGA технології для розроблення багатоверсійних інформаційно-керуючих систем АЕС, критичних для безпеки
title_full_unstemmed Використання FPGA технології для розроблення багатоверсійних інформаційно-керуючих систем АЕС, критичних для безпеки
title_sort використання fpga технології для розроблення багатоверсійних інформаційно-керуючих систем аес, критичних для безпеки
title_alt Application of the FPGA Technology for the Development of Multi-Version Safety-Critical NPP Instrumentation and Control Systems
description The paper overviews the requirements of international standards on application of diversity in safety-critical NPP instrumentation and control (I&C) systems. The NUREG7007 classification of version redundancy and the method for diversity assessment are described. The paper presents results from the analysis of instruments and design tools for FPGA-based embedded digital devices from leading manufacturers of programmable logics using the Xilinx and Altera (Intel) chips, which are used in NPP I&C systems, as an example. The most effective integrated development environments are analyzed and the results of comparing the functions and capabilities of using the Xilinx and Altera (Intel) tools are described. The analysis of single failures and fault tolerance using diversity in chip designs based on the SRAM technology is presented. The results from assessment of diversity metrics for RadICS platform-based multi-version I&C systems are discussed.
publisher State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety
publishDate 2020
url https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/278
work_keys_str_mv AT perepelitsyna applicationofthefpgatechnologyforthedevelopmentofmultiversionsafetycriticalnppinstrumentationandcontrolsystems
AT illiashenkoo applicationofthefpgatechnologyforthedevelopmentofmultiversionsafetycriticalnppinstrumentationandcontrolsystems
AT duzhyiv applicationofthefpgatechnologyforthedevelopmentofmultiversionsafetycriticalnppinstrumentationandcontrolsystems
AT kharchenkov applicationofthefpgatechnologyforthedevelopmentofmultiversionsafetycriticalnppinstrumentationandcontrolsystems
AT perepelitsyna vikoristannâfpgatehnologíídlârozroblennâbagatoversíjnihínformacíjnokeruûčihsistemaeskritičnihdlâbezpeki
AT illiashenkoo vikoristannâfpgatehnologíídlârozroblennâbagatoversíjnihínformacíjnokeruûčihsistemaeskritičnihdlâbezpeki
AT duzhyiv vikoristannâfpgatehnologíídlârozroblennâbagatoversíjnihínformacíjnokeruûčihsistemaeskritičnihdlâbezpeki
AT kharchenkov vikoristannâfpgatehnologíídlârozroblennâbagatoversíjnihínformacíjnokeruûčihsistemaeskritičnihdlâbezpeki
first_indexed 2024-09-01T17:39:39Z
last_indexed 2024-09-01T17:39:39Z
_version_ 1809016296692514816