Пристрій для контролю та діагностики помилок даних у інформаційно-телекомунікаційній системі, що функціонує у класі лишків

Реферат: Пристрій для контролю та діагностики помилок даних у класі лишків належить до галузі автоматики, обчислювальної техніки та техніки зв'язку і може бути використаний для контролю та діагностики помилок даних у інформаційно-телекомунікаційній системі, що функціонує у класі лишків. UA 73290 U (12) UA 73290 U UA 73290 U 5 Корисна модель (пристрій) належить до галузі автоматики, обчислювальної техніки та техніки зв'язку і може бути використана для контролю та діагностики помилок даних у інформаційно-телекомунікаційній системі (ІТС), що функціонує у класі лишків (КЛ). Клас лишків задано своїми інформаційними основами (модулями) m1, m2,…, mі, …, mn (mi1mi, що взаємно проста з основами mi i  1 n . Числовий діапазон [0, , . M mn+1=M0) будемо називати повним (робочим) діапазоном КЛ. У теорії модулярної системи . числення існує теорема, що коли при обробці числа Ãкл = (а1, а2,…, аn+1) у КЛ (аі = А-[А/mi] mi) = виявляється помилка в одній з основ mi у числі Ãкл (а1, а2, ~i  аi, …, an, an+1), то система a контролю фіксує число Ãкл як спотворене. В цьому випадку замість правильного числа Акл (що лежить в діапазоні [0,М)) отримуємо неправильне (спотворене) число Ãкл (Ãкл не заходиться у діапазоні [0,М)). Відомий пристрій (аналог), що дозволяє контролювати помилки у ІТС, що функціонує у КЛ (див. Акушский И.Я., Юдицкий Д.И. Машинная арифметика в остаточних классах.: Μ.: Сов. радио, 1968. С. 33-39). Пристрій містить регістр числа Акл = (а1, а2,…, an+1) у КЛ, схему перетворення числа Акл = (а1, а2,…, аn+1) у двійкову позиційну систему числення (ПСЧ), пристрій контролю знаходження числа А у діапазоні [0,М). Суть роботи даного пристрою складається з послідовності наступних операцій. Число Акл = (а1, а2,…, аn+1) з КЛ переводиться в ПСЧ, і далі виконується порівняння даного числа з інформаційним діапазоном [0,М). Якщо числа Акл лежить у діапазоні [0,М), тоді система контролю ІТС робить висновок, що помилки нема, а якщо числа Акл не лежить у діапазоні [0,М), тоді робиться висновок, що є помилки в одному з лишків число Акл = (а1, а2,…, аn+1). Недолік аналогу - обмежені функціональні можливості. Це обумовлено неможливістю проводити процедуру діагностування даних, тобто визначення основ КЛ за якими можливо спотворення лишків аі числа Акл = (а1, а2,…, ап+1). Близьким за технічною суттю (аналогом) до запропонованої корисною моделі є пристрій контролю помилок даних у КЛ, що описано у літературі (Акушский И.Я., Юдицкий Д.И. Машинная арифметика в остаточних классах. Μ.: Сов. радио, 1968. С. 349-353, рис. 6.41). Пристрій містить регістр числа Акл = (а1, а2,…, аn+1) у КЛ, блок нулевізації (БН), блок констант нулевізації (БКН), схему аналізу значення  n 1  a(n)1 , на нуль. n Причому інформаційний вхід пристрою підключено до входу регістра, вихід якого та вихід БН підключено до першого входу БН. Виходи розрядів регістра підключено до відповідних входів БКН. Недолік аналогу - обмежені функціональні можливості. Це обумовлено неможливістю проводити процедуру діагностування даних, тобто визначення основ КЛ за якими можливо спотворення лишків аі числа Акл = (а1, а2,…, аn+1). Найбільш близьким за технічною суттю (прототипом) до запропонованої корисною моделі є пристрій для виявлення помилок у модулярній системі числення, що описано у патенті України на корисну модель № 49054 МПК G 06 F 11/08 (Бюл. № 7 від 12.04.2010р.). 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. Недолік аналогу - обмежені функціональні можливості. Це обумовлено неможливістю проводити процедуру діагностування даних, тобто визначення основ КЛ за якими можливо спотворення лишків числа Акл = (а1, а2,…, аn+1). Дана обставина не дозволяє при необхідності у подальшому безпосередньо проводити процедуру корекції помилок даних у КЛ. В основу запропонованої корисної моделі поставлено задачу розширення функціональних можливостей пристрою за рахунок проведення додатково до контролю процедури діагностування даних, тобто визначення спотворених, або ні, а, лишків числа Акл = (а1, а2,…, аn+1). В цьому випадку результатом контролю даних, що представлено у КЛ, буде відповідь на питання правильно число Акл або ні (визначення відсутності або наявності помилок у даних). Результатом діагностики даних, що представлено у КЛ, буде визначення факту виявлення конкретних спотворених, або не спотворених, лишків аі даних Акл· 1 UA 73290 U 5 Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій для контролю та діагностики помилок даних у інформаційно-телекомунікаційній системі, що функціонує у класі лишків, та містить регістр числа у КЛ, при цьому інформаційний вхід пристрою підключено до першого входу регістра, а керуючий вхід пристрою підключено до другого входу регістра, введено перетворювач даних з непозиційної системи числення класу лишків у позиційну двійкову систему числення (ПКП) за модулем  0  n 1 mi , схему порівняння даних (СП), групу елементів І, i 1 n 1   групу схем віднімання (СВ), групу ПКП за модулем  i   m i  1, n  1 , групу СП, при цьому  1  i 10 вихід регістра числа у КЛ підключено до входу ПКП за модулем М0, вхід якого підключено до входу СП, перший вихід якої є першим виходом "Помилок немає" пристрою, а другий вихід "Помилка є" СП підключено до перших входів елементів І групи, до других входів яких підключено інформаційний вхід пристрою, виходи елементів І групи підключено до перших входів СВ групи, до других входів яких підключено шини подачі відповідних значень ознак ai основ mi i  1, n  1 КЛ, виходи СВ групи підключено до входів відповідних ПКП за модулями М i, виходи яких підключено до відповідних перших входів СП групи, виходи яких є другим виходом пристрою, до других входів СП і до других входів СП групи підключена шина подачі значення  15  n    mi . i 1 20 25 30 Введення вказаних ознак дозволяє розширити функціональні можливості пристрою за рахунок проведення додаткової процедури діагностування даних, тобто визначення основ mi КЛ за якими можливо, або неможливо, спотворення лишків аi числа А = (а1, а2,…, аn+1). На фіг. 1 представлена блок-схема пристрою для контролю та діагностики помилок даних у інформаційно-телекомунікаційній системі, що функціонує у класі лишків для довільного КЛ (для довільної розрядної мережі ІТС). На фіг. 2 представлена блок-схема пристрою для контролю та діагностики помилок даних для однобайтової (I=1) інформаційно-телекомунікаційної системи, яка функціонує у класі = лишків, що задано інформаційними m1=3, m2=4, m3=5, m4 7 та контрольною mn+1=m5=11 основами КЛ. На фіг. 1 представлена блок-схема пристрою (корисна модель), де: 1 - інформаційний вхід пристрою; 2 - регістр числа Акл = (а1, а2,…,an, аn+1) у КЛ; 3 - керуючий вхід пристрою; 4 перетворювач даних Ãкл = (а1, а2,…,an, ап+1) з КЛ у ПСЧ ÃПСЧ (ПКП); 5 - схема порівняння числа n ÃПСЧ зі значенням    mi (СП); 6 - перший ("Помилки немає") вихід пристрою; 7 - група i 1 35 40 45 50 елементів І; 81  8n+1 - група схем віднімання (СВ), що реалізують операцію Ãкл - ai=Ãi кл; 9 шини подачі відповідних ознак а1  аn+1 за основами m1  mn+1 лишків числа Ãкл = (а1, а2,…, аi-1, аi, аi+1,…, аn, аn+1); 101  10n+1 - група ПКП проекцій Ãi кл = (а1, а2,…, аi-1, аi+1,…, аn, аn+1) числа Акл = (а1, а2,…,an, аn+1); 111  11n+1 - СП проекцій Ãi кл = (а1, а2,…, аi-1, аi+1,…, аn, аn+1) числа Ãi кл = (а1, а2,…, аi-1, ai, аi+1,…, аn, аn+1) зі значенням М; 12 - другий вихід пристрою; 13 - шина подачі значення М. Інформаційний 1 вхід пристрою підключено до першого входу регістра 2, до другого входу якого підключено керуючий 3 вхід пристрою. Вихід регістра 2 підключено до входу ПКП 4, вихід якого підключено до першого входу СП 5, перший "Помилки немає" 6 вихід якої є першим виходом пристрою, а другий вихід "Помилка є" підключено до перших (відкриваючих) входів елементів І групи 7. До других (інформаційних) входів елементів І групи підключено вхід 1 пристрою. Виходи елементів І групи 7 підключено до перших входів СВ групи 8 1  8n+1 до других входів яких підключено шини 91  9n+1 подачі значень ознак лишків ai. Виходи СВ групи 81  8n+1 підключено до входів відповідних ПКП 101  10n+1 групи, виходи яких підключено до відповідних перших входів СП 111  11n+1 групи, виходи яких є другим 12 виходом (121  12n+1) пристрою. До другого входу СП 5 і до других входів СП 111  11n+1 групи підключена шина 13 подачі значення числа М. В загальному випадку пристрій (корисна модель) для контролю та діагностики помилок даних у інформаційно-телекомунікаційній системі, що функціонує у класі лишків, працює наступним чином (фіг. 1). На вхід 1 регістра 2 надходять дані А кл = (а1, а2,…,an, аn+1). По сигналу шини 3 значення Акл надходить до входу ПКП 4, з виходу якого значення АПСЧ У ПСЧ надходить до входу СП 5 де воно порівнюється зі значенням М. Якщо А ПСЧ < М, тоді присутній сигнал шини 6, який свідчить, що число Акл правильне (помилок немає). Якщо АПСЧ  М, тоді сигнал "Помилка 2 UA 73290 U 5 10 є" (число Ãкл неправильне) другого виходу СП 5 відкриває елементи І групи 7, через другі (інформаційні) входи яких число Ãi кл = (а1, а2,…, аi-1, ai, аi+1,…, аn, аn+1) надходить до перших входів СП 81  8n+1 до других входів яких за шинами 9 надходять відповідні значення ознак ai лишків за основами m1  mn+1 КЛ. З виходу СВ 8і значення проекції Ãi кл = (а1, а2,…, аi-1, аi+1,…, аn, аn+1) числа Ãi кл = (а1, а2,…, аi-1,ai, аi+1,…, аn, аn+1), з якого вилучено лишок ai за основою mi КЛ, надходить до входу ПКП 10i, з виходу якого значення Ãi ПСЧ надходить до першого входу СП 11i. Схема порівняння 11 і проводить порівняння у ПСЧ значення Ã i ПСЧ з числом М, що надходить до другого входу. Якщо Ãi кл < Μ, тоді лишок а, числа Акл = (а1, а2,…,an, аn+1) може бути як спотворений, так і ні. Якщо Ãi кл  М, тоді лишок ai числа Акл = (а1, а2,…,an, аn+1) справді (точно) не спотворений. Наведемо приклад конкретної реалізації процесу контролю даних у КЛ для однобайтової 4 ІТС. В цьому випадку КЛ задано основами m1=3, m2=4, m3=5, m4=7, mn+1=m5=11 (    mi = 420). i 1 Частинні ортогональні Bij базиси представлено в таблиці. Таблиця Частинні ортогональні базиси Bij КЛ для   1 i/j 1 2 3 4 5 1 385 385 616 220 280 2 616 231 693 165 105 3 1100 330 792 396 336 4 980 210 672 540 120 15 20 25 30 35 40 45 Нехай в процесі передачі або обробки даних у ІТС правильне (А = 100 Μ = 420) число Ãкл = (0,0,0,2,1). Необхідно привести контроль і діагностику числа Ãкл = (0,0,0,2,1). За шиною 1 вихідне число Ã надходить до входу регістра 2. Сигнал шини 3 запускає роботу пристрою. Пристрій ПКП 4 за модулем М0 перетворює число Ãкл з КЛ у ПСЧ, тобто отримуємо ÃПСЧ = 3180. Схема СП 5 проводить порівняння значення ÃПСЧ = 3180 з величиною Μ = 420. Значення Μ = 420 надходить до другого входу СП 5 за шиною 13. Так, як 3180 > Μ = 420, то робиться висновок, що вихідне число Ãкл, що контролюється, неправильне. В цьому випадку сигнал "Помилки немає" шини 6 відсутній, а сигнал "Помилка є" другого входу СП 5 відкриває елементи І групи 7, через які неправильне Ãкл число надходить на перші входи СВ 81  8n+1 на другі входи яких за шинами 9 надходять відповідні ознаки аі  a5 основ m1  m5. З виходів СВ 81  85 значення проекцій Ãi кл числа Ãкл виду Ã1 КЛ = (0,0,2,1), Ã2кл = (0,0,2,1), Ã3кл = (0,0,2,1), Ã4кл = (0,0,0,1) і Ã5 кл = (0,0,0,2) надходять на відповідні ПКП 101  105 за модулями М1=m2m3m4m5=45711=1540; М2=m1m3m4m5=3  5  7  11=1155; М3=m1m2m4m5=3  4  7  11=924; М4=m1m2m3m5=3  4  5  11=660; М5=M=m1m2m3m4=3  4  5  7=420, на перші відповідні входи СП 111  115, на другі входи яких за шиною 13 надходить значення Μ = 420. Результати порівняння мають наступний вигляд (табл. 1): Ã1 кл = (0,0,2,1) = Ã1ПСЧ = (а1  В11 + а2  В21 + а3  В31+a4  B41)mod M1 = (0  385+0  616+2  1100+1  980)mod 1540=100 Μ = 420; Ã3 кл = (0,0,2,1) = Ã3ПСЧ = (а1  В13 + а2  В23 + а3  В33+a4  B43)mod M3=(0616+0693+2792+1672)mod 924=418 Μ = 420; Ã5 кл = (0,0,0,2) = Ã5ПСЧ = (а1  В15 + а2  В25 + а3  В35+a4  B45)mod M5= (0  280+0  105+2  336+1 120)mod 420=240 < Μ = 420. Якщо Ãi кл  Μ = 420 (на вихідній шині 12i СП 11i буде сигнал), тоді лишки аі числа Ã кл не спотворені. Якщо Ãi кл < Μ = 420 (на вихідній шині 12i СП 11i сигнал відсутній), тоді лишки ai числа Ã кл можуть бути як спотворені, так, можливо, і ні. Тобто, в цьому випадку лишки а і за основами mі, потребують додаткової перевірки. 3 UA 73290 U 5 Таким чином, для розглянутого прикладу на виході 12 маємо результат діагностування у вигляді 01010. Це свідчить, що лишки а2 і a4 числа Ã кл не спотворені. Таким чином, запропонована корисна модель розширює функціональні можливості прототипу. Це досягається за рахунок спроможності проводити системою контролю крім процедури контролю даних (визначення факту відсутності або наявності помилок у даних) і додатково операцію діагностики (виявлення конкретних спотворених, або не спотворених лишків) даних у КЛ. Розширення функціональних можливостей пристрою дає змогу, у подальшому, розробити та застосувати ефективну процедуру корекції (виправлення) помилок у ІТС, що функціонує у КЛ. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Пристрій для контролю та діагностики помилок даних у інформаційно-телекомунікаційній системі, що функціонує у класі лишків (КЛ), що задано інформаційними m1, m2,…,mn та контрольними mk=mn+1 основами, що містить регістр числа у КЛ, при цьому інформаційний вхід пристрою підключено до першого входу регістра числа у КЛ, до другого входу якого підключено керуючий вхід пристрою, який відрізняється тим, що в пристрій введено перетворювач даних з непозиційної системи числення класу лишків у позиційну двійкову систему числення (ПКП) за n 1 модулем  0   mi , схему порівняння даних (СП), групу елементів І, групу схем віднімання i 1 20 (СВ), групу ПКП за модулем i   m i  1, n  1 , групу СП, при цьому вихід регістра числа у КЛ n 1  1  i 25 підключено до входу ПКП за модулем М0, вхід якого підключено до входу СП, перший вихід якої є першим виходом "Помилок немає" пристрою, а другий вихід "Помилка є" СП підключено до перших входів елементів І групи, до других входів яких підключено інформаційний вхід пристрою, виходи елементів І групи підключено до перших входів СВ групи, до других входів яких підключено шини подачі відповідних значень ознак ai основ mi i  1, n  1 КЛ, виходи СВ групи підключено до входів відповідних ПКП за модулями Мі, виходи яких підключено до відповідних перших входів СП групи, виходи яких є другим виходом пристрою, до других входів  СП і до других входів СП групи підключена шина подачі  значення n    mi . i 1 4 UA 73290 U 5 UA 73290 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 6