BLOCK-COMPOSITION METHOD OF FORMING CONTROL SIGNATURES OF DIGITAL SYSTEMS OPERATION BASED ON THE PROPERTIES OF THE SIGNATURE FIELD TSF[2N,PM(X)]

Authors

DOI:

https://doi.org/10.32782/IT/2024-4-24

Keywords:

functional signature control, digital systems control methods, functional controllability, cyber resilience.

Abstract

In the context of increasing relevance of the problem of ensuring the reliability of the functioning of various digital information and measuring systems of control complexes by critical infrastructure objects in conditions of external harmful influence (for example, cyberattacks), the task of developing these control complexes with the property of controllability of structural units (devices) in the real time scale of their functioning becomes relevant. At the same time, the determining conditions for solving the synthesis problem should be two: achieving a high ability of hardware functional control to detect multiple errors in binary codes during their transmission, processing and storage, and hardware redundancy of functional control should be minimal. Therefore, at the basic circuit level of building digital systems, there is, first of all, the need for further development (a new stage) of the circuitry of microcircuits of medium and high integration. Purpose of the work. Based on a critical analysis of a number of well-known methods of functional hardware control, a circuit-technical signature-functional approach is proposed to create a new generation of microcircuits of medium and high integration with built-in functional signature functional control nodes, which would provide high reliability of control with minimal circuit-technical (hardware) redundancy. Method. The solution to the synthesis problem is based on the use of the mathematical apparatus of the author’s signature algebra of the field V. Tupkalo TSF[2n,Pm(x)]. Scientific novelty. A new methodological solution to the problem of synthesizing control signature generators of the parallel combinational type for multi-bit operands by aggregating them from separate unified typical blocks of small bit size has been developed. Conclusions. Based on the two proposed options for using models of parallel combinational signature generators, it is possible to propose two possible directions for further development of circuit design of microcircuits of medium and high degree of integration for building digital information and measuring systems of control complexes of wide purpose. Firstly, the proposed models can be implemented as separate series of microcircuits of signature control nodes for building functionally controllable (self-controlled in real time functioning) digital information and measuring systems of control complexes, secondly – as a functional integrated component of a number of basic microcircuits of circuit design of digital systems. A further direction of development of the topic of the article is the development of circuit design methods of signature functional control of the digital information and measuring systems based on the set of signature fields V. Tupkalo TSF[2kn,Pm(x)].

References

Прищепа М. М., Погребняк В. П. Мікроелектроніка. У 3-х частинах. Ч. 2. Елементи мікросхемотехніки: Навч. посіб / М. М. Прищепа. Київ: Вища школа, 2006. 503 с.

Бондаренко І. М., Бородін О. В., Карнаушенко В. П. Сучасна компонентна база електронних систем: навч. посібник для студентів ЗВО. Харків: ХНУРЕ, 2020. 268 с.

Піддубний В. О., Товкач І. О. Елементна база радіоелектронної апаратури: В 4 ч. Ч. 4. Основи мікроелектроніки: навч. посіб. для студ. спеціальності 172 «Телекомунікації та радіотехніка». Київ :КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. 98 с.

Бондаренко І. М., Глушко А. П., Меньков О. М. Коди та кодування. Навч. посібник. Харків. ХІ ВПС, 2003. 116 с.

Локазюк В. М. Контроль і діагностування обчислювальних пристроїв та систем: Навч. посібник для вузів. Хмельницький: ТУП, 1996. 175 с.

Чегренець В. М., Руденко Н. В. Комп’ютер та комп’ютерна арифметика. Київ: Державний Університет Телекомунікацій, Навчально-науковий Інститут Телекомунікацій та Інформатизації, 2016. 120 с

Говорущенко Т. О., Гнатчук Є. Г. Особливості відмовостійких комп’ютерних систем з програмованою логікою як об’єктів діагностування. Вісник Хмельницького національного університету. № 5, 2010. С. 222–226.

Авраменко А. С., Авраменко В. С., Косенюк Г. В. Тестування програмного забезпечення. Навчальний посібник. Черкаси: ЧНУ імені Богдана Хмельницького, 2017. 284 с.

Тупкало В. М. Розробка моделей кіберстійких інформаційних систем управління на основі використання математичного апарату сигнатурної алгебри. V Міжнарод. наук.-практ. конф. «Управління якістю в освіті та промисловості: досвід, проблеми та перспективи», 20-21 травня 2021 р. зб. тез доп. Львів: ЛА «Піраміда», 2021. С. 186–187.

Тупкало В. М. Розробка моделей кіберстійких інформаційних систем управління на основі використання математичного апарату сигнатурної алгебри: авторське свідоцтво № 131020; заяв. 31.10.2024; опубл. 29.11.2024, Бюл. № 84.

Tupkalo V., Cherepkov S. Systems engineering of cybersecured digital and information measuring systems based on the signature Boolean-polynomial algebra synthesis apparatus. Measurements infrastructure. № 5. 2023. pp.1–14.

Tupkalo V., Cherepkov S. Signature functional control of digital automatic device register operations. Measurements infrastructure. № 7. 2024. pp.1–13.

Published

2025-02-18