350 rub
Journal Biomedical Radioelectronics №7 for 2010 г.
Article in number:
Digital Biomedical Signal Processing on the Base of High-Reliability Adaptive Computing Systems
Authors:
A.K. Filippov
Abstract:
In the paper, high-reliability computers based on adaptive computing systems are considered. Such computers can be used in electronic medical equipment to process different biomedical signals including one-dimensional and multi-dimensional signals (e.g., electrocardiogram, images, and video data). As the first step of this research, the methods to increase the reliability of computers on their design stage are classified and analyzed. The efficiency of the traditional methods oriented on the parallel usage the same electronic component is estimated. It can be insufficient for important applications like medical equipment. The idea behind the proposed approach is to use different but functionality-similar hardware. For instance, digital signal processors (DSPs), field-programmable gate arrays (FPGAs) and general-purpose processors (GPPs), which contain additional digital signal processing instructions such as extended multiply ones, can be used for this aim. The paper presents mathematical proofs why the reliability of such a triple system is higher than the reliability of electronic systems exploiting traditional reservation methods (e.g., parallel usage of the same electronic compo-nents). In addition, a structure scheme of a high-reliability dynamically reconfigurable computer and its state ma-chine is considered in detail. The mathematical tools to estimate the reliability of this adaptive computing system are presented. Another key issue is the reliability of software used in such computers. Since software errors are an objective problem, which cannot be avoided fully, it is offered to use different real-time operating systems in order to exclude essential software problems such as starvations. For the sake of the paper completeness, different operating systems including cross-platform (e.g., QNX, LynxOS, VxWorks) and application specific (e.g., DSP/BIOS for DSPs developed and manufactured by Texas Instruments Inc.) ones are shortly overviewed.
Pages: 45-52
References
  1. Чернов В.Ю., Никитин В.Г., Иванов Ю.П. Надежность авиационных приборов и измерительно-вычислительных комплексов. Учеб. пособие. СПб.: СПбГУАП. 2004. 96 с.
  2. Филиппов А.К.Динамически реконфигурируемые системы как средство реализации алгоритмов адаптивной обработки цифровых сигналов // Труды Владимирского государственного университета. Вып. 1: Информационно-телекоммуникационные технологиии электроника. Владимир: ВлГУ. 2006. С. 34 - 39.
  3. Filippov A.K. et. al. On the Impact of the Computational Properties of Image Processing Algorithms on their Implementation // Proceedings of the 9th International Conference «Digital Signal Processing and its Applications». Moscow: Sviazizdat. 2007. P. 478 - 482.
  4. Filippov A.K. et al. Application-specific hardware for the implementation of texture analysis algorithms // Proceedings of the 7th International Conference «Perspective technology in the mass media - PTMM-2007». Vladimir: Vladimir State University. 2007. P. 105 - 108.
  5. Бернюков А.К., Филиппов А.К. Специализированные вычислители на базе динамически реконфигурируемых ПЛИС для использования в цифровых телекоммуникационных системах // Материалы седьмой междунар. научно-техн. конф. «Перспективные технологии в средствах передачи информации». Владимир: ВлГУ РОСТ. 2007. С. 167 - 171.
  6. Filippov A.K. et. al.DSP- and FPGA-based Embedded Solutions for Implementing Image Processing Algorithms // Proceedings of the 10th International Conference «Digital Signal Processing and its Applications». Moscow: Sviazizdat. 2008. P. 592 - 596.
  7. Бернюков А.К., Филиппов А.К. Применение динамически реконфигурируемых систем в задачах цифровой обработки биоэлектрических сигналов // Материалы восьмой междунар. научно-техн. конф. «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии». Кн. 1. Владимир: ВлГУ. 2008. С. 220 - 224.
  8. Бернюков А.К., Филиппов А.К. Специализированные вычислители для цифровой обработки биоэлектрических сигналов // Биомедицинская радиоэлектроника. 2008. № 6. С. 72 - 78.
  9. Филиппов А.К. Основы математического моделирования динамически реконфигурируемых систем обработки информации // Проектирование и технология электронных средств. 2008. № 1. С. 38 - 44.
  10. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука. 1969. 576 с.
  11. Федеральная служба по техническому и экспортному контролю Российской Федерации. Система сертификации средств защиты информации по требованиям безопасности информации № РОСС RU.0001.01БИ00. Государственный реестр сертифицированных средств защиты информации. Сертификат №846 от 18 мая 2004 года. Операционная система реального времени QNX версии 4.25 (изделие КПДА.00001-01).
  12. http://www.fstec.ru/_doc/reestr_sszi/_reestr_sszi.xls.
  13. Федеральная служба по техническому и экспортному контролю Российской Федерации. Система сертификации средств защиты информации по требованиям безопасности информации № РОСС RU.0001.01БИ00. Государственный реестр сертифицированных средств защиты информации. Сертификат №906 от 27 октября 2004 года. Защищенная операционная система реального времени «QNX» (изделие КПДА.00002-01).
  14. http://www.fstec.ru/_doc/reestr_sszi/_reestr_sszi.xls.