내분비세포통신 메커니즘에 기반한 자가고장복구 디지털회로시스템의 설계 및 구현

Abstract

생물학은 전자분야의 포화된 분야에 있어서 중요한 돌파구로서 많은 도움을 주었다. 고장방지시스템(fault tolerant system)의 분야에 있어서도 최근에 들어 생물학으로부터 영감을 받은 자가고장복구(self-repairable) 디지털 시스템들이 부각되었다. 본 논문은 내분비세포통신의 메커니즘에서부터 영감을 받아 새로운 자가고장복구 디지털시스템을 제안하였다. 이 시스템은 구조계층과 고장복구계층으로 나뉜다. 구조계층은 각 모듈의 구조, 모듈간의 연결, 인코딩된 정보(유전정보)와 고장감지유닛으로 구성되어 있다. 기존의 방법들에서는 모듈을 대체후 새로운 연결을 해주기 위해 큰 하드웨어가 필요한 동적라우팅 방법을 사용하거나 한, 두번 교체에 사용될수 있는 방법뿐이 없었다. 하지만, 이 방법에서는 인코딩된 정보가 단지 기능정보뿐만이 아니라 연결정보도 갖게 됨으로써 모듈 고장시 단순히 인코딩된 정보를 주변의 스페어 모듈에 넣어주기만 함으로써도 회로 전체의 기능과 연결이 그대로 유지가 되게 한다. 고장복구계층은 구조계층으로부터 고장신호를 받았을 때 고장난 모듈 주변의 어떤 스페어 모듈로 인코딩된정보를 이동시킬지 결정하게 되며 다른 고장난 모듈과 충돌이 없게끔 하게 한다. 또한 이 제어부는 각각 따로 독립적으로 존재하여 동시에 나는 고장들도 문제없이 복구하게 된다. 이렇게 만들어진 시스템은 구조 및 매우 간단한 복구방법을 갖는 고장복구부분에 있어서도 낮은 하드웨어 오버헤드를 갖게 된다. 해당 시스템은 FPGA(Field Programmable Gate Array)에 7segment, LED와 스위치 버튼과 연결되어 구현 되고 검증이 되었으며 충분히 효율적이라고 판단되어 실제 고장방지시스템이 사용되어지는 곳들에 응용되어질 수 있다고 보여진다.