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

Реферат: Пристрій для контролю помилок даних у інформаційно-телекомунікаційній системі, що функціонує у класі лишків (КЛ), що містить регістр числа у КЛ, блок констант нулевізації (БКН), при цьому інформаційний вхід пристрою підключено до першого входу регістра, а керуючий вхід пристрою підключено до другого входу регістра, причому в пристрій введено суматор, групу суматорів і блок аналізу однорядкового коду (БАОК), при цьому вихід регістра підключено до перших входів суматора, до других входів якого підключено виходи БКН, до входу якого підключена шина значення контрольного a n 1 лишку регістра, а виходи суматора підключено до перших входів суматорів групи, до других входів яких підключено відповідні шини значень 0  mn1,1 mn1,, N  1  mn1 (де N   M / mn 1 , при цьому M   mi , n - кількість інформаційних n i1 основ КЛ; mn1 - контрольна основа КЛ;  M / mn 1 - ціла частина числа M / mn1 його не менша), виходи суматорів групи підключено до входів БАОК, вихід якого є виходом пристрою. UA 73375 U (12) UA 73375 U UA 73375 U Корисна модель (пристрій) належить до області автоматики та обчислювальної техніки і може бути використана для контролю помилок даних у інформаційно-телекомунікаційній системі (ІТС), що функціонує у класі лишків (КЛ). 5 Клас лишків задано своїми основами (модулями) m1,m2 ,,mi ,,mn mi1  mi  для i  1, n . Основи КЛ - це натуральні взаємно попарно прості числа (найбільший загальний дільник (НЗД) любої пари основ m i і m j , дорівнює одиниці, тобто НЗД mi ,m j  1 , при i  j ). Числовий   n інформаційний діапазон 0,M   mi  представлення безнадлишкових кодових слів будемо    i1   називати інформаційним діапазоном КЛ. Щоб мати змогу гарантовано контролювати однократні помилки (тобто помилки за будь-якої однією з основ m i КЛ) додатково введемо одну основу 10  1 15 20  mn1  mi , що взаємно проста з основами m i i  1, n . Числовий діапазон 0,M  mn1  M1  будемо називати повним діапазоном КЛ. Існує теорема, що коли при обробці числа A  a1, a2 ,, an1  у КЛ ai  A  A / mi  mi  виявляється помилка в одній з основ m i у числі ~ ~ A  a , a ,, ~  a ,, a , a  , то система контролю фіксує число A як спотворене. В цьому a 2 i i n n 1 випадку замість правильного числа A (що лежить в діапазоні 0,M ) отримуємо неправильне ~ ~ (спотворене) число A ( A не заходиться у діапазоні 0,M ). 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.: М.: Сов. радио, 1968. С. 33-39). Пристрій містить регістр числа A  a1, a2 ,, an1  у КЛ, схему перетворення числа A  a1, a2 ,, an1  з КЛ у двійкову позиційну систему числення (ПСЧ), пристрій контролю знаходження числа A у діапазоні 0,M . Суть роботи даного пристрою складається з послідовності наступних операцій. Число A  a1, a2 ,, an1  з КЛ переводиться в ПСЧ, і далі робиться порівняння даного числа із робочим діапазоном 0,M . Якщо числа A лежить у діапазоні 0,M , тоді система контролю ІТС робить висновок, що помилки нема, а якщо 25 30 числа A не лежить у діапазоні 0,M , тоді робиться висновок, що є помилки в одному з лишків число A  a1, a2 ,, an1  . Недолік аналогу - низька оперативність контролю даних. Це обумовлено значним часом T реалізації процесу контролю помилок даних у КЛ за рахунок того, що необхідно проводити непозиційну операцію переводу число A  a1, a2 ,, an1  з КЛ у ПСЧ. Ця операція додатково потребує значного часу. 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. М.: Сов. радио, 1968. С. 349-353, рис. 6.41). Пристрій містить регістр числа A  a1, a2 ,, an1  у КЛ, блок нулевізації (БН), блок констант нулевізації (БКН), схему аналізу значення   a n  на нуль. Причому інформаційний вхід n 1 35 40 45 n 1 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 - низька оперативність контролю даних. Це обумовлено значним часом T реалізації процесу контролю помилок даних у КЛ за рахунок того, що час реалізації процесу нулевізації дорівнює значенню TH  2n , де:  - час складання (віднімання) числа з константою нулевізації; n - кількість інформаційних основ КЛ. Найбільш близьким за технічною суттю (прототипом) до запропонованої корисною моделі є пристрій для виявлення помилок у модулярній системі числення, що описано у патенті України накорисну модель № 49054 МПК G06F 11/08 (Бюл. № 7 від 12.04.2010 р.). 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 прототипу - низька оперативність контролю даних. Це зумовлено значним часом TH визначення числа  n1 , тобто часом проведення процедури нулевізації числа A , що контролюється. 1 UA 73375 U 5 10 В основу запропонованої корисної моделі поставлено задачу підвищення оперативності контролю даних у ІТС, що функціонує у КЛ. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій для контролю помилок даних у інформаційно-телекомунікаційній системі, що функціонує у КЛ, що містить регістр числа у КЛ, БКН, при цьому інформаційний вхід пристрою підключено до першого входу регістра, а керуючий вхід пристрою підключено до другого входу регістра введено суматор, групу суматорів і БАОК, при цьому вихід регістра підключено до перших входів суматора, до других входів якого підключено виходи БКН, до входу якого підключена шина значення контрольного a n 1 лишку регістра, а виходи суматора підключено до перших входів суматорів групи, до других входів яких підключено відповідні шини значень 0  mn1,1 mn1,, N  1  mn1 (де N  M / mn1 , при цьому M   mi , n - кількість інформаційних основ КЛ; mn1 - контрольна основа КЛ; M / mn1 n i1 15 20 25 ціла частина числа M / mn1 його не менша), виходи суматорів групи підключено до входів БАОК, вихід якого є виходом пристрою. Введення вказаних ознак дозволяє підвищити оперативність контролю даних за рахунок суттєвого зменшення часу T виявлення помилок у КЛ. На кресленні представлена блок-схема пристрою для контролю даних у ІТС, що функціонує у КЛ. В таблиці 1 представлено константи нулевізації для однобайтової l  1 (8 двійкових розрядів) розрядної мережі ІТС у КЛ з основами m1  3,m2  4,m3  5,m4  7 та mk  m5  11. В таблиці 2 представлено результати розрахунків і порівняльного аналізу часу контролю даних. На кресленні представлена корисна модель, де: 1 - інформаційний вхід пристрою; 2 керуючий вхід пристрою; 3 - регістр даних числа A  a1, a2 ,, an , an1  ; 4 - суматор, що реалізує операцію  1  2 Am  A  KHA   a1,a2,,an,an1   a1,a ,,a ,an1  a11,a1,,an ,0 ; n 2 n1  mn1  5 - блок констант нулевізації (в табл. 1 представлено блок 5 для l  1); 60  6N1 - група A суматорів, що реалізують операцію Am  K A  mn1  ZK  K A  0,N  1 ; 70  7N1 - шини подачі  n1  35 значень 0  mn1,1 mn1,, N  1  mn1 ; 8 - блок аналізу однорядкового коду (БАОК); 9 - вихід пристрою (якщо на шині 9 є сигнал, присутній один нульовий двійковий розряд у запису ОК, тоді контрольоване число A - правильне (не спотворено); якщо на шині 9 відсутній сигнал, всі двійкові розряди ОК одиничні, тоді число A - спотворено). Інформаційний 1 вхід пристрою підключено до першого входу регістра 3, до другого входу якого підключено керуючий 2 вхід пристрою. Вихід регістра 3 підключено до перших входів суматора 4, до других входів якого підключено виходи БКН 5, до входу якого підключена шина значення контрольного a n 1 лишку регістра 3. Виходи суматора 4 підключено до перших входів 40 суматорів 60  6N1 групи, до других входів яких підключено відповідні шини 70  7N1 подачі значень констант виду 0  mn1,1 mn1,, N  1  mn1 . Виходи суматорів 60  6N1 групи підключено до входів БАОК 8, вихід 9 якого є виходом пристрою. Пристрій для контролю даних ІТС, що функціонує у КЛ, працює наступним чином (фіг. 1). На вхід 1 регістра 3 надходять дані A  a1, a2 ,, an , an1  у КЛ. По сигналу шини 2 значення A і 30 значення a n 1 надходять відповідно до перших входів суматора 4 і до входу БКН 5. Таким чином, до перших і других входів суматора 4 відповідно надходять значення  2 A  a1, a2 ,, an , an1  і значення константи нулевізації у вигляді KHA   a1, a ,, a , an1  . З n виходу 45 A Amn1  A  KHm  n1 mn1 суматора 4 значення 1,a1,,a1,0 надходить до перших  2  a1,a2,,an,an1   a1,a ,,a ,an1  a1 2 n n   входів суматорів 60  6N1 групи, до других входів яких, по шинах 70  7N1 , надходять відповідні константи 0, 1 mn1,2  mn1,, N  1  mn1 . Суматори 60  6N1 групи виконують операцію   A A mn1  K A  mn1  ZK  K A  0,N  1 . A Якщо для 2 значення K A  nA виконується умова UA 73375 U  Amn1  nA  mn1  ZnA   0 , тоді тільки на виході суматора 6 n A будемо мати значення нуль, а на A виходах всіх останніх суматорів 6i i  n A  групи ZA   0 будуть значення одиниці.  5    n A A   Таким чином до входу блоку 8 аналізу надходить ОК виду K N A  ZN1 ZN2  Z1A  Z 0A  у вигляді послідовності двійкових розрядів, серед яких тільки один двійковий розряд нульовий, а інші двійкові розряди одиничні. В корисній моделі блок 8 аналізує тільки N  M / mn1 молодших (розряди рахуються з права Z A  наліво Z A  ) двійкових розрядів ОК (де M / m  - ціла частина n1 N 1 0 10 KA числа M / mn1 його не менша). Якщо N двійкових розрядів містять нульовий розряд, тоді на виході 9 блоку 8 відсутній сигнал. Це свідчить, що число A правильне (не спотворено). Якщо N двійкових розрядів містять тільки одиничні двійкові розряди, тоді на виході 9 блоку 8 є сигнал. Це свідчить, що дані у вигляді числа A спотворені. Наведемо приклад конкретної реалізації процесу контролю даних у КЛ, що заданий основами При цьому m1  3,m2  4,m3  5,m4  7,mn1  m5  11 . M   mi  420,M0  M  mn1   mi  4620,N  M / mn1  420 / 11  38,18  39 . В цьому випадку 4 i1 15 5 i1   n n A A   ОК буде мати наступний вигляд: K N A   K 39A   Z 38  Z 37   Z A  Z1A  Z 0A  . 2 Якщо число A правильне (знаходиться у інформаційному числовому 0,M  420  інтервалі), тоді серед значень Z A  i  0,38 двійкових розрядів ОК на n -му місці (рахується з права Z A  i   A 0 A наліво Z 38  ) обов'язково буде знаходитися один нульовий Z A  двійковий розряд n A  38  . В n A 20 цьому випадку сигнал шини 9 відсутній. Це свідчить, що число A не спотворено. Якщо число A спотворено A  M  420  , тоді всі двійкові Z iA  розряди ОК одиничні n A  39  . На виході 9 25 пристрою контролю присутній сигнал. Приклад 1 Провести контроль даних, що представлено у вигляді A  01, 00, 000, 010, 0001 . В ПСЧ A  100  M  420 ). По шині 1 в регістр 3 надходить значення A . За значенням an1  a5  001 БКН 5 (табл. 1) визначає константу KHA   01010010010001 нулевізації. З виходу суматора  , , , , 4 значення Am n1 mn1 A  A  KHm  n1  , , , ,   0100,000 010 0001  01010010010001  00,11100 0010000 , , , , , , (в ПСЧ A m  99 ) надходить до перших входів суматорів 60  638 , до других входів яких, по n 1 шинах 70  738 , надходять відповідні значення констант 0  11 1 11 2  11 ,38  11 у КЛ. В цьому , , , випадку тільки на виході суматора 6n  6 9 n A  9 (так, як A m  n A  mn1  99  9  11  0 ) A n1 30 присутній нульовий результат, а на виходах інших суматорів 6 K буде значення одиниця A A   0,K  n . Таким чином до входу блоку 8 надходить ОК виду Z A A   KA   n 9  KN A   K 39   1101111111 11 ZnA   Z9A  . Так, як N  39  nA  9 , тоді на виході 9 блока 8 11 ,  35 A відсутній сигнал. Це свідчить, що число A  100  M  420 не спотворено. Приклад 2 По шині 1 в регістр 3 надходять дані A  00,10, 000, 010,1010  . В ПСЧ A  450  M  420 . За значенням a  a  1010 a  10  БКН 5 (табл. 1) визначає константу KHA  у вигляді n1 5 5 01,10,000,011,1010  . З виходу суматора 4 значення Amn1 A  A  KHm  n1 mn1  10,00,000 110 0000 (в , , ПСЧ A m  440 ) надходить до перших входів суматорів 60  638 , до других входів яких, по n1 40 шинах 70  738 , надходять відповідні значення констант 0  11 1 11 2  11 ,38  11 у КЛ. Тільки на , , , виході можливого суматора 6K  6 40 ( A m  n A  mn1  440  40  11  0 , тобто n A  40 ) буде A n1 присутній нульовий сигнал. Так, як n A  40  38 , тоді на виходах всіх існуючих суматорів 61  638 будуть присутні одиничні результати. Таким чином до входу блоку 8 надходить ОК виду 3 UA 73375 U 5 10 15 20 n 40 K N A   K 39    1111 . Так, як N  39  nA  40 , тоді присутній сигнал на виході 9 пристрою 11 контролю. Це свідчить, що число A  450  M  420 спотворено (в даних A є помилка). Таким чином, запропонована корисна модель дозволяє оперативно проводити контроль даних у ІТС, що функціонує в КЛ. Проведемо розрахунок та порівняльний аналіз оперативності контролю даних за часом T процесу контролю для прототипу TП та корисної моделі TКМ . З урахуванням того, що для обробки даних у КЛ ефективно застосування табличної арифметики, тоді операція вибору з БКН 5 КН та операція додавання (віднімання) у суматорах 4 і 6 будуть однотактними. Тобто, у КЛ ці операції виконуються за один умовний t такт роботи системи контролю. Так, для прототипу сукупна кількість операцій вибору КН та кількість операцій віднімання для довільної l-байтової розрядної мережі дорівнює значенню n  n  2  n . Загальний час виконання контролю даних дорівнює TП  2  n  t  t АП ( t АП - час аналізу величини  т1 результату процесу нулевізації). Для корисної моделі час контролю даних дорівнює TКМ  1  2  t  t АКМ  3  t  t АКМ ( t АКМ - час аналізу ОК). Враховуючи, що t АП  t АКМ маємо, що відносний час контролю для прототипу T  TП / t та корисної моделі TМ  TКМ / t дорівнює відповідно TП  2  n та TМ  3 . Розрахункові дані та      порівняльний аналіз відносного часу контролю даних для l-байтових розрядних мереж l  1,48 представлено у таблиці 2. Представлені в таблиці 2 дані показують високу ефективність використання корисної моделі для підвищення оперативності процесу контролю КЛ. Зазначимо, що для корисної моделі,незалежно від довжини розрядної мережі,час контролю даних практично завжди (без урахування t АКМ ) дорівнює трьом умовним часовим тактам. Таким чином, зі збільшенням значення довжини l-розрядної мережі, що характерно для створення перспективних ІТС, ефективність застосування корисної моделі, з точки зору підвищення оперативності контролю даних, суттєво збільшується. Таблиця 1 Константи KHA  m нулевізації для l  1 n1 Лишок aк  an1 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 m1  3 m2  4  a1 00 01 10 00 01 10 00 01 10 00 01 a 2 00 01 10 11 00 01 10 11 00 01 10 Константи нулевізації m3  5 m4  7 a 3 000 001 010 011 100 000 001 010 011 100 000 25 4 a4 000 001 010 011 100 101 110 000 001 010 011 mk  m5  11 a5 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 UA 73375 U Таблиця 2 Результати розрахунків і порівняльного аналізу часу контролю даних Довжина ln розрядної мережі 1(4) 2(6) 3(8) 4(10) 8(16) 5 10 Відносний час контролю даних Прототип Корисна модель 8 3 12 3 16 3 20 3 32 3 Виграш у часі контролю даних у [%] 62 75 81 85 90 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій для контролю помилок даних у інформаційно-телекомунікаційній системі, що функціонує у класі лишків (КЛ), що містить регістр числа у КЛ, блок констант нулевізації (БКН), при цьому інформаційний вхід пристрою підключено до першого входу регістра, а керуючий вхід пристрою підключено до другого входу регістра, який відрізняється тим, що в пристрій введено суматор, групу суматорів і блок аналізу однорядкового коду (БАОК), при цьому вихід регістра підключено до перших входів суматора, до других входів якого підключено виходи БКН, до входу якого підключена шина значення контрольного a n 1 лишку регістра, а виходи суматора підключено до перших входів суматорів групи, до других входів яких підключено відповідні шини значень 0  mn1,1 mn1,, N  1  mn1 (де N   M / mn 1 , при цьому M   mi , n - кількість n 15 i1 інформаційних основ КЛ; mn1 - контрольна основа КЛ;  M / mn 1 - ціла частина числа M / mn1 його не менша), виходи суматорів групи підключено до входів БАОК, вихід якого є виходом пристрою. 5 UA 73375 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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