Пристрій для контролю даних у класі лишків

Реферат: Пристрій для контролю даних у класі лишків (КЛ) містить регістр числа у КЛ, блок нулевізації (БН), першу та другу групи елементів АБО, групу елементів І, блок аналізу значення  n1 лишку за контрольним модулем mn 1 на нуль (БА), групу з К блоків констант нулевізації (БКН) ( K  [n / 2] , де: n - кількість інформаційних модулів КЛ; [n / 2] - ціла частина числа n / 2 , його не більша), при цьому інформаційний вхід пристрою підключено до першого входу регістра, до другого входу якого підключено керуючий вхід пристрою, вихід регістра та вихід БН через елементи АБО першої групи підключено до першого входу БН, вихід БН підключено також до перших входів елементів І групи, до других входів яких підключено вихід (К-1)-го БКН, виходи елементів І групи підключено до входу БА, вихід якого є виходом пристрою, а перші виходи БКН через елементи АБО другої групи підключено до другого входу БН, виходи першого a1 та n-го a n розрядів регістра підключено до входів нульового БКН. Другий вихід m-гo БКН ( m  0, K  2 ) підключено до входу ( m  1)-го БКН. UA 69238 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ДАНИХ У КЛАСІ ЛИШКІВ UA 69238 U UA 69238 U 5 Корисна модель належить до галузі автоматики та обчислювальної техніки й може бути використана у системах і засобах обробки цифрової інформації, що функціонують у непозиційній системі числення класу лишків (КЛ). Спочатку розглянемо довільний КЛ, що заданий своїми основами (модулями) m 1, m2,…, m3,…, mn (mi-1mi, що взаємно проста з основами mi (і= 1, n ). Числовий діапазон [0, М·mn+1=М0) будемо називати робочим числовим діапазоном КЛ. Існує . теорема, що коли при обробці числа А=(а1, а2,…, аn, аn+1) у КЛ (аi=А-[А/mi] mi) з'являється ~ ~ помилка за однією з основ mi, тобто, отримуємо число A =(а1, а2,…, ai аi, …, аn, аn+1), то число ~ A є спотвореним. У цьому випадку замість правильного числа А (що лежить у інформаційному ~ ~ числовому діапазоні [0, М)) отримуємо неправильне (спотворене) число A ( A не знаходиться в діапазоні [0, М)). Відомий пристрій (аналог), що дозволяє виявити помилки у системі обробки цифрової інформації [1]. Пристрій містить регістр числа А=(а1, а2,…, аn, аn+1) у КЛ, схему перетворення числа А=(а1, а2,…, аn, аn+1) з КЛ у двійкову позиційну систему числення (ПСЧ), пристрій аналізу знаходження числа А у діапазоні [0, М). Суть роботи даного пристрою складається з послідовності наступних операцій. Число А=(а1, а2,…, аn, аn+1) з КЛ переводять у ПСЧ, і далі роблять порівняння даного числа з інформаційним числовим діапазоном [0, М). Якщо число А лежить у діапазоні [0, М), тоді робимо висновок, що помилки нема, а якщо число А не лежить у діапазоні [0, М), тоді робимо висновок, що є помилки в одному з лишків числа А=(а1, а2,…, аn, аn+1). Недолік аналога - низька оперативність контролю даних, тобто значний час Т реалізації процесу виявлення помилок у КЛ. Недолік обумовлено тим, що необхідно проводити непозиційну операцію переведення числа А=(а1, а2,…, аn, аn+1) із КЛ у ПСЧ, що потребує значного часу. Близьким за технічною суттю (аналогом) до запропонованої корисної моделі є пристрій контролю помилок даних у КЛ, що описано в літературі [2]. Пристрій містить регістр числа А=(а1, а2,…, аn, аn+1) у КЛ, блок нулевізації (БН), блок констант нулевізації (БКН), блок аналізу (БА) значення  n 1  a(n)1 на нуль. При цьому інформаційний вхід пристрою підключено до входу n регістра, вихід якого та вихід БН підключені до першого входу БН. Виходи розрядів регістра підключено до відповідних входів БКН. Для даного пристрою (аналога) час нулевізації дорівнює значенню T Н1=2n, де:  час (i-1) (і) віднімання з числа А константи нулевізації КН ; n - кількість інформаційних основ КЛ. Недолік аналога - низька оперативність контролю даних, тобто значний час Т1 визначення (Н) помилок. Це зумовлено значним часом ТH1 визначення числа  n1, тобто числа А . Найбільш близьким за технічною суттю (прототипом) до запропонованої корисної моделі є пристрій для виявлення помилок у модулярній системі числення, що описано у патенті [3]. Пристрій містить регістр числа у КЛ, блок констант нулевізації, при цьому інформаційний вхід пристрою підключено до першого входу регістра, а керуючий вхід пристрою підключено до другого входу регістра. Прототип для виявлення помилок у КЛ містить регістр числа у КЛ, блок нулевізації, перший блок констант нулевізації, блок аналізу значення лишка  n1 на нуль, першу групу елементів АБО. Інформаційний вхід пристрою підключено до першого входу регістра, а керуючий вхід пристрою - до другого входу регістра, вихід якого та вихід БН через першу групу елементів АБО підключено до першого входу БН, а вихід БА є виходом пристрою. Виходи розрядів регістра попарно а1, аn; а2, аn-1; а3, аn-2 і т.д. підключено до входів відповідних БКН, виходи яких через другу групу елементів АБО підключено до другого входу БН, вихід котрого підключено до перших входів елементів І, до других входів яких підключено вихід к-го БКНК, а виходи елементів І групи підключено до входу БА. Час ТH2 нулевізації для прототипу дорівнює Т2ТH2-n. Недолік прототипу - низька оперативність контролю даних. В основу запропонованої корисної моделі поставлено задачу підвищення оперативності контролю даних у КЛ. 1 UA 69238 U 5 10 15 Задача вирішується тим, що у пристрій для контролю даних у КЛ, що містить регістр числа у КЛ, блок нулевізації (БН), першу та другу групи елементів АБО, групу елементів І, блок аналізу значення  n1 лишку за контрольним модулем mn+1 на нуль (БА), групу з К блоків констант нулевізації (БКН) (К=[n/2], де n - кількість інформаційних модулів КЛ; [n/2] - ціла частина числа n/2, не більша від нього), при цьому інформаційний вхід пристрою підключено до першого входу регістра, до другого входу якого підключено керуючий вхід пристрою; вихід регістра та вихід БН через елементи АБО першої групи підключено до першого входу БН; вихід БН підключено також до перших входів елементів І групи, до других входів яких підключено вихід (К-1)-го БКН; виходи елементів І групи підключено до входу БА, вихід якого є виходом пристрою, а перші виходи БКН через елементи АБО другої групи підключено до другого входу БН; виходи першого а1 та n-го аn розрядів регістра підключено до входів нульового БКН, а другий вихід m-го БКН ( m  0,K  2 ) підключено до входу (m+1)-го БКН. Введення вказаних ознак дозволяє суттєво підвищити оперативність контролю даних у КЛ за рахунок скорочення часу обробки інформації. Суть корисної моделі полягає в тому, що у пристрої сполучаються у часі операції i i i визначення за лишками a()1 і a(i) i числа A (i)  [0,...,0, a()1, a()2 ,..., a(i) i 1, a(i) i , 0,..., a(i) 1] константи i n i i n n n KH (i 1)  [0,...,0, t i  2.i 1, t i  3.i 1, t n  i 1.i 1, 0,...,0, t n 1.i 1] лишків i a(21) i і  ) a(i 11 n i числа і визначення за цими лишками наступних i i  ) 1 A (i 1)  [0,...,0, a(21) , a(31) ,..., a(i 1 2 ,0,... 0, a(i 1) ] . i i n i n (i+1) сполучаються у часі операція визначення А 20 =А -КН 35 40 45 50 Крім цього, i і операція вибору за лишками a(21) , i ai 1 і an i , що будуть відніматися з i  ) i відповідних лишків a()1 , a(i) i числа А , щоб одержати значення a(21) , a(i 11 числа А (за i n n i i (i+1) якими у наступному буде визначатися константа нулевізації КН ), визначаються тільки i   )   ) значеннями a(i 1) і a(i 11 числа A (i 1)  [0,...,0, a(i 1) , a(1) ,..., a(i 1) , a(i 11,0,... 0, a(i 1) ]. n i i i 1 n i n i n 1 i У разі сполучення у часі вищезазначених операцій, загальна кількість тактів, що не займані (i+1) (i) (i) (i) виконанням операцій віднімання А =А -KН , вибирання константи нулевізації KН , а також (i+1) утворення адреси наступної константи КН дорівнює значенню [{n+1)/2], де [(n+1)/2] - ціла частина числа (n+1)/2, його не більша. Таким чином, скорочення часу нулевізації числа А за рахунок сполучення у часі виконання операцій обробки інформації дозволяє підвищити оперативність контролю даних у КЛ. При цьому час ТКМ контролю даних у КЛ визначається аналітичним співвідношенням (i) 30 (i)  ) a(i 11 наступної константи нулевізації KH(i 1)  [0,...,0, t i  2.i 1, t i  3.i 1,..., t n  i 1.i 1, 0,...,0, t n 1.i 1] , де: n i i  ) t i  2.i 1  a(21) ; t n  i 1.i 1  a(i 11 . Дійсно, значення i n i 25 (і) (i+1)   n  1  n  1  TKM     2    4    ,      де: n - кількість інформаційних модулів (основ) КЛ;  - час додавання (віднімання) констант у (i+1) (i) (i) КЛ виду А =А -КН . На Фіг.1 представлена блок-схема корисної моделі, де 1 - інформаційний вхід пристрою; 2 регістр числа А у КЛ; 3 - керуючий вхід пристрою; 4 - блок нулевізації (БН); 5 - перша група елементів АБО; 6 - група елементів І; 707K-1 - група блоків констант нулевізації (БКН); 8 - блок аналізу значення n+1 лишку за контрольним модулем mn+1 на нуль (БА); 9 - вихід пристрою; 10 друга група елементів АБО. Інформаційний 1 вхід пристрою підключено до першого входу регістра 2, до другого входу якого підключено керуючий 3 вхід пристрою. Вихід регістра 2 та вихід БН 4 через елементи АБО першої групи підключено до першого входу БН 4. Вихід БН 4 підключено до перших входів елементів І групи 6, до других входів яких підключено вихід (К-1)-го (останнього) БКН 7К-1. Виходи елементів І групи 6 підключено до входу БА 8, вихід 9 котрого є виходом пристрою. Перші виходи БКН 707K-1 через елементи АБО другої 10 групи підключено до другого входу БН 4. Виходи першого а1 та n-го розрядів регістра 2 підключено до входів нульового БКН 7 0. Другий вихід m-то БКН (707K-2), m  0,K  2 підключено до входу (m+1)-го БКН (717K-1). Пристрій для контролю даних у КЛ функціонує таким чином (Фіг.1). По шині 1 через інформаційний вхід пристрою до входу регістра 2 надходить число А=(а1, а2,…, аn, аn+1) у КЛ (у (0) (0) (0) (0) (0) загальному вигляді позначається як А=А =[а1 ,а2 ,…,аn , а n+1]), що необхідно (0) контролювати. Сигнал шини 3 запускає роботу пристрою. З виходу регістра число А через перші входи елементів АБО першої 5 групи надходить до входу БН 4. З виходу регістра 2 до 2 UA 69238 U (0) 5 10 (0) входів БКН 70 надходить значення лишків a1 і an , за якими вибирається константа нулевізації (0) КН =(t1.0, t2.0,…, tn.0, tn+1.0), де у загальному випадку t1.0  0, m1  1 t n.0  0, mn  1 а конкретно для ; , (0) (0) (0) (0) даного числа А -t1.0=а1 і tn.0=an . З першого виходу БН 70 значення KH через елементи АБО (1) (0) (0) другої 10 групи надходить через другий вхід до БН 4, де визначається значення A =A -КН . З (0) (0) другого виходу БКН 70 значення KH надходить до входу БКН 71, де разом зі значеннями a1 і (0) (1) an формується адреса наступної KH константи нулевізації, за якою у БКН 71 вибирається (1) (1) KH у вигляді КН =(0, t2.1, t3.1, t4.1,…, tn-1.1, 0,tn+1.1), (1) (0) (0) де: t2.1=a2 =[a2 -t2.0]modm2; tn-1.1=[an-1 -tn-1.0]modmn-1. У загальному випадку у БКН 707K-1 формуються (K-1) констант нулевізації виду KH(0)  (t1.0 , t 2.0 , t 3.0 ,..., t n.0 , t n 1.0 ), t1.0  0, m1  1 t n.0  0, mn  1 ; ; KH(1)  (0, t 2.1, t 3.1, t 4.1,..., t n 1.1,0, t n 1.1 ), t 2.1  0, m2  1 t n 1.1  0, mn 1  1 ; ; KH( 2)  (0, 0, t 3.1, t 4.2 ,..., t n  2.2 ,0, 0, t n 1.2 ), t 3.2  0, m3  1 t n  2.2  0, mn  2  1 ; ; … KH(i)  (0, 0,...,0, t i 1.i , t i  2.i ,..., t n i.i ,0,...,0, t n  i.i ), t i 1.i  0, mi 1  1 t n i.i  0, mn i  1 ; ; 15 20 (i) ( i 1)   t i 1.i  ai 1  [ai 1  t i 1.i 1 ] mod mi 1,  ()  t n  i.i  ani i  [a(i 1)  t n  i.i 1] mod mn  i . n i  Для K=n/2 - парного числа маємо (K-1) KH =(0,0,…, 0, tK.K-1, tK+1.K-1, 0,0,…,0, tn+1.K-1). Для K=(n+1)/2 - непарного числа маємо (K-1) KH =(0,0,…,0,tK.K-1,0,…,0,tn+1.K-1). (і) (0) За допомогою вищезазначених КН ( i  0,K  1) вихідне число А , що контролюється, у БН 4 (І) (i-1) (i-1) послідовно приводиться до виду A =A -KH , тобто ( 0) 0) A  A ( 0 )  [ a10 ) ,a(0 ) ,..., a(1, a( 0 ) , a(1,..., a(0 )1, a( 0 ) , a(0 )1], n 2 i i i n n ( 1 1 ) ) A (1)  [0, a21) ,a(1) ,..., a()1, a(1) , a()1,..., a(11,0, a(11], 3 i i i n n 25 ( 2) 2) A ( 2)  [0, 0, a32 ) ,a( 2) ,..., a(1, a( 2) , a(1,..., a( 2)2 ,0, 0, a( 2)1], 4 i i i n n … i i A (i)  [0,...,0, ai()1,a()2 ,..., a(i) i 1, a(i) i ,0,...,0, a(i) 1], i n n n … 30 35 40 45 A (H)  A (K )  A (K 1)  KH(K 1)  [0,0,...,0, a(K )1]  (0, 0,... 0,  n 1 ). n Вихідний сигнал БКН 7К-1 відкриває елементи І групи 6, і значення  n1 надходить до БА 8, де порівнюється з нулем. Якщо  n1 =0, тоді сигнал шини 9 відсутній. Це свідчить, що число А не спотворене. Якщо  n1 0, тоді на шині 9 присутній сигнал. Це свідчить, що число А спотворене (неправильне). На Фіг.2 представлена блок-схема запропонованого пристрою для KЛ, що заданий основами m1=3, m2=4, m3=5, m4=7 і mk=mn+1=m5=11 (для однобайтової l=1 (8 двійкових розрядів) розрядної мережі системи обробки інформації). На Фіг.3 представлено діаграми функціонування запропонованого пристрою для n=4 (l=1). На Фіг.4 представлено діаграми функціонування запропонованого пристрою для прикладу 1. У таблиці 1 подано константи парної нулевізації за основами m 1=3 і m4=7 для КЛ, що задано основами m1=3, m2=4, m3=5, m4=7 і m5=11. У таблиці 2 подано константи парної нулевізації за основами m 2=4 і m3=5 для КЛ, що задано основами m1=3, m2=4, m3=5, m4=7 i m5=11. У таблиці 3 подано розрахунки та порівняльний аналіз оперативності контролю за часом контролю даних у КЛ. Наведемо приклади конкретної реалізації операції контролю даних у КЛ, що заданий основами m1=3, m2=4, m3=5, m4=7 i m5=11 (Фіг.2-4), табл. 1, 2). При цьому інформаційний 4 числовий інтервал [0, М) правильних чисел А визначається через M   mi  3  4  5  7  420 , а i 1 5 робочий числовий інтервал [0, M0) визначається через значення M   mi  3  4  5  7  11  4620 . i 1 3 UA 69238 U 5 Приклад 1 (0) Через вхід 1 число A=A =(1, 0, 0, 1, 4), що контролюється, надходить в регістр 2. Сигнал (0) (0) шини 3 дає дозвіл на контроль числа A . Значення A через перші входи елементів АБО групи (0) (0) (0) 5 надходить до першого входу БН 4. Одночасно за значеннями а1 =1 і а4 =1 числа A (0) звертаються (зверн., Фіг.3, 4) до БКН 70 (табл.1), де вибирається константа КН =(1, 1, 1, 1, 1), (0) (0) що через елементи АБО групи 10 надходить до входу БН 4. Одночасно значення а2 =0 і а3 =0 (1) (1) (1) надходять через другий вихід БКН 7 0 до входу БКН 71, де формуються адреси а2 , а3 і КН (1) (0) (0) (Фіг.3, 4). Блок БН 4 визначає значення А =А -КН , тобто: A ( 0 )  (1, 0, 0,1, 4)  KH( 0 )  (1,1,1,1,1) 10 A (1)  (0, 3, 4, 0, 3). (1) (1) (1) За значеннями t2.1=a2 =3 і t3.1=a3 =4 БКН 71 (табл.2) визначає KH =(0, 3, 4, 0, 3). Таким (H) (Н) (2) (1) (1) чином, нулевізоване А число визначається таким чином А =А =А -КH , тобто A (1)  (0, 3, 4, 0, 3)  KH (1)  (0, 3, 4, 0, 3) A (H)  A ( 2 )  (0, 0, 0, 0, 0). 15 Маємо, що  5  a( 2)   n 1  0 . Сигнал шини 9 відсутній, тобто число А=(1, 0, 0, 1, 4) 5 правильне. Перевірка: А=400М=420. Таким чином, запропонована корисна модель (пристрійдля контролю даних у КЛ) дозволяє підвищити оперативність процесу контролю. Це досягається за рахунок зменшення часу контролю даних шляхом суміщення в часі основних операцій обробки інформації. Результати проведених розрахунків і порівняльного аналізу часу контролю даних (табл.3) запропонованої корисної моделі та прототипу показали, що використання корисної моделі для контролю даних у КЛ забезпечує менший час (порівняно з прототипом) виявлення помилок, що підвищує оперативність контролю даних, а також загальну ефективність застосування кодів КЛ для обробки цифрової інформації. 35 4 UA 69238 U Таблиця 1 Константи нулевізації БН 70 ПСЧ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 m1=3, m4=7 0, 0, 0, 0, 0 1, 1, 1, 1, 1 2, 2, 2, 2, 2 0, 3, 3, 3, 3 1, 0, 4, 4, 4 2, 1, 0, 5, 5 0, 2, 1, 6, 6 1, 3, 2, 0, 7 2, 0, 3, 1, 8 0, 1, 4, 2, 9 1, 2, 0, 3, 10 2, 3, 1, 4, 0 0, 0, 2, 5, 1 1, 1, 3, 6, 0 2, 2, 4, 0, 3 0, 3, 0, 1, 4 1, 0, 1, 2, 5 2, 1, 2, 3, 6 0, 2, 3, 4, 7 1, 3, 4, 5, 8 2, 0, 0, 6, 9 Таблиця 2 Константи нулевізації БН 71 ПСЧ 0 21 84 105 42 63 126 147 168 189 252 273 210 231 294 315 336 357 378 399 m2=4, m3=5 0, 0, 0, 0, 0 0, 1, 1, 0, 10 0, 0, 4, 0, 7 0, 1, 0, 0, 6 0, 2, 2, 0, 9 0, 3, 3, 0, 8 0, 2, 1, 0, 5 0, 3, 2, 0, 4 0, 0, 3, 0, 3 0, 1, 4, 0, 2 0, 0, 2, 0, 10 0, 1, 3, 0, 9 0, 2, 0, 0, 1 0, 3, 1, 0, 0 0, 2, 4, 0, 8 0, 3, 0, 0, 7 0, 0, 1, 0, 6 0, 1, 2, 0, 5 0, 2, 3, 0, 4 0, 3, 4, 0, 3 5 UA 69238 U Таблиця 3 Результати розрахунку часу контролю даних у КЛ Відносний T/ час контролю у КЛ Прототип ТП/ Корисна модель 7КМ/ Виграш у часі контролю даних у % 5 10 15 20 l - байтова розрядна мережа (n) 2(6) 3(8) 4(10) 6 8 10 4 6 7 33 25 20 1(4) 4 3 25 8(16) 16 12 25 Джерела інформації: 1. Акушский И.Я., Юдицкий Д.И. Машинная арифметика в остаточных классах. - М.: Сов. радио, 1968. С. 33-39. 2. Акушский И.Я., Юдицкий Д.И. Машинная арифметика в остаточных классах. - М.: Сов. радио, 1968. С. 349-353, рис. 6.41. 3. Патент України на корисну модель №49054 МПК G06F 11/08 (Бюл. №7 від 12.04.2010 р.). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій для контролю даних у класі лишків (КЛ), що містить регістр числа у КЛ, блок нулевізації (БН), першу та другу групи елементів АБО, групу елементів І, блок аналізу значення  n1 лишку за контрольним модулем mn 1 на нуль (БА), групу з К блоків констант нулевізації (БКН) ( K  [n / 2] , де: n - кількість інформаційних модулів КЛ; [n / 2] - ціла частина числа n / 2 , його не більша), при цьому інформаційний вхід пристрою підключено до першого входу регістра, до другого входу якого підключено керуючий вхід пристрою, вихід регістра та вихід БН через елементи АБО першої групи підключено до першого входу БН, вихід БН підключено також до перших входів елементів І групи, до других входів яких підключено вихід (К-1)-го БКН, виходи елементів І групи підключено до входу БА, вихід якого є виходом пристрою, а перші виходи БКН через елементи АБО другої групи підключено до другого входу БН, виходи першого a1 та n-го a n розрядів регістра підключено до входів нульового БКН, який відрізняється тим, що другий вихід m-гo БКН ( m  0, K  2 ) підключено до входу ( m  1)-го БКН. 6 UA 69238 U 7 UA 69238 U Комп’ютерна верстка А. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8