AI повышает функциональную безопасность на передний план
Функциональная безопасность в мире, в котором развивается автоматизация машин, управляется искусственным интеллектом (AI), является неотъемлемой частью процесса проектирования автономных транспортных средств, промышленного IoT, робототехники и многих других областей.
Он может - и действительно должен - считаться неотъемлемой частью процесса разработки для систем и их соответствующих компонентов ИС.
Бизнес-модель IP
Многоразовый IP-адрес является критическим элементом в бизнесе дизайна SoC.
Интеграторы SoC выигрывают двумя способами: они экономят деньги за счет лицензирования IP значительно меньше, чем затраты на разработку и поддержку самих IP, и они экономят время, поскольку IP уже разработан и проверен.
Разработчики IP могут сосредоточить свой бизнес на ИС, где у них есть специальные знания и опыт.
Они лицензируют IP по стоимости, меньшей стоимости разработки этого IP-адреса, но они лицензируют ее для многих интеграторов SoC, чтобы получить достаточную отдачу от своих инвестиций.
Чтобы максимизировать ценность IP, интегратор SoC должен иметь возможность использовать его, не вкладывая времени и усилий в понимание деталей дизайна.
Чтобы включить это, поставщик IP поставляет пакет для содействия процессу интеграции и использования, в том числе:
- поддержка и обслуживание, включая документацию
- среда моделирования.
- Скрипты для поддержки: анализ мощности; моделирование; анализ времени; синтез; функциональная безопасность.
Достижения в области ИИ, особенно с использованием искусственных нейронных сетей, привели к резкому росту спроса на интеллектуальные электронные системы.
Если эти системы используют этот интеллект для понимания своей среды и использования этих знаний для автономного управления оборудованием, потенциальный риск для жизни должен управляться до приемлемых уровней.
Одним из мест, где это соображение является наиболее заметным, является автомобильная промышленность, усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS) и переход к полностью автономным транспортным средствам.
Управление рисками достигается за счет принятия функциональных соображений безопасности при проектировании этих автоматизированных систем со стандартным функциональным стандартом безопасности ISO 26262 в качестве конкретной производной стандартного функционального стандарта безопасности IEC 61508 для электрических и электронных систем.
Функциональная безопасность
Функциональная безопасность по своей сути является сквозной, чтобы гарантировать, что система работает, чтобы свести к минимуму риск получения травмы при наличии неисправностей, которые могут возникнуть. Эти неисправности делятся на две основные категории: систематические и случайные.
Системные неисправности присутствуют во всех реализациях, возможно, из-за конструктивного дефекта. Эти ошибки решаются с помощью эффективных методологий разработки, основанных на системе управления качеством, которая документирована для обеспечения независимого отслеживания и аудита и применяется как к общей системе, так и к каждому IP-адресу.
Случайные сбои - это временные ошибки, такие как мягкие ошибки из-за излучения и помехи, возникающие в результате электромагнитных помех или сбоев питания; постоянные неисправности в результате коротких замыканий; зависимые ошибки из-за сбоев или связанных элементов в системе; и скрытые сбои, когда воздействие неисправности может не наблюдаться в течение некоторого времени. Эти ошибки решаются с помощью комбинации возможностей самотестирования, механизмов безопасности оборудования и функциональной избыточности.
Уровень функциональной безопасности на уровне системы определяется с помощью подробных режимов отказа, эффектов и диагностического анализа (FMEDA) и зависит от анализа каждого IP-адреса.
Метод FMEDA рассматривает:
- все элементы дизайна;
- функциональность каждого элемента;
- режимы отказа каждого элемента;
- влияние режима отказа каждого компонента на функциональность продукта;
- способность любой автоматической диагностики обнаруживать неисправность;
- прочность конструкции (де-рейтинг, факторы безопасности); а также
- рабочий профиль (факторы стресса окружающей среды).
Стандарт функциональной безопасности ISO 26262 определяет уровни целостности безопасности автомобилей (ASIL) для поддержки этого анализа от ASIL A до самого надежного уровня, ASIL D.
На системном уровне требования безопасности могут быть сопоставлены с независимыми элементами. Это позволяет системе достичь высокого уровня безопасности, такого как ASIL D, с компонентами, которые независимо достигают более низкого разложенного функционального уровня безопасности, такого как ASIL B [D].Стандарт функциональной безопасности ISO 26262 в частях 2, 9 позволяет разложению ASIL облегчить процесс разработки для каждого из независимых элементов.
Этот механизм особенно полезен для сложных IP-адресов, таких как высокопроизводительный многоядерный процессор MIPS I6500F, который предназначен для ASIL B, разложенного с D: ASIL B (D).
Использование FMEDA на системном уровне требует его использования на уровне компонентов, и поэтому оно должно быть частью пакета IP.
Элемент безопасности вне контекста
Модель IP-бизнеса основана на лицензировании одного и того же IP-адреса для многих клиентов.
Большая часть значения IP основана на способности клиента использовать его, не требуя подробного знания этого IP-адреса или требования об изменении этого IP-адреса.
Стандарт функциональной безопасности ISO 26262 описывает элемент безопасности из контекста (SEooC) в стандарте ISO 26262-10, пункт 9, как элемент, связанный с безопасностью, который не разработан для конкретного элемента (то есть в контексте конкретного транспортного средства).
SEooC может быть системой, массивом систем, подсистемой, программным компонентом или аппаратным компонентом.
Квалификация ядра IP как SEooC на определенный уровень безопасности, такой как ASIL B [D], поскольку Imagination сделала с высокопроизводительным гетерогенным мультипроцессором MIPS I6500F, обеспечивает функциональную безопасность, поддерживаемую многоразовым IP.
Для интегратора SoC есть два важных преимущества от использования стороннего IP в качестве SEooC:
Интегратор SoC может использовать документированный анализ FMEDA, поставляемый как часть пакета SEooC IP, непосредственно в их анализе на системном уровне, что позволяет сэкономить значительное время и затраты и сохранить преимущества использования сторонних IP-адресов.
- Разработчик IP обладает полными знаниями и доступом к IP-дизайну, чтобы они могли реализовать функциональные возможности безопасности намного эффективнее и эффективнее, чем интегратор SoC.
- Функциональная безопасность должна быть неотъемлемой частью процесса разработки как для системы, так и для каждого компонента IP. Предоставление IP как SEooC позволяет это, сохраняя при этом взаимную выгоду от многоразовой бизнес-модели IP.
Об авторе
