Implentasi Fault Tolerant Computer Systems dengan N-Modular Hardware Redundancy pada permodelan gerbang logika NAND

Abstrak

Dalam konteks sirkuit terpadu atau Integrated Circuit (IC), kegagalan komponen seperti Transistor-Transistor Logic (TTL) akibat inkonsistensi tegangan dapat menyebabkan gangguan signifikan. Gerbang logika Not And (NAND) sangat penting dalam desain sirkuit digital, terutama untuk aplikasi kritis seperti sistem kendali industri, komunikasi, perangkat medis, dan otomotif. Oleh karena itu, kegagalan gerbang logika NAND dapat berdampak serius. Penelitian ini mengeksplorasi implementasi Fault Tolerant Computer System (FTCS) menggunakan metode Redundansi Perangkat Keras 5-Modular Redudancy (5MR) pada gerbang logika NAND. Tujuannya adalah mempertahankan fungsionalitas sistem meskipun terjadi kegagalan perangkat keras dengan menduplikasi gerbang logika dan menggunakan teknik majority vote untuk menentukan output yang benar. Metodologi ini melibatkan penyusunan gerbang logika NAND dari komponen TTL yang direplikasi lima kali. Mikrokontroler Arduino Uno berfungsi sebagai voter yang memproses output dari setiap modul replikasi menggunakan teknik majority vote. Pengujian dilakukan dalam berbagai skenario kegagalan modul untuk mengukur akurasi dan toleransi kesalahan sistem. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem yang diimplementasikan dapat berfungsi dengan baik, bahkan dengan kegagalan dua modul secara bersamaan. Keandalan masing-masing modul replikasi adalah 87,5%, sementara keandalan sistem dengan 5MR mencapai 98,43%, meningkat sebesar 10,93%. Pengujian menunjukkan akurasi sebesar 98,39%. Penelitian ini menegaskan efektivitas redundansi perangkat keras 5-Modular dalam meningkatkan keandalan dan toleransi kesalahan, serta berkontribusi pada pengembangan Fault tolerance untuk aplikasi kritis yang membutuhkan keandalan tinggi.